فرزکاری انگشتی: تعریف، فرآیند، انواع، و کاربرد ها

آخرین به روزرسانی

مقدمه

فرزکاری انگشتی (End Milling) یک فرایند ماشینکاری است که در آن با استفاده از یک ابزار چرخشی به نام فرز انگشتی (End mill) قطعات براده برداری شده و یا شکل‌دهی می‌شوند. این فرایند در اکثر صنایع تولیدی برای برش، حفره‌زنی، و کانتورینگ (Contouring) به کار می رود. فرز انگشتی استوانه‌ای شکل است و هم در پایین و هم در کناره‌های خود لبه‌های برنده دارد تا بتواند در جهات مختلف مواد را از روی قطعه کار بردارد. همزمان با چرخش، قطعه کار نیز در جهات مختلف حرکت می‌کند.

فرزهای انگشتی انواع مختلفی دارند و هندسه‌ و تعداد لبه‌های برنده آن‌ها با هم متفاوت است تا برای کاربردهای متنوع و شکل‌های مختلف حفره و شیار مناسب باشند. یک فرز انگشتی می‌تواند در مسیرهای متعددی حرکت کند تا برش، حفره‌زنی، و سوراخ‌کاری کند.

فرزکاری انگشتی چیست؟

فرزکاری انگشتی یک فرایند ماشینکاری است که در فلزکاری، نجاری، و دیگر فرایندهای شکل‌دهی به مواد استفاده می‌شود. این فرایند با استفاده از فرز انگشتیِ چرخان برای برش و شکل‌دهی قطعات به کار می رود. کاربردهای فرزکاری انگشتی گسترده بوده و شامل موارد زیر می‌شود:

1. حفره‌زنی
2. کانتورینگ (ایجاد سطوح منحنی و پیچیده)
3. روتراشی (Facing)
4. برشکاری

فرزکاری انگشتی می‌تواند برای ایجاد اشکال هندسی متنوعی در قطعه کار استفاده شود از جمله:

1. شیار
2. پاکت
3. سوراخ
4. سطح و کانتور پیچیده
5. اشکال ترکیبی

این فرایند در صنایع تولیدی بسیار پرکاربرد است و برای برش و شکل‌دهی دقیق مواد زیر به کار می رود:

1. فلزات
2. پلاستیک
3. چوب
4. سنگ
5. کامپوزیت

اندازه، نوع فرز انگشتی، و پارامترهای برش همگی به نوع متریال و پروژه‌ ماشینکاری شما بستگی خواهند داشت.

هدف از فرزکاری انگشتی چیست؟

هدف از فرزکاری انگشتی براده برداری و شکل‌دهی دقیق مواد برای ایجاد اشکال، سطوح، و ویژگی‌های مشخص در قطعه است. این فرایند به طور موثری مواد را از روی قطعه کار برمی‌دارد و قسمت‌هایی از آن را می‌برد تا ابعاد قطعه طبق طرح پیش‌بینی شده شکل داده شود. فرزکاری انگشتی همچنین امکان ساخت اشکال هندسی پیچیده و کانتورهای ظریف را می‌دهد. به علاوه، این فرایند می‌تواند شیار، پاکت، و سوراخ با اندازه‌های متنوعی ایجاد کند.

علاوه بر موارد ذکر شده، گاهی از فرزکاری انگشتی به عنوان یک فرایند تکمیلی پس از ریخته‌گری یا دیگر روش‌های برش با دقت کمتر استفاده می‌شود تا پرداخت نهایی سطح بهتر شود. دقت و صحت از مزیت‌های این روش است و همین امر آن را برای تولید قطعاتی که نیازمند تولرانس های ابعادی کمی هستند، مناسب می‌کند. فرزکاری در محیط‌های نمونه‌سازی (Prototyping) و تولید انبوه کاربرد دارد و به شما امکان می‌دهد تا تولید را از نمونه های آزمایشی تا تولید در حجم کم و یا حتی زیاد گسترش دهید.

ویژگی‌های دستگاه فرز چیست؟

دستگاه‌های فرز در انواع و اندازه‌های مختلفی ساخته می‌شوند. با این حال، تمام آن‌ها چندین ویژگی و بخش کلیدی دارند که برای عملکردشان ضروری هستند:

