शाणन यंत्र : (शाणित्र). धातूंच्या किंवा इतर पदार्थांच्या मूळ नगाला हवा तो आकार व हवी ती परिमापे (आकारमान) देण्यासाठी परिभ्रमी (फिरणाऱ्या) अपघर्षक चक्राचा वापर करणाऱ्या यंत्रास ‘शाणन यंत्र’ किंवा शाणित्र म्हणतात. यांत्रिक हत्यारांवर [→ यांत्रिक हत्यारे] यंत्रण केलेल्या किंवा अन्य पद्धतींनी बनविलेल्या विशेषकरून धातूंच्या नगाच्या पृष्ठभागाचे अंत्यरूपण करण्यासाठी किंवा कर्तन हत्यारांची धार तीक्ष्ण करण्यासाठी शाणन यंत्राचा उपयोग करतात.
शाणन प्रक्रिया : कठीण परिभ्रमी शाणनचक्राच्या कर्तन क्रियेने बारीक किसाच्या रूपातील द्रव्य काढून टाकणारी ही प्रक्रिया आहे. शाणनचक्राचे अपघर्षक [घासून व खरवडून पृष्ठभाग गुळगुळीत करणारे → अपघर्षक] कण मोठ्या संख्येने नगावर यंत्रण काप घेतात. तथापि काही वेळा शाणन ही पृष्ठभागावरील एकमात्र क्रिया म्हणून वापरात असली, तरी तिचा उपयोग अंत्यरूपणाने सफाईदार गुळगुळीत पृष्ठभाग करण्यासाठी व अत्यंत अचूक परिमापे मिळविण्यासाठी प्रामुख्याने केला जातो.
अनेक प्रकारच्या धातू, कार्बाइड द्रव्ये, दगड इत्यादींचे यंत्रण करण्यासाठी शाणन प्रक्रियेचा उपयोग केला जातो. ज्या धातू यंत्रण करण्यासाठी अत्यंत कठीण असतात, त्यांच्यासाठीसुद्धा शाणन प्रक्रियेचा उपयोग केला जाऊ शकतो. कारण शाणन अपघर्षक पदार्थ यंत्रण केल्या जाणाऱ्या धातूंपेक्षा अनेक पटींनी कठीण असतात.
इतिहास : नैसर्गिक अपघर्षक दगडाची सहाण हात किंवा पायटा यंत्राने फिरवून शाणनासाठी वापरण्याचे शास्त्र भारतात पुरातनकाली अवगत होते. अशा प्रकारचे यंत्र कर्तन हत्यारांची बोथट धार पुन्हा तीक्ष्ण करण्यासाठी वापरीत असत. १८६० च्या आसपास अमेरिकेत ⇨लेथवर नगाचे यंत्रण करण्यासाठी प्रथमच एकधारी हत्याराऐवजी नैसर्गिक रेतीच्या अपघर्षक दगडाची सहाण वापरण्याचा प्रयोग करण्यात आला. या प्रयोगात नगाचा पृष्ठभाग जास्त सफाईदार गुळगुळीत, यथातथ्य व जलद झाल्याचे आढळून आले. या प्रयोगातून दंडगोलीय शाणन यंत्राची निर्मिती केली गेली. ग्रीस देशातील ‘एमरी’ नावाच्या भूशिरापासची रेती नैसर्गिक सहाणचक्रांसाठी १८७४ मध्ये वापरण्यात आली [→ एमरी]. भारतातील कुरुविंद दगडाप्रमाणेच एमरीचे गुणधर्म आहेत. पुढे हव्या त्या आकारमानाची कृत्रिम अपघर्षकाची सहाणचक्रे शाणनक्रियेसाठी तयार करून वापरात आली. १८८० मध्ये सी. एच. नॉर्टन यांनी बनविलेले शाणन यंत्र ही यांत्रिक हत्यारांच्या विकासातील एक महत्त्वाची पायरी होय. त्यामुळे एकमेकांत बसणारे आस, धारवे (बेअरिंग) यांसारख्या भागांच्या मापांमध्ये जास्त अचूकपणा आणणे शक्य झाले.
शाणनचक्र : हे असंख्य अपघर्षकी कणांची बनलेली सहाण असते. शाणनचक्राची कर्तन क्रिया ही अपघर्षकाचा प्रकार, त्याच्या कणांचे आकारमान, बंधक, चक्राची प्रत आणि रचना या गोष्टींवर अवलंबून असते. शाणनचक्राची नगावर होणारी क्रिया आ.१ मध्ये दाखविली आहे.
