جهاز التوجيه (لأعمال النجارة)

جهاز التوجيه ^{( الراوتر )} هو أداة كهربائية ذات قاعدة مسطحة وريشة دوارة تمتد خارج القاعدة. يمكن تشغيل المغزل بواسطة محرك كهربائي أو محرك هوائي . يقوم ^جهاز التوجيه بتفريغ (حفر) منطقة في مواد صلبة، مثل الخشب أو البلاستيك. تُستخدم أجهزة التوجيه بكثرة في أعمال النجارة ، وخاصة في صناعة الخزائن والقوالب . يمكن حملها يدويًا مع توجيه الريشة للأسفل، أو تثبيتها على طاولات التوجيه مع توجيه الريشة للأعلى. يعتبر بعض النجارين جهاز التوجيه من أكثر الأدوات الكهربائية تنوعًا. ^{[ 1 ]}

توجد أيضًا أداة يدوية تقليدية تُعرف باسم مسحاج التوجيه ، وهو نوع من المسحاج اليدوي ذو قاعدة عريضة وشفرة ضيقة تبرز بشكل ملحوظ خارج القاعدة. يمكن استخدام أي من الأداتين لإنشاء وتسوية قاع تجويف في المواد. ^{[ 2 ]}

تضيف أجهزة التوجيه الخشبية CNC مزايا التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC).

أداة تشذيب الصفائح هي نسخة أصغر وأخف وزنًا من جهاز التوجيه. ورغم أنها مصممة لتشذيب حواف الصفائح ، إلا أنه يمكن استخدامها أيضًا لأعمال التوجيه العامة الصغيرة. ونظرًا لصغر حجمها وقلة قوتها، يسهل التحكم بها، حتى عند استخدامها بيد واحدة.

يمكن أيضًا استخدام الأدوات الدوارة بشكل مشابه لأجهزة التوجيه باستخدام القطع والملحقات المناسبة (مثل قواعد التوجيه البلاستيكية).

قبل وجود أجهزة التوجيه الكهربائية، كانت طبقة التوجيه تُستخدم غالبًا لنفس الغرض. ^{[ 3 ]}

كانت الخطوة التدريجية نحو أجهزة التوجيه الكهربائية الحديثة هي جهاز التوجيه الذي يعمل بدواسة القدم، مثل جهاز Barnes Former/Shaper، الذي كان متاحًا في عام 1877. ^{[ 4 ]} حصل بارنز على براءة اختراع لرأس قطع دوار قابل للعكس في عام 1889. ^{[ 5 ]}

حصل جورج كيلي على براءة اختراع أول جهاز توجيه كهربائي محمول في عام 1906، وقامت شركة كيلي للآلات الكهربائية بتسويقه. ^{[ 6 ]} كانت أجهزة التوجيه الكهربائية المبكرة ثقيلة الوزن للغاية، ^{[ 7 ]} ولم تكن "محمولة" إلا اسميًا.

في عام 1915، أنتج أوسكار ورودى أونسرود جهاز توجيه يعمل بالهواء المضغوط، والذي أطلقوا عليه اسم جهاز التوجيه اليدوي بمحرك نفاث. ^{[ 8 ]}

في ثلاثينيات القرن العشرين، استحوذت شركة ستانلي ووركس على خط إنتاج أجهزة التوجيه المحمولة من روي إل. كارتر، وقامت بتسويق جهاز توجيه يدوي كهربائي بسرعة 18000 دورة في الدقيقة مشابه لأجهزة التوجيه الحديثة. ^{[ 9 ]}

أدى المزيد من التحسين إلى إنتاج جهاز التوجيه الغاطس، الذي اخترعه ELU (الذي أصبح الآن جزءًا من DeWalt ) في ألمانيا حوالي عام 1949. ^{[ 10 ]}

تُستخدم أجهزة التوجيه الحديثة غالبًا بدلاً من مساحج التشكيل التقليدية أو آلات التشكيل المحورية لتزيين حواف الأخشاب (التشكيل). ^{[ 11 ]}

التوجيه هو عملية سريعة لقطع وتشذيب وتشكيل الخشب والمعادن والبلاستيك ومجموعة متنوعة من المواد الأخرى.

