مقدمه
استفاده از ماشين‌هاي اتومات از حدود دو قرن پيش آغاز شده و با پيشرفت علم و تكنولوژي بشر به تكنولوژيهاي جديد ساخت مواد و ابزار دستيابي پيدا كرده،‌ اين ابزار باعث رشد صنعت و فناوري شده و مي‌تواند انسان را براي ساخت تجهيزات مورد نياز كه امروزه به دقت زيادي نيز احتياج دارد، رهنمون سازد.

يكي از وسيله هاي مهم صنعت امروز احتياج مبرم به پيچ و مهره مي‌باشد در اين جزوه آشنايي مختصري در مورد ساخت پيچ و ماشينهاي توليد پيچ ارائه مي‌شود.

فصل اول

پيچ‌ها:
تعريف پيچ‌: پيچ قطعه استوانه اي است كه بر سطح استوانه آن شياري مارپيچ ايجاد شده است و از آن براي اتصال قطعات به كمك مهره استفاده مي‌شود. البته برخي اوقات با حديده كردن قطعه،‌ بدون كمك مهره نيز مي‌توان اتصال را عملي كرد. به طور كلي از پيچ براي بستن قطعاتي استفاده مي‌شود كه بتوان آنها را به سهولت از هم جدا كرد. از پيچ، همچنين براي ايجاد نيروي طولي زياد در پرسها و گيره‌ها و براي تبديل حركت دوراني به حركت مستقيم در ماشين تراش و . . . استفاده مي‌گردد.

معرفي قسمتهاي مختلف پيچ:
پيچ شامل دو قسمت اصلي سر و بدنه مي‌باشد. سرپيچ به اشكال مختلفي از قبيل شش گوش،‌ چهار گوش، گرد، عدسي، هزينه‌اي، استوانه‌اي و شش گوش يا چهار گوش داخلي (آلن) توليد مي‌‌شود كه آچارها مي‌تونند با آن درگير شوند. قسمت بدنه پيچ استوانه اي شكل است و روي سطح جانبي آن دنده‌كاري شده است. دنده‌كاري نيز عبارت از ايجاد شيارهايي به صورت مارپيچي است. شيارها به صورت مثلث، مربع، ذوزنقه و نيم دايره بر روي سطح جانبي بدنه پيچ ايجاد مي‌شوند.

شكل ۱– ۱ اجزاء مختلف يك پيچ
يك «دنده پيچ» عبارت است از مسير مارپيچي كه بر روي استوانة پيچ قرار دارد كه اگر استوانه را گسترش دهيم متوجه مي‌شويم كه يك دنده يا مارپيچ عبارت از وتر مثلث قائم الزاويه اي با قاعده برابر محيط دايره و ارتفاعي معادل گام است. اين ارتفاع عبارت از فاصله‌اي است كه در يك دور كامل بر روي سطح

جانبي استوانه بوجود مي‌آيد و گام پيچ ناميده مي‌شود.
شكل ۲-۱
در مثلت قائم الزاوية بالا زاويه بين قاعده و وتر مثلث «زاويه مارپيچ» ناميده مي‌شود و تانژانت اين زاويه را شيب مارپيچ مي‌گويند.
چنانچه جهت صعود مارپيچ روي قسمت مرئي (ديد) استوانه با محور قائم از چپ به

راست باشد پيچ راست گرد است و اگر از راست به چپ باشد پيچ چپ گرد مي‌باشد.
در پيچ راست گرد، براي باز كردن مهره لازم است آن را در جهت خلاف عقربه‌هاي ساعت،‌ و در پيچ چپ گرد بايد آن را در جهت عقربه‌هاي ساعت بچرخانيم. دنده كاري را پيچها ممكن است يك راهه و يا چند راهه باشد. پيچي را كه مارپيچهاي آن فقط از تراش يك مارپيچ ساخته شده باشد پيچ يك راهه گويند.

در صورتي كه پيچ چند راهه عبارت از پيچي است كه مارپيچهاي آن از تراش چندين مارپيچ به موازات هم به وجود آمده باشند. در پيچهاي چند راهه چون معمولاً شيب دنده‌ها زياد است از آنها براي كورس زياد و نيروي كم (پيچهاي حركت ماشين تراش و پرس) استفاده مي‌شود. در شكل صفحة بعد يك پيچ سه راهه نشان داده شده است.

