8 ابزار برتر برای فرزکاری با دستگاه CNC
ابزارهای برش CNC جزء ابزارهای شناخته شده هستند. بشر از دیرباز در حال ساخت و اصلاح ابزارهایی برای برش سطوح بوده است. در این مقاله قصد داریم 8 ابزار برتر برای فرزکاری که در هر ماشین کاری حرفهای استفاده میشوند را معرفی کنیم. قبل از اینکه درباره سرعت‌ها و فیدها فرزکاری فکر کنید باید اصول زیر را بدانید. البته ما نمی‌توانیم همه چیز را در یک مقالۀ کوتاه توضیح دهیم ولی به این راهنما بعنوان منبعی مفید برای کار با ابزارهای خاص و مختلف نگاه کنید.
جنس ابزارهای فرزکاری CNC
قبل از اینکه این ابزارها را بررسی کنیم بهتر است ببینیم آنها چه وجه اشتراکی دارند. مواد بکار رفته برای ساخت این ابزارها و شرایط عملیاتی اصلی آنها جزء مواردی هستند که باید بررسی شوند. رایج‌ترین مواد بکار رفته برای ساخت این ابزارها عبارتند از:
فولاد کربنی 8 ابزار برتر برای فرزکاری با دستگاه CNC
این ماده ارزان‌ترین ماده‌ای است که برای ساخت ابزارهای فرزکاری استفاده میشود و از 5/1-6/0 درصد کربن به همراه مقادیر اندکی منگنز و سیلیکون تشکیل شده است. این ماده را میتوان در ساخت ابزارهایی که در عملیات‌های برادهبرداری آهسته (هنگامی که سرعت کم است) استفاده میشود، مانند مته‌های مارپیچ، ابزارهای شکل دهی، ابزارهای فرزکاری و تراشکاری بکار برد.
فولاد تندبر (HSS) 8 ابزار برتر برای فرزکاری با دستگاه CNC
این ماده در واقع ترکیبی از کروم، تنگستن و مولیبدنیوم است که نسبت به فولاد کربن دارای سختی، چقرمگی و مقاومت سایش بیشتری است. ابزارهای از جنس فولاد HSS نسبت به ابزارهای دیگر گران‌تر هستند ولی دوام بیشتری دارند و نرخ برادهبرداری آنها نیز برای هر دو نوع مادۀ آهنی و غیرآهنی بالاتر است. 8 ابزار برتر CNC _ 8 ابزار برتر CNC
کاربید جامد
این ماده نسبت به فولاد HSS مقاومت سایش بیشتری دارد ولی با گذشت زمان ممکن است دچار ترک و یا شکستگی شوند. به همین دلیل از این ماده برای پرداخت نهایی در دستگاه‌های فرزکاری جدیدتر یا آنهایی که سایش اسپیندل کمتری دارند استفاده میکنند. این ابزارها توسط تف جوشی کاربید با فلزی دیگر مانند تنگستن، تیتانیوم یا تانتالوم ساخته میشوند که مقاومت حرارتی بالایی به این ابزارها می‌دهند و آنها را گزینه ایده‌آلی برای پرداخت سطحی باکیفیت میکنند.
سرامیک
سرامیک‌ها موادی مقاوم در برابر خوردگی هستند که از آلومینیوم اکسید و سیلیکون نیترید ساخته میشوند. مقاومت آنها در برابر سایش و حرارت باعث میشود تا در محیط‌های بسیار گرم نیز عمیات برش را انجام دهند. این مواد گزینه خوبی برای برادهبرداری و شکلدهی آهن، فولادهای سخت و فوق آلیاژها هستند.
مبانی اولیه ابزارهای فرزکاری CNC
چه فرز انگشتی شما از جنس فولاد HSS باشد چه از جنس فولاد کربنی، نحوه کار با آنها یکی است. اصول اولیه جهت چرخش، برادهبرداری، بار براده و جهت‌گیری فرزکاری را باید همیشه بدانید.
