با در نظر گرفتن عوامل اقتصادی در تراشکاری قطعه کار از جنس آلومینیوم، استفاده از مته فرز انگشتی مناسب برای این مواد ضروری است. این راهنما در تلاش است تا به ماشین‌کاران در ارائه دانش ضروری و جزئیات فنی در مورد مته های فرز انگشتی برای آلومینیوم کمک کند. عواملی مانند جنس مته فرز انگشتی، هندسه مته فرز انگشتی، روکش های مته فرز انگشتی و تکنیک‌های تراشکاری مته فرز انگشتی، در این مقاله ارائه شده است تا خوانندگان بتوانند اثربخشی و کارایی را در کارهای ماشینکاری افزایش دهند. در این مقاله با هم بررسی می کنیم که تغییر هندسه فرز انگشتی و سایر ویژگی‌ها، هنگام استفاده، می‌توانند و بر سطح نهایی و عمر ابزار و همچنین بهره‌وری در ماشینکاری آلومینیوم تأثیر می‌گذارند. این مقاله برای هر کسی، چه یک متخصص باتجربه باشد و چه یک تازه‌کار در دنیای ماشینکاری، مفید خواهد بود.

مته فرز انگشتی چیست و چگونه برای آلومینیوم استفاده می‌شود؟

مته فرز انگشتی، ابزاری برشی است که معمولاً در بسیاری از کاربردهای فرزکاری با لبه‌های برش مارپیچی واقع در سطوح استوانه‌ای یا انتهایی یا هر دو استفاده می‌شود. به عنوان مثال، هنگام ماشینکاری آلومینیوم، از فرزهای انگشتی برای برش، شیارزنی و شکل‌دهی قطعات به طرح‌های پیچیده استفاده می‌شود. چنین ابزارهایی برای کار با توجه به ویژگی‌های آلومینیوم هنگام ماشینکاری، یعنی چکش‌خواری، ساخته شده‌اند و براده‌های بلند و نامرتبی تولید می‌کنند که برای CNC مناسب هستند. استفاده از فرز انگشتی فولادی پرسرعت (HSS) یا مته‌های نوک تیز کبالت یا کاربیدی که برای آلومینیوم طراحی شده‌اند، با زوایای برش و فلوت های مناسب، عملکرد برش روی سطح را بهبود می‌بخشد. هنگام ماشینکاری آلومینیوم، فرز انگشتی بسیار مهم است و با انتخاب مناسب، تمام اتصالات به همراه براده‌ها به درستی و با حداقل سایش ابزار برداشته می‌شوند و ناهمواری و هندسه رضایت‌بخشی حاصل می‌شود.

آشنایی با مته فرز انگشتی برای آلومینیوم

مته فرزهای انگشتی آلومینیومی برای کاربردهای مختلف طراحی و توسعه داده می‌شوند تا عملکرد آنها بهینه شود. به عنوان مثال، انتخاب مواد از جنس کاربید یا فولاد تندبر مانند HSS انجام می‌شود که به فرآیند برش مؤثر در کاربردهای CNC کمک می‌کند. این ابزارها عموماً دارای شیارهای صاف برای حذف براده هستند تا از گرفتگی زیاد ابزار و تولید گرما جلوگیری شود. در مورد هندسه، یک ترجیح ساده برای زاویه مارپیچ، زاویه بالاتر خواهد بود زیرا برش آسان‌تر و ارتعاشات کاهش می‌یابد. پوشش‌های مقاوم در برابر سایش ویژه مانند TiN یا ZrN برای دوام بیشتر به ابزار اعمال می‌شوند. بررسی دقیق و اعمال مشخصات فرز انگشتی در موارد ماشینکاری آلومینیوم، دقت را افزایش می‌دهد، مدت زمان چرخه را کوتاه می‌کند و پرداخت سطح قطعات ماشینکاری شده را بهبود می‌بخشد.

