حاسبة سرعة دوران المغزل

تحسب حاسبة سرعة دوران المغزل سرعة الدوران، بعدد الدورات في الدقيقة (RPM)، التي ينبغي أن يعمل بها مغزل أداة الماكينة عند سرعة قطع وقطر أداة محددين. يستخدمها مشغلو الآلات لإعداد آلات التفريز والمخارط والمثاقب وآلات التحكم الرقمي بالحاسوب قبل القطع.

ما سرعة دوران المغزل؟

سرعة دوران المغزل هي سرعة دوران المغزل، وتُقاس بعدد الدورات في الدقيقة (RPM). والمغزل هو العمود الدوار الذي يحمل أداة القطع (في التفريز والثقب) أو قطعة الشغل (في الخراطة). وقد يؤدي تشغيل المغزل بسرعة كبيرة أو بطيئة جدًا إلى تآكل الأداة سريعًا، أو حرق المادة، أو ترك سطح خشن.

تعتمد سرعة دوران المغزل المناسبة على أمرين: السرعة التي ينبغي أن تتحرك بها حافة القطع عبر المادة (سرعة القطع)، وعرض الأداة أو قطعة الشغل (القطر).

صيغة سرعة دوران المغزل

$\text{سرعة دوران المغزل (RPM)} = \frac{\text{سرعة القطع} \times 1000}{\pi \times \text{قطر الأداة}}$

• سرعة القطع هي سرعة حافة القطع بالنسبة إلى المادة، بوحدة المتر في الدقيقة (م/دقيقة). وتعتمد على المادة التي يجري قطعها ومادة الأداة.
• قطر الأداة هو قطر أداة القطع بالملليمتر (مم). أما في الخراطة، فهو قطر قطعة الشغل.
• يحوّل العامل 1000 الأمتار إلى ملليمترات حتى تتطابق الوحدات.
• π (باي) تساوي تقريبًا 3.14159. وتظهر لأنها حافة الأداة ترسم دائرة مرة واحدة في كل دورة، ومحيط تلك الدائرة يساوي π مضروبًا في القطر.

تغطي الأداة الأعرض مسافة أكبر في كل دورة، ولذلك تحتاج إلى عدد دورات أقل في الدقيقة للوصول إلى سرعة القطع نفسها. أما الأداة الأضيق فتحتاج إلى عدد دورات أكبر في الدقيقة.

كيفية حساب سرعة دوران المغزل

1. حدد سرعة القطع الموصى بها للمادة والأداة المستخدمتين، بوحدة م/دقيقة. وتنشر الجهات الموردة للأدوات والمواد هذه القيم.
2. قِس قطر الأداة (أو قطر قطعة الشغل في الخراطة) بالملليمتر.
3. اضرب سرعة القطع في 1000.
4. اضرب قطر الأداة في π (أي نحو 3.14159).
5. اقسم الناتج الأول على الناتج الثاني. وتكون الإجابة سرعة دوران المغزل بعدد الدورات في الدقيقة (RPM).

مثال محلول

يقوم مشغّل آلة بتفريز فولاذ طري باستخدام قاطع طرفي من الكربيد قطره 10 مم. وتبلغ سرعة القطع الموصى بها للفولاذ الطري نحو 25 متر/دقيقة.

$\text{RPM} = \frac{25 \times 1000}{\pi \times 10} = \frac{25{,}000}{31.42} \approx 795.8 \text{ RPM}$

يضبط مشغّل الآلة المغزل على نحو 796 دورة في الدقيقة.

سرعات دوران المغزل النموذجية حسب المادة

تستخدم هذه القيم قطر أداة يبلغ 10 مم وسرعات قطع شائعة لأدوات الفولاذ عالي السرعة أو الكربيد. وهي قيم ابتدائية وليست قواعد ثابتة، إذ تعتمد القيم الدقيقة على الأداة والماكينة.

تتحمل المعادن الألين والأعلى توصيلًا للحرارة، مثل الألومنيوم، سرعات قطع أعلى بكثير من المعادن الأقسى أو الحساسة للحرارة، مثل التيتانيوم.