1. اسپیندل (Spindle): اسپیندل یک شفت چرخان است که ابزار برشی (معمولا در یک کولت – Collet Chuck) را نگه می‌دارد و نیروی چرخشی لازم برای برداشتن مواد را به ابزار منتقل می‌کند.
2. میز کار (Worktable): قطعه کار روی میز کار محکم بسته می‌شود. میز کار می‌تواند در چندین جهت حرکت کند. ساده‌ترین دستگاه‌های فرز میز کاری دارند که در سه محور اصلی X، Y، و Z حرکت می کند. بعضی دستگاه ها می‌توانند تا 12 درجه آزادی حرکت نیز داشته باشند.
3. راهنما (Guideways): راهنماها ریل‌ها یا یاتاقان‌های خطی هستند که حرکت میز کار و اجزای دیگر دستگاه را هدایت می ‌کنند. آن‌ها تضمین می‌کنند که حتی زمانی که فشار برش روی ابزار و قطعه وارد می‌شود، میز کار می‌تواند نرم و دقیق حرکت کند.
4. پنل کنترل (Control Panel): در یک دستگاه CNC پنل کنترل شامل سیستم کنترلی دستگاه و قابلیت برنامه‌ریزی است. اپراتور از طریق پنل کنترل پارامترهای ماشینکاری و کد G را وارد می کند و بر فرایند ماشینکاری نظارت خواهد داشت. دستگاه‌های فرز دستی از کنترل‌های دستی استفاده می‌کنند و معمولاً یک سیستم سنجش موقعیت سه‌محور دارند.
5. ابزارگیر (Tool Holder): فرز انگشتی به طور محکم روی اسپیندل و داخل ابزارگیر بسته می‌شود.
6. سیستم خنک کاری: دستگاه‌های فرز به طور معمول یک سیستم خنک‌کاری هم دارند که مایع خنک‌کننده یا روان‌ساز را روی قطعه کار و ابزار برشی تحویل می‌دهد. این مایع برای کاهش حرارت، بهبود عمر ابزار، و ارتقا کیفیت سطح قطعه نهایی استفاده می‌شود.
7. نقاله براده: دستگاه‌ها همچنین برای مدیریت براده‌ شامل نقاله یا سیستم مکنده براده (chip conveyor , chip auger) هستند تا فضای برش را از براده‌ یا خرده فلزات خالی کنند.
8. محفظه: محفظه‌های محصور که با اینترلاک‌های الکتریکی ایمنی همراه هستند از پرتاب براده و اجسام ریز جلوگیری می‌کنند و محیط کار ایمن‌تری را فراهم می‌آورند.
9. سیستم تعویض خودکار ابزار: در مراکز ماشینکاری CNC یک مکانیزم تعویض خودکار ابزار (tool changer) وجود دارد تا فرایند تعویض ابزارها به صورت خودکار صورت گیرد.
10. انواع کلمپ و گیره: دستگاه‌های محکم‌کننده و بستن قطعه‌ی کار مثل گیره‌های ماشینکاری و انواع کلمپ برای محکم کردن قطعه کار روی میز کاربرد دارند. این دستگاه‌های محکم کننده می‌توانند سفارشی، با باز و بسته شدن سریع، و یا عمومی باشند.

هزینه فرزکاری انگشتی چقدر است؟

هزینه فرزکاری انگشتی بسته به عوامل مختلفی تغییر می‌کند از جمله:

1. تعداد قطعات مورد نیاز
2. نوع ماده اولیه
3. دقت مورد نظر
4. پرداخت سطح (Surface Finish)
5. پیچیدگی هندسی قطعه
6. نیازمندی به وسایل محکم‌کننده سفارشی

برای تعیین هزینه‌ دقیق یک پروژه بهتر است با یک کارگاه ماشینکاری یا ارائه‌دهنده‌ی خدمات فرزکاری تماس بگیرید. آن‌ها می‌توانند برآورد هزینه‌ دقیقی بر اساس مشخصات و نیازمندی‌های پروژه شما ارائه کنند. قبل از ارائه قیمت آن‌ها طیف گسترده‌ای از موارد را در نظر خواهند گرفت.

فرزکاری انگشتی با فرزکاری سنتی چه تفاوتی دارد؟

تفاوت اصلی فرزکاری سنتی (Conventional Milling) و فرزکاری انگشتی در جهت چرخش ابزار و نیروهای برشی است که در طول پروسه به قطعه کار وارد می‌شوند. در فرزکاری سنتی، جهت چرخش ابزار بر خلاف جهت پیشروی است. (اگر از بالا نگاه کنیم، معمولاً مخالف جهت حرکت عقربه‌های ساعت است). این بدین معنیست که لبه‌های برنده از پایین و روی فرز همزمان با قطعه کار درگیر می‌شوند.

در فرزکاری انگشتی، جهت چرخش ابزار موافق جهت پیشروی است (وقتی از بالا نگاه می کنیم، موافق حرکت عقربه‌های ساعت). این منجر به نیروهای برشی کمتری می‌شود که قطعه کار را به سمت میز کار فشار میدهد. فرزکاری انگشتی معمولا براده‌های کوچکتری تولید می‌کند که مدیریت آن‌ها ساده‌تر است و به همین خاطر عمر ابزار را بهتر می‌کند. در مقابل، فرزکاری سنتی براده‌‌های پیوسته بزرگتری تولید می‌کند که برداشتنشان دشوارتر است.

فرزکاری انگشتی معمولا برای برش، شیارزنی، کانتورینگ، و کارهای پیچیده‌ ماشینکاری سه‌بعدی استفاده می‌شود. فرزکاری سنتی بیشتر برای روتراشی (Facing)، تخت کردن سطوح (Squaring) ، و صاف کردن سطوح مورد استفاده قرار می گیرد.