انواع فرزهای انگشتی برای ماشینکاری آلومینیوم

وقتی صحبت از ماشینکاری آلومینیوم می‌شود، چندین طبقه‌بندی از فرزهای انگشتی با کاربردهای متمایز وجود دارد: فرزهای انگشتی خشن‌کاری - این ابزارهای فرزکاری در فرآیندهای ماشینکاری ضروری هستند زیرا امکان تکمیل اهداف تعیین‌شده را در بازه‌های زمانی مناسب و در محدوده طراحی‌شده برای ماشینکاری فراهم می‌کنند، زیرا برای برش‌های بسیار خشن طراحی شده‌اند.

فرزهای انگشتی پرداخت‌کاری: این فرزهای انگشتی دارای لبه‌های نسبتاً صاف و عملکردی هستند که پرداخت‌های با کیفیت بالا روی سطح را در مرحله نهایی تسهیل می‌کنند.

فرزهای انگشتی سر گرد یا بال نوز، با ارائه هندسه مناسب ابزار، به ماشینکاری سطوح سه‌بعدی کمک می‌کنند. لبه برش گرد این ابزار برای سوراخ‌کاری و پروفیل‌کاری مناسب است.

فرزهای انگشتی تک فلوت: آنها با براده‌برداری بیشتر مرتبط هستند، بنابراین در برش آلیاژهای آلومینیوم نرم‌تر، کارآمدترین هستند.

فرزهای انگشتی مارپیچ بالا: به دلیل زاویه مارپیچ بالاتر، برش آسان‌تر و لرزش کمتر را فراهم می‌کنند و آنها را برای لمس‌های نهایی مناسب می‌کنند. مته های فرز انگشتی، در طراحی چارچوب جزء اجزای حیاتی قرار می‌گیرند، می‌توانند کل تلاش انجام شده در تولید قطعات آلومینیومی را به موفقیت یا شکست برسانند.

مزایای استفاده از فرزهای انگشتی برای آلومینیوم

عملیات روی آلومینیوم با استفاده از مته های فرز انگشتی می‌تواند به بهترین شکل به روش‌های زیر انجام شود. اول، فرزهای انگشتی می‌توانند سطح نهایی بسیار بهتری و برش‌های دقیقی را ایجاد کنند که در ساخت قطعات با تلرانس‌های نزدیک ضروری هستند. استفاده از آنها با ماشینکاری سریع همراه است که زمان و هزینه تولید را کاهش می‌دهد. ابزارهای فرز انگشتی دقیق طراحی شده برای آلومینیوم همچنین دارای پوشش‌هایی هستند که به برش آلومینیوم کمک می‌کنند و باعث افزایش طول عمر ابزارها و کاهش تغییرات می‌شوند و در نتیجه هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهند. این مزایا به کارآمدتر شدن کل فرآیند و بهبود کیفیت محصولات نهایی در کار با آلومینیوم کمک می‌کند.

چگونه بهترین فرز انگشتی را برای ماشینکاری آلومینیوم انتخاب کنیم؟

ملاحظات مربوط به تعداد شیارها: فرزهای انتهایی ۲ و ۳ فلوت

مهم است بدانید که چرا هر یک از مته های فرز انگشتی، دو و ۳ پر، مورد استفاده برای ماشینکاری آلومینیوم مزایای خاص خود را دارند. به دلیل فضای شیار بزرگتر مته فرز انگشتی 2 پر، براده‌برداری کارآمدتری انجام می‌شود که در هنگام ماشینکاری سریع آلیاژهای نرم‌تر مانند آلومینیوم مزیت محسوب می‌شود. این امر نیروهای برش و احتمال براده‌برداری را کاهش می‌دهد. با این حال، فرز انتهایی ۳ پر، یک جالت میانه بین فاصله براده ها و پرداخت سطح است. این فرز از نظر استحکام و پرداخت سطح، عملکرد بهتری نسبت به فرز انتهایی ۲ پر دارد و در نتیجه برای فرآیندهای با دقت بالا مناسب است. در مجموع، تصمیم من به مشخصات پروژه، مانند نیازهای سطح و میزان براده‌برداری مواد بستگی دارد.

