فني ميكانيكي

الميكانيكي هو حرفي أو محترف مدرب يقوم بتشغيل أدوات الآلات ، ولديه القدرة على إعداد أدوات مثل آلات الطحن، وآلات التجليخ، والمخارط، وآلات الحفر .

يتمتع فني التشغيل الماهر عادةً بمهارات ميكانيكية عالية، وقدرة على استخدام أدوات القياس الدقيقة وقراءة المخططات الهندسية، ومعرفة عملية بالمعايير اللازمة لاستخدام الأدوات المختلفة الشائعة في عمليات التشغيل الآلي . يُعدّ التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) من أحدث التطورات في مجال التصنيع، حيث يستخدم فني التشغيل برامج متخصصة لإنشاء تعليمات برمجية (غالبًا ما تكون G-code ) تُترجمها الآلة لتصنيع مكونات لمجموعة واسعة من الصناعات. تتطلب برمجة CNC مهارات متخصصة ومعرفة بالرياضيات، وسرعات التغذية والتشغيل، وأدوات الآلات، وتثبيت القطع، وكيفية تفاعل المواد المختلفة مع الإجهاد والحرارة أثناء عملية التشغيل.

تُعدّ مهنة تشغيل الآلات مجالاً واسعاً للغاية، يضمّ أماكن عمل ومهام وظيفية وأنواعاً مختلفة من الأعمال. يعمل معظم فنيي تشغيل الآلات في ورش ومصانع حيث يقومون بتشغيل آلات تُنتج قطعاً دقيقة. وبشكل عام، تتطلب هذه المهنة دقة متناهية ومعرفة واسعة بالأدوات والعمليات اللازمة لتحقيق التفاوتات الدقيقة والتشطيبات السطحية المطلوبة لهذه القطع.

يُصنّع العديد من فنيي التشغيل الآلي قطعًا بكميات كبيرة باستخدام آلات التحكم الرقمي الحاسوبي عالية الأتمتة، الشائعة اليوم، ولكنها لا تزال تتطلب متخصصين لإعدادها ومعايرتها. بينما يُنتج فنيون آخرون أكثر تخصصًا قطعًا مصممة خصيصًا لأغراض النماذج الأولية أو الإصلاح أو البحث. وقد يعمل فني التشغيل الآلي على تصنيع شيء بسيط نسبيًا كقوس أو عمود، أو شيء بالغ التعقيد، مثل مكونات صناعة الطيران والفضاء بدقة تصل إلى 5 ميكرومترات.

تعكس بعض المسميات الوظيفية تطورًا إضافيًا في مهارات الميكانيكي، مثل صانع الأدوات والقوالب ، وصانع النماذج ، وصانع القوالب ، والمبرمج ، والمشغل . الميكانيكي هو الشخص الذي يُستعان به لإصلاح عطل في قطعة ما أو لإنشاء قطعة جديدة باستخدام المعادن أو البلاستيك، أو نادرًا الخشب. وبحسب الشركة، قد يشغل الميكانيكي أيًا من المسميات المذكورة أعلاه أو جميعها.

تشمل المجالات الأخرى ذات الصلة فنيي تركيب الآلات ، وضمان الجودة ، والمهندسين الميكانيكيين .

في أستراليا ونيوزيلندا، توجد مهنة ذات صلة تُسمى " فني تركيب وتشكيل المعادن" . وهو الحرفي الذي يقوم بتركيب وتجميع وصقل وتشكيل الأجزاء المعدنية والمجموعات الفرعية لتصنيع آلات الإنتاج وغيرها من المعدات. ^{[ 1 ]}

تندرج تحت مسمى فني الميكانيكا مسميات تخصصية أخرى تشير إلى مهارات محددة قد تكون أكثر تطوراً لتلبية احتياجات وظيفة معينة، مثل فني التركيب (الذي يقوم بتجميع الأجزاء)، وفني الخراطة ، وفني الطحن ، وفني التجليخ .

