یکی از دستگاه‌هایی که می‌توانند نقش متفاوتی در تولید قطعات داشته باشد، دستگاه پرس است که هم در متراکم کردن مواد مختلف و هم در شکل‌دهی آنها به کار گرفته می‌شود. این دستگاهها به اندازه دستگاه فرز cnc یا دستگاه تراش سی ان سی پیشرفته نیستند، اما در برخی موارد خاص عملکرد آنها نسبت به دستگاههای سی ان سی بسیار مناسب‌تر است. از طرف دیگر کار با دستگاههای پرس نسبت به این دستگاهها ساده‌تر بوده و امکان استفاده از آن در حوزه‌های مختلف وجود دارد.
از آنجایی که بخشی از فعالیت ما در گروه تهران CNC به حوزه فروش دستگاه پرس مربوط می‌شود، ابتدا یک معرفی کلی از آنها خواهیم داشت و سپس در مورد انواع مختلف آنها صحبت خواهیم کرد.
دستگاه پرس چیست و چگونه عمل می‌کند؟
کلمه پرس از واژه انگلیسی Press به معنی فشار دادن و متراکم کردن برگرفته شده است. بنابراین دستگاه پرس یک دستگاه مخصوص برای وارد آوردن فشار تحت کنترل بر روی یک جسم خاص است که امکان متراکم کردن و شکل دهی آن را فراهم می‌کند. البته این به این معنی نیست که دستگاههای پرس در همه شرایط برای متراکم کردن هستند، بلکه در برخی موارد کار آنها صرفاً شکل دادن و نگه داشتن نمونه برای تغییر حالت آن است. منشاء فشار ورودی در این دستگاهها متفاوت است و نسل اولیه آنها با استفاده از نیروی مکانیکی و با دست اعمال می‌شد.
نحوه عملکرد دستگاه پرس به این صورت است که دارای یک سطح به عنوان میز به عنوان نگه‌دارنده قطعه کار است. در طرف مقابل هم یک ابزار قرار دارد که با استفاده از یک اهرم، فشار لازم را به سطح قطعه کار وارد می‌کند. این فشار در دستگاههای قدیمی با استفاده از نیروی دست و نیروی انسانی اعمال می‌شد، اما امروزه از دستگاههای هیدرولیک و دستگاههای پنوماتیک برای ایجاد این فشار استفاده می‌شود. نحوه عملکرد این دستگاهها به شکلی است که فرد می‌تواند میزان فشار وارده بر روی یک سطح را اندازه گیری می‌کند و به نوعی فشار کنترل شده به آن اعمال کند.
انواع دستگاههای پرس موجود در بازار
اگرچه معیارهای مختلفی برای دسته بندی دستگاههای پرس وجود دارد، اما اصلی‌ترین و مهم‌ترین ویژگی در دسته بندی آنها، منشأ فشار است. فشار ممکن است توسط عوامل مختلفی مانند پمپ‌های هیدرولیکی یا پمپ‌های پنوماتیکی به وجود بیاید. بنابراین دستگاههای پرس در دسته‌های زیر قرار می‌گیرند:
دستگاه پرس هیدرولیک
دستگاههای پرس هیدرولیک از ابزارهای برقی هستند که فشار آنها با استفاده از فشار هیدرولیک تأمین می‌شود. فشار سیال در یک محفظه خاص، با استفاده از پمپ‌ها و شیرآلات مختلف می‌توانند افزایش یا کاهش یابد. بعضی اوقات ممکن است از دستگاهها و سیستم‌هایی برای افزایش ظرفیت پمپ‌ها در پروسه‌های قدرتمند استفاده شود. این پرسش‌ها می‌توانند در ابعاد بزرگ و برای کار با سرعت ثابت استفاده شوند.
