در صنعت تراشکاری مدرن، انتخاب صحیح شکل اینسرت الماس یکی از مهم ‌ترین تصمیمات برای دستیابی به بهره‌ وری بالا، عمر طولانی اینسرت و کیفیت سطح مطلوب است. هر شکل هندسی اینسرت با توجه به زاویه رأس، استحکام لبه برش، قابلیت دسترسی و کنترل براده، برای کاربردهای خاصی طراحی شده است. تولیدکنندگان بزرگ مانند سندویک (Sandvik Coromant)، کنا کتال (Kennametal)،ایسکار (Iscar) و میتسوبیشی (Mitsubishi Materials) هر ساله کاتالوگ‌های جامعی منتشر می‌کنند که راهنمای دقیقی برای انتخاب اینسرت مناسب ارائه می‌دهند.

سیستم کد گذاری استاندارد اینسرت‌ ها

قبل از بررسی شکل‌های مختلف، درک سیستم کد گذاری اینسرت‌ها ضروری است. بر اساس استانداردهای ISO و ANSI، حرف اول در کد اینسرت نشان‌دهنده شکل هندسی آن است. به عنوان مثال در کد CNMG120408، حرف C نشان‌دهنده شکل لوزی با زاویه ۸۰ درجه، N نشان‌دهنده زاویه آزادی صفر درجه، M نشان‌دهنده کلاس تلرانس متوسط، و G نشان‌دهنده وجود سوراخ و براده شکن است. اعداد بعدی اندازه، ضخامت و شعاع نوک را مشخص می‌کنند. این سیستم استاندارد به مهندسان و اپراتورها کمک می‌کند تا به سرعت مشخصات اینسرت را شناسایی کرده و اینسرت مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنند.

اینسرت‌های CNMG - شکل لوزی ۸۰ درجه برای تراشکاری سنگین

اینسرت‌های CNMG به دلیل شکل لوزی با زاویه رأس ۸۰ درجه، از محبوب ‌ترین و پرکاربردترین اینسرت‌ها در صنعت تراشکاری هستند. این زاویه نسبتاً بزرگ باعث ایجاد لبه برش قوی و مقاوم می‌شود که می‌تواند نیروهای برشی بالا را تحمل کند. این اینسرت‌ها دارای چهار لبه برش قابل استفاده در هر سمت هستند و با زاویه آزادی صفر درجه طراحی شده‌اند که امکان استفاده دوطرفه را فراهم می‌کند و در نتیجه اقتصادی بودن آن‌ها را افزایش می‌دهد.

کاربردهای اصلی CNMG: عملیات خشن کاری سنگین، تراشکاری مواد سخت و مقاوم مانند فولادهای آلیاژی و استیل، تراشکاری های منقطع، عملیات تراشکاری با نرخ تغذیه و عمق برش بالا، تراشکاری چدن‌های خاکستری و نشکن، و کاربردهایی که نیاز به ثبات و استحکام بالا دارند.

ثبات و استواری بالای این اینسرت در داخل هولدر ابزار، باعث کاهش لرزش و افزایش دقت ابعادی می‌شود. هنگامی که هدف، حذف حجم زیادی از مواد در زمان کوتاه است، CNMG گزینه اول محسوب می‌شود. با این حال، زاویه ۸۰ درجه نسبتاً بزرگ ممکن است در قطعات با گوشه‌های داخلی تنگ یا هندسه پیچیده، دسترسی را محدود کند. همچنین برای عملیات پرداخت نهایی که نیاز به کیفیت سطح بسیار بالا دارند، ممکن است شکل‌های دیگر مناسب ‌تر باشند.

اینسرت‌های DNMG - شکل لوزی ۵۵ درجه برای تراش محورها

اینسرت‌های DNMG با شکل لوزی و زاویه رأس ۵۵ درجه، برای عملیات دقیق ‌تر و کارهای نهایی طراحی شده‌اند. این زاویه کوچک‌ تر نسبت به CNMG باعث می‌شود که اینسرت بتواند به راحتی به گوشه‌ها و مناطق محدود دسترسی پیدا کند و در عین حال کیفیت سطح بهتری را ارائه دهد. زاویه نوک تیز‌تر این اینسرت‌ها موجب کاهش نیروی برش شده و برای مواد نرم‌ تر و عملیات دقیق‌تر بسیار مناسب است.