تشكيل الرقائق

تتشابه عمليتا التوجيه والطحن من حيث المفهوم، ويمكن استخدام قواطع الطحن الطرفية في أجهزة التوجيه، إلا أن توجيه الخشب يختلف عن طحن المعادن من حيث الآلية. يختلف تكوين الرقائق، وبالتالي تختلف هندسة الأداة المثلى. يُطبق التوجيه بشكل صحيح على المواد الضعيفة والهشة نسبيًا، كالخشب عادةً. ولأن هذه المواد ضعيفة في أجزاء صغيرة، يمكن لأجهزة التوجيه العمل بسرعات عالية للغاية، حتى أن جهاز التوجيه الصغير قد يقطع بسرعة. وبسبب القصور الذاتي عند هذه السرعات العالية، لا يمكن لآلية قطع الخشب المعتادة المتمثلة في رقائق النوع الأول أن تحدث. تكون زاوية حافة القاطع غير حادة، تقترب من 90 درجة، وبالتالي تتشكل رقائق النوع الثالث ، مع إنتاج نفايات على شكل غبار ناعم. يُعد هذا الغبار خطرًا على الجهاز التنفسي، حتى في المواد غير الضارة. القوى المؤثرة على القاطع خفيفة، لذا يمكن حمل أجهزة التوجيه يدويًا. ^{[ 12 ]}

عند تشكيل المعادن بالطحن، تكون المادة مرنة نسبيًا، مع احتفاظها بقوتها حتى على نطاق صغير. تتشكل رقاقة من النوع الثاني ، وقد ينتج عن ذلك نفايات على شكل نشارة متواصلة . تكون قوى القطع عالية، لذا يجب أن تكون آلات الطحن متينة وصلبة، وعادةً ما تكون مصنوعة من الحديد الزهر.

يمكن قطع المواد الوسيطة، مثل البلاستيك وأحيانًا الألومنيوم اللين، بأي من الطريقتين، على الرغم من أن توجيه الألومنيوم عادة ما يكون وسيلة مرتجلة أكثر من كونه عملية إنتاج، وهو صاخب ويؤثر سلبًا على الأدوات.

خصائص العملية

يقتصر استخدام التوجيه عادةً على المعادن اللينة (كالألومنيوم وغيره) والمواد غير المعدنية الصلبة. وتُستخدم قواطع مصممة خصيصًا لمجموعة متنوعة من الأنماط والقطع والحواف. وتُعدّ أجهزة التوجيه اليدوية والآلية شائعة الاستخدام اليوم.

• تتضمن المجموعة جهاز توجيه يعمل بالهواء أو الكهرباء، وأداة قطع تُعرف عادةً باسم لقمة التوجيه ، وقالب توجيه. كما يمكن تثبيت جهاز التوجيه على طاولة أو توصيله بأذرع شعاعية يسهل التحكم بها.
• بشكل عام، هناك ثلاثة أنواع من رؤوس القطع أو الأدوات.
  1. قواطع مسننة (تستخدم للتشذيب والقص)
  2. قواطع التشكيل (تستخدم للتشكيل والتشذيب)
  3. قواطع حلزونية (تستخدم على المواد سهلة التشكيل، للحفر والتشكيل والتشذيب)
• يجب ارتداء نظارات السلامة وواقيات الأذن في جميع الأوقات عند استخدام جهاز التوجيه (الراوتر).
• لا ينبغي استخدام جهاز التوجيه إلا من قبل البالغين المدربين، أو المراهقين المدربين تحت الإشراف.

