ER Collet ו-ER Collet Nut

הסרטון ER Collet Essentials. Do You Know? – Haas Automation Tip of the Day מתוך ערוץ ה-YouTube של Haas Automation Inc
הערך Run-out מתוך ויקיפדיה בשפה האנגלית.
המאמר ?What's in a Name פורסם באתר Production Machining ב-27.02.2013
המאמר נכתב על ידי Chris Felix.

ה-ER Collet הוא מנגנון שמאפשר חיבור והסרה של כלי העבודה אל ה-Tool Holder. מדובר בשיפור של מנגנון קודם שהיה נמצא בשימוש בשם E Collet. המנגנון הקודם היה נוח לחיבור אבל היה קשה מאוד לשחרר אותו בתום השימוש.

ה-ER Collet פותח בשנת 1972 על ידי פריץ וובר (Fritz Weber), המייסד של חברת Rego-Fix ונתן פתרון לשחרור מהיר של הכלי. חברת Rego-Fix היא יצרן שוויצרי של מערכות לאחיזת כלי עבודה לעיבוד שבבי. האות R בשם ER Collet מייצגת את שם החברה Rego-Fix.

המערכת הזו היא מאוד פופולרית מאחר והיא מאפשרת ל-Tool Holder אחד להחזיק מגוון רחב של כלים.

המאמר הזה יתמקד ב-ER Collet ובחלק נוסף בשם ER Collet Nut (או בקיצור Nut). ה-ER Collet הוא חלק שמחזיק את כלי העבודה ומחבר אותו אל ה-Tool Holder. ה-ER Collet Nut הוא חלק שמורכב על גבי ה-ER Collect ומחבר אותו אל ה-Tool Holder. בתמונה הבאה ניתן לראות Tool Holder ואת החלקים מהם הוא מורכב כולל ה-ER Collet (מסומן באדום) וה-ER Collet Nut. במאמר קראנו לחלקים בשם שלהם באנגלית ולא ניסינו לתרגם את השמות על מנת לא ליצור בלבול.

היי-טק מכניקה היא מפעל לעיבוד שבבי. מאמר זה הוא חלק מסדרת מאמרים להקניית ידע בסיסי בתחום. ​

כאשר עושים שימוש ב-ER Collet אנחנו רוצים רוצים להשיג שני דברים:
1. אנחנו רוצים למקסם את האחיזה בכלי
2. אנחנו רוצים שה-Run-Out יהיה מינימלי

כוח אחיזה גדול מונע ויברציות ומאפשר לנו להפעיל את המכונה ב-RPM גבוה יותר עם פחות Chatter. המונח RPM מתייחס ל-Rounds Per Minute (מספר סיבובים לדקה - ערך שמודד את מהירות הסיבוב של הכלי).

Chatter מתאר את התנודות הלא רצויות שמתרחשות במהלך עיבוד שבבי. ה-Chatter נגרם כאשר כלי החיתוך והעובד נעים מדי פעם ביחס אחד לשני באופן שגורם לבעיות בפני השטח. לפרטים נוספים על Chatter ניתן לקרוא את המאמר שלנו בנושא.

כלי שעובד ללא Run-Out יישחק באופן שווה, יחזיק מעמד זמן רב יותר ויתן פני שטח טובים יותר. כלים שמתנדנדים עלולים לחתוך את חומר הגלם יותר מדי דבר שיאלץ אותנו להיפטר מחומרי גלם ויגרום כמובן, לבעיות בפני השטח.

ER Collets מיוצרים בגדלים שונים, החל מ-ER8 עד ל-ER50. כיצד קובעים, אם כן, באיזה גודל של ER Collet יש להשתמש?

ראשית, מחליטים באיזה כלי עיבוד משתמשים. בהתאם לקוטר של כלי העיבוד, נחליט באיזה ER Holder להשתמש. הגודל של ה-ER Holder נקבע על ידי מדידת הקוטר של החור שלו (כפי שניתן לראות בתמונה).

לאחר שבחרנו את הכלי שנעבוד איתו ואת הגודל של ה-ER Holder, צריך לבחור את ה-Collet ואת ה-Collet Nut.

ישנם מספר סוגים של ER Collets כאשר לכל אחד מהם יש מספר שונה של חריצים (כפי שניתן לראות בתמונה) ולכל סוג יש שימוש ספציפי. להחלטה באיזה סוג נשתמש, יש השלכות על העבודה שלנו.

נסקור את הדגמים השונים שמופיעים בתמונה משמאל לימין.

ניתן להשתמש ב-Standard Collet כמעט לכל פעולת עיבוד אך הוא מספק Runout של כ-10 מיקרון (ניתן להשיג Runout נמוך יותר ב-Collets אחרים).

