خان کشی

فرایند خان کشی

فرایند خان کشی، یک فرایند ماشینکاری است که در آن یک ابزار برش با لبه های متعدد با عبور از داخل و یا روی سطح قطعه، مواد را در راستای محوری، از روی سطح قطعه کار بر می دارد.  همانطور که در شکل ۱ ملاحظه می شود، قطعه کار در این فرایند با تجهیزات مناسب در جای خود بسته شده و ابزار به صورت خطی از درون یا بیرون آن عبور می نماید. در بعضی از فرایندهای خان کشی، حرکت خطی ابزار همراه با حرکت دورانی آن حول محور خود است که می تواند برروی سطوح داخلی لوله ها شیارهای مارپیچ ایجاد نماید.

شکل ۱: حرکت ابزار در فرایند خان کشی

این فرایند به دلیل نیاز به سرمایه گذاری اولیه سنگین و هزینه عملیاتی پایین بعنوان یکی از روش های تولید انبوه در صنعت خودرو سازی، انرژی، ساخت دنده و مهمات سازی استفاده می شود. نمونه قطعاتی که با این روش تولید می شود در شکل ۲ نشان داده شده است. خان کشی در ابتدا برای ایجاد جا خارهای داخلی ابداع  گردید ولی قابلیت های متمایز آن در تولید انبوه سبب توسعه سریع آن برای کاربردهای متفاوتی در سیلندرهای داخلی و خارجی، سطوح تخت و  سایر شکل های پیچیده شد.

شکل ۲: نمونه قطعات قابل تولید با فرایند خان کشی

مزایا و معایب عملیات خان کشی

جدول ۱ مزایا و معایب عمده عملیات خان کشی نسبت به سایر فرایندهای مرسوم ماشینکاری را نشان می دهد.

جدول ۱: مزایا و معایب فرایند خان کشی

مزایا

معایب

· بعضی از قطعات فقط با فرایند خان کشی قابل تولید است. · تقریبا هیچ محدودیتی در سطح مقطعی که با فرایند خان کشی قابل تولید است وجود ندارد. · نرخ تولید آن بالاست. · امکان ایجاد و حفظ رواداری های بسته ابعادی و کیفیت سطوح بالا در این فرایند وجود دارد. · در تیراژ بالا اقتصادی تر از روش هایی نظیر فرزکاری و سنگزنی است.

· به دلیل ویژگی های و  فرایند های ساخت ابزار، قیمت ابزار های آن بالا است. · فقط برای تولید انبوه اقتصادی است. · به دلیل درگیری همزمان تعداد زیادی لبه برشی نیروی زیادی برای انجام عملیات نیاز است. · شکل باید به گونه ای باشد که هیچ مانعی در مسیر عبور کامل ابزار از بین قطعه کار وجود نداشته باشد. · در خان کشی داخلی، حتما باید یک سوراخ برای ورود ابزار به قطعه از قبل ایجاد شده باشد. · نیروی بالای ماشین کاری نیاز به ماشین آلات صلب دارد. · تجهیزات نگهدارنده قطعه کار از قیمت بالایی برخوردار هستند.

در جدول ۲ مقایسه ای از عملیات خان کشی با بعضی فرایندهای تولیدی در تولید فیچر های مشابه ارایه شده که می تواند تا حدی قابلیت های این فرایند را مشخص نماید.

جدول ۲: مقایسه فرایند خان کشی با برقوکاری و فرز کاری در تولید قطعات مشابه

در مقایسه با برقو زنی	در مقایسه با فرزکاری
· خان کشی می تواند رواداری (تلرانس) بسته تری را برای تعداد بالاتری تولید حفظ نماید. · ابزار برقو بغیر از فرم های دایره برای سایر فرم ها دارای محدودیت است. · هزینه ابزار برقو بسیار کمتر است و به صورت کلی هزینه سربار تولید نسبت به خان کشی بسیار کمتر است.	· رواداری ها (تلرانس ها) در خان کشی بسته تر است. · امکان تولید گوشه های تیز و زیر برش هایی که در فرزکاری قابل تولید نیست با خان کشی میسر است. · محدودیت عبور ابزار از مقطع اجازه تولید همه قطعات با خان کشی را نمی دهد. · هزینه ابزار فرز بسیار کمتر است و به صورت کلی هزینه سربار تولید نسبت به خان کشی بسیار کمتر است.