تُصنّف آلة التوجيه ذات المغزل ضمن الفئة الدقيقة من حيث دقة العمل الذي تُنجزه آلة التشكيل . فهي قادرة على قطع الأخاديد، وتشكيل الحواف، وشطف أو تقويس حواف قطعة الخشب. كما يُمكن استخدامها لقطع بعض الوصلات . ويُحدد شكل القطع الناتج بحجم وشكل لقمة القطع (القاطع) المثبتة في ظرف التثبيت ، بينما يُحدد عمق القطع من خلال ضبط عمق قاعدة التثبيت.

تتوفر أنواع مختلفة من أجهزة التوجيه، منها الغاطسة، ومنها ذات المقبض على شكل حرف D، ومنها ذات المقبض المزدوج. وتُصنّع شركات مختلفة أجهزة التوجيه لتناسب أعمال النجارة المتنوعة، مثل أجهزة التوجيه الغاطسة، وأجهزة التوجيه الخشبية ذات القاعدة الثابتة، وأجهزة التوجيه المدمجة، وأجهزة التوجيه متغيرة السرعة، وأجهزة تشذيب الصفائح، وأجهزة التوجيه الخشبية CNC. في الوقت الحاضر، تتميز معظم أجهزة التوجيه عالية الجودة بتحكم متغير السرعة، وقواعد غاطسة قابلة للتثبيت، مما يسمح باستخدامها كجهاز توجيه ذي قاعدة ثابتة. بعضها مزود بخاصية التشغيل التدريجي، أي زيادة السرعة تدريجيًا. تُعد هذه الخاصية مرغوبة بشكل خاص لأجهزة التوجيه ذات القاطع الكبير. فإمساك جهاز توجيه بقوة 3 أحصنة وتشغيله دون خاصية التشغيل التدريجي قد يكون خطيرًا نظرًا لعزم دوران المحرك. لذا، من الضروري إمساكه بكلتا اليدين. بالنسبة لأجهزة التوجيه المزودة بمفتاح تشغيل/إيقاف من نوع التبديل، من المهم التأكد من أن المفتاح في وضع الإيقاف قبل توصيله بالكهرباء. ولأسباب تتعلق بالسلامة، لا يمكن استخدام قواطع التوجيه الكبيرة عادةً إلا في جهاز توجيه مثبت على طاولة توجيه. وهذا يجعل الأداة أكثر تنوعًا وثباتًا.

يعتمد الغرض من استخدام مقابض متعددة على نوع رأس القطع. يسهل التحكم باستخدام التكوينات المختلفة. على سبيل المثال، عند تشكيل حافة سطح طاولة دقيق، يفضل العديد من المستخدمين مقبضًا على شكل حرف D، مع سرعة متغيرة، لأنه يبدو أنه يسمح بتحكم أفضل ويقلل من احتراق الخشب.

تتمتع أجهزة التوجيه بالعديد من الاستخدامات. فبمساعدة القوالب والريش المختلفة، يمكنها إنتاج وصلات التعشيق، والنقر، واللسان، والقوالب، والأخاديد، والحزوز/التجاويف، والأبواب والإطارات ذات الألواح المرتفعة، وقطع الدوائر.

تتكون الأداة عادةً من قاعدة تضم محركًا كهربائيًا عالميًا مثبتًا رأسيًا ، مع وجود ظرف تثبيت في نهاية عموده. يمكن تعديل ارتفاع رأس القطع للسماح ببروزه من خلال فتحة في قاعدة مسطحة، وذلك عادةً عن طريق ضبط ارتفاع تثبيت المحرك (تختلف آلية الضبط اختلافًا كبيرًا بين الشركات المصنعة). يتم التحكم في جهاز التوجيه من خلال مقبض أو زر على كل جانب من جوانب الجهاز، أو بواسطة "المقبض على شكل حرف D" الذي تم تطويره مؤخرًا.