निरनिराळ्या नैसर्गिक किंवा कृत्रिम अपघर्षकांत निरनिराळ्या प्रमाणात निरनिराळी आसंजके [चिकटविणारे पदार्थ → आसंजके] मिसळून निरनिराळ्या प्रतींची (दर्जांची) व रचनांची साध्या साचा पद्धतीने द्रव मिश्रण ओतून किंवा ओलसर मिश्रण मुद्रा पद्धतीने दाबून निरनिराळ्या अकारमानांची शाणनचक्रे सुकवून व नंतर भट्टीत भाजून तयार करतात.
शाणनचक्रांचे प्रकार : निरनिराळ्या कामांसाठी निरनिराळ्या आकारांची, अकारमानांची व प्रतींची शाणनचक्रे शाणन यंत्रांत वापरतात. त्यांतील काही आ. २ मध्ये दाखविली आहेत.
दंडगोलीय भरीव किंवा पोकळ नगाच्या शाणनासाठी किंवा सपाट पृष्ठभागासाठी तबकडी चक्र व नगाच्या कडांच्या शाणनाकरिता किंवा नग कोडीवर घासण्यासाठी कडी चक्र वापरतात. पराती चक्र व बशी चक्र चक्री कर्तक किंवा करवतीच्या दात्यांना तसेच पेषण कर्तकांना धार लावण्यासाठी वापरतात. पातळ चक्राने नग कापून काढतात.
शाणनचक्र वर्गीकरण व निवड : कण आकारमान : शाणनचक्रातील अपघर्षकी कणांच्या आकारमानांवरून त्यांची भरड, मध्यम, सूक्ष्म व अतिसूक्ष्म अशी वर्गवारी करतात. असे कण चाळण्यासाठी जी चाळणी वापरली असेल, तिच्या जाळीतील २५·४ मिमी. लांबीत असलेल्या छिद्रांच्या संख्येवरून कणाचे आकारमान दिले जाते. ८ ते २४ छिद्रांची भरड, ३० ते ६० मध्यम, ८० ते १८० सूक्ष्म व २२० ते ६०० अतिसूक्ष्म कणांची शाणनचक्रे मानली जातात. त्यांना या आकड्यांनी ओळखतात. अपघर्षक कणांच्या आकारमानाची निवड शाणन क्रियेचा प्रकार, शाणन केले जाणारे द्रव्य, आवश्यक असलेला गुळगुळीतपणा इ. बाबींवरून केली जाते.
प्रत : शाणनचक्रातील बंधकाचे काठिण्य त्याच्या आसंजनक्षमतेवरून ठरवितात व शाणनचक्रे कठीण की मृदू दर्शविणारी प्रतवारी इंग्रजी मूळाक्षरांनी ओळखली जाते. C, D, E, F, G, H, I – मृदू J, K, L, M, N, O, P – मध्यम Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z – कठीण समजात.
बंधक : शाणनचक्रात बंधक म्हणून खालील निरनिराळी आसंजके वापरतात. चिनी माती, सिलिकेट, लाख, रबर व कृत्रिम रेझीन (प्लॅस्टिक) असे निरनिराळे बंधक अपघर्षक कणांत मिसळून जी शाणनचक्रे तयार करतात, त्यांस त्यांच्या नावाने ओळखण्यासाठी बंधकाच्या इंग्रजी नावाने आद्याक्षर देतात. चिनी मातीयुक्त (काचीकृत) चक्र V, सिलिकेटयुक्त चक्र S, लाखयुक्त चक्र E, रबरयुक्त चक्र R व कृत्रिम रेझीनयुक्त चक्र B अक्षरांनी ओळखली जातात. कोणत्याही बंधकात कोणातेही अपघर्षक कितीही कठीण असले, तरी मिसळून शाणनचक्र तयार करतात. कठीणात कठीण अपघर्षक मिसळून तयार केलेल्या चक्रास कठीण शाणनचक्र म्हणत नाहीत, तर ज्यात कठीण बंधक वापरतात त्या चक्रास `कठीण शाणनचक्र’ म्हणतात. ज्या प्रमाणात (मात्रा) बंधकाची अपघर्षक कण शाणनचक्रात पकडून ठेवण्याची काठिण्यक्षमता असेल, त्यावरून त्याला कठीण किंवा मृदू शाणनचक्र म्हणतात व असे काठिण्य त्याची प्रतवारी ठरविते. मृदू बंधक, अपघर्षक कण शाणनचक्रातून थोड्या काळात अलग (सुटा) करण्यास मदत करतो, तर कठीण बंधक अपघर्षक कण शाणनचक्रात जास्त काल टिकवून ठेवतो. या कारणांसाठी मृदू शाणनचक्र कठीण नगाच्या व कठीण शाणनचक्र मृदू नगाच्या शाणनासाठी वापरणे योग्य ठरते.