يُستعان عادةً بفني تشغيل الآلات عندما يلزم إنتاج قطعة من مادة خام عن طريق القطع. قد تكون هذه القطعة فريدة من نوعها أو قد يلزم إنتاج آلاف منها. يمكن أن تكون القطعة أي شيء مصنوع من المعدن أو البلاستيك، على الرغم من أن القطع المُشَكَّلة آليًا عادةً ما تتطلب دقة عالية ولا يمكن إنتاجها بوسائل أخرى. يبدأ فنيو تشغيل الآلات عادةً بقطع قطعة خام أو مصبوبة باستخدام منشار . غالبًا ما يتطلب إنتاج قطعة ما عدة خطوات وأكثر من آلة تشغيل واحدة. تؤدي كل آلة دورًا محددًا في إزالة المواد الزائدة. عندما تكون هناك حاجة إلى أعداد كبيرة من القطع، يلزم تخطيط الإنتاج لتحديد مسار العمل الأكثر منطقية عبر سلسلة من الآلات. آلات التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) هي أدوات تعمل بالحاسوب يمكنها تشغيل مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأشكال، ويعتمد استخدامها في مسار العمل على القطعة المراد تشغيلها. ^{[ 2 ]}

أصبحت آلات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) معيارًا أساسيًا نظرًا لسرعتها ودقتها ومرونتها وقابليتها للتكرار، فضلًا عن تقليل وقت التوقف عند تغيير المهام. وتُعدّ عمليات الإنتاج التي تتكون من أعداد كبيرة من القطع أكثر فعالية من حيث التكلفة، ويُشار إليها عادةً في هذا المجال باسم " العمل الإنتاجي" . في المقابل، يُشار أحيانًا إلى عمليات الإنتاج الصغيرة باسم "النماذج الأولية" أو "العمل حسب الطلب".

يستخدم مهندسو الإنتاج المخططات والرسومات الهندسية لإعداد مواصفات تفصيلية للجزء، وخاصة شكله الهندسي، ثم يحددون استراتيجية تصنيعه. بعد ذلك، يقوم فني التشغيل بضبط أدوات الآلات ويبدأ الإنتاج. ويتعاون فني التشغيل مع قسم الجودة لضمان مطابقة المنتج النهائي للمواصفات. ^{[ 2 ]}

غالباً ما توظف المؤسسات التجارية الكبيرة فنيي تشغيل آلات في مواقعها للصيانة لضمان استمرارية تشغيل آلات الإنتاج. ويستطيع هؤلاء الفنيون في كثير من الأحيان تصنيع قطع الغيار في نفس اليوم. ولهذا السبب، تكون تكلفة العمالة لهذه المهمة أقل بكثير من تكاليف توقف الإنتاج.

التصنيع الإضافي هو استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج المكونات الصناعية، والنماذج الأولية، والأدوات، وقطع الإنتاج النهائية. يبرز التصنيع الإضافي في تصنيع الأجزاء الصغيرة والمعقدة للغاية، والتي لا يمكن إنتاجها بأي عملية تصنيع أخرى. تتضمن عمليات التصنيع الإضافي عدة طرق، منها الترسيب المباشر للمعادن: صهر الحزمة الإلكترونية، وتصنيع الخيوط المنصهرة، والتلبيد الانتقائي بالليزر، وغيرها من الطرق المشابهة.

