المكنة ـ الأداة

المكنة الأداة machine
tool أو الأداة الممكننة أو
العدة الصناعية ـ كما يسميها  أصحاب المهن ـ آلات أو أدوات ميكانيكية مزودة بمحرك
يغذيه منبع للطاقة وتستخدم لتشكيل القطع المصنعة من المعدن أو الخشب أو أي مادة
أخرى و تكييف شكلها. تصنف هذه العِدد بحسب تغذيتها إلى عدد يدوية أو مكنات
كهربائية أو هدروليكية أو هوائية (تعمل بضغط الهواء). وتصنف بحسب طريقة استعمالها
إلى عدد محمولة (خفيفة) ومكنات ثابتة.

لمحة تاريخية

كانت معظم المصنوعات المعدنية وغير المعدنية قبل
الثورة الصناعية [ر] في القرن الثامن عشر تصنّع ويكيّف شكلها بأدوات يدوية، وبعد
اختراع المحرك البخاري ثم المحرك الانفجاري فالكهربائي أصبح بالإمكان إنتاج كثير
من السلع التي لم يكن تصنيعها ممكناً إلا بالمكنات، وغدت العدد الصناعية مع
الموجهات والمثبتات jig & fixture (لتثبيت القطعة وتوجيه أداة القص في أثناء تشكيلها) بدءاً من
القرن التاسع عشر ضرورة لا غنى عنها للإنتاج بالجملة وصنع القطع المتماثلة القابلة
للتبديل. وجاء أكثرها تعديلاً لبعض العدد التي عرفها المهنيون في القرون السابقة
كمخرطة المعادن التي اشتقت من مخرطة الخشب القديمة. وفي عام 1775 اخترع الإنكليزي
جون ويلكنسون John Wilkinson lang=AR-SY style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> آلة دقيقة لتجويف أسطوانات المحركات، كما صمم هنري مودسلي dir=LTR>Henry Maudslay style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>
عام 1779 مخرطة بمحرك لصنع اللوالب [ر. لولبة القضبان] مزودة بعمود ملولب لتحريك
العربة وعلبة سرعة لضمان دوران ماسك القضيب بسرعة ثابتة وخطوة ثابتة، بحيث يمكن عن
طريق تغيير الخطوة صنع لوالب مختلفة. أما المكشطة (المسوية) dir=LTR>shaper style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>
فمن اختراع الإنكليزي جيمس ناسميث James Nasmyth بحيث تثبت القطعة على طاولة العمل أفقياً وتقوم سكين قاطعة بتسوية
سطح القطعة بحركة ترددية أمامية خلفية، أو تفتح أثلاماً فيها. وفي عام 1839 اخترع
المذكور المطرقة البخارية لتطريق القطع الثقيلة. في حين اخترع جوزيف وايتوورث dir=LTR>Joseph Whitworth style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>
عدداً من المكنات الصناعية الأخرى. وقد حاولت إنكلترا المحافظة على مكانتها
الرائدة في صنع المكنات الصناعية فمنعت تصديرها، ولكن محاولتها أخفقت لتطور
الصناعة في الدول الأخرى، فظهرت مكنات جديدة في أوربا وأمريكا منها مكنة التفريز
والمنشار الميكانيكي ومكنة الصقل وغيرها.

مواصفات المكنة الأداة

يتم تشكيل المشغولات بأربع طرائق عامة هي:

- قطع الزوائد عن المشغولة على شكل شظايا أو
شرائح أو نثرات صغيرة.

- قص المشغولة أو أجزاء منها.

- كبس المشغولات أو ضغطها أو هصرها لتأخذ الشكل
المطلوب.

- استخدام الكهرباء أو الأمواج فوق الصوتية أو
الكيمياويات الحالَّة على مادة القطعة المشغولة. وهذه الطريقة الأخيرة تشمل
المكنات والأدوات الحديثة جداً، والتي تستخدم لمعالجة المواد الصلبة للغاية التي
لا تصلح معها الطرائق القديمة.

إن مجموعة العدد والمكنات الصناعية المستخدمة في
تخليص المعدن من الزوائد تشتمل على المخارط والمكاشط (مكنات التسوية) والمساحج
ومكنات الثقب ومكنات التفريز ومكنات الجلخ والمناشير الميكانيكية. ويتم تشكيل
القطع المعدنية من الصفيح  كأوعية الطبخ والصحاف وصاج السيارات وما يماثلها بمكابس
الضعط على البارد، في حين تشكل المشغولات المعدنية المحماة بدرجات حرارة عالية
بالتطريق.

إن المكنات الصناعية الحديثة قادرة على تشذيب
القطع وتكييف شكلها بدقة كبيرة لا تتجاوز درجة السماح فيها ±0.0025  مم، وفي بعض
الاستخدامات الخاصة لا تتجاوز درجة السماح في مكنات الصقل ± 0.00005مم، وغالباً ما
تجمع المكنة الأداة بين الوزن الثقيل والثبات والدقة المرهفة بسبب دقة القص وحجمه
وقوى الحمل الكبيرة عليها.