ה-High-Performance Collet יהיה בשימוש כאשר יהיה צורך בביצועים טובים יותר או כאשר נרצה להאריך את אורך החיים של המקדח. ל-Collet הזה יהיה Runout של 5 מיקרון (קטן יותר מאשר ה-Standard Collet).

ה-Tap Collet מתאים למברזים. בחלקו הפנימי של ה-Collet יש תושבת מרובעת שמיועדת להחזיק את המברז במקום ותמנע ממנו מלהסתובב (ניתן לקרוא עוד על הנושא של מברזים ותברוז במאמר שלנו Tapping).

ה-Sealed Collet מתאים לעבודה עם כלים מסוג Through Spindle Coolant (כלומר: כלים שנוזל הקירור יכול לעבור דרכם). הוא בנוי כך שהוא מתעל את נוזל הקירור באופן שבו הוא יעבור דרך הכלי.

על מנת להימנע מ-Rounout עד כמה שניתן, אנחנו נשתמש ב-Collet שיהיה הדוק לכלי באופן מקסימלי. על כל Collet רשום לאיזה קטרים של כלים הוא מתאים. אם נשתמש במקדח בקוטר של 12 מילימטר, נשתמש ב-Collet בקוטר של 11 - 12 מ"מ ולא באחד בקוטר של 12 - 13 מ"מ. בתמונה ניתן לראות שבצידו העליון של כל אחד מה-Collets רשום לאיזה קטרים של כלים הוא מתאים.

אגב, ישנם Collets שמיועדים לעבוד עם כלים בקוטר ספציפי (ניתן לראות בתמונה מימין שה-Collet הזה מיועד לכלי בקוטר של 12 מ"מ. בניגוד ל-Collets שמופיעים בתמונה שלמעלה שיכולים להתאים לכלים בקטרים שונים בפער של 1 מ"מ). בנוסף, ישנם Collets שהפער בין הכלים שהם יכולים להתחבר אליהם נמוך יותר מפער של 1 מ"מ. ל-Collet בתמונה משמאל יש טווח של 0.5 מ"מ.

עכשיו, אנחנו צריכים לבחור את ה-Nut המתאים. ישנם 4 סוגים בסיסיים של Nuts (ישנם יותר מ-4 סוגים אבל אילו הסוגים הבסיסיים ביותר).

הסוג הראשון נקרא Flush Nut. הסוג הזה הוא הזול ביותר אבל הם חזקים ומצויינים לשימוש כללי. הם נקראים Flush Nuts מאחר וחלקו העליון של ה-Collet נמצא באותו קו עם ה-Nut (המשמעות של המילה Flush באנגלית היא שטוח). ניתן לראות את זה בתמונה הבאה.

הדגם הבא הוא ה-Low Friction Nut (חיכוך נמוך). לדגם הזה יש מיסב או אביזר אחר שמותקן בצד הפנימי שתפקידו להפחית את החיכוך בנקודת המגע של ה-Collet עם ה-Nut. בתמונה הבאה ניתן לראות את המיסב בחלקו הפנימי של ה-Nut (האצבע נוגעת במיסב).

הדגם הזה עוזר להעביר יותר כוח אל הכלי (בין 50% ל-100% יותר כוח). לדבר הזה יש משמעות גדולה בעיבוד שבבי.

הדגם הבא הוא ה-Coolant Nut. לדגם הזה ניתן לחבר דיסקיות שהשילוב שלהן יחד עם ה-Nut הופך אותן לאידיאליות כאשר משתמשים בכלים מסוג Through Spindle Coolant (כלומר: כלים שנוזל הקירור יכול לעבור דרכם). בתמונות הבאות ניתן לראות את הדיסקיות בתוך ומחוץ ל-Nut.

יש לציין שיש פתרונות לכלים מסוג Through Spindle Coolant שמאפשרים כוח אחיזה טוב יותר מזה של ה-Coolant Nut. ניתן לראות הסבר בסרטון שמצורף לידיעון.


הדגם האחרון הוא ה-Mini Nut שמגיע בקטרים קטנים יותר מאשר שאר ה-Nuts. אחד מהיתרונות שלו זה שהוא מאפשר גישה עם הכלי למקומות שהגישה אליהם לא תהיה אפשרית עם הדגמים האחרים.​

לאחר שבחרנו את כל החלקים, צריך להרכיב את הכל יחד. בהרכבה, ה-ER Collets צריכים להיות נקיים ויבשים. אם הם יהיו עם שמן או חומר אחר עליהם, תהיה להם אחיזה פחות טובה לכלי.

עד כאן להפעם. בסרטון ניתן למצוא נתונים נוספים בנושא, כגון:

• איך להכניס את ה-Collet לתוך ה-Nut?
• איך לחבר את הכלי אל תוך ה-Collet?
• על מה צריך להקפיד כאשר מחברים מקדח אל תוך ה-Collet?
• איך ניתן לוודא שה-Collet והכלי הורכבו כמו שצריך?
• ועוד…