کاربردهای اصلی DNMG: تراشکاری محورهای بلند و باریک، کارهای پروفیل ‌تراشی و کانتورینگ، عملیات پرداخت نهایی و نیمه‌ نهایی ‌کاری با تلرانس تنگ، ماشین‌کاری قطعات با قطر کوچک، کارهایی که نیاز به دسترسی به گوشه‌های داخلی تنگ دارند، و تولید سطوح با کیفیت بالا و سطح صیقلی.

مهندسان تولید معمولاً از DNMG برای عملیاتی استفاده می‌کنند که در آن‌ها نیاز به ترکیبی از دسترسی خوب و کیفیت سطح قابل قبول است. این اینسرت‌ها برای تراشکاری محورهایی که نسبت طول به قطر بالایی دارند و احتمال لرزش وجود دارد، بسیار مفید هستند زیرا نیروی برش کمتری ایجاد می‌کنند. با این حال، به دلیل زاویه تیزتر، این اینسرت‌ها نسبت به CNMG شکننده‌تر هستند و برای برش‌های سنگین و قطع‌دار کمتر مناسب می‌باشند.

اینسرت‌های WNMG - شکل مثلثی ۸۰ درجه برای کاربری همه‌ جانبه

اینسرت‌های WNMG با شکل مثلثی و زاویه رأس ۸۰ درجه، یکی از اقتصادی‌ ترین گزینه‌ها در صنعت ماشین ‌کاری محسوب می‌شوند. دلیل این امر وجود شش لبه برش قابل استفاده است که هزینه هر لبه را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و برای تولیدات سری با حجم بالا بسیار مقرون به صرفه است. این اینسرت‌ها توازن خوبی بین استحکام، تطبیق‌پذیری و اقتصادی بودن ارائه می‌دهند و برای طیف گسترده‌ای از کاربردها مناسب هستند.

کاربردهای اصلی WNMG: تراشکاری عمومی در تولیدات انبوه، عملیات خشن کاری متوسط تا سنگین، ماشین‌کاری فولادها و چدن‌های مختلف، تولیدات سری با حجم بالا که اقتصادی بودن اهمیت دارد، عملیات کپی‌تراشی، و کاربردهایی که نیاز به تعداد لبه برش بیشتر برای کاهش هزینه‌های توقف دستگاه و تعویض ابزار دارند.

شکل مثلثی WNMG به آن قابلیت استفاده در زوایای نصب مختلف را می‌دهد و این انعطاف ‌پذیری یکی از مزایای اصلی این اینسرت است. تولید کنندگان، معمولاً این اینسرت را برای خطوط تولید با حجم بالا توصیه می‌کنند که در آن‌ها کاهش هزینه ابزار اهمیت زیادی دارد.

اینسرت‌های DCMT - شکل لوزی ۵۵ درجه با زاویه مثبت

اینسرت‌های DCMT نسخه پیشرفته ‌تر و تخصصی‌تر DNMG هستند که با زاویه آزادی مثبت ۱۱ درجه طراحی شده‌اند. این زاویه مثبت باعث کاهش قابل توجه نیروی برش شده و به همین دلیل این اینسرت‌ها برای ماشین‌ کاری مواد نرم، قطعات با دیواره نازک و دستگاه‌های با قدرت محدود ایده‌آل هستند. عملکرد برش نرم‌ تر این اینسرت‌ها منجر به کیفیت سطح بهتر، کاهش قابل توجه لرزش و مصرف انرژی کمتر می‌شود.

کاربردهای اصلی DCMT: عملیات پرداخت نهایی با کیفیت سطح بسیار بالا، ماشین‌کاری آلومینیوم، برنج، مس و سایر فلزات رنگی و نرم، قطعات با دیواره نازک که حساسیت به نیروی برش دارند، کاهش لرزش در تراشکاری محورهای بلند و باریک، کار با ماشین‌های کم ‌قدرت یا قدیمی، و کاربردهایی که نیاز به کیفیت سطح بالا با حداقل نیروی برش دارند.