रचना : शाणनचक्राच्या घनफळाच्या १० ते ३० टक्क्यांपर्यंत बंधकाचे प्रमाण असते व त्यावर शाणनचक्रातील अपघर्षक कणांतील विरलता व घनता अवलंबून असते. बंधकाचे प्रमाण कमीत कमी असते, त्या वेळेस अशा चक्रास ‘घनिष्ठ शाणनचक्र’ म्हणतात व ते १ या आकड्याने ओळखले जाते. जेव्हा हे प्रमाण जास्तीत जास्त असते. तेव्हा त्यास `विरल शाणनचक्र’ म्हणतात व ते १५ या आकड्याने ओळखले जाते. १ ते १५ आकड्यांपर्यंत त्यांची रचना ओळखण्याची खूण आहे. विरल शाणनचक्राचे कार्य मृदू शाणनचक्राप्रमाणे असते, तर घनिष्ठ शाणनचक्राचे कार्य कठीण शाणनचक्राप्रमाणे असते.
अपघर्षक : अपघर्षकाच्या अंगी अत्यावश्यक असणारे महत्त्वाचे म्हणजे कठीणपणा व त्याच्या खालोखाल चिवटपणा व उच्चतापसह्यता हे होत. अपघर्षकाची अपघर्षण शक्ती वरील तीन गुणांवर अवलंबून असते. एमरी, कुरुविंद व कच्चा हिरा (रत्नाचा हिरा पारदर्शक असून, त्याला रंग नसतात. कच्चा हिरा किंवा औद्योगिक कामाचा हिरा पारदर्शक नसून त्याला रंग असतात व त्याचे चूर्ण करता येते.) या नैसर्गिक अपघर्षकांपासून शाणनचक्रे करतात. एमरी व कुरुविंदाची चक्रे सर्वसाधारण धातू व पदार्थांच्या शाणनासाठी वापरतात आणि ती तांबूस रंगाची असतात. कच्च्या हिऱ्याच्या चूर्णाची चक्रे अत्यंतकंण धातू, काच, अकीक व कार्बाइडच्या शाणनासाठी वापरतात आणि त्यांचा रंग शुभ्र असतो.
सिलिकॉन कार्बाइड अल्युमिना (ॲल्युमिनस ऑक्साइड) या कृत्रिम अपघर्षकांपासून जी शाणनचक्रे करतात ती अनुक्रमे हिरवट व तांबूस रंगाची असतात. त्यांचा उपयोग बहुतेक सर्व शाणन यंत्रांत करतात. कारण अशाच चक्रात हजारो धारा अपघर्षक कणांच्या असतात. त्यामुळे शाणनक्रिया जलद व अत्यंत सफाईदार होते.सिलिकॉन कार्बाइड हे ॲल्युमिनापेक्षा जास्त कठीण व ठिसूळ आहे. कमी कठीण आणि चिवट धातू व पदार्थांसाठी सिलिकॉन कार्बाइडाचे चक्र वापरावे, तर सर्व प्रकारच्या जास्त कठीण पोलादासाठी व पदार्थांसाठी ॲल्युमिन्याचे चक्र वापरणे योग्य ठरते. बिडासाठी दोन्हीही चक्रे उपयोगी पडतात. बाजारात सिलिकॉन कार्बाइडाची चक्रे कर्बोरंडम, कार्बोलाइट व क्रिस्टोलॉन या नावांनी तर ॲल्युमिन्याची चक्रे अलोक्झाइट, ॲलंडम व ऑक्झालुमा या नावांनी विकली जातात. सिलिकॉन कार्बाइड चक्र इंग्रजी ` C ‘ व ॲल्युमिना चक्र इंग्रजी ` A’ अक्षरांनी ओळखतात.