يجب أن تزود كل المكنات بمواسك تثبيت للقطعة
المشغولة ولأداة العمل، وبوسائل للتوجيه ولضبط الدقة ومعايرة عمق القطع وحجمه.
وتسمى الحركة النسبية بين حافة أداة القطع والمشغولة سرعة القص. كما تسمى الحركة
التي تقدم بها المادة قبل القص لتصبح على تماس مع الأداة القاطعة حركة التغذية،
ويجب أن يكون هناك وسائل للتوفيق بين الحركتين. كما يجب التحكم بالحرارة بسبب
ارتفاع درجة حرارة الأداة عند القص. وكمية الحرارة التي تتولد في هذه الحالة تتوقف
على شدة القص وسرعته ومادة المشغولة ومادة الأداة نفسها، كما تتأثر بثبات المكنة
وشكل المشغولة وعمق القص.

أدوات القطع

تقسم أدوات القص أو القطع المعدنية إلى وحيدة
الرأس ومتعددة الرؤوس. ويمكن استخدام الأداة وحيدة الرأس لتوسيع الثقوب أو التقوير
(التجويف)، ويتم التدوير والثقب على مخرطة أو بمكنة ثقب. أما الأداة المتعددة
الرؤوس فيكون لها حافتان قاطعتان أو أكثر ومنها أدوات التفريز والثقب والأزاميل.

وهناك نوعان من العمليات المطبقة في القَطْع:
فإما أن تتحرك الأداة على خط مستقيم فوق المشغولة الثابتة كما في مكنة التفريز،
وإما أن تتحرك المشغولة نحو الأداة القاطعة الثايتة كما في المسوّية. ويجب ترك
زاوية خلوص صغيرة لأداة القطع أو تخفيف التماس مع المشغولة بحيث يتم القطع بشظايا
صغيرة لتخفيف الاحتكاك والحرارة.

مواد أدوات القطع

يجب أن تكون مادة الأداة أقسى من مادة المشغولة
مع المحافظة على حرارة حافة القص ليمكن قطع الشظايا منها. وأكثر المواد التي تصنع
منها أدوات القطع الفولاذ الكربوني بنسبة 1-1.2% وهو من أقدم المواد المستعملة في
القطع، والفولاذ العالي السرعة الذي دخل عالم الصناعة في مطالع القرن العشرين
ويحوي نحو 18% تنغستن و4% كروم و1% فناديوم و0.5-0.8% كربون، وهناك أيضاً عَدَد من
أدوات القطع المصنعة من خلائط لا يدخل فيها الحديد، و تستخدم في تشغيل المصنوعات
عالية القساوة، وتحتفظ بقدرتها على القطع في درجات الحرارة العالية، ومنها كربيد
التنغستن القريب من قساوة الألماس، والسيراميك المصنع من ذرور

الشكل(2) مكنة تسوية مؤتمتة مع حاسوب

 أكسيد الألمنيوم
الناعم،  وكذلك الألماس.

الشكل(1) مخرطة متعددة الإستعمالات

المكنات ـ الأدوات الأساسية

هناك مئات من مكنات ـ الأدوات المعدنية المختلفة،
يراوح حجمها بين المكنة الصغيرة التي تربط على ملزمة، والمكنة الصناعية الهائلة
الحجم المستخدمة في الصناعة الحديثة وتزن مئات الأطنان. وقد حافظت معظم هذه المكنات
على المواصفات الأساسية للمكنات التي عرفها القرن التاسع عشر ومطلع القرن

الشكل (3) مثقب كهربائي على قاعدة

الشكل (4) مكنة تفريز حديثة

 العشرين، وتصنف على النحو الآتي:

المكنات الدوارة turning
machines: وأهمها المخرطة الآلية dir=LTR>engine lathe style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>،
وهي مكنة دوارة أفقية لخراطة المعادن، وتعد الجد الأكبر لكل المكنات - الأدوات؛
لأن كثيراً من عناصرها الأساسية متماثلة في التصميم مع أنواع المكنات الأخرى. تستعمل
المخرطة في عمليات كثيرة كالتدوير والتخريج facing والثقب، وتستخدم عليها أداة قطع وحيدة الرأس عند التدوير والثقب
والتجويف. تشمل عمليات التدوير قص المعدن الزائد على القطر الخارجي للمشغولة
وتشذيبها وإعطاءها شكلاً أسطوانياً مستقيماً أو متدرجاً مستدق الطرف، أو ثقبها أو
تخديدها أو صنع أكتاف لها أو لولبتها أو تخريج السطوح المستوية في طرف الأسطوانة.
أما العمليات الداخلية في المشغولة فتشمل كل أنواع التجويف والتقوير وفتح الأسنان
الداخلية والتشذيب بالأقطار المطلوبة وبدقة.

 ومكنة الحفر boring
machine  كالمخرطة، ولكنها مجهزة
بطاولة أفقية دائرية يمكن تدويرها بالمحور العمودي بحيث تقوم بعمليات الثقب
والتجويف في المشغولات الكبيرة التي لا يمكن للمخرطة التعامل معها. ومنها المخارط
والمثاقب البرجية الضخمة. تستطيع مكنات التقوير القياسية تجويف أو تدوير مشغولة قد
يصل قطرها إلى 3.5م.