فرایند فرزکاری انگشتی چگونه کار می‌کند؟

فرزکاری انگشتی برای برداشتن مواد از سطح قطعه کار استفاده می‌شود. در ابتدا، قطعه کار به طور محکم روی کلمپ یا میز دستگاه بسته می‌شود. فرز انگشتی که با سرعت در حال چرخش است با سطح قطعه کار تماس پیدا می‌کند و لبه‌های برنده آن مواد را از قطعه کار جدا می‌کنند. میز کار، قطعه را در اطراف اسپیندل ثابت حرکت می‌دهد

فرز انگشتی با سرعت بالا می‌چرخد تا لرزش را به حداقل برساند و برش تمیز و صافی ایجاد کند.در حین چرخش فرز، میز کار قطعه کار را در جهات مختلف حرکت می‌دهد. لبه‌های برنده فرز انگشتی در طول حرکت، مواد را از سطح قطعه کار جدا می‌کنند. براده‌هایی که از قطعه جدا می‌شوند توسط سیستم تخلیه براده دستگاه یا با حرکت خود فرز از محل برش خارج می‌شوند. سرعت، سرعت پیشروی، عمق برش، و مسیر حرکت فرز توسط ماشینیست یا برنامه CNC کنترل می‌شود.

چه زمانی از فرزکاری انگشتی استفاده کنیم؟

فرزکاری انگشتی برای طیف گسترده‌ای از کاربردها در صنایع مختلف مناسب است. این روش برای نیازهای ماشینکاری خاص یا هندسه‌های پیچیده قطعات به کار می‌رود.

• فرزکاری انگشتی برای ماشینکاری قطعات با اشکال پیچیده، سطوح منحنی، و کانتورهای ظریف ایده‌آل است. چرا که این روش می‌تواند در جهات مختلف برش انجام دهد. فرزکاری انگشتی برای ایجاد شیار یا کانال‌های باریک در قطعه کار نیز مناسب است.
• با استفاده از فرزکاری انگشتی می‌توان قطعات را با دقت و ظرافت بالایی برش داد. سطوح صاف و صیقلی با فرز انگشتی به دست می‌آید. با انتخاب ابزار مناسب، این روش برای ماشینکاری تقریبا تمام مواد قابل برش مناسب است.
• فرزکاری انگشتی دقت و تکرارپذیری بالایی را در تولید قطعات با تلورانس‌های دقیق و ظرافت بالا تضمین می‌کند. این روش در هر دو محیط نمونه‌سازی و تولید انبوه کاربرد دارد و به شما امکان می‌دهد تا به راحتی تولید خود را به سمت تولید انبوه گسترش دهید.

در چه صنایعی از فرزکاری انگشتی استفاده می‌شود؟

فرزکاری انگشتی یک فرایند ماشینکاری رایج است که در تمام صنایع کاربرد دارد.

1. صنعت هوافضا: تولید قطعات حیاتی مانند اجزای ساختاری هواپیما، اجزای موتور، و پره‌های توربین
2. صنعت خودرو: ساخت بلوک‌های موتور، سرسیلندر، اجزای گیربکس، ابزار، و دیگر قطعات
3. صنعت قالب و ابزار: ساخت قالب‌ها، ابزارها، و انواع مختلف ابزارآلات
4. صنعت الکترونیک: فرزکاری بردهای مدار چاپی (PCB) و محفظه‌ها و اجزای الکترونیکی
5. صنعت پزشکی: ساخت ابزارهای جراحی، ایمپلنت‌های ارتوپدی، پروتزهای دندانی، و تجهیزات پزشکی
6. صنعت چوب: ساخت طرح‌های پیچیده در مبلمان و اسباب‌بازی‌های چوبی
7. صنعت کامپوزیت: ساخت قطعات برای تولید و توزیع انرژی، شامل قطعات توربین بادی، اجزای توربین گاز و بخار، و تجهیزات انتقال برق

چه موادی برای فرزکاری انگشتی مناسب هستند؟

فرزکاری انگشتی را می‌توان برای تقریبا تمام مواد، البته با انتخاب ابزار مناسب برای هر کدام، به کار برد.

مواد قابل ماشینکاری با فرز انگشتی شامل موارد زیر است:

• فلزات آهنی و غیر آهنی
• ترموست‌ها و ترموپلاست‌ها
• مواد کامپوزیتی
• چوب و تخته‌های مصنوعی
• سرامیک و کامپوزیت‌های ماتریس سرامیکی
• سنگ

انتخاب نوع مناسب فرز انگشتی چه اهمیتی دارد؟

انتخاب نوع فرز انگشتی تاثیر زیادی بر نحوه استفاده از آن دارد. نوع مناسب فرز انگشتی تضمین می‌کند که:

• مواد به طور موثری برداشته شوند
• زمان ماشینکاری کاهش یابد
• کیفیت کار بالا رود
• برش آسان‌تر شود

تیغه فرزهای انگشتی مختلف، پرداخت سطحی متفاوتی ایجاد می‌کنند. انتخاب مناسب تیغه فرز عمر ابزار را افزایش می‌دهد و از شکستگی‌های خطرناک جلوگیری می‌کند، و در نهایت هزینه ابزار و زمان توقف کار را به حداقل می‌رساند.انتخاب نوع مناسب فرز انگشتی به شما کمک می‌کند تا به تلورانس‌های دقیق و ظرافت بالا دست پیدا کنید.