مشخصات پيچها، معمولاً با ابعاد و گام پيچ تعيين مي‌‌شوند:
الف- پيچها به كمك ابعادشان كه عبارت از قطر بزرگتر، قطر كوچكتر،‌ گام پيچ و طول قسمت دنده كاري است مشخص مي شوند.
شكل۳ –۱ ابعاد مشخص كننده يك پيچ و مهره

– قطر بزرگتر عبارت از قطر اصلي و قطر خارجي پيچ است كه مي‌‌توان آن را توسط كوليس اندازه گرفت. اين قطر با حرف d نشان داده مي‌شود.
– قطر كوچكتر عبارت از قطر داخلي يا هسته مركزي پيچ مي‌باشد كه تحت تراش قرار نگرفته است. اين قطر با حرف نشان داده مي شود.

– گام پيچ عبارت از مقدار طولي است كه پيچ در يك دور گردش بالا يا پايين مي‌رود. اين طول مساوي فاصله دو دنده مجاور هم در پيچ يك راهه است و با حروف p نشان داده مي‌شود.
– طول پيچ، طول قسمت استوانه‌اي است كه در زير سرپيچ قرار دارد. و طول پيچ با قطر آن تناسب دارد.
معرفي انواع پيچها:
پيچها را از نظر شكل و پروفيل دنده به انواع مختلفي تقسيم مي‌كنند كه عبارت اند از:
۱- دندة‌ مثلثي كه بيشتر از انواع ديگر متداول است و داراي مقاومت خوب براي اتصالهاي مكانيكي مي‌‌باشد.
۲- دنده مربع كه براي اتصالات و تحت فشار كه كمتر باز و بسته مي‌‌شوند. بكار مي‌رود.
۳- دنده ذوزنقه‌اي كه براي انتقال حركت و نيرو مورد استفاده واقع مي‌شود.
۴- دنده اره‌اي كه شكل دنده‌هاي آن ذوزنقه قائم الزاويه است و براي انتقال حركت و نيرو در يك جهت بكار مي‌رود.

۵- دنده گرد كه براي قطعاتي كه در معرض ضربه قرار مي‌گيرند مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
انواع فرم و پروفيل دنده‌هاي پيچها در شكل زير به منظور مقايسه نشان داده شده است. پيچها از نظر شكل و پروفيل دنده ها داراي استانداردهاي مختلفي هستند كه عبارتند از: پيچهاي بين المللي متري، پيچهاي اينچي،‌ پيچهاي لوله اينچي و پيچهاي مخصوص.
شكل ۴-۱ اشكال مختلف دنده‌كاري در پيچ

الف- پيچهاي بين المللي متري:
اين رشته بر اساس دستگاه متري پايه گذاري شده است. دنده‌ها در اين سيستم به شكل مثلث متساوي الاضلاع است كه رأس دنده‌ها آن در ارتفاع مثلث در پيچ و ارتفاع در مهره بريده شده‌اند. همچنين ته شيارهاي آن در ارتفاع مثلث در پيچ و ارتفاع در مهره گرد شده‌ند

. به اين ترتيب يك فضاي خالي بين پيچ و مهره ايجاد مي‌شود كه مخزن خوبي براي روغن مي‌‌باشد و در باز كردن و بستن پيچ و مهره از اصطكاك خشك جلوگيري مي‌كند و در نتيجه دوان آن را افزايش مي‌دهد. در اين دسته،‌ پيچ را با قطر و گام به ميليمتر مشخص مي‌كند. مانند پيچ ۲۰M كه عدد ۲۰ معرف قطر پيچ و حرف M معرف سيستم آن مي‌باشد. در سيستم متري دو سري پيچ بارزوه وجود دارد.

شكل ۵-۱ سيستم دنده‌كاري بين‌المللي متري

۱- پيچ سري دنده ظريف كه از قطر –۱- تا ۵/۵ ميليمتر توليد مي شوند.
۲- پيچ سري دنده درشت كه از قطر ۶ ميليمتر به بالا ساخته مي‌شوند.
قطر متوسط: براي كنترل سطوح مارپيچي دنده‌ها و رفع خطاهاي تراش به هنگام پيچ‌سازي در اين دسته از عاملي به نام قطر متوسط يا قطر مياني يا قطر گام كه با نشان داده مي‌شود استفاده مي‌كنند. اين قطر از وسط ارتفاع مثلثهاي دنده ها اندازه گرفته مي‌‌شود.