نحوه عملکرد دستگاه پرس هیدرولیک تقریباً همانند ترمزها و فرمان‌های هیدرولیک است که انتقال نیرو با استفاده از مایع هیدرولیک انجام می‌شود و به همین دلیل سرعت آنها نسبت به دستگاههای معمولی کمتر بوده و نیاز به کار طولانی‌تر دارند. به هنگام استفاده از این دستگاهها شما باید مسئله گرم شدن قسمت مرتبط با نیروی هیدرولیک را در نظر داشته باشید. این دستگاهها را می‌توان قدرتمندترین دستگاه پرس معرفی کرد که قادر به اعمال نیروی ۷۵ هزار تن نیرو است.
در تصویر زیر از یک دستگاه پرس هیدرولیک یک نمای شماتیک می‌بینید. البته این نما مربوط به دستگاه پرس عمودی است و ممکن است نمونه‌های افقی آنها را هم در بازار ببینید. استفاده از دستگاههای پرس هیدرولیک بسیار ساده است و به تفاوت در فشار مایع هیدرولیک متکی است. مایعات درون سیلندر زیر پیستون پمپ می‌شوند و این باعث می‌شود که فشار سیار بر روی پیستون افزایش یابد. به طور همزمان، مایع از کانال فوقانی پمپاژ می‌شود و فشار سیال با شدت بسیار زیادی به سطح دستگاه وارد می‌شود.
در مرحله بعد، مایع زیر پیستون پمپاژ شده و باعث می‌شود که فشار زیر پیستون کاهش یابد. به طور همزمان مایعات از بالا به داخل سیلندر پمپ می‌شوند و این باعث افزایش فشار سیال در بالای پیستون می‌شود. نتیجه این فعل و انفعالات حرکت دادن دستگاه های پرس به سمت پایین و فراهم آوردن فشار بیش از حد و قابل کنترل است.
دستگاه پرس مکانیکی
دستگاههای پرس مکانیکی متعلق به گروهی از ماشین‌آلات هستند که نیروی پرس کننده با استفاده از نیروی چرخشی یک موتور یا با سایر شیوه‌ها تأمین می‌شود. در مرحله اول، نیروی چرخشی یک موتور یا یک الکتروموتور توسط یک مبدل به یک محور اعمال می‌شود که عمل فشار را انجام می‌دهند. بنابراین انرژی در پرس مکانیکی از موتور حاصل می‌شود. این نوع پرس‌ها نسبت به دستگاههای پرس هیدرولیک سریع‌تر هستند و برای پروژه‌های سبک‌تر به کار گرفته می‌شود.
نکته جالب توجهی که در مورد دستگاه پرس مکانیکی وجود دارد این است که اعمال نیرو از نظر سرعت و بزرگی متغیر است. به همین دلیل هنگام عملیات تولید فشار با استفاده از پرس مکانیکی، باید دامنه صحیح نیروی این دستگاه کنترل شود. این دستگاهها بر اساس مشخصات فرآیند تولید انتخاب می‌شوند. معمولاً دستگاه پرس مکانیکی در ساخت قطعات فلزی و کار با ورقه‌ها استفاده می‌شود و نیروی آنها نسبت به پمپ‌های هیدرولیک پایین‌تر است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که قدرتمندترین دستگاههای پرس مکانیکی در صنعت تولید مدرن حدود ۱۲ هزار تن نیرو ایجاد می‌کنند.
دستگاه پرس کرانک یا دستگاه پرس میل لنگی
دستگاه پرس کرانک (Crank Press) از متصل شدن یک میل لنگ به شفت کنترل کننده استفاده می‌کند. اتصال بین میل لنگ با شفت دستگاه باعث حرکت عمودی چند بالا پایین است. در حقیقت میله اتصالی و میل لنگ باعث تبدیل نیروی چرخشی الکتروموتور به نیروی فشاری می‌شوند که ممکن است به یک یا چند پیستون به صورت همزمان اعمال شود. بنابراین اگر ما قصد استفاده از دستگاه برای متراکم کردن چند گزینه داشته باشیم، می‌توانیم از این گزینه استفاده کنیم.