انواع مختلف فرز انگشتی کدامند؟

در ادامه به بررسی انواع مختلف فرز انگشتی می‌پردازیم:

1. فرز انگشتی خشن‌تراش (Roughing End Mills):

یک فرز انگشتی خشن‌کاری می‌تواند به طور موثر مقادیر قابل توجهی از مواد را از قطعه کار، بخصوص در مراحل اولیه ماشین‌کاری، حذف کند. این ابزار با هندسه‌ای درشت و سخت‌کاری شده طراحی شده است که اجازه می‌دهد تا برداشت مواد تهاجمی صورت گیرد در حالی که در برابر نیروهای برش بالا مقاومت می‌کند. ویژگی‌های کلیدی یک فرز انگشتی خشن‌کاری شامل: فلوت‌های متعدد(شیارهایی است که به طور موازی در امتداد بدنه ابزار کار شده‌اند)، طراحی دندانه درشت، زوایای پیچ بالا، شعاع‌های گوشه و دنباله‌های ولدون می‌باشد.

فرزهای انگشتی خشن‌کاری در عملیات خشن‌کاری مرحله اول به کار برده می‌شوند تا قبل از انجام برش‌های پرداخت کاری با ابزارهای ریزتر، مواد را به سرعت حذف کنند. این کلاس ابزار اجازه می‌دهد نرخ‌های برداشت مواد بالایی داشته باشد.

دنباله‌های ولدون، که به نام «دنباله ولدون» یا «شفت ولدون» نیز شناخته می‌شوند، نوعی اتصال بین ابزار برشی مانند فرز و دستگاه فرز هستند. این دنباله‌ها با ویژگی مشخصه خود که شیار یا بریدگی مسطحی در امتداد دنباله ابزار است، معرفی می‌شوند. این شیار به گیره یا نگه‌دارنده ابزار در داخل دستگاه فرز اجازه می‌دهد تا ابزار را به صورت محکم نگه دارد، از چرخش غیرمجاز آن جلوگیری کند و انتقال نیروی دورانی مطمئن‌تری را فراهم آورد.

2.فرز انگشتی با سر کروی(Ball End Mills)

فرز انگشتی با سر کروی یک ابزار برش با نوک نیمکره‌ای است که برای ایجاد کانتور دقیق، شیار زنی و ماشینکاری اشکال پیچیده سه‌بعدی طراحی شده است. نوک کروی این فرز امکان ماشینکاری صاف و دقیق سطوح مقعر، فیله‌ها و پروفیل‌های منحنی را فراهم می‌کند و با حداقل خطای دید، برش‌ها را به هم صاف می‌کند.

کاربردهای فرز انگشتی با سر کروی:

1. خشن‌تراشی و پرداخت‌کاری: با تغییر عمق برش و سرعت پیشروی می‌توان از این نوع فرز برای هر دو عملیات خشن‌تراشی و پرداخت‌کاری و همچنین در کاربردهای کانتورینگ سه‌بعدی استفاده کرد.
2. ایجاد سطوح صاف و دقیق: فرز انگشتی با سر کروی به دلیل انتقال تدریجی برش به داخل ماده در طول شعاع فرز، نیروی برش کمتری نسبت به فرز انگشتی با سر تخت ایجاد می‌کند.
3. ایجاد سطوح پیچیده: این نوع فرز در انواع تک لبه، دو لبه و چند لبه برای مصارف مختلف ماشینکاری موجود است. هر نوع لبه، براده‌ها را به طور متفاوتی تخلیه می‌کند.

3.فرز انگشتی گوشه‌گرد(Corner Rounding End Mills)

فرز انگشتی گوشه‌گرد یک ابزار برش تخصصی است که برای گرد کردن گوشه‌های داخلی تیز قطعه کار استفاده می‌شود. این ابزار دارای یک ساقه استوانه‌ای با نوک شعاعی است. اندازه‌های مختلف شعاع ارائه می‌شود که به ماشینکاران اجازه می‌دهد انحنای مورد نظر خود را برای گوشه‌های داخلی انتخاب کنند.

کاربردها:

1. ایجاد فیلت های ابزار-تعریف‌شده در گوشه‌های داخلی (و تا حدی خارجی) برش‌ها.
2. گرد کردن گوشه‌های تیز برای حذف منابع تمرکز تنش در قطعات.
3. ایده‌آل برای عملیات کانتورینگ و پرداخت.

مزایا:

1. ایجاد گوشه‌های صاف و گرد: فرز انگشتی گوشه‌گرد می‌تواند گوشه‌های تیز را به گوشه‌های صاف و گرد تبدیل کند که این امر باعث افزایش استحکام قطعه و کاهش احتمال ترک خوردن و شکستگی می‌شود.
2. کاهش تنش: گرد کردن گوشه‌های تیز می‌تواند تنش را در قطعه کاهش دهد که این امر به افزایش عمر قطعه و جلوگیری از خرابی آن کمک می‌کند.
3. بهبود ظاهر: فرز انگشتی گوشه‌گرد می‌تواند ظاهر قطعه را بهبود بخشد و آن را زیباتر کند.

4.فرز انگشتی مربعی(Square End Mills)

فرز انگشتی مربعی دارای لبه‌های صاف و مربعی با گوشه‌های تیز است. لبه صاف و مربعی این نوع فرز، ماشینکاری سطوح صاف، شیارها و پروفیل‌هایی با گوشه‌های تیز را به سادگی امکان‌پذیر می‌کند. فرز انگشتی مربعی برای عملیات گوشه زنی و پرداخت در تمام مواد مناسب است. این نوع فرز برای ایجاد گوشه‌ها و لبه‌های تیز 90 درجه ایده‌آل است. فرز انگشتی مربعی برای برش‌های عمومی بهترین انتخاب است. این نوع فرز در انواع دو شیار، چهار شیار و چند شیار برای نیازهای مختلف ماشینکاری موجود است.