پيچها و مهره‌ها از نظر ابعاد،‌ استاندارد شده هستند. اين ابعاد در جدول ۱-۴ نشان داده شده‌اند.
ب- پيچهاي اينچي:
پيچهاي اينچي به دو دسته انگليسي ويت ورث و امريكايي سلرز تقسيم مي شوند:
۱- دسته پيچهاي انگليسي ويت ورث: اين سيستم در انگلستان و برخي ممالك ديگر رايچ است. دنده‌ها در اين دسته به صورت مثلث متساوي الساقين با زاويه رأس ۵۵ درجه است كه رأس دنده‌ها و ته شيارهاي آن در فاصله ارتفاع از رأس مثلث گرد شده است. قطر بزرگتر پيچ در اين سيستم بر حسب اينچ بيان مي‌شود و گام آن عبارت از تعداد دنده‌ها در يك اينچ طول قسمت دنده‌‌كاري شده مي‌باشد. گام پيچ بر حسب ميليمتر نيز از فرمو به دست مي‌آيد. به عنوان مثال پيچي به قطر ۱ اينچ كه داراي ۸ دندانه در طول يك اينچ است داراي گامي مساوي ميليمتر مي‌‌باشد.

۲- دسته پيچهاي امريكايي سلرز: اين دسته بين دو دسته متري و ويت ورث قرار دارد. بدين معني كه مشخصات دنده‌هاي آن از هر دو دسته گرفته شده است. دنده‌ها در اين دسته يك مثلث متساوي الاضلاع است كه رأس دنده‌ها و ته شيارهاي آن در ارتفاع مثلثها بريده شده‌اند قطر پيچ در اين دسته بر حسب اينچ بيان مي‌‌‌شود و گام آن عبارت از تعداد دنده‌ها در يك اينچ است و هيچ فضاي خالي بين مهره و پيچ وجود ندارد. گام اين پيچ بر حسب ميليمتر نيز از فرومول به دست مي‌آيد. در اين فرمول N عبارت از تعداد دنده‌ها در يك اينچ است.

شكل ۶-۱ سيستم دنده‌كاري سلرز

ج- پيچهاي لوله‌اي اينچي:
۱- دسته ويت ورث پاي گاز- اين نوع دنده‌كاري براي لوله‌هاي كه داراي ضخامت كم هستند مورد استفاده قرار مي‌‌گيرد. پروفيل اين پيچها همان پروفيل ويت ورث است كه تناسب قطر گام آنها متفاوت است. بدنة‌ پيچ مخروطي است و شيب آن مي‌ باشد حال آنكه مهره‌ اي كه روي بدنة مخروطي سوار مي گردد استوانه‌اي انتخاب مي‌شود تا آب بندي كامل فراهم گردد.

شكل ۷-۱ سيستم دنده‌كاري ويت ورث باي گاز

۲- دسته بريگ- اين نوع دنده كاري براي لوله‌هايي آب و انتقال گاز و سيالات مختلف به كار مي‌‌رود. دنده‌ها در اين دسته، مثلث متساوي الساقين است كه رأس دنده‌ها و ته شيارها به اندازة‌ شعاعي مساوي P 033/0= r گرد شده باشد. گام پيچ مساوي قاعده مثلث است و ارتفاع مثلثها با در نظر گرفتن رأس دنده و ته شيارها بايد مساوي P8/0 باشد. قطر و گام پيچ در اين دسته بر حسب ميليمتر است.

شكل ۸-۱ سيستم دنده كاري برينگ

د- پيچهاي دنده ذوزنقه‌اي:
دنده‌هاي اين دسته به صورت ذوزنقه متساوي الساقين با زاويه رأس ۳۰ درجه مي‌باشد. ارتفاع دندة ‌اين دسته در حدود نصف گام پيچ است. دنده كاري اين پيچها بر اساس بين‌المللي متري پايه گذاري شده است. اين پيچها اغلب براي تبديل حركت دوراني به خطي در دو جهت مانند پيچهاي ماشين تراش و . . . به كار مي‌روند. بازده پيچهاي دنده ذوزنقه‌اي از پيچهاي دنده مثلثي بهتر است و مقاومت آنها بيشتر است.

شكل ۹-۱ سيستم دنده‌كاري ذوزنقه‌اي

هـ- پيچهاي دنده‌ اره‌اي:‌
پيچهاي دنده اره‌اي داراي اندازه‌هاي ميليمتري هستند و زاوية پهلوي دندانه‌هاي آن ۳۰ درجه است و براي انتقال نيروهاي يك طرفه در ساختمان پرسها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين پيچها همچنين در جرثقيلها و جكها به كار مي‌روند و به علت دشواري ساخت ترجيح داده مي شود كه به جاي آنها از پيچهاي دنده ذوزنقه‌اي استفاده شود.