يوجد نوعان رئيسيان من أجهزة التوجيه: الغاطس والثابت. عند استخدام جهاز التوجيه الغاطس ، توضع قاعدة الجهاز على سطح قطعة العمل مع رفع ريشة القطع فوقها، ثم يُشغل المحرك وتُخفض الريشة داخل قطعة العمل. أما مع جهاز التوجيه الثابت ، فيُحدد عمق القطع قبل تشغيل الجهاز. بعد ذلك، تُوضع قاعدة الجهاز إما بشكل مسطح على قطعة العمل بحيث تبرز حافتها عن سطحها لتجنب ملامسة ريشة القطع لها (ثم تدخل الريشة من الجانب عند تشغيل المحرك)، أو تُوضع القاعدة بزاوية بحيث تكون الريشة فوق قطعة العمل، ثم تُحرك الريشة داخل قطعة العمل عند تشغيل المحرك. في كلتا الحالتين، تشق الريشة طريقها داخل قطعة العمل، ولكن جهاز التوجيه الغاطس يقوم بذلك بطريقة أكثر دقة، مع العلم أنه يجب تشكيل الريشة المستخدمة بحيث تخترق الخشب عند خفضها.

تكون قاعدة الجهاز (اللوحة السفلية) دائرية الشكل عمومًا (مع أن هذا يختلف باختلاف الطرازات)، ويمكن استخدامها مع حاجز مثبت عليها، والذي بدوره يدعم جهاز التوجيه على حافة قطعة العمل، أو باستخدام مسطرة مستقيمة مثبتة على قطعة العمل للحصول على قطع مستقيم. تشمل وسائل توجيه الجهاز الأخرى جلبة توجيه القالب المثبتة في القاعدة حول قاطع جهاز التوجيه، أو قواطع جهاز التوجيه المزودة بمحامل توجيه مدمجة. تعمل كلتا الطريقتين على مسطرة مستقيمة أو قالب مُشكَّل. بدون ذلك، فإن تباين استجابة الخشب لعزم دوران الأداة يجعل من المستحيل التحكم بها بالدقة المطلوبة عادةً.

يمكن تركيب جهاز التوجيه (الراوتر) مقلوبًا على طاولة أو منضدة مخصصة له. تُثبّت قاعدة جهاز التوجيه أسفل الطاولة، مع وجود فتحة تسمح ببروز رأس القطع فوق سطح الطاولة. يتيح هذا تمرير قطعة العمل فوق جهاز التوجيه، بدلًا من تمرير جهاز التوجيه فوقها. يُفيد هذا عند العمل مع القطع الصغيرة، ويجعل بعض عمليات التوجيه أكثر أمانًا. يمكن تزويد طاولة التوجيه بسياج ، وألواح توجيه، وملحقات أخرى لتوجيه العمل، مما يجعل العملية أكثر أمانًا ودقة.

تتكون طاولة التوجيه البسيطة من سطح صلب مثبت عليه جهاز التوجيه مباشرةً بمسامير أو براغي من الأسفل. ويمكن تطوير حلول أكثر تعقيدًا تسمح بإزالة جهاز التوجيه بسهولة من الطاولة، بالإضافة إلى تسهيل ضبط ارتفاع لقمة التوجيه باستخدام آلية رفع ؛ وتتوفر مجموعة واسعة من الأنظمة التجارية في هذا المجال.

في هذا الوضع، يمكن لجهاز التوجيه أداء مهام مشابهة لآلة التشكيل المحورية . بالنسبة للأعمال الصغيرة والخفيفة، قد يكون استخدام جهاز التوجيه بهذه الطريقة أكثر ملاءمة من آلة التشكيل المحورية، حيث تكون عملية الإعداد أسرع نوعًا ما. كما يتوفر نطاق أوسع بكثير من أشكال رؤوس القطع لجهاز التوجيه، على الرغم من أن حجمها محدود.

عادةً ما تُوجّه طاولة التوجيه بحيث يكون رأس التوجيه عموديًا والطاولة التي يمرّ عليها العمل أفقية. ومن بين الأنواع المختلفة طاولة التوجيه الأفقية، حيث تبقى الطاولة أفقية ولكن يُثبّت جهاز التوجيه عموديًا فوقها، بحيث يقطع رأس التوجيه من الجانب. يُستخدم هذا النوع في عمليات الحواف، مثل رفع الألواح وقطع الفتحات.