مزایای فرز انگشتی مربعی:

• ایجاد سطوح صاف و دقیق
• ایجاد شیارها و پروفیل‌ها با گوشه‌های تیز
• مناسب برای زنی و پرداخت
• قابل استفاده برای تمام مواد
• ایجاد گوشه‌ها و لبه‌های تیز 90 درجه
• مناسب برای برش‌های عمومی

انواع فرز انگشتی مربعی:

• دو شیار: برای برش‌های سبک و با سرعت بالا
• چهار شیار: برای برش‌های سنگین و با سرعت کم
• چند شیار: برای برش‌های با بار و ارتعاش بالا

کاربردهای فرز انگشتی مربعی:

• ایجاد سطوح صاف در قطعات فلزی، پلاستیکی، چوبی و…
• ایجاد شیارها و پروفیل‌ها در قطعات مختلف
• پرداخت سطوح فلزی، پلاستیکی، چوبی و…
• ایجاد گوشه‌ها و لبه‌های تیز در قطعات مختلف
• برش‌های عمومی در انواع مواد

5.فرز انگشتی دم‌ماهی(Fishtail End Mills)

فرز انگشتی دم‌ماهی یا فرز انگشتی دم‌کبوتری نوعی ابزار برش است که به طور خاص برای ایجاد شیارها و اتصالات دم‌ماهی طراحی شده است. این نوع فرزها می‌توانند روی مواد مختلفی کار کنند، اما بیشتر در صنعت چوب‌بری کاربرد دارند.

نوک این ابزار با زاویه ‌ای متناسب با زاویه دم‌ماهی مورد نظر (معمولاً 45 درجه) طراحی شده است، اما فرزهای دم‌ماهی با زاویه‌های دیگر نیز موجود هستند.

اگر قصد دارید با استفاده از دستگاه فرز، اتصالات دم‌ماهی ایجاد کنید، استفاده از فرز انگشتی دم‌ماهی ضروری است.

6. فرز انگشتی پرداخت‌ کاری (Finishing End Mills):

فرز انگشتی پرداخت یک ابزار برشی تخصصی است که برای دستیابی به پرداخت سطح با دقت بالا و تلورانس‌های دقیق در قطعات کار استفاده می‌شود.

این نوع فرزها معمولاً دارای زاویه مارپیچ بالا هستند که به تخلیه براده‌ها، افزایش زاویه برش برای برش ظریف‌تر، ارائه کیفیت سطح بهتر و کاهش تجمع گرما در حین برش کمک می‌کند. از فرز انگشتی پرداخت برای ایجاد برش‌های ظریف به منظور به حداقل رساندن نیروهای برش و لرزش استفاده می‌شود.

فرز انگشتی پرداخت در صنایعی که کیفیت سطح و دقت ابعادی در آنها از اهمیت بالایی برخوردار است، ضروری می‌باشد.

7.فرز انگشتی V شکل(V-bit End Mills)

فرز انگشتی V شکل یا فرز مخصوص حکاکی V، یک ابزار برش تخصصی است که برای عملیات حکاکی و کنده‌کاری طراحی شده است. نوک مخروطی با نقطه تیز آن، امکان حکاکی و ایجاد جزئیات دقیق را فراهم می‌کند.

مزایای فرز انگشتی V شکل:

• حکاکی دقیق: فرزهای V شکل برای حکاکی متن، لوگو، طرح‌های تزئینی و جزئیات دقیق روی تمام مواد عالی هستند.
• زاویه‌های مختلف: این فرزها در زاویه‌های مختلف، معمولاً 60 درجه و 90 درجه، موجود هستند.
• ایجاد طرح‌های پیچیده: فرزهای V شکل ابزارهای ضروری برای ایجاد طرح‌های پیچیده و تزئینی و جزئیات نهایی هستند.

کاربردهای فرز انگشتی V شکل:

• حکاکی: حکاکی متن، لوگو، طرح‌های تزئینی و علائم
• کنده‌کاری: ایجاد طرح‌های برجسته و حفره‌ها
• ایجاد شیارهای V شکل: برای اتصال قطعات یا ایجاد خطوط تزئینی
• پرداخت: صاف کردن سطوح و لبه‌ها

نکاتی برای استفاده از فرز انگشتی V شکل:

• انتخاب زاویه مناسب: زاویه فرز را با توجه به نوع کار و جزئیات مورد نظر انتخاب کنید.
• سرعت و عمق برش مناسب: سرعت و عمق برش را با توجه به نوع ماده و فرز انتخاب کنید.
• استفاده از خنک‌کننده: برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد فرز و آسیب به قطعه کار، از خنک‌کننده مناسب استفاده کنید.

فرز انگشتی V شکل یک ابزار قدرتمند و انعطاف‌پذیر برای حکاکی، کنده‌کاری و ایجاد طرح‌های پیچیده است. با استفاده از این ابزار می‌توانید به نتایج دقیق و باکیفیت دست پیدا کنید.

چگونه نوع ماده بر انتخاب فرز انگشتی تأثیر می گذارد؟

پیش از شروع هر عملیات فرزکاری، باید ابتدا ابزار فرز انگشتی مناسب برای ماده انتخاب شود. سختی، سایندگی، رسانایی گرمایی و ویژگی‌های براده همگی در این انتخاب لحاظ می‌شوند.