اهمیت هندسه و زاویه مارپیچ

هندسه فرز انگشتی و زاویه مارپیچ از جمله متغیرهایی هستند که تأثیر مستقیمی بر عملکرد ماشینکاری و سطح حاصل از قطعات آلومینیومی دارند. محدوده متوسط زاویه مارپیچ از 35 تا 450 درجه است و بر فاصله براده و راندمان برش فرم تأثیر می‌گذارد. برش‌های واضح‌تر و پرداخت‌های بهتر با افزایش زاویه حمله به دلیل کاهش نیروی برش و حذف کارآمد بقایای مواد حاصل می‌شود. با نسبت دادن آن به هندسه، اغلب زاویه براده و زاویه ریلکس، که سینماتیک برش را تعیین می‌کند، این دیدگاه معقول است. لبه‌های تیز ابزار و زوایای ریلکس صحیح به کاهش مهار کارسختی ضربه ابزار کمک می‌کنند و در عین حال استحکام کافی را برای ماشینکاری آلومینیوم با سرعت بالا فراهم می‌کنند. اشاره شده است که هندسه دقیق و انتخاب زاویه مارپیچ مناسب در ابزارهای فرز، کلیدهای افزایش خروجی و دقت محصول نهایی هستند.

مزایای مته ای فرز انگشتی کاربیدی

فرزهای انگشتی کاربیدی عمدتاً به دلیل سختی و مقاومت در برابر سایش، برای تراشکاری قطعات کار از جنس آلومینیوم و مواد مشابه استفاده می‌شوند. عملکرد بهتر فرزهای انگشتی کاربیدی از نظر استحکام به این معنی است که ارتعاشات کاهش می‌یابد، بنابراین این ابزارها دقیق‌تر بوده و سطح نهایی بهتری دارند. همچنین این امر آنها را برای کارهای دشوار مناسب می‌کند، زیرا می‌توانند گرما یا تنش زیادی را بدون تغییر شکل تحمل کنند و می‌توان به مؤثر بودن آنها در شرایط سخت اعتماد کرد. علاوه بر این، این واقعیت که فرزهای انگشتی کاربیدی می‌توانند لبه‌های برش خود را حفظ کنند، کارایی این ابزارها را از نظر دقت نیز افزایش می‌دهد، که در ماشینکاری بسیار مهم است.

ویژگی‌های کلیدی فرزهای انگشتی آلومینیومی با کارایی بالا چیست؟

نقش روکش در تراشکاری آلومینیوم

اعمال روکش بر روی فرزهای انگشتی آلومینیومی با کارایی بالا برای بهبود عملکرد آنها در عملیات تراشکاری و مقاومت در برابر سایش بسیار حیاتی است. در میان پوشش‌های موجود، نیترید آلومینیوم تیتانیوم (TiAlN) و کربن شبه الماس (DLC) هنگام انجام ماشینکاری آلومینیوم، در درجه اول به دلیل سختی بالای آنها که پایداری حرارتی و اصطکاک لغزشی کم را تضمین می‌کند، برجسته هستند. پوشش TiAlN دوام ابزار را در شرایط شدید سایش و گرما افزایش می‌دهد، به طوری که می‌توان از ابزار در سرعت‌های برش بالا و در شرایط دمای بالاتر بدون خرابی استفاده کرد. پوشش‌های DLC که به طور خاص با ویژگی‌های اصطکاک بسیار کم طراحی شده‌اند، نیروی چسبندگی بین ماده آلومینیومی و سطح ابزار را کاهش می‌دهند و در نتیجه، کیفیت سطح بهتری حاصل می‌شود. انتخاب پوشش (ها) عامل مهمی است که می‌تواند به دلیل افزایش عمر ابزار و بهره‌وری بهتر در عملیات ماشینکاری فرزکاری آلومینیوم با سرعت بالا، بر عملکرد ابزار تأثیر مثبت بگذارد.

