مته های فرز انگشتی، از ابزارهای تراشکاری چند لبه‌ ای هستند که به طور گسترده در عملیات ماشینکاری فلزات و پلاستیک‌ها استفاده می‌شوند. این ابزارها معمولاً به صورت عمودی بر روی دستگاه تراش، نصب شده و دارای دو یا چند پر مارپیچی (فلوت) هستند. کارخانه ها، مته های فرز انگشتی را  از مواد اولیه فولادی مختلفی می سازند، اما یکی از متداول‌ ترین و کاربردی‌ ترین آنها فرزهای انگشتی HSS یا فولاد پرسرعت می باشد.

مته های فرز انگشتی HSS چیست؟

مته های فرز انگشتی HSS ابزارهای تراشکاری هستند که از فولاد پرسرعت ساخته شده‌اند. این نوع فولاد، یک کلاس از فولادهای کربنی و آلیاژی است که به دلیل مقاومت بالا در برابر سایش و توانایی حفظ لبه های برشی خود در دماهای بالا، برای ساخت ابزارهای تراشکاری بسیار مناسب است. فرزهای HSS به دلیل دوام، تطبیق‌ پذیری و مقرون به صرفه بودن در صنایع مختلف شناخته می شوند.

ترکیب شیمیایی فولاد پرسرعت (HSS)

ترکیب شیمیایی HSS نقش حیاتی در خواص و عملکرد آن ایفا می‌کند. عناصر آلیاژی اصلی موجود در فولاد پرسرعت عبارتند از:

• تنگستن W : ۲ تا ۱۸ درصد - افزایش مقاومت در برابر سایش و سختی در دماهای بالا

• مولیبدن Mo : ۰ تا ۱۰ درصد - افزایش استحکام در دماهای بالا و بهبود چقرمگی

• کروم Cr : ۳ تا ۴ درصد - افزایش قابلیت سخت‌شوندگی و مقاومت در برابر خورندگی

• وانادیوم V : ۱ تا ۲ درصد - بهبود مقاومت در برابر سایش و چقرمگی

• کبالت (Co):  تا ۱۲ درصد در برخی گریدها - افزایش سختی در دماهای بالا و حفظ لبه برشی در دماهای بسیار زیاد

این عناصر به طور مستقیم بر سرعت برش، دوام و کیفیت سطح ماشینکاری شده تأثیر می‌گذارند.

انواع فولاد پرسرعت موجود در بازار

1. فولاد M2 (استاندارد)

• ترکیب: حاوی تنگستن و مولیبدن

• سختی: حدود ۶۰-۶۵ HRC پس از عملیات حرارتی

• کاربرد: عمومی‌ترین نوع، مناسب برای کاربردهای همه منظوره

• مزایا: مقرون به صرفه، در دسترس و کارایی خوب

2. فولاد M35 (با ۵% کبالت)

• ترکیب: HSS با افزودن ۵ درصد کبالت

• سختی: حدود ۶۵-۶۷ HRC

• کاربرد: برش فلزات سخت ‌تر مانند استیل

• مزایا: مقاومت حرارتی بهتر از M2، عمر ابزار بیشتر

3. فولاد M42 (با ۸% کبالت)

• ترکیب: HSS با افزودن ۸ درصد کبالت

• سختی: حدود ۶۷-۷۰ HRC

• کاربرد: برش فلزات بسیار سخت و عملیات سنگین

• مزایا: بالاترین مقاومت حرارتی، مناسب برای کارهای پیوسته و پرسرعت

4. فولاد T-15 (نوع تنگستنی)

• ترکیب: حاوی درصد بالای تنگستن و ۵% کبالت

• سختی: حدود ۶۶-۶۹ HRC

• کاربرد: برش فلزات سخت و عملیات دقیق

• مزایا: مقاومت سایش بالا، دقت برشی عالی

5. فولاد ASP (با ۱۲% کبالت)

• ترکیب: فولاد پرسرعت پودری با ۱۲ درصد کبالت

• سختی: حدود ۶۸-۷۱ HRC

• کاربرد: کاربردهای تخصصی و عملیات بسیار سنگین

• مزایا: عمر ابزار بسیار طولانی، مقاومت سایش استثنایی

چه زمانی از فرزهای HSS استفاده کنیم؟

موارد مناسب استفاده:

1. برش فلزات نرم تا متوسط:

• آلومینیوم و آلیاژهای آن
• فولادهای کربنی نرم
• فولاد ابزار (در سختی‌های متوسط)
• چدن

2. عملیات با سرعت متوسط:

• زمانی که سرعت برش خیلی بالا نیست

• ماشینکاری دقیق با تنش کم

3. کاربردهای عمومی:

شیارزنی (Slotting)
 کانتورینگ (Contouring)
 پروفایل‌سازی (Profiling)
 سوراخکاری (Drilling)