مواد نرم: عموماً با ابزارهای استاندارد فولاد تندبُر (HSS) مانند فرز انگشتی دوگوشه، کروی یا تخت ماشینکاری می‌شوند.

مواد سخت: به فرزهای انگشتی کارباید، با پوشش الماس‌نما (DLC) یا فرزهای انگشتی فولاد تندبر با پوشش نیترید آلومینیم-تیتانیم (AlTiN) برای بهبود مقاومت به سایش نیاز دارند.

مواد ساینده: مانند کامپوزیت‌ها، نیاز به فرزهای انگشتی با روکش‌های مقاوم در برابر سایش دارند.

مواد مقاوم در برابر حرارت: فرزهای انگشتی با پوشش‌های تخصصی برای کاهش اصطکاک و تولید گرما مورد نیاز هستند.

مواد چسبناک: (برای مثال، برخی پلاستیک‌ها و آلیاژهای آلومینیم) ممکن است به فرزهای انگشتی با مارپیچ بالا یا طرح لبه متغیر برای تخلیه براده‌ها نیاز داشته باشند.

مواد شکننده: مانند سرامیک‌ها به فرزهای انگشتی خاصی طراحی‌شده برای ماشینکاری با سرعت پایین، نیاز دارند تا خطر ترک‌خوردگی را کاهش دهند.

مواد کامپوزیت: ممکن است نیاز به فرزهای انگشتی با نوک الماس یا الماس پلی‌کریستال (PCD) داشته باشند تا از ورقه ورقه شدن (لایه شدن) جلوگیری شود.

برش چوب: اغلب از فرزهای انگشتی استاندارد استفاده می‌کند، در حالی که برای پلاستیک‌ها فرزهای انگشتی تیز یا تک شیار برای کاهش ذوب و سوختن سودمند است.

چگونه انواع فرز انگشتی را بر اساس تعداد شیارها دسته‌بندی می‌کند؟

تعداد شیارها در فرز انگشتی، عامل کلیدی در دسته‌بندی انواع فرز انگشتی است، زیرا به طور قابل توجهی بر عملکرد و ویژگی‌های برش ابزار تاثیر می‌گذارد.

فرز انگشتی با یک شیار:

• برای ماشینکاری با سرعت بالا در مواد نرم مانند پلاستیک و آلومینیوم طراحی شده است. تخلیه براده را به طور کارآمد انجام می‌دهد و برای برش‌های کم عمق ایده‌آل است.

فرز انگشتی با دو شیار:

• ابزارهای ماشینکاری عمومی هستند که براده را به خوبی تخلیه می‌کنند و برای طیف گسترده‌ای از مواد مناسب هستند.

فرز انگشتی با سه یا چهار شیار:

• برای براده‌برداری تهاجمی‌تر و ایجاد سطوح با کیفیت بالا استفاده می‌شوند. برای عملیات پرداخت و مواد سخت‌تر مناسب هستند.

فرز انگشتی با پنج شیار یا بیشتر:

• برای ماشینکاری با راندمان بالا استفاده می‌شوند و کیفیت پرداخت عالی و بار براده حداقلی را ارائه می‌کنند.

تفاوت فرز انگشتی و مته

فرز انگشتی و مته از نظر طراحی و کاربرد تفاوت‌های قابل توجهی با یکدیگر دارند.

فرز انگشتی:

• دارای طراحی شیاردار با لبه‌های برش درتمام بدنه است.
• معمولاً دارای نوک صاف یا گنبدی است.
• برای فرزکاری مواد، ایجاد سطوح صاف و ماشینکاری اشکال پیچیده استفاده می‌شود.
• در تنوع هندسی لبه و شیار مانند مربعی، کروی یا پروفایل‌های تخصصی برای وظایف ماشینکاری خاص عرضه می‌شود.

مته:

• دارای نوک تیز برای ایجاد سوراخ است.
• معمولاً دارای دو لبه برش است.
• فقط برای سوراخکاری یا ایجاد سوراخ‌های استوانه‌ای کاربرد دارد.
• دارای شیارهای دوتایی با تنوع جزئی در نوک مانند زاویه‌های 90 درجه یا 120 درجه است.

کاربردهای مختلف فرزکاری انگشتی کدامند؟

فرزهای انگشتی ابزارهای برشی همه‌کاره‌ای هستند که در طیف گسترده‌ای از عملیات ماشینکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از این کاربردها عبارتند از:

