التجليخ (القطع الكاشط)

الطحن الزاحف (CFG) هو عملية طحن ابتكرها إدموند وجيرهارد لانغ في ألمانيا أواخر خمسينيات القرن الماضي. يُستخدم الطحن العادي في المقام الأول لتشطيب الأسطح، بينما يُستخدم الطحن الزاحف لإزالة كميات كبيرة من المواد، لينافس بذلك عمليات الخراطة والتفريز كخيار من خيارات التصنيع. يتميز الطحن الزاحف بعمق يصل إلى 6  مم (0.236  بوصة) وسرعة منخفضة لقطعة العمل. تُستخدم أسطح ذات رابطة راتنجية ناعمة للحفاظ على انخفاض درجة حرارة قطعة العمل وتحسين تشطيب السطح حتى 1.6  ميكرومتر (Rmax).

تستغرق عملية الطحن بالخرسانة ذات التدفق المستمر 117 ^ثانية لإزالة ثلث المادة ( 16 سم مكعب). بينما تستغرق عملية الطحن الدقيق أكثر من 200 ثانية لإنجاز ^نفس المهمة . ومن عيوب هذه العملية أن عجلة الطحن تتآكل باستمرار، وتتطلب قدرة عالية على المغزل ( 51 حصانًا أو 38 كيلوواط )، كما أنها محدودة في طول القطعة التي يمكنها تشكيلها. ^{[ 1 ]}      

لحل مشكلة حدة عجلة التجليخ، طُوِّرت تقنية التجليخ المستمر بالتغذية الزاحفة  (CDCF) في سبعينيات القرن الماضي. في هذه التقنية، تُجلَّح العجلة باستمرار أثناء عملية التشغيل، مما يحافظ على حدتها عند مستوى محدد. يستغرق الأمر 17 ثانية فقط لإزالة ثلث ^المادة (16 سم ^مكعب ) ، وهو ما يُحقق زيادة هائلة في الإنتاجية. تتطلب هذه التقنية قدرة دوران للمغزل تبلغ 38 حصانًا (28 كيلوواط)، مع سرعات دوران منخفضة إلى تقليدية. وقد أُلغي بذلك الحد الأقصى لطول القطعة.    

يُعدّ الطحن العميق عالي الكفاءة (HEDG) نوعًا آخر من أنواع الطحن. تستخدم هذه العملية عجلات فائقة الكشط مطلية. لا تحتاج هذه العجلات إلى إعادة تشكيل، وتدوم لفترة أطول من العجلات الأخرى، مما يقلل من تكاليف الاستثمار في المعدات الرأسمالية. يمكن استخدام HEDG على قطع طويلة، حيث تزيل المادة بمعدل 1 من ³ (16 سم ^مكعب ) في 83 ثانية. يتطلب HEDG قدرة عالية للمغزل وسرعات دوران عالية. ^{[ 1 ]}   

تستخدم عملية الطحن بالتقشير ، الحاصلة على براءة اختراع تحت اسم Quickpoint في عام 1985 من قبل شركة Erwin Junker Maschinenfabrik, GmbH في نوردراخ، ألمانيا، قرص طحن رقيق فائق الكشط موجه بشكل شبه موازٍ لقطعة عمل أسطوانية، ويعمل بشكل مشابه لأداة الخراطة. ^{[ 1 ]}

يمكن لتقنية الطحن فائق السرعة (UHSG) أن تعمل بسرعات تتجاوز 40,000 قدم في الدقيقة (200 متر  /ثانية)، وتستغرق 41  ثانية لإزالة ثلث ^المادة (16 سم ^مكعب ) ، ولكنها لا تزال في مرحلة البحث والتطوير. كما تتطلب هذه التقنية قدرة عالية على دوران المغزل وسرعات دوران عالية. ^{[ 1 ]}  

تُستخدم عملية التجليخ الأسطواني (وتُسمى أيضًا التجليخ المركزي) لتجليخ الأسطح الأسطوانية وأكتاف قطعة العمل. تُثبّت قطعة العمل على مراكز وتُدار بواسطة جهاز يُعرف باسم " مُثبّت المركز" أو "محرك المركز". تُدار عجلة التجليخ وقطعة العمل بواسطة محركات منفصلة وبسرعات مختلفة. يمكن تعديل الطاولة لإنتاج أشكال مخروطية. كما يمكن تدوير رأس عجلة التجليخ. الأنواع الخمسة للتجليخ الأسطواني هي: تجليخ القطر الخارجي، وتجليخ القطر الداخلي، والتجليخ الغاطس، والتجليخ بالزحف، والتجليخ اللامركزي. ^{[ 2 ]}