ریمینگ (Reaming)

4. محیط‌های کاری با بودجه محدود:

• تولید کم‌ حجم
• کارگاه‌های کوچک
• تعمیرات و ساخت قطعات تک

5. ماشین‌آلات با دقت کم تر:

• ماشین‌هایی با ارتعاش بیشتر

• تجهیزاتی که سختی و صلب بودن کمتری دارند

مزایای استفاده از فرزهای HSS:

• مقرون به صرفه بودن: نسبت به فرزهای کارباید ارزان ‌تر هستند

• چقرمگی بالا: در برابر ضربه و شوک مقاوم ‌ترند

• قابلیت تیزکردن مجدد: می‌توان آنها را به راحتی تیز کرد

• مقاومت در برابر شکست: در شرایط برش وقفه ‌دار عملکرد بهتری دارند

• تطبیق‌پذیری: برای طیف گسترده‌ای از مواد مناسب هستند

مواد قابل برش با فرزهای HSS

1. فلزات آهنی:

• فولاد کربنی: تا سختی ۳۰ HRC (با M2)، تا ۴۰ HRC (با M42)

• فولاد آلیاژی: با انتخاب گرید مناسب (M35 یا M42 توصیه می‌شود)

• استیل: با فرزهای کبالت ‌دار (M35 یا بالاتر)

• چدن خاکستری: عملکرد بسیار خوب

• چدن نشکن: با نوع کبالت ‌دار

2. فلزات غیرآهنی:

• آلومینیوم و آلیاژهای آن: عملکرد عالی با فرزهای ۲ یا ۳ شیاری

• مس و برنج: مناسب برای کلیه انواع HSS

• برنز: بسته به سختی، M2 یا M35

• تیتانیوم: تراشکاری با فرزهای کبالت ‌دار (M42 یا بالاتر)

3. مواد غیرفلزی:

• پلاستیک‌های سخت: PVC، اکریلیک، پلی‌کربنات

• کامپوزیت‌ها: تراشکاری با روکش مناسب

• چوب سخت: برای کاربردهای خاص

تعداد شیارها (Flutes) و تأثیر آن

فرزهای ۲ پر:

• کاربرد: آلومینیوم و فلزات نرم

• مزیت: فضای خالی بیشتر برای خروج براده، کاهش گرما

• سرعت پیشروی: بالاتر، مناسب برای زبری‌کاری

فرزهای ۳ پر:

• کاربرد: فولاد نرم و آلومینیوم

• مزیت: تعادل خوب بین نرخ برداشت مواد و کیفیت سطح

• کاربرد همه منظوره: برای انواع عملیات

فرزهای ۴ پر:

• کاربرد: فولاد و فلزات سخت ‌تر
• مزیت: سطح صاف ‌تر و دقت بیشتر

• سرعت پیشروی: کمتر، مناسب برای پرداخت نهایی

فرزهای ۵ پر و بیشتر:

• کاربرد: پرداخت و فولادهای سخت

• مزیت: بهترین کیفیت سطح

• محدودیت: نیاز به خنک ‌کاری مناسب

روکش‌ها و پوشش‌های فرزهای HSS

1. تیتانیوم نیترید (TiN):

• رنگ: طلایی

• سختی سطح: افزایش تا ۲۵۰۰ HV

• کاربرد: عمومی، افزایش عمر ابزار ۲-۳ برابر

• دمای کاری: تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد

2. تیتانیوم کربونیترید (TiCN):

• رنگ: خاکستری مایل به آبی

• سختی سطح: ۳۰۰۰ HV

• کاربرد: فولادهای سخت‌ تر

• مزیت: مقاومت سایش بیشتر از TiN

3. آلومینیوم تیتانیوم نیترید (AlTiN):

• رنگ: بنفش یا سیاه

• سختی سطح: ۳۲۰۰ HV

• کاربرد: برش با سرعت بالا و دماهای بالا

• دمای کاری: تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد

• بهترین انتخاب برای: استیل و تیتانیوم

پارامترهای برش پیشنهادی

برای آلومینیوم (با M2):

• سرعت برش: ۲۵۰-۴۰۰ متر بر دقیقه

• پیشروی: ۰.۰۵-۰.۲ میلی‌متر بر دندانه

• عمق برش: ۱-۵ میلی‌متر

برای فولاد نرم (با M2):

• سرعت برش: ۲۰-۳۰ متر بر دقیقه

• پیشروی: ۰.۰۵-۰.۱۵ میلی‌متر بر دندانه

• عمق برش: ۰.۵-۳ میلی‌متر

برای فولاد سخت (با M42):