جهت چرخش جنس ابزارهای فرزکاری CNC
تمامی ابزارها، به جز آنهایی که برای افراد چپ دست طراحی شده‌اند، در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخند. در واقع منظور ما این است که اگر از بالای اسپیندل دستگاه به نحوه چرخش ابزار نگاه کنید آن را ساعتگرد می‌بینید.
براده برداری
ابزارهای برش از طریق فرایندی تحت عنوان برش[1] قادرند که برادهها را از درون یک جسم خارج کنند. در واقع با حرکت تیغهها به درون یک ماده، براده‌های فلز از طریق شیارهای تیغه خارج میشوند. جنس ابزارهای فرزکاری CNC
بار براده
ضخامت مواد خارج شده حاصل از برادهبرداری توسط تیغه را بار براده می‌گویند. بسیاری از برنامه‌های CAM این بار را بر اساس پارامترهای ابزار انتخاب شده، سرعت اسپیندل و نرخ فید خطی بیان میکنند. آنها می‌توانند سرعت‌ها و فیدها را بر اساس بار برادۀ دلخواه بعنوان دادهای ورودی محاسبه کنند. بررسی اندازه، شکل و رنگ برادهها می‌تواند به ماشینکارهای حرفهای کمک کند تا سرعت برش را تنظیم کند. جنس ابزارهای فرزکاری CNC
جهت چرخش فرز در براده برداری موافق و براده برداری مخالف
فرزکاری موافق برای دستگاه‌های دستی استفاده میشود که در آنها باید پس زنی[2] یا لقی کمینه شود. در این جهت از برش، تیغه مورد نظر می‌تواند مقادیر اندک از مواد تا ضخامت‌های بیشتر آن را بیرون آورد.
دستگاه‌های CNC که استحکام بالاتری دارند و احتمال پس زنی در آنها کمتر است، از فرایند فرزکاری صعودی[3] استفاده میکنند که در آن ابزار از بیشترین ضخامت به سمت کمترین ضخامت پیشروی میکند. این روش فرزکاری گرمای تولید شده را از طریق برادهها خارج میکند. بنابراین این فرآیند گرمای تولید شده و ساییدگی تیغه را کاهش می‌دهد و در عین حال پرداخت سطح بهتری نسبت به فرزکاری معمولی ارائه می‌دهد.
8 ابزار برتر CNC
شماره 1: فرز انگشتی یا اندمیل
اگر باید مقادیر زیادی از مواد را برش دهید آنگاه تیغۀ فرزانگشتی گزینه ایده‌آلی خواهد بود. اگرچه این تیغهها معمولا شکل‌های مختلفی دارند ولی به طور معمول شیارهای بسیار تیزی در لبه‌ها و انتهای آن قرار دارند. این تیغهها را میتوان برای کاربرد‌های مختلفی استفاده کرد.
فرز بغل تراش
از این تیغه برای فرزکاری لبههای سطوح استفاده میشود.
فرز کف تراش
از این تیغه برای فرزکاری سطح رویی قطعه استفاده میشود. جنس ابزارهای فرزکاری CNC
فرز شیار تراش (فرز ارهای)
از این تیغه برای فرزکاری سطوح دو لبه استفاده میشود.
تیغه فرزکاری عمودی[4]
از این تیغه برای فرزکاری در امتداد محور z استفاده میشود که به تیغهای انگشتی یا اندمیل در مرکز نیاز دارد.
فرز زاویه دار یا رمپینگ[5]
فرزکاری همزمان در جهت شعاعی و محوری را رمپینگ می‌گویند که یک مسیر ابزار زاویه‌دار را بوجود می‌آورد. این مسیرها می‌توانند خطی یا دایره‌ای باشند. فرز انگشتی یا اندمیل
تیغه‌های فرز انگشتی دارای ساختار مشابهی هستند. کل طول تیغه را میتوان به دو بخش تقسیم کرد: میله و طول برش. میله یا بدنۀ تیغه درون هولدر (نگهدارندۀ ابزار) قرار می‌گیرد و طول برش نیز از شیارها و دندانههای برش تشکیل شده است.
