جزئیات فنی و کاربردهای پیشرفته فرز انگشتی
جزئیات فنی و کاربردهای پیشرفته فرز انگشتی
هندسه فرز انگشتی: کلید عملکرد
هندسه یک فرز انگشتی نقش محوری در تعیین عملکرد، کیفیت سطح نهایی و عمر ابزار ایفا میکند. تعداد پرهها یکی از اولین ملاحظات است؛ فرزهای دو یا سه پره برای تخلیه مؤثر براده در مواد نرمتر مانند آلومینیوم و پلاستیک، و همچنین برای عملیات شیارزنی عمیق ایدهآل هستند. در مقابل، فرزهای چهار پره یا بیشتر، با ایجاد سطح صافتر و قابلیت تحمل بار بالاتر، برای پرداختکاری دقیق و ماشینکاری مواد سختتر مانند فولادهای آلیاژی و چدن استفاده میشوند. زاویه مارپیچ (Helix Angle) نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. زوایای مارپیچ کمتر (مثلاً ۱۵-۲۰ درجه) نیروی محوری کمتری تولید میکنند و برای مواد ترد مناسباند، در حالی که زوایای مارپیچ بالا (مثلاً ۴۵-۶۰ درجه) تخلیه براده را بهبود بخشیده و کیفیت سطح بهتری ارائه میدهند اما نیروی محوری بیشتری ایجاد میکنند. هندسه نوک ابزار نیز متنوع است: فرزهای تخت (Flat End Mill) برای کفسازی و ایجاد سطوح ۹۰ درجه، فرزهای بالنوز (Ball Nose) برای کانتورینگ و ایجاد سطوح منحنی، و فرزهای با شعاع گوشه (Corner Radius) برای افزایش استحکام نوک ابزار و کاهش تمرکز تنش استفاده میشوند.
جنس و پوشش ابزار: افزایش دوام و کارایی
انتخاب جنس مناسب برای فرز انگشتی مستقیماً بر سرعت برش، عمر ابزار و نوع ماده قابل ماشینکاری تأثیر میگذارد. فولاد تندبر (HSS) به دلیل چقرمگی بالا و قیمت مقرون به صرفه، برای کاربردهای عمومی و ماشینکاری مواد با سختی متوسط مناسب است. با این حال، مقاومت حرارتی آن محدود است. کارباید جامد (Solid Carbide)، با سختی و مقاومت حرارتی بسیار بالا، امکان ماشینکاری با سرعتهای برشی بالاتر و در نتیجه بهرهوری بیشتر را فراهم میکند و برای ماشینکاری مواد سخت و آلیاژهای خاص ایدهآل است، اگرچه تردی بیشتری دارد. پوششهای ابزار، لایههای نازکی هستند که بر روی سطح فرز اعمال میشوند تا مقاومت به سایش، مقاومت حرارتی و ضریب اصطکاک را بهبود بخشند. پوشش TiN (تیتانیوم نیترید) یک پوشش عمومی است که سختی سطح را افزایش میدهد. پوششهای AlTiN یا TiAlN برای کاربردهای با دمای بالا و ماشینکاری مواد سخت و سوپرآلیاژها بسیار مؤثرند. برای ماشینکاری آلومینیوم و مواد غیر آهنی، پوشش DLC (لایه کربن شبهالماس) با ضریب اصطکاک بسیار پایین خود، از چسبندگی براده جلوگیری کرده و عمر ابزار را افزایش میدهد.
پارامترهای ماشینکاری و کاربردها
تنظیم صحیح پارامترهای ماشینکاری از جمله سرعت برش (Vc)، نرخ پیشروی (Fz)، عمق برش محوری (Ap) و عرض برش شعاعی (Ae) برای دستیابی به حداکثر بهرهوری و عمر ابزار ضروری است. سرعت برش باید متناسب با جنس قطعه کار، جنس ابزار و پوشش آن انتخاب شود. نرخ پیشروی به تعداد پرهها و قطر ابزار بستگی دارد و باید بهگونهای تنظیم شود که بار برشی مناسبی بر روی هر پره اعمال شود و از شکستگی یا سایش بیش از حد جلوگیری گردد. در عملیات فرزکاری، میتوان فرز انگشتی را برای اهداف مختلفی به کار برد. در فرزکاری خشن (Roughing)، هدف اصلی برداشتن حجم زیادی از مواد با سرعت بالا است و معمولاً از فرزهایی با تعداد پره کمتر و هندسههای تهاجمیتر استفاده میشود. در مقابل، پرداختکاری (Finishing) نیاز به دقت ابعادی بالا و کیفیت سطح عالی دارد که مستلزم استفاده از فرزهایی با تعداد پره بیشتر، هندسههای دقیقتر و پارامترهای برشی کنترلشدهتر است. فرز انگشتی همچنین در تکنیکهای پیشرفتهای مانند شیارزنی، پروفیلسازی، ایجاد حفره (Pocketing)، رمپینگ (Ramping) و هلیکال اینترپولیشن (Helical Interpolation) کاربرد فراوانی دارد که هر کدام نیاز به تنظیمات خاص ابزار و پارامترها دارند تا بهترین نتیجه حاصل شود.