شكل ۱۰- ۱پيچ دنده اره‌اي

و- پيچهاي مخصوص:
در اين دسته از پيچها به انواع مختلف دنده ريز، دنده مربعي و دنده گرد مي‌توان اشاره كرد.
۱- گروه دنده ريز:‌ اين گروه پيچها از دنده‌هاي ريز برخوردار مي‌باشند كه نسبت به دنده هاي نرم و استاندارد داراي گامها و دنده‌هاي كوچكتر هستند. پيچهاي نوع دنده ريز در موارد زير به كار مي‌روند:
الف- به منظور جلوگيري از شل شدن پيچها.
ب- به منظور رنده كردن لوله با ضخامت كم.
ج- براي ساخت مهره‌هاي با پهناي كم. البته بايد توجه داشت كه براي يك اتصال خوب نبايد تعداد دنده‌هاي درگير كمتر از ۴ يا ۵ دنده باشد.

د- پيچهاي دنده ريز زماني كه به صورت چند طبقه يا پله اي توليد مي‌شوند نيز مورد استفاده قرار مي‌‌گيرند. ضمناً بايد در نظر داشت كه قطر هر طبقه پيچ براي بستن مهره و عبور مهره از هر طبقه نبايد بيشتر از p (يك سوم گام) باشد.
۲- گروه پيچهاي دنده مربعي:‌‌ از پيچهاي دنده مربعي در ساخت جكها و برسها استفاده مي شود. بازده اين پيچها بهتر از پيچهاي دنده ذوزنقه‌اي است و تحمل انتقال نيروي آن‌‌ بيشتر مي‌ باشد. (مقاومت رزوه‌هاي آن از دندة‌ ذوزنقه‌اي كمتر است) تهيه اين نوع پيچها با ماشين كار پيچها با ماشين كار نسبتاً مشكل است و لفي‌اي كه در اثر تماس پيچ و مهره ايجاد مي شود قابل تنظيم نيست و به همين جهت نيز استاندارد نشده است.

۳- گروه پيچهاي دنده‌ گرد:‌‌ دنده‌هاي اين دسته از دو قوس دايره كه در زاويه تماس ۱۵ درجه با هم مماس هستند تشكيل مي‌شود. از مشخصات اين دنده‌ها مقاومت بسيار زياد آنها به علت نداشتن رئوس نوك تيز مي‌باشد. پيچ دنده گرد در ساخت لوكوموتيوهاي راه آهن و جكهاي جرثقيلهاي سقفي به كار برده مي‌‌شود.

شكل ۱۱-۱ سيستم دنده‌كاري گرد
در زير انواع پيچها به منظور آشنايي بيشتر و مقايسه با يكديگر نشان داده شده است.

شكل ۱۲-۱ انواع پيچها

ز- دسته‌بندي بر اساس شكل سرپيچ:
پيچها بر حسب شكل سر و قسمت آچار خور به چند دسته تقسيم مي‌شوند:
۱- پيچهاي دو سر:‌ اين نوع پيچها، در دو انتهاي خود دنده شده‌اند و در مواقعي كه امكان استفاده از مهره نباشد مورد استفاده قرار مي‌گيرند. (مانند اتصال سرسيلندر به سيلندر). براي بستن اين نوع پيچها بايد قسمتي از آنها را به صورتهاي چهار گوش،‌ آلن يا جاي پيچ گوشتي توليد نمود.
۲- پيچ با سر شش گوش:‌ رايج ترين پيچها،‌ پيچهاي سرشش گوش مي‌‌باشند.

۳- پيچهاي با سر چهار گوش: اين نوع پيچها بيشتر براي اتصالاتي كه باز نمي‌شوند به كار مي‌رود.
۴- پيچهاي سراستوانه‌اي يا شش گوش داخلي (آلن): اين نوع پيچها بيشتر براي اتصالاتي كه باز نمي‌شوند به كار مي رود. قطعات كه سرپيچ يا گل سرپيچ نبايد از سطح كار بيرون باشد مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
۵- پيچهاي سرچكشي: اين نوع پيچها به صورت فشاري يا با نيروي زياد در كارها جا زده مي‌‌شوند و سپس مهره روي آنها بسته مي‌‌شود.
۶- پيچهاي سرچادار (سراستوانه‌اي، نيمگرد و سرخزينه): در اين قسمت سر اين نوع پيچها شكافي در امتداد قطر سرپيچ براي داخل كردن سرپيچ گوشتي ايجاد شده است.