آیا می دانید چرا در ایران به کارباید تنگستن (Carbide Tungsten)، به اصطلاح "الماس" گفته می شود؟ به عنوان مثال:
مته فرز انگشتی تمام الماس!
و یا
الماسه تراشکاری!
این غلط مصطلح، ریشه در تاریخچه ابداع و استفاده از آلیاژ "کرباید تنگستن" در ابزارهای نوین، مانند مته فرز انگشتی و اینسرت دارد. در واقع اولین کارخانه ای که ابزار را با این آلیاژ ساخت، اسم آن را "ویدیا (WIDIA) " انتخاب نمود، که به فارسی به معنای "مثل الماس" می باشد.
مقدمه
مته فرز انگشتی یکی از مهم ترین ابزارهای تراشکاری در صنایع مختلف است. این ابزار پرکاربرد، طی بیش از صد سال تغییرات بزرگی را پشت سر گذاشته است؛ از تیغه‌های ساده فولادی تا فرزهای الماس با روکش های نانو. در این مقاله نگاهی به تاریخچه مته فرز انگشتی، نوآوری‌های مهم، برندهای پیشرو و کاربرد آن در صنایع مختلف خواهیم داشت.
تاریخچه مته فرز انگشتی
اولین فرز انگشتی مدرن در سال ۱۹۱۸ توسط کارل برگستروم از شرکت Weldon Tool ساخته شد. این نوآوری، شامل طراحی شیار مارپیچ بود که باعث شد:
- براده‌ها سریع‌تر خارج شوند.
- کیفیت سطح قطعه بهتر شود.
- عمر ابزار افزایش یابد.
همچنین استانداردی به نام نوع سه نظام ولدون (شنک دستگاه) Weldon Shank معرفی شد که هنوز هم در بسیاری از دستگاه‌ها استفاده می‌شود.
ورود کارباید و انقلاب درساخت ابزار نوین
در سال ۱۹۲۷ شرکت آلمانی Krupp آلیاژ کارباید تنگستن (Tungsten Carbide) را با نام Widia (به معنی “مثل الماس”) معرفی کرد. این تغییر بزرگ باعث شد:
- مقاومت ابزار در دمای بالا افزایش یابد.
- سرعت برش چند برابر شود.
- به مرور زمان فرزهای کاربیدی جایگزین ابزارهای HSS (فولاد تندبر) شوند.
امروزه تقریباً تمام ابزارهای حرفه‌ای بر پایه کارباید تولید می‌شوند.
روکش ها و افزایش طول عمر ابزار
از دهه ۱۹۸۰ روکش های سخت (Coatings) به فرز انگشتی اضافه شدند. مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
- TiN طلایی رنگ
- TiCN
- TiAlN / AlTiN
این روکش ها، باعث کاهش اصطکاک و افزایش عمر ابزار شدند. بعدها پوشش‌های جدید مثل AlCrN و DLC برای برش آلومینیوم، گرافیت و مواد خاص معرفی شدند.
نوآوری‌های هندسی در فرز انگشتی
تغییرات هندسی هم نقش مهمی در تحول این ابزار داشتند. برخی از این تغییرات عبارتند از:
- افزایش تعداد لبه ها (۲، ۴، ۶ لبه)
- طراحی با مارپیچ متغیر برای جلوگیری از لرزش
- کانال‌های خنک کاری داخلی در قطرهای کوچک
- شیارهای مخصوص برای خروج سریع‌تر براده
شرکت Hanita WIDIA)) یکی از اولین برندهایی بود که طراحی مارپیچ متغیر را تجاری‌سازی کرد.
نقش دستگاه تراشکاری CNC و نرم افزارهای CAM در پیشرفت فرزها
با پیشرفت دستگاه‌های CNC و نرم‌افزارهای CAM، استراتژی‌های جدیدی برای براده برداری ایجاد شد. از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به:
- Dynamic Motion در Mastercam سال ۲۰۰۹
- VoluMill سال ۲۰۰۷
این روش‌ها، فشار روی ابزار را ثابت نگه می‌دارند و امکان ماشین‌کاری سریع‌تر، عمیق‌تر و دقیق‌تر را فراهم می‌کنند.
برندهایی با قدمت تاریخی در تولید مته فرز انگشتی
برخی از برندهای مهم که نقش تاریخی در پیشرفت فرز انگشتی داشتند عبارتند از:
- WIDIA/Hanita با سری معروف VariMill
- Niagara Cutter که اکنون بخشی از Seco Tools میباشد.
- Fullerton Tool و IMCO در آمریکا
- Gühring و Dormer Pramet در اروپا
این شرکت‌ها با معرفی روکش ها و هندسه‌های جدید، باعث شدند مته فرز انگشتی به ابزاری فوق العاده دقیق و مقاوم تبدیل شود.
کاربردهای فرز انگشتی در صنایع مختلف
فرز انگشتی کاربیدی امروز در صنایع زیادی استفاده می‌شود:
- هوافضا: برش تیتانیوم و آلیاژهای نیکل با ابزارهای ضد لرزش
- خودروسازی: تولید سریع قالب‌ها و قطعات فولادی
- پزشکی: فرزهای کوچک و دقیق برای ایمپلنت و پروتز
- کارگاه‌های عمومی: ابزارهای چند منظوره برای برش فولاد، آلومینیوم و چدن
جمع‌بندی
فرز انگشتی از سال ۱۹۱۸ تا امروز مسیری طولانی را طی کرده است. این ابزار ساده با پیشرفت در مواد (کارباید)، روکش ها، هندسه‌های نوآورانه و نرم‌افزارهای CAM به ابزاری پیشرفته و دقیق تبدیل شده است.
امروزه فرز انگشتی کاربایدی با روکش های نانویی و طراحی مهندسی‌شده، چندین برابر سریع‌تر، مقاوم تر و دقیق تر از نسل‌های گذشته عمل می‌کند و همچنان ستون اصلی ماشین کاری مدرن باقی مانده است