تتوفر رؤوس التوجيه بتصاميم متنوعة للغاية، تُستخدم إما لإضفاء تأثيرات زخرفية أو لتسهيل أعمال النجارة . تُصنف هذه الرؤوس عمومًا إلى نوعين: رؤوس مصنوعة من الفولاذ عالي السرعة (HSS) ورؤوس من الكربيد ، إلا أن بعض الابتكارات الحديثة، مثل رؤوس الكربيد الصلبة، توفر خيارات أوسع للمهام المتخصصة.

بغض النظر عن المواد المصنوعة منها، يمكن تصنيف رؤوس القطع إلى رؤوس قطع حواف ورؤوس قطع عادية، بالإضافة إلى ما إذا كانت مصممة لمنع الارتداد . تحتوي رؤوس قطع الحواف على محمل صغير يعمل كحاجز أمام قطعة العمل عند تشكيل الحواف. يمكن استبدال هذه المحامل باستخدام مجموعات محامل متوفرة تجاريًا. يؤدي تغيير المحمل، في الواقع، إلى تغيير قطر حافة القطع. وهذا مهم بشكل خاص مع رؤوس القطع الخاصة بالتفريز. تتطلب رؤوس القطع العادية استخدام حاجز، إما على طاولة التوجيه أو مثبتًا على قطعة العمل أو جهاز التوجيه. تستخدم رؤوس القطع المانعة للارتداد مادة إضافية غير قاطعة حول محيط أكتاف رأس القطع، مما يحد من معدل التغذية. هذا يقلل من احتمالية دفع قطعة العمل بعمق زائد داخل رأس القطع (مما قد يؤدي إلى ارتداد كبير نتيجة عدم قدرة حافة القطع على التعويض).

تختلف رؤوس المثقاب أيضًا باختلاف قطر ساقها، حيث تُعدّ رؤوس المثقاب ذات الأقطار 1/2 بوصة ، و12 مم ، و10 مم، و 3 / 8 بوصة، و8 مم، و 1 / 4 بوصة، و6 مم (مرتبة من الأسمك إلى الأقل سمكًا) هي الأكثر شيوعًا. تُكلّف رؤوس المثقاب ذات القطر 1/2 بوصة أكثر، ولكنها، نظرًا لصلابتها، أقل عرضةً للاهتزاز (مما يُعطي قطعًا أكثر سلاسة) وأقل عرضةً للكسر من الأحجام الأصغر. يجب الحرص على التأكد من تطابق حجم ساق رأس المثقاب مع حجم ظرف التثبيت الخاص بجهاز التوجيه بدقة. قد يؤدي عدم القيام بذلك إلى تلف دائم لأحدهما أو كليهما، وقد يُؤدي إلى حالة خطيرة تتمثل في خروج رأس المثقاب من ظرف التثبيت أثناء التشغيل. تأتي العديد من أجهزة التوجيه مزودة بحلقات قابلة للإزالة لأحجام الساق الشائعة (في الولايات المتحدة 1/2 بوصة و 1/4 بوصة ، وفي بريطانيا العظمى 1/2 بوصة و 8 مم و 1/4 بوصة ، والأحجام المترية في أوروبا - على الرغم من أن أحجام 3/8 بوصة و 8 مم في الولايات المتحدة غالبًا ما تكون متاحة فقط بتكلفة إضافية).           

تتيح العديد من أجهزة التوجيه الحديثة إمكانية تغيير سرعة دوران رأس القطع. يسمح الدوران البطيء باستخدام رؤوس قطع ذات أقطار أكبر بأمان. تتراوح السرعات النموذجية بين 8000 و30000 دورة في الدقيقة.