أكثر المواد شيوعًا التي يستخدمها فنيو التشغيل الآلي في تصنيع الأجزاء هي الفولاذ والألومنيوم والنحاس الأصفر والنحاس ، بالإضافة إلى سبائك مختلفة من هذه المواد. وتُستخدم مواد أخرى أقل شيوعًا ، مثل الفاناديوم والزنك والرصاص والمنغنيز ، كعناصر مُضافة إلى المواد الأكثر شيوعًا. ومن المواد التي يعمل بها فنيو التشغيل الآلي أحيانًا البلاستيك والمطاط والزجاج والمنتجات الخشبية. وفي حالات نادرة، يعمل فنيو التشغيل الآلي أيضًا بالمعادن النادرة والمقاومة للحرارة . ويُشير مصطلح " المعادن النادرة " إلى المعادن غير العادية أو النادرة أو ذات الأغراض الخاصة. ويمكن استخدام مصطلح "معادن عصر الفضاء " كمرادف لها. وتشمل قائمة المعادن النادرة، على سبيل المثال لا الحصر، التيتانيوم والبريليوم والفاناديوم والكروم والموليبدينوم والتنغستن ، بالإضافة إلى سبائك معدنية خاصة تتحمل درجات الحرارة العالية، مثل إنكونيل وهاستيلوي ( السبائك الفائقة ) . وفي كثير من الأحيان ، يُشير معنى المصطلح إلى الحاجة إلى معالجة و/أو أدوات متخصصة لتشغيلها بكفاءة. ^{[ 3 ]}

بينما كانت المواد المذكورة أعلاه هي المواد الأساسية التي يقوم الميكانيكي بقطعها، يجب أن تكون أدوات القطع التي يستخدمها الميكانيكي أصلب وأقوى من المواد المراد قطعها. وتشمل المواد المستخدمة في أدوات القطع التي يستخدمها الميكانيكي عادةً الفولاذ عالي السرعة ، وكربيد التنجستن ، والسيراميك ، والبورازون ، والماس . ^{[ 3 ]}

يعمل فنيو تشغيل المعادن عادةً ضمن هوامش خطأ دقيقة للغاية ، تصل عادةً إلى 0.010 بوصة أو 0.25  مم (ويُعبر عنها عادةً بـ ±0.005 بوصة (زائد أو ناقص خمسة أجزاء من الألف من البوصة) أو ±0.13  مم)، وأحيانًا بهوامش خطأ تصل إلى +/-0.0001 بوصة (زائد أو ناقص عُشر جزء من الألف من البوصة - أو 0.0025  مم) في العمليات المتخصصة. يتعامل فني تشغيل المعادن مع جميع جوانب التشكيل والقطع وبعض جوانب تشكيل المعادن، على الرغم من أن التشكيل يُعتبر عادةً مهنة منفصلة. تشمل العمليات الأكثر شيوعًا التي يقوم بها فنيو تشغيل المعادن: الطحن ، والحفر ، والخراطة ، والتجليخ . وهناك عمليات أخرى أكثر تخصصًا يُطلب من فني تشغيل المعادن القيام بها بشكل أقل تكرارًا، مثل الصقل ، وتشكيل مجاري المفاتيح ، والتلميع ، والصقل النهائي ، على سبيل المثال لا الحصر.

تندرج الأدوات التي يُتوقع من فني الميكانيكا أن يكون بارعًا في استخدامها ضمن فئات واسعة:

• أدوات القياس: تأتي أدوات القياس في عدة أنواع أساسية:
  • أدوات المقارنة مثل المتوازيات القابلة للتعديل والفرجار العادي ،
  • أدوات القراءة المباشرة مثل المسطرة والميزان والفرجار الورني ،
  • أدوات الميكرومتر التي تعتمد على الخيوط اللولبية،
  • أدوات مؤشر تعتمد على حركة التروس الميكانيكية ،
  • أدوات القياس الإلكترونية القائمة على المحولات . العديد منها عبارة عن نسخ رقمية من أسلافها الميكانيكية، كما هو الحال مع الفرجار الرقمي . ^{[ 4 ]}
  • آلات قياس الإحداثيات ، التي ترسم نقاطًا ديكارتية حول أسطح جزء ما لإنشاء نموذج رقمي يمكن مقارنته برسم CAD
  • أجهزة المقارنة البصرية ، التي تُكبّر صورة ظلية لجزء ما على شاشة بحيث يمكن فحص الميزات الصغيرة بسهولة أكبر.
  • أجهزة اختبار خشونة السطح،
• الأدوات اليدوية: الأدوات اليدوية هي المجموعة المعتادة من الأدوات الموجودة في مجموعة كاملة لميكانيكي السيارات باستثناء غياب أدوات السيارات المتخصصة واحتمال وجود بعض الأدوات كبيرة الحجم، مثل مفتاح ربط مفتوح الطرف مقاس 1 + 1 ⁄2 بوصة (38 مم) . 
• أدوات إزالة النتوءات: وهي أدوات مثل المبارد ، والأحجار، وآلات التجليخ، والملاقط ، والشفرات، تُستخدم لإزالة النتوءات وكسر الحواف الحادة التي غالبًا ما تبقى على الأجزاء المشغولة آليًا.
• أدوات الآلات: شهدت أدوات الآلات تحولاً جذرياً خلال العشرين عاماً الماضية. فقد حلت آلات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) محل الآلات اليدوية. ولتوضيح الأمر، سنقدم تصنيفاً يعتمد على التصنيفات التاريخية. وقد طرأت تغييرات على كل تصنيف من هذه التصنيفات مع ظهور آلات التحكم الرقمي الحاسوبي، حيث دمجت هذه الآلات بعض التصنيفات وطمست الحدود بين تصنيفات أخرى. وتندرج أدوات الآلات الأكثر شيوعاً ضمن خمس فئات:
  • آلات الحفر ، منضدية، أرضية، شعاعية، وأفقية
  • آلات التفريز ، وآلات التفريز الأفقية والرأسية وآلات التثقيب، وآلات التفريز ذات 4 و 5 محاور
  • ماكينات الخراطة، مخرطة المحرك ، مخرطة البرج، مخرطة البرج العمودية، مطحنة الحفر العمودية، المخرطة السويسرية
  • آلات التجليخ ، السطحية، الأسطوانية، بدون مركز، متعددة الاستخدامات
  • آلات التفريغ الكهربائي ، سلك، ثقل،
• حوامل العمل: قد تشمل حوامل العمل الملزمة ، والظرف، والمشابك، وملحقات الفهرسة، والمنصات، والتركيبات أو التجهيزات الخاصة ، والصفائح الأمامية.
• حوامل الأدوات: قد تشمل حوامل الأدوات الظروف ، ومحولات القطع، وامتدادات القطع، وأعمدة الأدوات، والأبراج القابلة للفهرسة، وأدوات الصندوق، ومحولات التغيير السريع، والمحاور ، والتركيب بالانكماش، والظرف .
• أدوات القطع: تشمل أدوات القطع قواطع الطحن المختلفة مثل قواطع الوجه ، وقواطع الغلاف ، وقواطع النهاية ، وقواطع التشكيل؛ والمثاقب المختلفة ، والموسعات ، والصنابير ، والمخارط ، والمثاقب المخروطية ، والمثاقب الأساسية ؛ وأدوات الخراطة المختلفة ، وأدوات التشكيل، وأدوات التخريز ؛ وعجلات التجليخ المختلفة ^{[ 5 ]} التي تتميز بهندستها، ورابطتها، وحجم حبيباتها، ومركبها.
• الرسوم البيانية والمواد المرجعية: مثل مخططات حفر الصنبور، ومخططات التحويل، ومخططات تحمل الخيوط، ومواصفات ASME و ISO ، وكتيبات أدوات الآلات، ومخططات تغذية وسرعات الأدوات.

• قائمة وظائف تشكيل المعادن
• آلة حاسبة للميكانيكي
• الرابطة الدولية لعمال الميكانيكا والفضاء
• التشغيل الآلي

• نقابة عمال الآلات: IAMAW
• قاعة مشاهير أدوات الآلات: المتحف الأمريكي للدقة