اهمیت قطر برش و طول کلی

در مته های فرز انگشتی ساخته شده از آلومینیوم و برای کارایی بالا، قطر برش و طول کلی آنها به عنوان پارامترهای حیاتی مؤثر بر عملکرد و کارایی ابزار در نظر گرفته می‌شوند. قطر برش تعیین می‌کند که ابزار چه مقدار ماده می‌تواند بردارد، چه مقدار حجم می‌تواند تغییر کند و کیفیت سطحی که روی آن کار می‌شود چگونه خواهد بود. قطرهای بزرگتر منجر به نرخ بالای برداشت مواد می‌شوند که همگی باعث بهبود کارایی و کاهش زمان ماشینکاری مورد نیاز می‌شوند. از سوی دیگر، قطرهای کوچکتر برای کارهای ظریف و دقیق با دقت بسیار بالا استفاده می‌شوند.

دلیل دیگر برای در نظر گرفتن طول کلی فرز انگشتی در طراحی آن، این واقعیت است که باید در طرفین بین دسترسی و استحکام نیز ساختاری باشد. فرزهای انگشتی بلندتر، دسترسی بسیار مورد نیاز به حفره‌های عمیق و مکان‌هایی را که دسترسی به آنها دشوار است اما با انحراف و لرزش زیاد همراه هستند، تسهیل می‌کنند، بنابراین باعث آسیب به سطح و دقت می‌شوند. مانند هر ابزار برشی دیگر، شکل فرزهای انگشتی نیز میزان سفتی یا میزان انحراف مورد انتظار را تعیین می‌کند. وقتی اطلاعات طراحی رینگ وجود دارد، باید از فرزهای کوتاه‌مدت برای دستیابی به اطلاعات طراحی رینگ مورد نیاز استفاده شود، ترجیحاً در مواردی که استحکام و انحراف کمتر لازم است، به خصوص در تلاش‌های پرسرعت برای دستیابی به دقت. به منظور جلوگیری از عملکرد نامطلوب، آسیب و عملکرد نادرست مته فرز انگشتی برای وظایف فنی مشخص شده، می‌توان بهترین قطر برش و طول کلی را انتخاب کرد.

فرزهای انگشتی با تغذیه بالا در مقابل فرزهای انگشتی خشن

لازم به ذکر است که فرزهای انگشتی با تغذیه بالا و فرزهای انگشتی خشن کاربردهای متفاوتی در عملیات فرزکاری دارند، اما هر دو بر بهبود کارایی در فرآیندهای حذف مواد تأکید دارند. فرزهای انگشتی با تغذیه بالا با استفاده از عمق برش کم و نرخ‌های تغذیه بالا برای مدت کوتاهی، با نرخ کارآمدی از حذف مواد و حفظ گرما کار می‌کنند. آنها به ویژه در محیط‌های تولید انبوه که نیاز به انجام سریع کارها و/یا به حداقل رساندن زمان چرخه دارند، توصیه می‌شوند، که بیشتر در کاربردهای قالب و دای یا سایر فرآیندهایی که نیاز به ماشینکاری حفره‌های عمیق با ارتعاشات کمتر دارند، یافت می‌شود.

فرزهای انگشتی خشن، که اغلب به عنوان هاگرز شناخته می‌شوند، به طور خاص برای برداشتن مقادیر زیادی از مواد در همان مراحل اولیه یک چرخه ماشینکاری ساخته شده‌اند. این نوع فرز انگشتی معمولاً با برآمدگی‌هایی روی نوک‌های برش خود، یعنی لبه‌های دندانه‌دار، طراحی می‌شود که به کاهش نیروهای درگیر و تولید گرما کمک می‌کند. بنابراین، می‌توان بدون سایش زیاد ابزار، خشن‌کاری کارآمدتری انجام داد. در مواد سخت یا قبل از عملیات پرداخت، فرزهای انگشتی خشن برای برداشتن مقادیر زیادی از مواد عالی هستند. تصمیم در مورد استفاده از فرزهای انگشتی با تغذیه بالا یا فرزهای انگشتی خشن‌کاری در نهایت به نوع و میزان ماشینکاری مورد نظر، جنس ماده مورد ماشینکاری و آنچه از نظر زمان، دقت و کیفیت پرداخت سطح مورد نظر است، بستگی دارد.