تتكون آلة التجليخ الأسطوانية من عجلة تجليخ (كاشطة)، ومركزين لتثبيت قطعة العمل، وظرف أو أداة تجليخ أو آلية أخرى لتحريك قطعة العمل. تحتوي معظم آلات التجليخ الأسطوانية على مفصل دوار يسمح بتشكيل القطع المخروطية. تتحرك العجلة وقطعة العمل بشكل متوازٍ في الاتجاهين القطري والطولي. يمكن أن تتخذ عجلة التجليخ أشكالًا متعددة. يمكن استخدام العجلات القرصية القياسية لتشكيل قطع عمل مخروطية أو مستقيمة، بينما تُستخدم العجلات المُشكّلة لإنشاء أشكال أكثر تعقيدًا وتُنتج اهتزازًا أقل من استخدام عجلة قرصية عادية. ^{[ 3 ]}

تُضبط دقة الطحن الأسطواني ضمن نطاق ± 0.0005 بوصة (13 ميكرومتر) للقطر و± 0.0001 بوصة (2.5 ميكرومتر) للاستدارة. ويمكن أن تصل دقة عمليات التصنيع الدقيقة إلى ± 0.00005 بوصة (1.3 ميكرومتر) للقطر و± 0.00001 بوصة (0.25 ميكرومتر) للاستدارة. وتتراوح خشونة السطح من 2 ميكروبوصة (51 نانومتر) إلى 125 ميكروبوصة (3.2 ميكرومتر) ، مع خشونة سطح نموذجية تتراوح من 8 إلى 32 ميكروبوصة (0.20 إلى 0.81 ميكرومتر) .       

^{تستخدم عملية} التجليخ السطحي عجلة كاشطة دوارة لإزالة المواد، مما يُنتج سطحًا مستويًا. تتراوح التفاوتات التي يتم تحقيقها عادةً في عملية التجليخ السطحي بين ± 2 × 10⁻⁴ بوصة (5.1 ميكرومتر) لتجليخ مادة مستوية، و ± ³ × 10⁻⁴ بوصة (7.6 ميكرومتر) لسطح متوازٍ. ^{[ 4 ]}  

تتكون آلة تجليخ الأسطح من عجلة كاشطة، وجهاز تثبيت قطعة العمل المعروف باسم ظرف التثبيت ، إما كهرومغناطيسي أو فراغي، وطاولة ترددية.

تُستخدم عملية التجليخ عادةً على الحديد الزهر وأنواع مختلفة من الفولاذ . تتميز هذه المواد بسهولة التجليخ لأنها تُثبّت بواسطة الظرف المغناطيسي المستخدم في آلات التجليخ، كما أنها لا تنصهر في عجلة القطع، مما يمنع انسدادها وتعطيلها. أما المواد التي تُستخدم بشكل أقل شيوعًا في التجليخ فهي الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس الأصفر والبلاستيك . تميل هذه المواد إلى انسداد عجلة القطع أكثر من الفولاذ والحديد الزهر، ولكن يمكن تجليخها باستخدام تقنيات خاصة.

التجليخ اللامركزي : تُثبّت قطعة العمل بواسطة شفرة بدلاً من المراكز أو الظروف. يُستخدم قرصان؛ يُستخدم القرص الأكبر لتجليخ سطح قطعة العمل، بينما يُستخدم القرص الأصغر لتنظيم حركتها المحورية. تشمل أنواع التجليخ اللامركزي: التجليخ المستمر، والتجليخ الغاطس، والتجليخ اللامركزي الداخلي.

الطحن الكهروكيميائي : يتم تآكل قطعة عمل مشحونة بشحنة موجبة في سائل موصل بواسطة عجلة طحن مشحونة بشحنة سالبة. وتذوب أجزاء قطعة العمل في السائل الموصل.

الطحن بالتشكيل الكهروكيميائي أثناء العملية ( ELID ) : في هذه التقنية فائقة الدقة، يتم تشكيل عجلة الطحن كهروكيميائيًا أثناء عملية الطحن للحفاظ على دقتها. تتكون خلية ELID من عجلة طحن ملحومة بمعدن، وقطب كاثودي، ومصدر طاقة تيار مستمر نبضي، ومحلول إلكتروليتي. تُوصل العجلة بالطرف الموجب لمصدر الطاقة عبر فرشاة كربونية، بينما يُوصل القطب بالقطب السالب. عادةً ما تُستخدم السوائل القلوية كمحلول إلكتروليتي ومبرد في عملية الطحن. تُستخدم فوهة لحقن المحلول الإلكتروليتي في الفجوة بين العجلة والقطب، والتي تُحافظ عادةً على عرض يتراوح بين 0.1 و0.3 مم. أثناء عملية الطحن، يشارك أحد جانبي العجلة في عملية الطحن، بينما يُشكل الجانب الآخر بتفاعل كهروكيميائي. ينتج عن التشكيل ذوبان المادة الرابطة المعدنية، مما يؤدي بدوره إلى بروز مستمر لحبيبات حادة جديدة. ^{[ 5 ]} 

