آشنایی جامع با قلاویزکاری

قلاویزها ابزارهایی هستند که برای تراشیدن رزوه داخلی در سوراخ‌ها استفاده می‌شوند. به عبارت دیگر، قلاویزکاری فرایندی است که در آن ابتدا یک سوراخ با مته مناسب ایجاد می‌شود و سپس با حرکت چرخشی قلاویز (Tap) داخل آن سوراخ، دندانه‌های مارپیچی ایجاد می‌شوند تا پیچ متناسب در آن محکم شود. این فرآیند معمولاً در فلزات (آهن، فولاد، آلومینیوم و …) و حتی چوب و پلاستیک انجام می‌شود.

قلاویزها در دو دسته اصلی دستی و ماشینی تولید می‌شوند. قلاویزهای دستی به صورت یک ست سه عددی (اول‌رو/پیش‌رو، میان‌رو/پلاگ، آخَررو/ته‌زن) عرضه شده و عملیات تراش رزوه را در چند مرحله ملایم انجام می‌دهند در مقابل، قلاویزهای ماشینی تک‌مرحله‌ای بوده و برای تولید انبوه روی دستگاه‌هایی مانند دریل ستونی یا ماشین‌تراش استفاده می‌شوند. قلاویزها همچنین بر اساس شکل شیار و جهت رزوه دسته‌بندی می‌شوند: قلاویز با شیار مستقیم (مناسب سوراخ‌های راه)، قلاویز با نوک مارپیچ (Gun Tap) برای پیش‌رو کردن تراشه‌ها در سوراخ‌های راه و قلاویز با شیار مارپیچ (مناسب سوراخ‌های کور). شکل بالا نمونه‌ای از انواع رایج قلاویز (مخروطی، نیمه‌مخروطی و ته‌زن) را نشان می‌دهد.

---

اجزای قلاویز و مشخصات فنی

پخ زن بادی مدل۲۱۰

یک قلاویز از بخش‌های کلیدی زیر تشکیل شده است：

• بدنه (Body): قسمت رزوه‌شده و برنده ابزار که در کار براده‌برداری و شکل‌دهی رزوه نقش دارد.
• شیارها (Flutes): کانال‌های طولی روی بدنه که هم لبه‌های برنده‌ی رزوه را ایجاد می‌کنند و هم مسیر خروج تراشه‌ها را فراهم می‌کنند.
• لبه راهنما (Chamfer): نوک مخروطی قلاویز که به تدریج وارد ماده شده و تدریجاً دندانه‌ها را درگیر می‌کند. طول لبه راهنما مشخص می‌کند که قلاویز تا چه عمقی وارد کار می‌شود (نوع اول‌رو، میان‌رو یا پس‌رو).
• دنباله (Shank): بخش صاف پشت قلاویز که درون دسته قلاویز یا مته چوک قرار می‌گیرد. انتهای دنباله اغلب به شکل چهارگوش است تا در دسته محکم شود.
• هسته (Core): قطر داخلی بدنه قلاویز که استحکام آن را تعیین می‌کند.

جنس قلاویزها معمولاً فولاد تندبر (HSS) است که مناسب کار روی فلزات نرم و نیمه‌سخت است. انواع مقاوم‌تر با افزودن کبالت (HSSE) برای فلزات سخت مانند فولاد ضدزنگ نیز وجود دارد. برای افزایش عمر و کاهش اصطکاک، پوشش‌های سرامیکی مانند نیترید تیتانیوم (TiN) روی سطح قلاویز اعمال می‌شود که اغلب به رنگ طلایی دیده می‌شوند.