لماذا يُعد قطر الأداة مهمًا؟

يرتبط القطر وسرعة دوران المغزل عكسيًا. فإذا تضاعف قطر الأداة، انخفض عدد الدورات المطلوب في الدقيقة إلى النصف، لأن حافة الأداة الأكبر تغطي أصلًا ضعف المسافة في كل دورة. ولهذا يدور المثقاب الصغير بسرعة أكبر بكثير من المثقاب الكبير لقطع المادة نفسها بسرعة القطع نفسها.

الخراطة مقارنةً بالتفريز والثقب

في التفريز والثقب، يكون القطر المستخدم في الصيغة هو قطر أداة القطع الدوارة. أما في الخراطة فتدور قطعة الشغل بدلًا من الأداة، ولذلك يُستخدم قطر قطعة الشغل. وبما أن قطعة الشغل غالبًا ما تصبح أضيق مع إزالة المادة، تستخدم بعض المخارط نظام التحكم بسرعة السطح الثابتة لزيادة عدد الدورات في الدقيقة تلقائيًا مع تقلص القطر، مع الحفاظ على ثبات سرعة القطع.

ضبط السرعة المحسوبة

تعطي الصيغة قيمة ابتدائية. وغالبًا ما يعدّلها مشغلو الآلات بسبب ما يلي:

• حالة الأداة. قد تحتاج الأداة البالية أو الكليلة إلى سرعة أقل.
• صلابة الماكينة. قد تهتز الماكينة أو التجهيز الأقل صلابة عند السرعة المحسوبة، وقد يحتاجان إلى سرعة أقل.
• التبريد. يتطلب القطع الجاف غالبًا سرعة أقل من القطع باستخدام سائل تبريد.
• السرعات المتاحة. لا تتيح الماكينات الأقدم ذات البكرات التي تُدار بالأحزمة إلا عددًا قليلًا من السرعات الثابتة، لذلك يختار مشغّل الآلة أقرب سرعة لا تتجاوز القيمة المحسوبة.

يؤدي تشغيل المغزل بسرعة كبيرة إلى تآكل الأداة أو كسرها، وقد يحرق قطعة الشغل. أما تشغيله بسرعة بطيئة جدًا فينتج عنه رايش طويل خيطي وتشطيب سطحي رديء، لأن الأداة تحتك بدلًا من أن تقطع بنظافة.

الأسئلة الشائعة

ما سرعة دوران المغزل في تشغيل الآلات؟ سرعة دوران المغزل هي سرعة الدوران لمغزل أداة الماكينة، بعدد الدورات في الدقيقة (RPM). وهي تحدد سرعة دوران أداة القطع أو قطعة الشغل أثناء القطع.

كيف أحسب سرعة دوران المغزل؟ اضرب سرعة القطع (بالمتر في الدقيقة) في 1000، ثم اقسم الناتج على π مضروبًا في قطر الأداة (بالملليمتر). والناتج هو سرعة دوران المغزل بعدد الدورات في الدقيقة (RPM).

لماذا يغيّر قطر الأداة سرعة دوران المغزل؟ تغطي الأداة الأكبر قطرًا مسافة أكبر في دورة واحدة. وللحفاظ على سرعة القطع نفسها عند الحافة، يجب أن تدور ببطء أكبر من الأداة الأصغر.

ماذا يحدث إذا ضُبطت سرعة دوران المغزل على قيمة مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا؟ تسبب السرعة المرتفعة جدًا تآكل الأداة سريعًا وانكسارها، كما قد تحرق قطعة الشغل أو تغيّر لونها. أما السرعة المنخفضة جدًا فتسبب تكوّنًا رديئًا للرايش، وتشطيبًا سطحيًا خشنًا، وقطعًا أبطأ.

هل تعمل الصيغة نفسها للخراطة والتفريز والثقب؟ نعم. الصيغة نفسها في العمليات الثلاث. ففي التفريز والثقب، يكون القطر هو قطر أداة القطع. أما في الخراطة، فهو قطر قطعة الشغل عند موضع القطع.

هل يمكنني استخدام القدم في الدقيقة بدلًا من المتر في الدقيقة؟ تستخدم الصيغة أعلاه المتر في الدقيقة. ولتحويل القدم في الدقيقة إلى المتر في الدقيقة، اضرب في 0.3048.