आकार व आकारमान : विविध आकारांच्या नगांसाठी तयार केलेली विविध आकारांची व आकारमानांची शाणनचक्रे बाजारात मिळतात. त्यांतले काही प्रकार आ. २ मध्ये दाखविले आहेत. चक्राच्या परिधी पृष्ठभागाला मुख असे म्हणतात व इतर भागाला बाजू असे म्हणतात. दोन्हीही शाणनक्रियेसाठी वापरतात. जेव्हा तबकडी शाणनचक्राच्या मुखाचा चापस्पर्श किंवा विस्फारित चषकचक्राच्या बाजूचा क्षेत्रस्पर्श मोठा असतो, तेव्हा मृदू शाणनचक्र वापरावे. लहान चापस्पर्श व क्षेत्रस्पर्शासाठी कठीण शाणनचक्र वापरावे.
कार्यकारी गती : शाणनचक्राची कार्यकारी गती जितकी उच्च (शीघ्र) असेल किंवा जेवढ्या भारी शाणनप्रेरणेने(दाब) शाणनचक्र नगाला शाणनक्रियेसाठी भिडविलेले असेल, त्या प्रमाणात शाणनचक्रातील बंधक कठीण असावयास हवा.
दंडगोली भरीव नगाच्या शाणनासाठी दर मिनिटाला १,६७५ ते २,००० मी., तर दंडगोली पोकळ नगाच्या अंतर्पृष्ठी शाणनासाठी दर मिमिटाला ६०० ते १,२०० मी. आणि धारेच्या हत्यारांच्या शाणनाकरिता १,५२० – १,८२० मी. परिधी पृष्ठगती लागते. नग कापण्यासाठी दर मिनिटाला २,७५० ते ३,६५० मी., तर पृष्ठ शाणनाकरिता दर मिनिटाला १,२०० ते १,५२० मी. परिधी पृष्ठगती लागते. जसजसे शाणनचक्र झिजत जाते, तसतशी त्याची परिधी पृष्ठगती कायम ठेवण्यासाठी शाणनचक्राचे फेरे वाढवावे लागतात.
शाणनक्रियेत ज्या ठिकाणी नमन प्रेरणा येण्याचा संभव असतो, अशा ठिकाणी लाख, रेझीन व रबर बंधकी पातळ शाणनचक्रे वापरावीत. नगाचे अंत्यरूपण करताना त्यावर चमक यावी म्हणून मध्यम गतीने चालणारी लाख किंवा रबर बंधकी शाणनचक्रे वापरावीत. सिलिकेट बंधकी शाणनचक्र चाकू, कातऱ्या, सुऱ्या यांना धारा देण्यासाठी वापरावे, सर्वसाधारण शाणनक्रियेसाठी उच्च शाणनक्षमतेची चिनी मातीयुक्त शाणनचक्रे वापरावीत. सततच्या वापराने शाणनचक्राचे मुख व बाजू गुळगुळीत झाल्या की, त्यावर हिरकणी हत्याराने किंवा चक्री खड्याने खरडक्रिया करतात. शाणन यंत्रातील शाणनचक्राचे संतुलन करणे महत्त्वाचे असते. शाणनचक्र वापरल्याने तंतुक्षम धातूचे शाणन करताना त्यांचा कीस त्यात रुतून बसतो व संतुलन बिघडते. तसेच काही कामाने शाणनचक्राचे मुख किंवा बाजू काचेसारख्या गुळगुळीत होतात व त्या शाणनाला निकामी ठरतात.