دستگاه پرس کانکل یا اتصال گره‌ای
دستگاه پرس کانکل (Knuckle Joint Press) انرژی یک الکتروموتور را از طریق یک طراحی اتصالی قدرتمند انتقال می‌دهد. این دستگاهها عملکردی مشابه با دستگاههای میل لنگ دارند، با این تفاوت که نیرویی اعمال شده و تبدیل این نیرو با استفاده از یک گره در قسمت اتصالی انتقال داده می‌شود. از این دستگاهها برای کار به صورت عمودی و افقی استفاده می‌شود و میل لنگ محور به طور کامل می‌چرخد. به همین دلیل کار با آنها در فشارهای مختلف بسیار راحت‌تر است و نیروی عظیمی به قطعه کار وارد می‌کند.
دستگاه پرس گریز از مرکز
در دستگاه پرس گریز از مرکز (Eccentric Press) از یک الکتروموتور برای کنترل یک صفت خارج از مرکز استفاده می‌شود که در یک میله اتصالی می‌چرخد. میله اتصالی این دستگاهها در داخل یک مفصل کشویی قرار دارد که حرکت آن در داخل این مفصل باعث بالا رفتن و پایین آوردن پیستون دستگاه می‌شود. این میله در مرکز قرار نمی‌گیرد و به همین دلیل با عنوان دستگاههای گریز از مرکز و خارج از مرکز شناخته می‌شوند. حرکت الکتروموتور به شکلی است که موقعیت شفت در گذر زمان تغییر می‌کند و این حرکت باعث بالا رفتن و پایین آمدن پیستون و در نتیجه وارد آوردن فشار برای پرس کردن قطعه کار می‌شود.
دستگاه پرس دنده‌ای
دستگاه پرس دنده‌ای (Rack And Pinion Press) انرژی تولید شده در الکتروموتور را با استفاده از یک چرخ دنده مستقیماً به یک سمت انتقال می‌دهد و این فشار به عنوان فشار متراکم کننده استفاده می‌شود. در حقیقت نیروی تولید شده در الکتروموتور منجر به چرخش یک چرخ دنده در اندازه‌های مختلف می‌شود که این چرخ دنده‌ها بر روی یک محور به صورت دندانه دار حرکت می‌کند. نکته جالب توجه در مورد این دستگاهها این است که حرکت آنها یک بعدی بوده و امکان تنظیم سرعت و تنظیم مقدار فشار در آنها وجود دارد.
دستگاه پرس پیچ دار
دستگاههای پرس پیچ دار (Screw Presses) از چرخش یک موتور برای چرخاندن یک پیچ بزرگ استفاده می‌کند. نمونه اولیه دستگاههای پرس به این شیوه طراحی شده بودند و اپراتور می‌توانست با چرخاندن یک دسته، به مانند سفت کردن یک پیچ، فشار دلخواه خود را بر روی سطح قطعه کار وارد کند. اما در دستگاههای جدید از یک الکتروموتور برای چرخاندن این پیچ و سفت کردن آن استفاده می‌شود. این دستگاهها مانند دستگاه های پرس هیدرولیک بسیار کند هستند و نیاز به زمان بیشتری دارند. البته نباید فراموش کرد که برای فشار ثابت نیرو انتخاب فوق العاده ای هستند و دستگاههای جدید آنها ۳۱ هزار تن نیرو بر روی قطعه کار اعمال می‌کنند.
در اینجا تلاش کردیم که ضمن معرفی نحوه عملکرد دستگاه پرس، مدل‌های مختلف آنها را هم در بازار معرفی کنیم که طبیعتاً ممکن است هم از لحاظ اندازه و هم از لحاظ کیفیت ساخت با یکدیگر متفاوت باشند. در مطالب بعدی تلاش خواهیم کرد که هر کدام از این دستگاههای پرس را به صورت جزئی‌تر و کاملتر معرفی کنیم.