چگونه ماشینکاری آلومینیوم را بامته  فرز انگشتی بهینه کنیم؟

انتخاب ابزار مناسب برای کاربردهای خاص آلومینیوم

انتخاب مته فرز انگشتی مناسب که برای کاربردهای آلومینیوم مناسب باشد، یک مسئله چندوجهی است که مستلزم در نظر گرفتن معیارهای مختلفی از جمله هندسه ابزار، پوشش مواد ابزار و شرایط برش است. فرزهای انگشتی با مقطع عرضی با زاویه مارپیچ بالا باید استفاده شوند زیرا آنها براده‌هایی را تجزیه و تحلیل می‌کنند که احتمال جوش خوردن براده‌ها را هنگام برش آلیاژهای آلومینیوم نرم‌تر بسیار نادر می‌کند. برای فرزکاری آلومینیوم، فرزهای انگشتی کاربیدی ساده بدون پوشش اغلب انتخاب می‌شوند زیرا دارای لبه‌های تراشکاری  بسیار مشخصی هستند و کمتر مستعد تجمع آلومینیوم هستند. همچنین، برخی از ابزارهایی که با پوشش طراحی شده‌اند می‌توانند کیفیت سطح و عمر ابزار را در عملیات برش، به ویژه برای ماشینکاری CNC انواع ساینده آلومینیوم، بهبود بخشند. مهمتر از همه، تنظیم سرعت برش و نرخ تغذیه در ماشینکاری CNC نیز ضروری است، زیرا سرعت‌های بالاتر بهتر تشخیص داده می‌شوند زیرا حذف مواد مؤثر است و چسبندگی براده کاهش می‌یابد. خنک‌کننده یا دمش هوا می‌تواند به دمای بهینه پوسیدگی و گرفتگی براده‌ها کمک کند. در نهایت، در این بخش، انتخاب ابزار باید با توجه به الزامات خاص عملیات با تأکید بیشتر بر کارایی فرآیند، زبری سطح و عمر ابزار باشد.

تأثیر سرعت و نرخ پیشروی بر عملکرد

عملکرد مته فرز انگشتی در اکسترود آلومینیوم به عوامل مؤثری مانند سرعت و نرخ پیشروی بسیار وابسته است. در فرزکاری، سرعت برش مناسب برای افزایش نرخ براده‌برداری و جلوگیری از مشکلاتی مانند چسبندگی براده و سایش بیش از حد ابزار مهم است. نوع ماشینکاری که در آن از سرعت‌های برش بالا استفاده می‌شود، مانند ماشینکاری آلومینیوم، منجر به کاهش نیروی برش و بهبود سطح نهایی می‌شود. این مشکل، باید با استفاده از نرخ پیشروی مناسب کاهش یابد تا ابزار تحت بار بیش از حد قرار نگیرد. افزایش نرخ پیشروی، زمان چرخه را کاهش داده و بهره‌وری را افزایش می‌دهد، اما این عوامل نباید به سطح نهایی مورد نیاز آسیب برسانند. ترکیب پارامترهای نرخ پیشروی و سرعت پیشروی مناسب برای آلیاژهای خاص آلومینیوم نیاز به دانش ترکیب آلیاژها و پیکربندی ابزار دارد. تنظیمات مناسب MPB، تنظیم دقیق و نظارت فعال بر همه پارامترها و کنترل‌ها، عملکرد، ابزار و سطح نهایی را بهبود می‌بخشد. همچنین توصیه می‌شود نظارت و روال‌ها را برای تنظیم پارامترهای خاص بر اساس شرایط ماشینکاری در زمان واقعی فعال کنید.