اینسرت‌های APKT - شکل متوازی‌الاضلاع برای فرزکاری و برش دقیق

اینسرت‌های APKT با شکل متوازی ‌الاضلاع، عمدتاً برای عملیات فرزکاری و برخی کاربردهای تخصصی تراشکاری طراحی شده‌اند. این اینسرت‌ها معمولاً زاویه رأس کوچک ‌تری دارند که برای برش‌های نهایی و عملیات سطح ‌کاری ایده‌آل است. شکل متوازی‌الاضلاع امکان ایجاد زاویه ورود کنترل ‌شده و کم را فراهم می‌کند که باعث کاهش ضربه، لرزش و نیروی برش لحظه ‌ای می‌شود.

کاربردهای اصلی APKT: فرزکاری نهایی سطوح تخت، عملیات شیارزنی و برش در فرزکاری، برش‌های کم‌عمق با تغذیه بالا در عملیات فرزکاری، ماشین‌کاری کانتور و پروفیل‌های پیچیده، کارهای دقیق که نیاز به زاویه ورود کنترل‌ شده دارند، و عملیاتی که نیاز به کیفیت سطح فوق‌العاده با حداقل نشانه ابزار دارند.

معیارهای انتخاب شکل اینسرت

انتخاب شکل صحیح اینسرت بستگی به عوامل متعددی دارد که باید به صورت همزمان در نظر گرفته شوند. اولین و مهم‌ترین عامل، نوع عملیات ماشین‌کاری است که تعیین می‌کند آیا به استحکام بیشتر نیاز است یا دسترسی و کیفیت سطح اولویت دارد. عملیات خشن کاری سنگین به اینسرت‌هایی با زاویه رأس بزرگ و استحکام بالا مانند CNMG نیاز دارد، در حالی که پرداخت نهایی به اینسرت‌های تیزتر با زاویه مثبت مانند DCMT نیاز دارد.

عامل دوم، هندسه قطعه کار است که نقش بسیار مهمی در انتخاب دارد. قطعات با گوشه‌های داخلی تنگ و پروفیل‌های پیچیده به اینسرت‌هایی با زاویه رأس کوچک مانند DNMG یا DCMT نیاز دارند که قابلیت دسترسی بهتری دارند، در حالی که سطوح باز و محورهای ساده می‌توانند از شکل‌های قوی ‌تر مانند CNMG یا WNMG استفاده کنند.

عامل سوم، جنس و سختی ماده قطعه کار است. مواد سخت و مقاوم مانند فولادهای آلیاژی و زنگ ‌نزن به اینسرت‌های قوی ‌تر مانند CNMG نیاز دارند که بتوانند نیروهای برشی بالا را تحمل کنند، در حالی که مواد نرم مانند آلومینیوم و برنج می‌توانند با زوایای مثبت و لبه‌های تیزتر مانند DCMT ماشین‌ کاری شوند.

عامل چهارم، وضعیت دستگاه و سیستم هولدر و گیره ابزار است. دستگاه‌های قدرتمند، سفت و با سیستم تعلیق مناسب می‌توانند از اینسرت‌های بزرگ ‌تر و قوی ‌تر استفاده کنند، در حالی که دستگاه‌های کم‌قدرت به اینسرت‌هایی با نیروی برش کمتر نیاز دارند.

تلرانس‌ها و کیفیت سطح بر اساس شکل اینسرت

شکل اینسرت تأثیر مستقیمی بر دقت ابعادی و کیفیت سطح قطعه نهایی دارد. اینسرت‌هایی با زاویه رأس کوچک‌تر مانند DCMT و DNMG معمولاً کیفیت سطح بهتری تولید می‌کنند زیرا ردپای کوچک‌ تری روی قطعه کار باقی می‌گذارند. برای دستیابی به تلرانس‌های تنگ، علاوه بر شکل مناسب، کلاس تلرانس اینسرت نیز اهمیت دارد. اینسرت‌های کلاس H و G تلرانس‌های بسیار کوچکتری نسبت به کلاس M دارند.