---

انواع قلاویز براساس کاربرد

• قلاویز دستی (Hand Taps): این قلاویزها برای کار با نیروی دست و در کارگاه‌های کوچک استفاده می‌شوند. معمولاً به صورت ست سه‌تایی (پیش‌رو، میان‌رو، پس‌رو) عرضه می‌شوند که به ترتیب حدود ۶۰٪، ۳۰٪ و ۱۰٪ از حجم براده‌برداری را انجام می‌دهند. قلاویز دستی را در دسته قلاویز قرار می‌دهند و با چرخش دستی در جهت عقربه‌های ساعت وارد سوراخ می‌کنند.
  • پیش‌رو (Taper Tap): مخروطی‌ترین نوع با ۸–۱۰ دندانه در لبه راهنما که ورود اولیه را تسهیل می‌کند.
  • میان‌رو (Plug Tap): مخروطی متوسط (۴–۵ دندانه در لبه راهنما) که عمق رزوه را افزایش می‌دهد.
  • پس‌رو (Bottoming Tap): تقریباً بدون لبه مخروطی (برای تکمیل نهایی رزوه‌های کور) که رزوه را تا انتها کامل می‌کند.

در قلاویزکاری دستی از دسته قلاویز (یا دسته T) استفاده می‌شود. این ابزار امکان وارد کردن قلاویز به صورت عمود و کنترل‌شده را فراهم می‌کند.

• قلاویز ماشینی (Machine Taps): این نوع قلاویز برای سرعت و تولید انبوه در دستگاه‌های خودکار (مثل دریل ستونی، تراش CNC) طراحی شده است. قلاویز ماشینی معمولاً تک‌مرحله‌ای است و می‌تواند در یک حرکت طول رزوه را ایجاد کند. این قلاویزها براساس هندسه شیار به چند دسته تقسیم می‌شوند:
  • شیار مستقیم (Straight Flute Tap): ساده‌ترین نوع، برای سوراخ‌های راه به در (چندان) مناسب است، زیرا تراشه‌ها از انتهای سوراخ خارج می‌شوند.
  • نوک مارپیچ (Spiral Point/Gun Tap): نوک آن زاویه‌دار است تا تراشه‌ها را از جلو و خارج سوراخ هدایت کند؛ برای سوراخ‌های راه ایده‌آل است.
  • شیار مارپیچ (Spiral Flute Tap): شیارهای مارپیچی دارد که تراشه‌ها را به بالا و خارج هدایت می‌کند؛ این نوع تنها برای قلاویزکاری سوراخ‌های کور پیشنهاد می‌شود.

---

مراحل انجام قلاویزکاری دستی

هولدر ۶R125_40_6T

1. سوراخکاری اولیه: ابتدا سوراخ با قطر مناسب روی قطعه ایجاد می‌شود. قطر این سوراخ باید بر اساس فرمول تیپیک تعیین شود؛ برای مثال برای قلاویز M10، قطر سوراخ پیش‌مته ≈۸.۵ میلی‌متر درنظر گرفته می‌شود. (به طور کلی قطر سوراخ از قطر اسمی قلاویز کمتر است.)
2. خزینه‌کاری لبه: با استفاده از یک مته خزینه یا ابزار پخ، لبه‌های تیز دهانه سوراخ کمی پخ می‌شوند تا قلاویز راحت‌تر وارد سوراخ شده و رزوه تمیزتری تشکیل شود.
3. نصب و شروع قلاویز: قلاویز پیش‌رو را به صورت عمود و محکم در دسته قلاویز قرار دهید. دسته را دقیقاً ۹۰ درجه نسبت به سطح کار نگه دارید و با فشار ملایم شروع به چرخاندن قلاویز در جهت پیچ‌گوشتی (معمولاً عقربه‌های ساعت) کنید. پس از چند چرخش، اندکی قلاویز را در جهت معکوس (خلاف عقربه‌ها) بچرخانید تا تراشه‌ها از داخل سوراخ خارج شوند. این کار را مرتب تکرار کنید تا فشار بر قلاویز کاهش یافته و از گیرکردن آن جلوگیری شود.
4. لیز کردن با روان‌کننده: در طول کار به‌طور مستمر از روغن قلاویزکاری یا مایع برش مناسب استفاده کنید؛ این کار اصطکاک و گرما را کاهش داده و باعث عمر بیشتر ابزار و کیفیت بالاتر رزوه می‌شود.
5. تکمیل مرحله بعد: پس از پایان کنده‌کاری توسط قلاویز اول‌رو، از قلاویز میان‌رو استفاده کرده و همین مراحل را تکرار کنید. سپس با قلاویز پس‌رو رزوه را تا عمق نهایی (به‌خصوص در سوراخ‌های کور) کامل نمایید.