چرا از فرزهای انگشتی مخصوص برای مواد غیرآهنی مانند آلومینیوم استفاده کنیم؟

اهمیت استفاده از ابزارهای مخصوص فلزات غیرآهنی

مته های فرز انگشتی مخصوص برای برش مواد غیرآهنی مانند آلومینیوم، به عنوان مثال، از اهمیت بالایی برخوردارند زیرا این مواد، نرم و انعطاف‌پذیر هستند. ابزارهای مخصوص فلزات غیرآهنی به گونه‌ای ساخته می‌شوند که با کنترل لبه‌های انباشته شده، که یک مشکل رایج در ابزارهای معمولی مورد استفاده در ماشینکاری آلومینیوم است، برش را کارآمدتر کنند. چنین ابزارهایی دارای طراحی‌های خاصی از جمله لبه‌های تیزتر و شیارهای بزرگ برای تخلیه براده هستند. آنها همچنین از تولید گرما جلوگیری می‌کنند و در نتیجه پرداخت‌های صاف و مقاومت در برابر سایش بهتری دارند. استفاده از انواع صحیح تیغه فرز، وظایف موجود را با حداقل مقدار انرژی که به ساخت قطعات مکانیکی مورد نیاز معطوف می‌شود، به طور مؤثر انجام می‌دهد و در نتیجه عملیات "بیش از حد خسته کننده" ابزارها را از بین می‌برد.

مزایای مته فرز انگشتی تخت تک پر

مته های فرز انگشتی تخت تک پر، هنگام ماشینکاری موادی مانند آلومینیوم بسیار مفید هستند زیرا باعث بهبود براده‌برداری، کاهش خطرات انباشتگی براده و کاهش میزان گرمای تولید شده در فرآیند می‌شوند. این نوع فرز انگشتی، پرداخت سطح عالی و پیشروی بالاتر را تضمین می‌کند و بهره‌وری را افزایش می‌دهد. از سوی دیگر، فرزهای انگشتی تخت، دارای گوشه‌های تیزی هستند که به عملیات تراشکاری کمک می‌کنند و بنابراین به طور خاص برای برش شیاردار و کانتور مناسب هستند. این نوع فرزهای انگشتی  دارای کف صاف هستند، بنابراین می‌توان ویژگی‌های برجسته در هندسه‌های پیچیده‌تر را از بین برد. استفاده از این فرزهای انگشتی، اثربخشی و دقت فرآیندهای ماشینکاری خاص را افزایش می‌دهد به طوری که هم بهره‌وری و هم عمر ابزار بهبود می‌یابد.

روکش های تخصصی برای افزایش طول عمر ابزار

تکنیک‌های پوشش‌ دهی عمدتاً برای بهبود طول عمر ابزارهای برش برای مواد غیرآهنی مورد استفاده در تراشکاری استفاده می‌شوند. نیترید تیتانیوم (TiN)، کربنیترید تیتانیوم (TiCN)، نیترید آلومینیوم تیتانیوم (AlTiN) و غیره. این روکش ها به دلیل سفتی و اصطکاک کم، به کاهش سایش و تولید گرما در ابزار در حین کار کمک می‌کنند. برخی از روکش ها، لبه‌های برش را به درستی تقویت کرده و مقاومت در برابر حرارت را بهبود می‌بخشند که در برش با سرعت بالا یا مداوم ضروری است. با استفاده از روکش مناسب در حین ساخت اجزای دستگاه، اثربخشی ابزارها بهبود می‌یابد، ابزارها تغییر کم در طول زمان را تسهیل می‌کنند و دستیابی به کیفیت و دقت بالای قطعات ماشینکاری شده به واقعیت تبدیل می‌شود.