پوشش یا کوتینگ سطح این تیغهها باعث افزایش استحکام و طول عمر آنها میشود و سرعت برش را نیز زیادتر میکند. معروف‌ترین پوشش‌های استفاده شده برای این کار عبارتند از: فرز انگشتی یا اندمیل
- تیتانیوم نیترید (TiN). از این پوشش برای سطوح فولاد آلیاژی، آلومینیوم و پلاستیک استفاده میشود. فرز انگشتی یا اندمیل
- تیتانیوم کربونیترید (TiCN). این ماده نسبت به TiN مقاومت بیشتری در برابر ساییدگی ایجاد میکند. فرز انگشتی یا اندمیل
- تیتانیوم نیترید super-life یا Al-TiN. این ماده بهترین روکش برای مواقعی است که باید در فید یا خوراک بالا و دمای زیاد کار کنیم. فرز انگشتی یا اندمیل
تیغه‌های دارای لبه برش مرکزی[6] و بدون لبه برش مرکزی[7]
تیغه‌های فرز انگشتی معمولا به دو صورت هستند: دارای لبه برش مرکزی و بدون لبه برش مرکزی. این تقسیم‌بندی بر اساس توانایی تیغه برای برش مستقیم به داخل ماده بدون نیاز به سوراخ است. تیغهای که دارای لبه برش مرکزی است به گونه‌ای طراحی شده است که لبههای برش در مرکز تیغه نیز وجود دارند. این قابلیت باعث میشود تا به راحتی وارد سطوح شوند و نیازی به حفر سوراخ ندارند. تیغه‌های بدون لبه برش در مرکز نیز به گونه‌ای طراحی شده‌اند که لبههای برش فقط در اطراف آن وجود دارند؛ به همین دلیل برای فرو رفتن در سطح مورد نظر به سوراخ، رمپینگ و یا حرکت مارپیچ نیاز دارند.
شیارها
هر فرز انگشتی دارای چندین لبه برش است که در اطراف آن ماشینکاری شده‌اند. این شیارها مسیر راحتی برای خروج برادهها فراهم میکنند تا از درون سطح خارج شوند.
شیارها به شکل‌های مختلفی وجود دارند و با توجه به کاربرد مورد نظر معمولا بین 1 تا 8 شیار روی تیغهها وجود دارند. به نظر شما چه تعداد شیار بهترین گزینه است؟ جواب این سوال به نوع ماده‌ای که باید ببرید و ظرفیت دستگاه شما بستگی دارد. برای مثال بریدن ماده‌ای مانند آلومینیوم باعث تولید براده‌های بزرگی میشود. استفاده از تیغهای که دارای شیارهای زیاد باشد، باعث میشود تا برادهبرداری به خوبی انجام نشود، در نتیجه محل برش مسدود میشود و دستگاه شما داغ خواهد شد.
یک قانون سرانگشتی این است که هرچه ماده مورد نظر سخت‌تر بود باید از تیغهای با شیارهای بیشتر استفاده کنید. این کار باعث میشود تا بار برادهها کم شود و فرزکاری سطح نیز بهتر شود. زمانی‌که رایج‌ترین تیغهها یعنی تیغه‌های دارای دو، سه و چهار شیار را انتخاب می‌کنید موارد زیر را در نظر بگیرید:
- دو شیار. این ساختار بیشترین فضا را برای خروج تراشه فراهم میکند و حالت ایده‌آل برای برش مواد نرم نظیر آلومینیوم است
- سه شیار. این ساختار می‌تواند برای مواد آهنی و غیرآهنی استفاده شود و پرداخت جزئی بهتری فراهم میکند. ضمنا استحکام کلی این نوع تیغهها بیشتر است.
- چهار شیار. شیار چهارم این ساختار باعث میشود تا نرخ فید سریعتری داشته باشیم و پرداخت سطح آن نیز نسبت به تیغه‌های دوشیاره و سه شیاره بهتر است. از معایب آنها میتوان خروج کمتر برادهها و گیر کردن تیغه را نام برد.
