ساخت کاهشی (Subtractive Manufacturing) یا ماشین‌کاری (Machining) چیست؟

ماشین‌کاری چیست؟ تفاوت آن با ساخت کاهشی چیست؟ زیرتکنولوژی‌های این روش ساخت و تولید کدامند؟

تعریفی از ماشین‌کاری

ماشین‌کاری، به مجموعه‌ای از روش‌ها گفته می‌شود که به طور کنترل شده‌ای از بلوکی از یک ماده‌ی خام لایه‌برداری می‌کنند تا به شکل و اندازه‌ی مورد نظر درآید. اینکه روش‌های کنترل فرآیند لایه‌برداری می تواند متنوع باشد. به طور نمونه این کنترل می‌تواند توسط انسان یا ماشین انجام شود. ولی به طور کلی همه‌ی این روش‌ها در یک وجه مشترک هستند و آن هم ماده‌برداری از بلوک ماده‌ی اولیه برای رسیدن به قطعه‌ی مطلوب!

ساخت کاهشی یا Subtractive Manufacturing؛ عنوانی جدید برای ماشین‌کاری

ساخت کاهشی در حقیقت همان ماشین‌کاری است با یک عنوان جدید! استفاده از عبارت «ساخت کاهشی» به جای «ماشین‌کاری» از زمانی بین آکادمیسین‌ها و صنایع بزرگ رایج شد که ساخت افزایشی و یا Additive Manufacturing به روی کار آمد. در حقیقت ساخت کاهشی در مقابل ساخت افزایشی آمد و همان تعبیر ماشین‌کاری است که در گذشته هم مورد استفاده قرار می گرفت.

پس در ادامه‌ی این نوشته هرکجا که از عبارت «ساخت کاهشی» به جای «ماشین‌کاری» استفاده شد و یا بالعکس، در مورد یک مفهوم واحد صحبت می‌شود.

اغلب، در فرآیندهای ساخت کاهشی از موادی مثل فلز و چوب استاده می‌شود، ولی مواد دیگری همچون پلاستیک، سرامیک و کامپوزیت‌ها هم مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آیا در کنار ساخت کاهشی و ساخت افزایشی روش‌های دیگری هم برای ساخت و تولید وجود دارد؟

به طور بسیار خلاصه: بله.

امروزه روش‌های ساخت و تولید را به طور کلی چهار دسته تقسیم می‌کنند:

_ ساخت افزایشی یا پرینت سه‌بعدی (3D Printing)

_ ساخت کاهشی یا ماشین‌کاری

_ فرم‌دهی (Shape Forming)

_ ریخته‌گری (Casting)

زیرمجموعه‌های ساخت کاهشی (ماشین‌کاری)

همانطور که گفته شد، ماشین‌کاری یا ساخت کاهشی به مجموعه‌ای از روش‌ها اطلاق می‌شود. حال قصد داریم که شما را با هر کدام از این روش‌ها آشنا کنیم.

تراشکاری یا Lathing

تراشکاری یکی از روش‌های بسیار رایج ساخت کاهشی است که معمولاً برای تراشیدن و شکل‌دادن به قطعات چوبی و فلزی استفاده می‌شود. در تراشکاری اغلب، عملیات ماده‌برداری به شکل دوار انجام می‌پذیرد.

تراشکاری به دلیل سرعت بالا و هزینه‌ی کم، به یکی از روش‌های رایج ماشین‌کاری و به طور کلی ساخت و تولید تبدیل شده است.

فرزکاری یا Milling

فرزکاری هم یکی دیگر از روش‌های بسیار رایج ساخت کاهشی است. ماشین فرز می‌تواند لایه‌برداری را در طی حرکات دوار و یا حرکات خطی انجام دهد.

دستگاه یا ماشین فرز مشابه یک دریل خانگی است، با این تفاوت که می‌تواند حداقل در سه محور حرکات دقیق و کنترل‌شده‌ای را انجام دهد. ابزاری از ماشین فرز که با قطعه به طور مستقیم در ارتباط است و عمل ماده‌برداری را انجام می‌دهد تیغه‌ی فرز نام دارد.

سوراخکاری یا Drilling

سوراخکاری روشی آشنا برای همه است. هر کدام از ما که با استفاده از دریل خانگی سوراخی را بر روی دیوار ایجاد کرده ایم، با این روش متداول ساخت کاهشی به خوبی آشنا هستیم.

ابزار نهایی و برنده در روش سوراخ‌کاری مته و دستگاهی که مته را می‌گرداند دریل نام دارد. با استفاده از این روش ساخت و تولید می تواند سوراخ‌هایی با مقطع دایره‌ای در اجسام مختلف ایجاد کرد. بازه‌ی موادی که می‌تواند با استفاده از این روش آن‌ها را ماشین‌کاری کرد بسیار گسترده است.