1. عملیات فرزکاری: برای برداشتن ماده از سطح قطعه کار جهت ایجاد سطوح صاف، کانتورهای هندسی، و اشکال پیچیده.
2. روتراشی: شامل برش یک سطح صاف در انتهای یک قطعه کار است. فرزهای انگشتی با نوک‌های تخت یا چهارگوش، اغلب برای این منظور استفاده می‌شوند.
3. پروفیل‌تراشی: فرایند برش اشکال یا پروفیل‌های پیچیده‌تر روی قطعه کار با استفاده از فرزهای انگشتی کروی یا دم چلچله ای است.
4. عملیات شیارزنی: این عملیات اغلب مستلزم این است که ابتدا یک سوراخ اولیه در قطعه دریل یا فرز شود. سوراخ ایجاد شده، سپس به یک نقطه آغاز تبدیل می‌شود تا شیار در قطعه کار ماشینکاری شود.
5. کانتورینگ: ایجاد اشکال پیچیده و سطوح مجسمه سازی شده.
6. قابلیت سوراخ‌کاری: اگرچه کارکرد اصلی آن‌ها نیست، برخی از فرزهای انگشتی قابلیت سوراخ‌کاری را نیز دارند.
7. حکاکی: فرزهای انگشتی V شکل برای حکاکی متن، لوگو یا طرح‌های تزیینی استفاده می‌شوند.
8. عملیات خشن‌تراشی و پرداخت‌کاری: فرزهای انگشتی هم برای خشن‌تراشی و هم برای پرداخت‌کاری نهایی قطعه کار قابل استفاده هستند.
9. درون‌یابی مارپیچی: شامل ایجاد مسیرهای مارپیچی بر روی قطعه کار است که با استفاده از فرزهای انگشتی با زاویه مارپیچ بالا انجام می‌شود.
10. رزوه‌زنی: فرزهای انگشتی تخصصی برای ایجاد رزوه‌های داخلی یا خارجی در یک قطعه کار استفاده می‌شوند.

مزایای فرزکاری انگشتی:

فرزکاری انگشتی مزایای متعددی در ماشینکاری ارائه می‌دهد، از جمله:

1. تنوع در عملیات ماشینکاری: قابلیت انجام عملیات ماشینکاری مختلف، از شیارزنی ساده تا کانتورینگ سه‌بعدی پیچیده.

2. راندمان بالا: براده‌برداری سریع و موثر، که منجر به کاهش زمان ماشینکاری و مصرف انرژی می‌شود. قابلیت چندکاره بودن ذاتی، نیاز به تعویض ابزار را کاهش می‌دهد.

3. کیفیت سطح بالا: توانایی ایجاد سطوح با کیفیت بالا، که نیاز به عملیات و تعویض ابزار بیشتر را کاهش می‌دهد.

4. دقت بالا: کنترل دقیق ابعاد و تلورانس‌ها.

5. تنوع ابزار: وجود ابزارهای مناسب برای تقریباً هر نوع ماده‌ای.

6. عمر طولانی ابزار: انتخاب ابزار و استراتژی‌های برش مناسب، عمر ابزار را افزایش می‌دهد.

7. لرزش و ارتعاش کم: طراحی‌های پیشرفته فرز انگشتی، لرزش و ارتعاش را به حداقل می‌رساند.

معایب فرزکاری انگشتی

فرزکاری انگشتی، مانند هر فرآیندی، معایبی نیز دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره می‌کنیم:

1. استهلاک و نیاز به تعویض: فرزهای انگشتی در حین ماشینکاری، به‌ویژه هنگام کار با مواد ساینده، دچار استهلاک می‌شوند و ممکن است نیاز به تعویض مکرر داشته باشند.

2. هزینه بالا:فرزهای انگشتی باکیفیت می‌توانند قیمت بالایی داشته باشند.

3. چالش تنظیمات: انجام عملیات فرزکاری انگشتی دقیق می‌تواند چالش‌برانگیز باشد و نیاز به تنظیمات دقیق دارد.

4. لرزش و ناهمواری: شرایط نامناسب برش می‌تواند منجر به لرزش و ارتعاش شود که بر کیفیت سطح نهایی و عمر ابزار تاثیر منفی می‌گذارد.

5. تولید گرما: ماشینکاری سنگین می‌تواند باعث تولید گرما شود که به طور بالقوه بر خواص قطعه کار تاثیر می‌گذارد و نیاز به استفاده از خنک‌کننده یا روان‌کننده دارد.

6. محدودیت دسترسی: فرزهای انگشتی به دلیل داشتن زون‌های برش جانبی کوتاه، عمق دسترسی محدودی دارند.

آیا از تیغه فرز انگشتی را می‌توان برای برش استفاده کرد؟

فرز انگشتی در درجه اول برای برش محوری (از انتها) طراحی شده است، اما در صورت نیاز می‌تواند عملیات برش جانبی را نیز انجام دهد. با این حال، برش جانبی با فرز انگشتی ممکن است به اندازه ابزارهای تخصصی مانند تیغه فرزهای بشقابی یا تیغه فرزهای اره ای که به طور خاص برای این کار طراحی شده‌اند، کارآمد نباشد یا همان سطح عملکرد را ارائه ندهد.

با این حال، از آنجایی که نیازی به تعویض مکرر ابزار فرز انگشتی نیست، زبری و پرداخت نهایی ترکیبی غالباً استفاده از فرز انگشتی را به نفع خود می‌داند.

آیا فرزکاری انگشتی دقیق است؟

بله، فرزکاری انگشتی می‌تواند بسیار دقیق باشد، به شرطی که با ابزار، پارامترهای ماشینکاری و تکنیک‌های مناسب انجام شود. تنظیم و شرایط برش مناسب برای دستیابی به نتایج دقیق و قابل تکرار ضروری است.