يُعدّ التجليخ الشكلي نوعًا متخصصًا من التجليخ الأسطواني، حيث يكون لعجلة التجليخ الشكل الدقيق للمنتج النهائي. ولا تتحرك عجلة التجليخ على سطح قطعة العمل. ^{[ 6 ]}

تُستخدم عملية التجليخ الداخلي لتسوية القطر الداخلي لقطعة العمل. ويمكن تجليخ الثقوب المخروطية باستخدام آلات تجليخ داخلية قابلة للدوران أفقيًا.

الطحن المسبق : عند تصنيع أداة جديدة ومعالجتها حرارياً، يتم طحنها مسبقاً قبل بدء عملية اللحام أو التغطية السطحية الصلبة. يتضمن ذلك عادةً طحن القطر الخارجي (OD) أعلى قليلاً من قطر الطحن النهائي لضمان الحصول على المقاس النهائي الصحيح.

تُثبّت قطعة العمل يدويًا على ذراع تثبيت المخرطة، الذي يعمل بواسطة لوحة التثبيت، حيث تُمسك القطعة بين مركزين وتُديرها. تدور القطعة وعجلة التجليخ في اتجاهين متعاكسين، وتُزال أجزاء صغيرة من القطعة أثناء مرورها على عجلة التجليخ. في بعض الحالات، قد تُستخدم مراكز قيادة خاصة لتجليخ الحواف. تؤثر طريقة تثبيت قطعة العمل على وقت الإنتاج لأنها تُغيّر أوقات الإعداد.

تشمل المواد الشائعة المستخدمة في عمليات التجليخ الأسطواني الألومنيوم، والنحاس الأصفر، والبلاستيك، والحديد الزهر، والفولاذ الطري، والفولاذ المقاوم للصدأ. يتميز الألومنيوم والنحاس الأصفر والبلاستيك بخصائص تشغيل تتراوح بين الضعيفة والمتوسطة. أما الحديد الزهر والفولاذ الطري، فيتمتعان بخصائص ممتازة في هذا المجال. يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ صعب التجليخ نظرًا لصلابته وقدرته على التصلب بالتشكيل، ولكن يمكن تشكيله باستخدام أقراص التجليخ المناسبة.

الشكل النهائي لقطعة العمل هو صورة معكوسة لعجلة التجليخ، حيث تُنتج العجلات الأسطوانية قطعًا أسطوانية، بينما تُنتج العجلات المُشكَّلة قطعًا مُشكَّلة. تتراوح الأحجام النموذجية لقطع العمل من 18 ملم إلى متر واحد ( 0.75 بوصة إلى  20 بوصة) ومن 2 سم إلى 4 أمتار ( 0.80 بوصة إلى 75 بوصة ) في الطول، مع إمكانية تجليخ قطع يتراوح قطرها من 6 ملم إلى 1.5 متر (0.25 بوصة إلى 60 بوصة ) وأطوالها من 8 ملم إلى 2.5 متر (0.30 بوصة إلى 100 بوصة). يمكن أن تكون الأشكال الناتجة أسطوانات مستقيمة، أو أشكالًا مخروطية ذات حواف مستقيمة، أو حتى أعمدة مرفقية للمحركات التي تتعرض لعزم دوران منخفض نسبيًا.               

تشمل التغيرات في الخصائص الكيميائية زيادة قابلية التآكل بسبب الإجهاد السطحي العالي.

تتغير الخواص الميكانيكية للقطعة نتيجة الإجهادات التي تتعرض لها أثناء عملية التشطيب. قد تؤدي درجات حرارة الطحن العالية إلى تكوّن طبقة مارتنسيتية رقيقة على سطح القطعة، مما يُضعف مقاومتها للمادة بسبب التشققات الدقيقة.

تشمل التغيرات في الخصائص الفيزيائية احتمال فقدان الخصائص المغناطيسية في المواد المغناطيسية الحديدية .

• أديثان، م.؛ غوبتا، أ.ب. (2002)، تكنولوجيا التصنيع ، دار نشر نيو إيج إنترناشونال، رقم ISBN 978-81-224-0817-1.