انواع تیغه‌های فرز انگشتی
تیغه‌های سرگرد (بالنوز)
انتهای این تیغهها گرد و توپی مانند است که از آن برای سطوح سه بعدی نقش برجسته استفاده میشود. انتهای گرد این تیغهها باعث ایجاد سطوح منحنی میشود.
تیغه‌های لبه گرد (بول نوز)
این تیغه دارای لبۀ گرد است ولی انتهای آن تخت است. به همین دلیل برای ساخت گوشههای گرد در انتهای دیوار مناسب است. احتمال شکسته شدن لبههای این تیغه نسبت به تیغه‌هایی که لبههای تیز دارند کمتر است. به همین دلیل معمولا از این تیغهها برای تراش اولیه یا ضخیم‌کاری استفاده میشود.
تیغۀ V یا پخ لبه
این تیغهها نوک تیزی دارند و معمولا برای کج بریدن (پخ زدن) یا شکستن لبههای تیز روی سطح استفاده میشوند. این تیغهها بصورت 90 و 60 درجه هستند و نوک آنها می‌تواند تیز یا صاف باشد. 8 ابزار برتر برای فرزکاری با دستگاه CNC
این تیغهها بطور عمومی برای سطوح دو بعدی و منشور مانند کاربرد دارند.
تیغۀ ضخیم کاری یا تیغه فرز خشن کاری
تیغه سر تخت خشن کاری
دندانههای موجود در نوک این تیغه می‌تواند مقادیر زیادی از مواد را خیلی سریع بیرون آورند و پرداخت سطحی زبر را به جا بگذارند. 8 ابزار برتر برای فرزکاری با دستگاه CNC
شماره 2: فرز کف تراش
از این ابزار برای ایجاد سطحی صاف روی قطعه استفاده میشود. قبل از اینکه ابزارهای فرزکاری دیگر را بکار بریم از این تیغه روی سطح قطعه استفاده می‌کنیم تا آن را صاف کند. این تیغه از بدنهای جامد به همراه چندین لبه برش تشکیل شده است که در صورت نیاز میتوان آنها را تعویض کرد. هرچه این لبههای برش بیشتر باشند برادهبرداری نیز سریعتر انجام میشود. انواع تیغه‌های فرز انگشتی _ انواع تیغه‌های فرز انگشتی
شماره 3: فرز تک تیغ یا فلای کاتر
اگر می‌خواهید پرداخت سطح عالی داشته باشید از این تیغهها استفاده کنید. این تیغهها در جهت ساعتگرد بر روی سطح قطعه می‌چرخند و آن را فوق‌العاده صیقلی میکنند.
شماره 4: متۀ مارپیچ
این تیغهها دارای نوک برش مخروطی شکل به همراه میلۀ بدنه هستند. این تیغه همانند تیغه‌های فرز انگشتی ممکن است یک یا چند شیار داشته باشند. رایج ترین تیغه‌های مارپیچ از فولاد HSS یا کاربید جامد ساخته میشوند. پوشش‌های طلایی رنگ مانند TiN نیز روی این تیغهها استفاده میشوند تا استحکام و طول عمر تیغه را افزایش دهند و ساییدگی آن را کم کنند. انواع تیغه‌های فرز انگشتی
شماره 5: متۀ مرغک زنی[8]
این ابزارها برای ایجاد سوراخی مخروطی شکل قبل از فرزکاری استفاده میشوند. اینکار باعث میشود تا نوک تیغهها روی سطح بازی نکنند و نقاط دیگر سطح نیز سوراخ نشوند. تیغه‌های خزینه‌زن[9] نیز وجود دارند که می‌توانند سوراخی با دهانۀ گشاد ایجاد کنند تا نوک تیغه‌های دیگر به راحتی در آن جا شوند و فرزکاری را انجام دهند.
