يواجه كل مبرمج CNC في النهاية سؤالًا بسيطًا له عواقب معقدة. عند تصميم أو تصنيع جيب أو تجويف أو ميزة متدرجة، يجب أن تتغير الزاوية الداخلية التي يلتقي فيها جداران بطريقة ما. يوجد حلان شائعان: الشطب، وهو وجه مسطح بزاوية يربط بين الجدران، أو الشريحة، وهو نصف قطر منحني. لا يؤثر الاختيار على مظهر الأجزاء أو توزيع الضغط فحسب، بل يؤثر بشكل مباشر على مدة بقاء أدوات القطع. إن فهم التحول الداخلي الذي يطيل عمر الأداة يمكن أن يوفر آلاف الدولارات من الكربيد ويقلل من التغييرات غير المخطط لها في الأداة.
للإجابة على هذا السؤال، فكر في ما يحدث عندما تدخل طاحونة النهاية في الزاوية الداخلية. الزاوية الحادة التي تبلغ تسعين درجة تجبر الأداة على تغيير الاتجاه فجأة. تزداد زاوية تعشيق أداة القطع فجأة، وغالبًا ما تلتف أكثر من تسعين درجة حول القاطع. يؤدي هذا الارتباط المفاجئ إلى حدوث حمل صدمة. تنتقل الأداة من القطع الثابت إلى القطع الثقيل المغلف في جزء من الثانية. يحدث التقطيع والتكسير الجزئي في أغلب الأحيان عند مداخل الزاوية هذه. تعمل الزاوية المشطوفة أو المقسمة على توزيع هذا الارتباط على قوس أطول، مما يقلل من قوة الذروة.
ومع ذلك، تتصرف الشطب والشرائح بشكل مختلف في ظل نفس الظروف. تخلق الشريحة أو نصف القطر انتقالًا منحنيًا سلسًا. عندما تتبع طاحونة النهاية مسار أدوات مبرمجًا حول زاوية داخلية مقطعة، تتغير زاوية التلامس تدريجيًا. لا تواجه الأداة أبدًا زيادة مفاجئة في المشاركة الشعاعية. يمكن لأنظمة CAM الحديثة تطبيق تقريب الزاوية على مسار الأداة نفسه، مما يؤدي إلى إبطاء معدلات التغذية في الزاوية لتتناسب مع زيادة اتصال القاطع. هذا التفاعل السلس الذي يمكن التنبؤ به يجعل الشرائح صديقة للغاية لحياة الأداة. أظهرت الاختبارات أن شريحة داخلية مقاس 0.030 بوصة يمكن أن تضاعف عمر الأداة مقارنة بركن حاد في نفس المادة، خاصة في الفولاذ المقسى والتيتانيوم.
الشطب، من ناحية أخرى، هو سطح مستو بزاوية نموذجية تبلغ خمسة وأربعين درجة. من منظور التصنيع الآلي، تقدم الزاوية الداخلية المشطوفة تحديًا مختلفًا. إن وجه الشطب ليس منحنى مستمرًا سلسًا ولكنه مستوى مسطح يلتقي بجدارين. سوف تواجه الطاحونة النهائية التي تتحرك على طول الجدار الشطب كتغيير مفاجئ في اتجاه القطع. قد يتعين على الأداة أن تتسلق سطح الشطب، مما يؤدي إلى تغيير الارتباط المحوري. بالنسبة للمطاحن الكروية أو قواطع الشطب المصممة خصيصًا لهذه الهندسة، يمكن إدارة التحول. ولكن بالنسبة لطاحونة ذات نهاية مربعة قياسية تقوم بتصنيع جيب بزوايا مشطوفة، فإن الأداة لا تزال تشهد تغييرًا مفاجئًا في منطقة التلامس. يرتفع حمل الرقاقة لفترة وجيزة قبل أن يستقر.
ما يميز الشطب هو قدرتها على الإنتاج بنفس الأداة التي تعمل على تصنيع الجدران. يمكن للمبرمج استخدام طاحونة نهاية قياسية لقطع زاوية مشطوفة ببساطة عن طريق برمجة حركة خط مستقيم عبر الزاوية بدلاً من القوس الدائري. وهذا يلغي الحاجة إلى تمريرة نهائية منفصلة باستخدام أداة أصغر. في المقابل، غالبًا ما تتطلب الزاوية الداخلية المقسمة إلى شرائح مطحنة نهائية ذات قطر أصغر لتنظيف المواد المتبقية بعد التخشين باستخدام أداة أكبر. قد يؤدي هذا التغيير الإضافي للأداة ووقت المعالجة الإضافي إلى تعويض فوائد عمر الأداة.