این مراحل در قلاویزکاری ماشینی نیز مشابه است، با این تفاوت که قلاویز روی مته مرغک دستگاه تراش یا دریل بسته شده و با حرکت کنترل‌شده دستگاه داخل سوراخ هدایت می‌شود. قلاویز ماشینی معمولاً یک مرتبه کل رزوه را ایجاد می‌کند و اپراتور سرعت و عمق نفوذ را کنترل می‌کند.

---

مقایسه قلاویزکاری با روش‌های رزوه‌کاری مشابه

فرز انگشتی سر تخت سایز۸ طول ۷۵

• رزوه‌زنی فرمدهی (Cold Forming/Roll Tapping): برخلاف قلاویز برشی که با قطع تراشه رزوه می‌زند، در روش فرمدهی (رولینگ) ماده کار با ابزار فلوت‌لس تحت فشار قرار می‌گیرد و شکل رزوه را به صورت چاپلایی ایجاد می‌کند. مزایای فرمدهی عبارت است از: عدم تولید تراشه که مشکلات را در سوراخ‌های کور کاهش می‌دهد؛ افزایش استحکام رزوه (چون دانه‌های فلز در طول رزوه مرتب می‌شوند) و عمر طولانی‌تر ابزار (۳ تا ۲۰ برابر بیشتر از قلاویز معمولی). لازم است قبل از استفاده از قلاویز فرمدهی، قطر سوراخ حداقل حدود نصف‌میلیمتر بزرگ‌تر از قلاویز برشی انتخاب شود.
• رزوه‌زنی با حدیده (Die Threading): در این روش، از حدیده برای ایجاد رزوه خارجی روی میله‌ها یا لوله‌ها استفاده می‌شود. در حالی که قلاویز رزوه داخلی ایجاد می‌کند، حدیده سطوح بیرونی قطعات را در گام مشخص دنده‌دار می‌سازد. به عبارت دیگر، حدیده معادل قلاویز برای رزوه‌کاری خارجی است.
• فرزکاری رزوه (Thread Milling): این روش از یک ابزار فرز با پروفیل رزوه استفاده می‌کند که داخل سوراخ در الگوی مارپیچی حرکت می‌کند تا رزوه را ایجاد کند. در مقابل، در قلاویزکاری خود قلاویز یک پروفیل رزوه‌دار است که با دوران در محل خود شکل رزوه را می‌برد. به عبارت دیگر، در فرزکاری رزوه، ابزار توسط CNC در یک مسیر مارپیچی هدایت می‌شود تا فرورفتگی را برش دهد، در حالی که در قلاویزکاری، قلاویز با همان شکل رزوه داخل سوراخ می‌چرخد. جدول زیر مقایسه‌ای کلی از این روش‌ها ارائه می‌دهد:

ویژگی/فرایند	قلاویزکاری (برش)	قلاویز فرم‌دهی (رولینگ)	فرزکاری رزوه	حدیده (رزوه خارجی)
وجود تراشه	ایجاد تراشه در خلال برش دنده	بدون تراشه (چاپلایی)	ایجاد تراشه ریز	ایجاد تراشه
مواد مناسب	فلزات نرم و نیمه‌سخت (آهن، آلومینیوم، برنج، پلاستیک)	فلزات نرم تا نیمه‌سخت (برنج، آلومینیوم)	تمام فلزات، مواد سخت (استیل، تیتانیوم)	لوله‌ها و میله‌ها
هزینه ابزار	کم (ابزار ارزان، سریع)	متوسط (ابزار مانا، عمر بالا)	زیاد (ابزار CNC گران)	متوسط
کیفیت رزوه	مناسب (بسته به دقت ابزار)	بسیار بالا (رزوه فشرده)	بسیار بالا (سطح صیقلی)	خوب (برای اتصال بیرونی)
کاربرد	پیچ‌ها و مهره‌های استاندارد	تولید انبوه رزوه‌های مقاوم	رزوه‌های دقت بالا، اشکال پیچیده	اتصالات بیرونی پیچ

این مقایسه نشان می‌دهد که هر روش مزایا و محدودیت‌های خود را دارد. برای مثال، قلاویزکاری سریع و کم‌هزینه است و مناسب تولید رزوه‌های متداول است، اما در مواد سخت ممکن است تلفات ابزار بیشتر باشد. در مقابل، فرزکاری رزوه بسیار انعطاف‌پذیر و دقیق است ولی نیاز به ماشین‌کاری CNC دارد.

---

نکات کلیدی در قلاویزکاری

• انتخاب سایز سوراخ پیش‌مته: برای جلوگیری از گیر کردن قلاویز و اطمینان از کیفیت رزوه، قطر سوراخ اولیه را با دقت تعیین کنید. به طور مثال، برای قلاویز M8×۱٫۲۵، قطر سوراخ حدود ۶.۸ میلی‌متر توصیه شده است. استفاده از جدول دریل-قلاویز بر اساس استانداردهای متریک یا امریکن می‌تواند بسیار مفید باشد.
• زاویه‌یابی دقیق قلاویز: اطمینان از عمود بودن قلاویز بر سطح کار از اهمیت بالایی برخوردار است؛ هرگونه انحراف زاویه می‌تواند منجر به شکستن قلاویز یا ایجاد رزوه نامنظم شود. استفاده از ابزار گونیا یا استند مخصوص کمک‌کننده است.
• برگرداندن گاه‌به‌گاه قلاویز: بعد از هر چند دور، قلاویز را اندکی در جهت مخالف بچرخانید تا تراشه‌ها خارج شده و فشار از روی ابزار برداشته شود. این کار عمر قلاویز را افزایش می‌دهد و مانع از شکستن آن می‌شود.
• روغن‌کاری و خنک‌کنندگی: همیشه از روغن قلاویزکاری مناسب برای فلزات استفاده کنید. روغن، اصطکاک و گرما را کاهش می‌دهد و سطح رزوه را صاف‌تر می‌کند. در دستگاه‌های CNC نیز خنک‌کننده آب‌پایه یا روغن مخصوص غالباً مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با رعایت این نکات، می‌توانید عملیات قلاویزکاری را با سرعت و دقت بالا انجام داده و از خرابی ابزار جلوگیری کنید.

---

نتیجه‌گیری

قلاویزکاری یکی از روش‌های اصلی تولید رزوه داخلی در قطعات ماشین‌آلات است و به دلیل سرعت و سادگی آن در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارد. این فرآیند شامل انتخاب درست قلاویز (دستی یا ماشینی، مستقیم یا مارپیچ)، آماده‌سازی دقیق سوراخ پیش‌مته، و اجرای منظم مراحل تراش است. مقایسه با روش‌های جایگزین مانند فرمدهی رزوه، فرزکاری رزوه و حدیده‌کاری نشان می‌دهد که هر روش در حوزه‌های خاص خود مناسب است و مهندس باید بسته به مشخصات پروژه، روش بهینه را انتخاب نماید. با آشنایی کامل با انواع قلاویزها و رعایت اصول فنی، می‌توان رزوه‌های دقیق و مقاوم را در قطعات مختلف ایجاد کرد.