• سرعت برش: ۱۵-۲۵ متر بر دقیقه

• پیشروی: ۰.۰۳-۰.۱ میلی‌متر بر دندانه

• عمق برش: ۰.۳-۲ میلی‌متر

برای فولاد ضد زنگ (با M35 یا M42):

• سرعت برش: ۱۰-۲۰ متر بر دقیقه

• پیشروی: ۰.۰۳-۰.۰۸ میلی‌ متر بر دندانه

• عمق برش: ۰.۳-۱.۵ میلی‌متر

نکات مهم در استفاده از فرزهای HSS

1. استفاده از خنک‌ کننده:

• برای عملیات طولانی مدت الزامی است

• خنک ‌کننده‌های پایه آب متداول هستند

• کاهش دما و افزایش عمر ابزار

2. تیزکردن مجدد:

• یکی از مزایای اصلی HSS قابلیت تیز شدن مجدد است

• نیاز به بازرسی منظم

• افزایش عمر مفید و کاهش هزینه‌ها

3. محکم بودن گیره:

• اطمینان از صلب بودن صحیح ابزار

• کاهش لرزش و ارتعاش

• افزایش دقت و کیفیت برش

4. انتخاب صحیح پارامترها:

• سرعت و پیشروی متناسب با مواد

• جلوگیری از بار بیش از حد

• استفاده از توصیه‌های سازنده

مقایسه HSS با سایر مواد

HSS در مقابل کارباید:

• قیمت: HSS ارزان‌تر است

• سختی: کارباید سخت‌تر (۸۲ HRC در مقابل ۶۰-۷۰ HRC)

• چقرمگی: HSS انعطاف‌پذیرتر می باشد و در نتیجه شکننده‌ تر نیست

• سرعت: کارباید برای سرعت‌های بالاتر مناسب است

• عمر ابزار: کارباید در شرایط ایده‌آل طولانی‌ تر است

چه زمانی HSS را به کارباید ترجیح دهیم:

• برش فلزات نرم
• ماشین‌آلات قدیمی یا کم‌ دقت

• عملیات با ضربه و وقفه

• بودجه محدود

• دسترسی به تجهیزات تیزکردن

نتیجه‌گیری

مته های فرز انگشتی HSS همچنان یکی از انتخاب‌های محبوب و کاربردی در صنایع ماشینکاری هستند. با درک صحیح از انواع، ترکیبات، سختی و کاربردهای این ابزارها، می‌توان بهترین انتخاب را برای هر پروژه انجام داد. انتخاب صحیح گرید HSS (M2، M35، M42، T-15 یا ASP)، تعداد شیارها، روکش مناسب و پارامترهای برش بهینه، کلید موفقیت در دستیابی به نتایج عالی در ماشینکاری است.

منابع

1. Kennametal. “Beginner’s Guide to End Mills - Get Started Now.” Kennametal Blog. https://www.kennametal.com/us/en/resources/blog/metal-cutting/beginners-guide-to-end-mills.html
2. GlobalSpec. “End Mills Selection Guide: Types, Features, Applications.” GlobalSpec Engineering360. https://www.globalspec.com/learnmore/manufacturing_process_equipment/cutting_forming_tools/end_mills
3. MSC Industrial Supply Co. “Basic End Mills Technical Information.” MSC Direct. https://www.mscdirect.com/basicsof/end-mills
4. SAMHO Tool. “Discover the Power of HSS End Mills for Precision Cutting.” SAMHO Tool Blog, February 29, 2024. https://samhotool.com/blog/discover-the-power-of-hss-end-mills-for-precision-cutting/
5. Jarvis Cutting Tools. “Learn Choosing the Right End Mill for Your Project.” https://www.jarviscuttingtools.com/news/choosing-the-right-end-mill-for-your-project
6. CGS Tool. “Why Choose Carbide Cutting Tools Over Cobalt and Steel?” CGS Tool Blog. https://www.cgstool.com/blog/why-choose-carbide-cutting-tools-over-cobalt-and-steel/
7. R.D. Barrett. “The Difference Between HSS and Cobalt Drill Bits.” R.D. Barrett Blog, July 14, 2025. https://rdbarrett.co.uk/blog/the-difference-between-hss-and-cobalt-drill-bits/
8. Griggs Steel. “High Speed Cobalt | M42 Cobalt Steel.” Griggs Steel, July 30, 2024. https://www.griggssteel.com/high-speed-cobalt/
9. Benchmark Abrasives. “Which Drill Bits to Use: HSS, Cobalt, or Carbide.” Benchmark Abrasives Blog, June 29, 2022. https://benchmarkabrasives.com/blogs/news/hss-vs-cobalt-vs-carbide-drill-bits-what-to-choose
10. Arc Eurotrade. “Arc Premium HSS-AL End Mills.” https://www.arceurotrade.co.uk/projects/data/Arc-Prem-HSS-AL-End-Mills-Data.html