الشكل (5-أ)مكنة جلخ يدوية قديمة	الشكل (5-ب)مكنة جلخ حديثة كهربائية

المسويات والمساحج: الغاية من المسوية (المكشطة)shaper style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>
معالجة السطوح المستوية والأثلام والأكتاف والأخاديد المتقاطعة والميول الزاوية،
وتعمل بحركة ترددية إلى الأمام والخلف، وأكبر المسويات تستطيع معالجة مشغولات
بطول90 سم في شوط حركتها التقدمية. أما المساحج  planners فتقوم بالعمل نفسه ولكنها تعالج مشغولات أكبر قد يصل طولها إلى 20
متراً، إذ تتحرك المشغولة على عربة ويضبط وضعها أتماتياً تحت أداة التسوية التي
تبقى ثابتة طوال الشوط. ويمكن أن

 تصنف معها كذلك مكنات التقوير والتخليق dir=LTR>broaching machines style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>
من حيث طبيعة عمل الأدوات التي تركب عليها، غير أن هذه الأخيرة مختلفة التصميم
ومتعددة الأسنان غالباً وعلى أبعاد متساوية بحيث يتعمق السن التالي أكثر في
المشغولة متمما عمل السن السابق على خط واحد. ومن ذلك تخليق سرة المسننات والبكرات
وتسنين المسننات وغير ذلك.

الشكل (6)مكنة قص وقولبة مجهزة بمكبس	الشكل (7)مكنة لولبة داخلية مؤتمتة

المثاقب أو مكنات الثقبdir=LTR>drilling machines style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>:
ومهمتها فتح ثقوب في المشغولة المعدنية بمثقب دوار، وتستخدم أدوات قطع مختلفة
لتنفيذ عمليات الثقب وتوسيع الثقوب النافذة وغير النافذة والتخويش والتقوير وفتح
السن الداخلي.

الفرّازات أو مكنات التفريز dir=LTR>milling machines style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>:
وهي على أنواع، ومهمتها قص المعدن مع تحرك المشغولة نحو أداة قطع دوارة تسمى ريشة
التفريز. وريش التفريز متنوعة الأشكال وتستطيع القيام بعمليات تفريز مختلفة جداً،
فتقص السطوح المستوية وتحدث الأخاديد والأثلام بأشكال مختلفة وتدوّر الزوايا وتقطع
أسنان المسننات وغير ذلك.

مكنات الجلخ: تزيل مكنات الجلخ dir=LTR>grinding machines style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>
الشظايا والحبيبات الصغيرة عن سطوح المشغولات المعدنية و تنعّمها بوساطة سير سنفرة
abrasive belt lang=AR-SY style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> أو دولاب (حجر) جلخ دوار grinding wheel. وعملية الجلخ من أدق عمليات التصنيع، وتستطيع مكنات الجلخ
الحديثة تنعيم السطوح القاسية والطرية بخلوص لايزيد على ± 0.0025مم، ومن أنواعها
مكنة الجلخ الأسطوانية البسيطة، والأسطوانية الداخلية، واللامركزية، ومكنة جلخ
السطوح، والمجلخة اليدوية وسير السنفرة وغيرها.

الشكل (8) مكنة لف أسلاك مؤتمتة

المناشير الآلية power
saws: والغاية منها قص المعدن،
ولها ثلاثة أنواع رئيسية المنشار الميكانيكي العادي hacksawوالمنشار الشريطي (الشلة) bandsaw والمنشار القرصي الدائريcircular disk
saw. يستخدم المنشار الشريطي
الشاقولي في قص الأشكال من صفيح معدني وقص الإطارات الداخلية والخارجية والقص
الزاوي وفي التخريم.

المكابس presses: وهي كثيرة ومتنوعة تستخدم لتشكيل المشغولات على البارد أو على
الحامي. وتقوم بعمليات القص والثني والحني والسحب والتطريق والهصر وتشكيل المخاريط
وكل العمليات التي تتطلب كبساً أو تطريقاً. والعمل المنتج في المكبس قد يتم بثقل
الكتلة الضاغطة أو بقوة محرك ميكانيكي أو هدروليكي ضاغط أو بالهواء المضغوط.
والمكابس متنوعة الحجوم والقدرة، وتراوح بين الصغيرة التي تركب على طاولة العمل
والكبيرة التي قد يصل وزنها إلى نصف طن.

إلى جانب ما ذكر هناك كثير من المكنات الخاصة
كمكنات الصقل الداخلي والخارجي lapping & honing m.، ومكنات تصنيع المسننات بأشكالها المختلفة والمثاقب المتعددة
الرؤوس والمكنات المتعددة الأغراض، ومنها كذلك المكنات المؤتمتة والناسخة والمسيرة
بالحواسيب. ومنها كذلك مكنات القص والثقب والحفر بالحزم الإلكترونية والليزر
والتفريغ الكهربائي والتحليل الكهربائي وغيرها.