يمكن تصنيع رؤوس التوجيه لتناسب أي شكل تقريبًا. كما يمكن طلب رؤوس توجيه مخصصة. وهي مفيدة بشكل خاص لمشاريع ترميم المنازل، حيث توقف إنتاج الزخارف والقوالب الأصلية.

أحيانًا تأتي رؤوس القطع التكميلية في مجموعات مصممة لتسهيل أعمال النجارة المستخدمة في بناء الإطارات والألواح . أحد رؤوس القطع مصمم لقطع الأخدود في قطع العارضة والعمود، بينما يقوم الآخر بتشكيل حافة اللوح لتناسب الأخدود.

جهاز التوجيه الخشبي CNC هو آلة يتم التحكم بها بواسطة الكمبيوتر، حيث يُركّب عليها جهاز التوجيه أو المغزل. يمكن أن يكون جهاز CNC من نوع الجسر المتحرك، حيث تكون الطاولة ثابتة ويتحرك مغزل جهاز التوجيه فوقها، أو من نوع الجسر الثابت، حيث تتحرك الطاولة أسفل مغزل جهاز التوجيه، أو من النوع اليدوي، حيث يقوم المشغل بتحريك الجهاز إلى المنطقة المراد قطعها ويتحكم الجهاز في التعديلات الدقيقة. تُستخدم برامج CAD / CAM لنمذجة الجزء المراد تصنيعه على الكمبيوتر، ثم يتم إنشاء مسار أداة ليتبعه الجهاز لقطع الجزء. يتحرك جهاز CNC على ثلاثة محاور (XYZ). تحتوي معظم أجهزة التوجيه CNC على نظام محرك ثلاثي يستخدم إما محركات سيرفو أو محركات متدرجة. تستخدم أجهزة التوجيه الأكثر تطورًا نظامًا رباعي المحركات لزيادة السرعة والدقة.

أداة مشابهة لجهاز التوجيه، ولكنها مصممة لحمل رؤوس قطع أصغر - مما يجعل التعامل معها أسهل في الأعمال الصغيرة - هي أداة تشذيب الصفائح .

تُستخدم أداة مشابهة، تُسمى آلة تشكيل المغزل (في المملكة المتحدة) أو آلة التشكيل (في أمريكا الشمالية)، لحمل رؤوس قطع أكبر حجمًا ، ويمكن استخدامها لعمليات قطع أعمق أو ذات أقطار أكبر. ومن الآلات المشابهة الأخرى جهاز التوجيه الدبوسي، وهو نسخة ثابتة أكبر من جهاز التوجيه الكهربائي اليدوي، ولكنه عادةً ما يكون مزودًا بمحرك أقوى بكثير وميزات أخرى مثل النسخ التلقائي للقوالب.

تستخدم بعض قواطع التشكيل رأس قطع يشبه رأس جهاز التوجيه الدوار. يجب عدم الخلط بينها وبين قواطع التشكيل المستخدمة لألواح الصلب والتي تستخدم اللهب كوسيلة للقطع.

• أداة تشذيب الأرضيات الخشبية
• أداة وصل البسكويت
• قاطع الطحن النهائي
• مثقاب

• براون، جيريمي (1989). جهاز التوجيه المذهل . لويس، شرق ساسكس: منشورات نقابة الحرفيين المهرة. ISBN 0-946819-17-3.
• هيلتون، بيل؛ ماتلاك، فريد (1993). النجارة باستخدام جهاز التوجيه . بليزانتفيل، نيويورك: جمعية ريدرز دايجست. ISBN 0-7621-0227-6.
• سبيلمان، باتريك (1993). دليل الراوتر الجديد . نيويورك: شركة ستيرلينغ للنشر. رقم ISBN 0-8069-0518-2.
• تود، روبرت هـ.؛ ألين، ديل ك.؛ ألتينغ، ليو (1994). دليل مرجعي لعمليات التصنيع. دار النشر الصناعية، نيويورك.

• عرض توضيحي لآلة التوجيه الخشبية