ابزار در  فرایند خان کشی

قلب عملیات خان کشی، ابزارهای مورد استفاده در آن می‌باشد. در این ابزارها معمولا ابزارهای خشن، نیمه پرداخت و پرداخت در قالب یک ابزار با هم ترکیب شده اند. در خان کشی همیشه شکل سطح مقطع ابزار معکوس مقطع برش است.

شکل ۳: لبه های برشی ابزار خان کشی

روش کار ابزارها به این شکل است که برای رسیدن به فرم نهایی ابتدا فرم مقطع مورد نظر ارزیابی می شود. و مقدار موادی که در عملیات خشن و نیمه پرداخت و در انتها پرداخت  باید برداشته شود، مشخص می گردد. سپس در ادامه طراحی جزییات ابزار، نظیر مقدار بار برای هر لبه، فضای جمع شدن براده، زاویه های برش و نهایتا نیروی برش  براساس جنس ماده قطعه کار انتخاب و تعیین می شود. در ابزار خان کشی، لبه های برنده به شکلی طراحی شده است که هر لبه اندکی از لبه قبلی بلند تر است تا بخشی از بار باقی مانده را بردارد. شکل ۳ لبه های متوالی و این عملکرد را توصیف می کند.

در شکل های ۴ و ۵ ابزارهای گرد و تخت نمایش داده شده اند که به ترتیب برای عملیات خان کشی داخلی و خارجی مورد استفاده قرار می گیرند.

شکل ۴: ابزار خان کشی داخلی

شکل ۵: ابزار خان کشی خارجی

یکی از مهمترین استانداردها برای طراحی ابزارهای خان کشی استاندارد DIN 1416 می باشد. در این استاندارد رهنمود هایی در خصوص طراحی ابزار مورد بحث قرار گرفته است.

تعدادی از  استانداردهای DIN که در حوزه طراحی ابزارهای خان کشی مورد استفاده قرار می گیرد، در جدول ۳ فهرست شده اند.

جدول ۳: استانداردهای مرتبط با طراحی ابزار در خان کشی

No	Standard	Standard title	year of publiation
۱	DIN 1409	High-speed steel broaching tools – Technical delivery conditions	۲۰۰۰
۲	DIN 1415 Part 1-5	Type of Broaching Tools	۱۹۷۰
۳	DIN 1416	Broaching tools; design of tooth and tooth space	۱۹۷۱
۴	DIN 1417 Part 1-6	Broaching tools; rectangular end pieces	۱۹۷۰
۵	DIN 1418 part 1-2	Holders for broaching tools with shanks and end pieces	۱۹۷۰,۷۲
۶	DIN 1419	Broaching tools; internal-broaching tools with exchangeable broaching bushes; main dimensions	۱۹۷۰
۷	DIN 6580	Terminology of chip removing; movements and geometry of the chip removing process	۱۹۸۵
۸	DIN 6581	Terminology of chip removing; reference systems and angles on the cutting part of the tool	۱۹۸۵

از آنجا که طبیعت عملیات خان کشی ناپیوسته است و ابزار تحت بار غیر یکنواخت و ضربه ای قرار دارد، هنوز استفاده از ابزار های با فولاد تند بر (HSS) در این فرایند بسیار مرسوم است هر چند در سالهای گذشته استفاده از ابزار خان کشی با تیغچه تعویض شونده از جنس تنگستن کارباید در حال توسعه است.