همچنین روش‌های دیگری هم در ساخت کاهشی سنتی وجود دارد که می‌توانید لیستی از آن‌ها را در زیر بخوانید:

• سنگ‌زنی یا Gringing
• بورینگ یا Boring

همچنین بسیاری از روش‌های نوین هم برای ساخت کاهشی و یا ماشین‌کاری ابداع شده است:

_ ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی یا (Electrical Discharge Machining (EDM

_ واترجت یا Waterjet

_ ماشین‌کاری شیمیایی یا Chemical Machining

_ ماشین‌کاری الکتروشیمیایی یا Electrochemical Machining

_ ماشین‌کاری با پرتو الکترونی یا (Electron Beam Machining (EBM

_ ماشین‌کاری پرتو لیزری یا (Laser Beam Machining (LBM

_ ماشین‌کاری التراسونیک یا (Ultrasonic Machining (USM

_ ماشین‌کاری قوس پلاسما یا Plasma Arc Machining

CNC در این بین چه جایگاهی دارد؟

اجازه دهید نگاهی دوباره داشته باشیم به تعریف ساخت کاهشی:

ماشین‌کاری، به مجموعه‌ای از روش‌ها گفته می‌شود که به طور کنترل‌شده‌ای از بلوکی از یک ماده‌ی خام لایه‌برداری می‌کنند تا به شکل و اندازه‌ی مورد نظر درآید. اینکه نحوه‌ی کنترل فرآیند لایه‌برداری می‌تواند متنوع باشد.

تا به ایجای بحث به «روشها»ی ساخت کاهشی پرداختیم. اما اینکه هرکدام از این روش‌ها تحت چه «کنترلی»، عمل ماشین‌کاری را انجام دهند نکته‌ای است که در این قسمت به آن می‌پردازیم. بعد اینکه حالت‌های مختلف کنترل یک فرآیند ساخت کاهشی را توضیح بدهیم به راحتی خواهیم توانست با جایگاه CNC هم آشنا شویم.

کنترل ابزار ساخت کاهشی (ماشین‌کاری) توسط انسان و بدون واسطه:

این حالت همان روشی است که هزاران سال قدمت دارد. تصور کنید که ۳۰۰ سال پیش فردی مشغول تراشیدن یک قطعه‌ی چوب با تبر است:

• تکنولوژی ساخت و تولید مورد استفاده: ساخت کاهشی
• زیرتکنولوژی: تراشکاری
• کنترل‌کننده‌ی ابزار: انسان و بدون واسطه

به همین سادگی!

کنترل ابزار ساخت کاهشی (ماشین‌کاری) به کمک انسان و با واسطه:

در دوران صنعتی شدن بشر و بعد از وقوع انقلاب‌های صنعتی، ابزارهای پیچیده تری برای ساخت و تولید به روی کار آمدند. این ابزارها و یا در بیان بهتر ماشین‌ها، ابزارهای ساخت و تولید باستانی را در مکانیزم‌هایی گنجاندند تا کار با آن‌ها دقیق‌تر و آسان‌تر شود.

وقتی که یک تراشکار با استفاده از ماشین‌تراش سعی در ساخت یک قطعه دارد، نحوه‌ی کار به این صورت است که: کنترل جابه‌جایی ابزار تراش در اختیار تراشکار است، ولی در همین فرآیند کنترلی، مکانیزم ماشین به وی کمک می‌کند.

به بیانی ساده‌تر به جای اینکه تراشکار تیغه‌ی تراش را در دست بگیرد و شروع به ماده‌برداری از قطعه‌ کند، با چرخاندن چند پیچ، زدن چند دکمه و یا دیگر ابزارهای ساده‌ی کنترلی، حرکت تیغه را کنترل می‌کند.

کنترل ابزار ساخت بدون واسطه، اتوماتیک و توسط ماشین:

حال تصور کنید که کل فرآیند کنترل تیغه‌ی تراش در حالت قبل، در اختیار ماشین باشد و تراشکار تنها دستور اجرای کامل ساخت قطعه را صادر کند.

CNC در حقیقت یک کنترل‌کننده‌ی کاملاً مکانیزه‌ و اتوماتیک است که می‌تواند در روش‌های مختلف ساخت و تولید مورد استفاده قرار گیرد.

در ساخت کاهشی نوین، اغلب از CNC به عنوان کنترل‌کننده‌ی ماشین‌کاری استفاده می‌شود.