شماره 6: تیغه‌های آرام کوب[10] و رزوه زن[11]
این تیغهها برای ایجاد رزوه و برش شیارهای داخلی یک قطعه استفاده میشوند. با این وجود تمامی شیارها لزوما با فرایند برش ایجاد نمی‌شوند. تیغه‌های آرام کوب غلتکی به زور وارد سوراخی شده و ماده به شکل اطراف تیغه در میآید. این نوع برش گزینه خوبی برای مواد نرم مانند آلومینیوم، مس، برنج و پلاستیک است. تیغه‌های رزوهزن نیز مشابه تیغه‌های آرام کوب هستند ولی علاوه بر شیارهای داخلی می‌توانند شیارهای خارجی را نیز ایجاد کنند.
شماره 7: تیغه‌های برقو
این تیغهها می‌توانند سوراخ‌های موجود را تا یک حد مشخص گشاد کنند و در عین حال پرداخت سطح خوبی نیز به آن بدهند. از این تیغهها برای اطمینان از دقیق بودن قطر و گردی سوراخ ها استفاده میشود. برای استفاده از این تیغهها باید ابتدا سوراخی با قطر نزدیک به اندازۀ سوراخ مورد نظر ایجاد کنیم تا فقط به میزان کمی برادهبرداری نیاز باشد تا اندازۀ سوراخ به مقدار مورد نظر برسد.
شماره 8: نگهدارندههای ابزار (هولدرها)
گیرههای تیغه فرز انگشتی
تیغه‌های فرزکاری که بر روی بدنۀ خود صافی ولدون دارند، درون این گیره قرار می‌گیرد و با پیچ تنظیم سفت میشود و از لق شدن تیغهها جلوگیری میشود.
گیرۀ کلت ER
کولت‌های ER می‌توانند ابزارهای مختلف با ابعاد گوناگون را محکم بگیرند. اگرچه این کلت‌ها به همه کاره بودن معروف‌اند ولی به اندازۀ گیرههای هیدرولیک، انطباق انقباضی[12] و گیرۀ فرز انگشتی مستحکم نیستند. 8 ابزار برتر برای فرزکاری با دستگاه CNC
سه نظام کلت
آنها از گیره‌هایی محکم‌تر و دقیق‌تر هستند و قدرت نگهداری آنها بیشتر است. برای کار با ابزارهای بزرگ در سرعت‌های بالا استفاده میشوند.
سه نظام مته
این سهنظام‌ها در واقع گیرهای برای نگه داشتن تیغه‌های سوراخکن متفاوت هستند که به شما اجازه می‌دهند تا به راحتی تیغهها را تعویض کنید. سهنظام کلت نیز می‌تواند جایگزین خوبی برای این ابزار باشد.
گیرههای هیدرولیک و انطباق انقباضی
این گیره‌ها از انبساط حرارتی یا سیالات برای محکم نگهداشتن تیغه استفاده میکنند. هر دو گیره دقتی عالی برای چرخش تیغهها فراهم میکنند.
انتخاب ابزار مناسب برای فرزکاری
انتخاب تیغهای مناسب برای CNC به منظور بریدن مواد باعث میشود تا فرزکاری موفقی داشته باشید. اگرچه ابزارهای زیادی برای فرزکاری وجود دارند اما لیست فوق می‌تواند راهنمای خوبی برای شما باشد. عملکرد هر کدام از این موارد را یاد بگیرید، بهترین ابزارهای برش را برای کار خود بشناسید و با مرور زمان یاد خواهید گرفت که هر عملیات فرزکاری را به راحتی انجام دهید.
[1] Shearing
[2] Backlash
[3] Climb milling
[4] Plunge milling
[5] Ramping
[6] Center cutting
[7] Non-center cutting
[8] Center spotting drills
[9] Countersink
[10] Taps
[11] Thread mills
[12] Shrink fit
منبع: ترجمه از سایت کارت شاپ
ترجمه شده به سفارش سایت سی ان سی استوک
مترجم: داوود شفیعی
فیلم مرتبط که توسط فروشگاه استوک سی ان سی ترجمه شده است.
هرگونه کپی از مطالب ترجمه شده توسط سایت سی ان سی استوک قطعا از طریق پلیس فتا و مراجع قضایی مورد پیگیری قرار خواهد گرفت