إذًا ما هو التحول الداخلي الذي يطيل عمر الأداة حقًا؟ تعتمد الإجابة على استراتيجية المعالجة ونوع الأداة المستخدمة. بالنسبة لجزء معين يتم تشكيله بمطحنة طرفية واحدة من نفس القطر، توفر الشرائح عمرًا أطول للأداة مقارنة بالشطب. يقلل منحنى المشاركة السلس من قوى القطع القصوى ويزيل تحميل الصدمات. تُظهر البيانات المستمدة من الآلات الفضائية والطبية أن الشرائح التي يبلغ نصف قطرها ما لا يقل عن عشرين بالمائة من قطر القاطع تقلل من تآكل الأداة بنسبة ثلاثين إلى أربعين بالمائة مقارنة بالزوايا الحادة. لا تزال الشطب تتحسن في الزوايا الحادة، لكن التحسن أقل دراماتيكية لأن التعشيق لا يزال يتغير بشكل مفاجئ عند حواف الشطب.
ومع ذلك، يجب أن تكون حياة الأدوات في العالم الحقيقي مسؤولة عن العملية برمتها. إذا كانت إضافة شريحة تتطلب التبديل إلى أداة أصغر لإنهاء الزاوية، فسيكون للأداة الأصغر عمرًا أقصر بسبب صلابتها الأقل. في هذا السيناريو، فإن الشطب الذي يمكن تشكيله بنفس الأداة الأكبر حجمًا قد يؤدي في الواقع إلى إطالة عمر الأداة بشكل عام وتكلفة أقل. تحدث نقطة التعادل عندما يتجاوز نصف قطر الشرائح خمسة وعشرين بالمائة من قطر قاطع التخشين. عند هذا الحجم، تفرض الشريحة تقليل قطر الأداة. ليس لدى الشطب مثل هذا القيد لأنه يتم تعريفها بواسطة زاوية، وليس نصف قطر.
يؤثر نوع المادة أيضًا على القرار. في المواد الناعمة مثل الألومنيوم، يكون تحميل الصدمات من زاوية حادة أو شطب أقل ضررًا. لا تزال الشرائح تساعد ولكن الفرق صغير. في المواد الصلبة التي تزيد عن 45 HRC وفي السبائك المقاومة للحرارة مثل Inconel، يكون فرق تحميل الصدمات هائلاً. يمكن للزاوية الداخلية المقسمة أن تمنع تقطيع الحافة الذي قد يؤدي إلى إلغاء الأداة كل بضعة أجزاء. تشير محلات تصنيع الفولاذ المقسى إلى أن تحويل الزوايا الداخلية الحادة إلى شرائح قلل من استهلاك مطحنة النهاية بمقدار النصف.
عامل آخر هو التصنيع متعدد المحاور. في الأجهزة ذات المحاور الخمسة، يمكن للمبرمجين إمالة الأداة للحفاظ على المشاركة المستمرة حتى حول الزاوية المشطوفة. وهذا يغير المعادلة. ولكن بالنسبة للعمل القياسي ثلاثي المحاور، تظل الشرائح هي الخيار الأكثر أمانًا طوال عمر الأداة.
لقد ظهرت قاعدة عملية من تجربة أرضية المتجر. بالنسبة للزوايا الداخلية التي ستمر فيها الأداة بشكل متكرر، حدد نصف قطر شرائح لا يقل عن ثلاثين بالمائة من قطر قاطع التخشين. وهذا يسمح باستخدام نفس الأداة للتخشين والتشطيب مع حماية حواف القطع. إذا كان تصميم الجزء لا يسمح بالشريحة، فإن الشطب هو خيار ثانٍ معقول، أفضل بكثير من الزاوية الحادة. تجنب الزوايا الداخلية الحادة كلما أمكن ذلك. إنها أسرع طريقة لتحويل مطحنة نهائية جديدة إلى سلة خردة مرشحة. الثواني القليلة التي تم توفيرها في البرمجة أو بساطة التصميم البسيطة لا تستحق أبدًا تكلفة فشل الأداة المبكر. اختر شرائح لعمر الأداة، وحواف للبساطة، وزوايا حادة فقط عندما تكون مضطرة تمامًا.