نقش روکش و جنس اینسرت در کنار شکل

انتخاب شکل مناسب اینسرت تنها بخشی از معادله است و باید با انتخاب صحیح جنس الماس و نوع پوشش، ترکیب شود. جنس الماس بر اساس اندازه دانه‌های کاربید تنگستن و درصد کبالت تعیین می‌شود. کاربیدهای با دانه ریز استحکام و مقاومت به سایش بیشتری دارند اما شکننده‌ تر هستند و برای پرداخت نهایی مناسب‌اند، در حالی که کاربیدهای با دانه درشت ‌تر چقرمگی بیشتری دارند و برای خشن کاری سنگین مناسب هستند.

پوشش‌های سطحی نیز نقش حیاتی دارند. پوشش‌های CVD مانند اکسید آلومینیوم برای کارهای سنگین و دماهای بالا مناسب هستند، در حالی که پوشش‌های PVD مانند TiAlN برای کارهای دقیق و سرعت‌های بالا بهتر عمل می‌کنند.

استراتژی‌های تراش بر اساس شکل اینسرت

هر شکل اینسرت استراتژی برش خاص خود را دارد. برای CNMG، به دلیل استحکام بالا، می‌توان از عمق برش و نرخ تغذیه بالا استفاده کرد. برای DNMG و DCMT، استراتژی باید محافظه ‌کارانه ‌تر باشد و باید از تراش های  منقطع شدید اجتناب شود. WNMG به دلیل تعداد لبه بیشتر و اقتصادی بودن، برای تولیدات سری مناسب است.

نتیجه ‌گیری و توصیه‌های عملی

انتخاب صحیح شکل اینسرت کاربیدی یک فرآیند چند بعدی و پیچیده است که نیاز به درک عمیق از الزامات ماشین‌کاری، خصوصیات مواد و محدودیت‌های سیستم دارد. اینسرت‌های CNMG برای کارهای سنگین و خشن کاری، DNMG برای تراش محورها و عملیات نیمه ‌نهایی، WNMG برای اقتصادی بودن و تولیدات انبوه، DCMT برای نهایی‌کاری با کیفیت بالا، و APKT برای فرزکاری دقیق بهترین گزینه‌ها هستند. با مراجعه به کاتالوگ‌های تولید کنندگان معتبر و توجه به شرایط خاص هر کاربرد، می‌توان به بهترین نتایج در عملیات ماشین‌ کاری دست یافت.

منابع:

1. Sandvik Coromant. (2024). “Turning Tools Catalog - Insert Shape Selection Guide.” Sandvik Coromant Technical Documentation. Available at: https://www.sandvik.coromant.com
2. Kennametal Inc. (2024). “Metalworking Solutions - Turning Insert Selection and Application Guide.” Kennametal Product Catalog. Available at: https://www.kennametal.com
3. ISO 1832:2017. “Indexable inserts for cutting tools - Designation.” International Organization for Standardization.
4. Mitsubishi Materials Corporation. (2024). “Carbide Insert Technical Guide - Shape Selection and Application.” MMC Cutting Tools. Available at: https://www.mitsubishicarbide.com
5. Iscar Ltd. (2024). “Turning Applications Handbook - Insert Geometry Selection Criteria.” Iscar Technical Library. Available at: https://www.iscar.com
6. Seco Tools. (2024). “Machining Navigator - Insert Shape Recommendations and Best Practices.” Seco Tools Digital Platform. Available at: https://www.secotools.com
7. Kyocera SGS Precision Tools. (2024). “Turning Insert Selection Guide - Geometry and Applications.” Kyocera Technical Documentation. Available at: https://www.kyocera-sgstool.com
8. Walter AG. (2024). “Turning Technology - Insert Shape Selection Criteria and Optimization.” Walter Tools Technical Guide. Available at: https://www.walter-tools.com
9. Tungaloy Corporation. (2024). “Technical Guide for Turning - Insert Shape Application Chart.” Tungaloy Cutting Tools. Available at: https://www.tungaloy.com
10. ANSI B212.4-2002. “Carbide Indexable Inserts - Identification and Size Designation.” American National Standards Institute.​​

یادداشت مهم:

در صورتی که نیاز به تامین اینسرت تراشکاری با کیفیت را دارید با کارشناسان فروش ما در گروه ردهاک Redhawk Tools در تماس باشید. 

برای مشاهده محصولات گروه ردهاک به بخش محصولات، مراجعه فرمایید.