शाणित्र किंवा शाणन यंत्रांचे प्रकार : लाकडी टेबलावर किंवा बिडाच्या स्तंभावर अथवा काँक्रिटाच्या चबुतऱ्यावर बसविलेली शाणन यंत्रे धारेच्या हत्यारांची धार तीक्ष्ण करण्यासाठी व ओतीव किंवा इतर नगांचे कंगोरे घासून टाकण्यासाठी वापरतात. त्यासाठी कारगीर हत्यार किंवा नग हाताचा दाब देऊन शाणनचक्रावर सरकवितो, म्हणून त्यास ‘सुटे हस्त शाणन’ म्हणतात. एखाद्या रोग्याच्या शस्त्रक्रियेनंतर जखम शिवण्यासाठी वापरात येणाऱ्या धाग्यांपैकी जे धागे मानवी शरीरात सात्म्य म्हणजे एकरूप व्हावेत अशी अपेक्षा असते, त्या धाग्यांच्या निर्मिती क्रियेमध्ये देखील शाणन क्रिया अंतर्भूत असते. ही शाणन क्रिया देखील दंडगोलीय शाणन यंत्रावर केली जाते. खेरीज विविध यंत्रोपकरणांचे साटे शाणन करण्यासाठी पृष्ठशाणित्रांचा उपयोग करतात. खिळी, आखूड दंडिका, रूळ, पुंगळ्या, छिद्रकांची ग्रीवा, दट्टे बोल्टाचे अंग वगैरे लहानसहान नगांच्या शाणनासाठी केंद्ररहित (ज्यात नग दोन केंद्र टेकूंमध्ये न धरता समोरासमोर फिरणाऱ्या दोन शाणनचक्रांच्या मुखांतील अंतरात सोडला जातो व तो स्वयं फिरू लागून त्याचे शाणन होते) शाणन यंत्र वापरतात. नगाला गती तसेच आधार देण्यासाठी नियामक चक्र, शाणनचक्र आणि आधार पाते हे पायाभूत घटक आवश्यक असतात. शाणनचक्र वस्तुत: शाणन करते, तर आधार पाते शाणनासाठी नगाचे स्थान निश्चित करते. नियामक चक्र नगाची परिभ्रमण गती, त्याची सरकण्याची त्वरा, तसेच नगाचे अकारमान या तिन्हीही गोष्टी नियंत्रित करते.
विशिष्ट शाणित्रे : पृष्ठशाणित्र नगाच्या सपाट व समतल पृष्ठभागांचे शाणन करण्यासाठी वापरतात. सर्वकामी दंडगोलीय आडव्या शाणन यंत्रात शाणनचक्रशीर्ष हव्या त्या कोनात फिरवून, तबकडी, कडी, विस्फारचषकी शाणनचक्रे बसवून काम करतात. अंतर्पृष्ठी शाणित्राने पोकळ नगाच्या आतल्या दंडगोलीय परिधी पृष्ठाचे शाणन करतात. हत्यार धारकी शाणित्र विजेवर चालते व ते लेथवर बसवितात, त्याने नगावर दंडगोलीय बहिर्पृष्ठी व अंतर्पृष्ठी शाणन करतात. त्याने कर्तकांना धार लावतात. ग्रहमाली शाणित्राने अवजड दंडगोलीय बहिर्पृष्ठाचे शाणन करतात. विजेवर किंवा दाब दिलेल्या हवेवर चालणारे सुवाह्य शाणित्र कोठेही नेऊन शाणन करता येते. भुजादंड शाणित्राने इंजिनाच्या भुजादंडाचे अचूक शाणन करता येते. आटे, दंतचक्राचे दाते व परिवक्री पृष्ठभाग यांच्या शाणनासाठी त्यांच्या आकारांशी जुळणाऱ्या आकारांची खास प्रकारची शाणन चक्रे वापरतात.
काही विशिष्ट नगांची कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी शाणनानंतर त्यांचे पृष्ठभाग उगाळणक्रियेने आरशासारखे अतिशय गुळगुळीत करतात. त्यासाठी अतिसूक्ष्मकणी अपघर्षक वापरतात. उगाळणक्रिया हाताने वा उगाळण यंत्राने करतात. उगाळण यंत्रात नग किंवा उगाळण अथवा दोन्ही फिरविले जातात. हाताने उगाळणक्रिया करताना दोन पृष्ठभागांमध्ये ग्रिजामध्ये अपघर्षक भुकटी मिसळून बनविलेल्या अपघर्षकासारखे अर्धघन अपघर्षक वापरतात. लॅपिंग यंत्रात नगाच्या ज्या आकाराच्या पृष्ठभागाचे उगळण करायचे असते, त्याच्या उलट आकाराचा उगाळक वापरतात. होनिंग यंत्रात फिरत्या पोलादी धारकात अनेक अश्म उगाळक (होन) बसवून उगाळणक्रिया करतात. भारतात बहुतेक सर्व प्रकारची उच्च दर्जाची तसेच संगणकाद्वारे अंकीय आज्ञांद्वारे नियंत्रित करता येणारी शाणन व उगाळण यंत्रे तयार होतात.
पहा : अभियांत्रिकीय उद्योग पृष्ठ अंत्यरूपण, धातूंचे यां त्रक हत्यारे.
संदर्भ : 1. Krar, S. F. Grinding Technology, 1994.
2. Repp, W. E. McCarthy, W. J. Machine Tool Technology, 1984.
वैद्य, ज. शि.