نکات کلیدی برای فرزکاری انگشتی دقیق:

• انتخاب ابزار مناسب: فرز انگشتی باید با توجه به نوع ماده، ابعاد قطعه کار و دقت مورد نظر انتخاب شود.
• تنظیم صحیح ماشین فرز: سرعت اسپیندل، سرعت پیشروی و عمق برش باید به درستی تنظیم شوند.
• استفاده از تکنیک‌های مناسب: تکنیک‌هایی مانند خنک‌کاری مناسب و گیره‌های مناسب می‌توانند به ارتقای دقت فرزکاری انگشتی کمک کنند.

عواملی که می‌توانند بر دقت فرزکاری انگشتی تأثیر بگذارند:

• لرزش: لرزش می‌تواند باعث ناهمواری و نادرستی در سطح نهایی قطعه کار شود.
• سایش ابزار: سایش ابزار می‌تواند باعث انحراف فرز از مسیر مورد نظر و کاهش دقت شود.
• خطاهای انسانی: خطاهای اپراتور در حین تنظیم یا کار با دستگاه فرز می‌تواند بر دقت کار تأثیر بگذارد.

با رعایت نکات کلیدی و توجه به عواملی که می‌توانند بر دقت فرزکاری انگشتی تأثیر بگذارند، می‌توان به نتایج دقیق و قابل قبولی در این فرآیند دست یافت.

تفاوت فرزکاری انگشتی و فرزکاری ساده

فرز انگشتی و فرز ساده دو نوع ابزار برش هستند که در فرزکاری برای ماشینکاری قطعات فلزی، چوبی و پلاستیکی به کار می‌روند. هر کدام از این ابزارها مزایا و معایب خاص خود را دارند و برای کاربردهای مختلفی مناسب هستند.

تفاوت‌های کلیدی بین فرز انگشتی و فرز ساده:

• لبه‌های برش: فرز انگشتی دارای لبه‌های برش در طرفین و نوک خود است، در حالی که فرز ساده لبه‌های برش را فقط در محیط خود دارد.
• جهت برش: فرز انگشتی برای برش در جهت‌های مختلف مناسب است، در حالی که فرز ساده برای برش در جهت عمودی (محور Z) مناسب‌تر است.
• کاربرد: فرز انگشتی برای ایجاد اشکال پیچیده، کانتورها و حفره‌ها به کار می‌رود، در حالی که فرز ساده برای ایجاد سطح‌های صاف و افقی مانند سطح رویی قطعه استفاده می‌شود.
• عملیات: فرز انگشتی برای عملیات پروفیل‌تراشی، شیارزنی و کانتورزنی مناسب است، در حالی که فرز ساده برای ایجاد سطوح صاف، صاف کردن قطعات و کاهش ضخامت به کار می‌رود.

جدول زیر خلاصه‌ای از تفاوت‌های کلیدی بین فرز انگشتی و فرز ساده را ارائه می‌دهد:

ویژگی	فرز انگشتی	فرز ساده
لبه‌های برش	در دو طرف و نوک	فقط در محیط
جهت برش	چند جهته	عمودی (محور Z)
کاربرد	اشکال پیچیده، کانتورها و حفره‌ها	سطوح صاف و افقی
عملیات	پروفیل‌تراشی، شیارزنی، کانتورزنی	ایجاد سطوح صاف، صاف کردن قطعات، کاهش ضخامت

تفاوت فرزکاری انگشتی و فرزکاری پیشانی

فرز انگشتی در دو نوع فرزکاری عمودی و فرزکاری جانبی کاربرد دارد. این ابزارها لبه‌های برنده در دو طرف و نوک خود دارند که امکان برش در چندین جهت را در یک حرکت فراهم می‌کنند.

تیغه فرز پیشانی به اینسرت‌های برش متعددی بر روی بدنه‌ی فرز دوار مجهز است. این اینسرت‌ها فقط با سطح قطعه کار درگیر می‌شوند.

فرزکاری انگشتی شامل برش در عرض سطح قطعه کار برای ایجاد اشکال، کانتورها و حفره‌های پیچیده است. فرزکاری پیشانی بر روی ماشین‌کاری سطوح صاف، صاف کردن آنها و دستیابی به یک پرداخت صاف تمرکز دارد.

فرزکاری انگشتی انعطاف‌پذیر و برای عملیات مختلف مناسب است. فرزکاری پیشانی صرفاً برای صاف کردن و ایجاد سطوح صاف و بزرگ کاربرد دارد.

واژگان تخصصی فرزکاری انگشتی

انگلیسی	فارسی	توضیحات
End mill	فرز انگشتی	ابزار برش با لبه‌های برنده که برای ماشینکاری با دستگاه فرز استفاده می‌شود.
End milling	فرزکاری انگشتی	فرایند ماشینکاری با استفاده از فرز انگشتی برای برش و شکل‌دهی قطعات.
Machining	ماشینکاری	فرایند برشکاری و شکل‌دهی مواد به وسیله ابزارهای مختلف.
Surface	سطح	رویه خارجی قطعه.
Contour	کانتور	خطی که شکل هندسی یک قطعه را مشخص می‌کند.
Tool	ابزار	وسیله‌ای که برای انجام یک کار خاص استفاده می‌شود.
Spindle	اسپیندل	محور چرخشی که ابزار را در دستگاه فرز نگه می‌دارد.
Worktable	میز کار	صفحه‌ای که قطعه کار روی آن قرار می‌گیرد و در دستگاه فرز حرکت می‌کند.
Guideways	راهنماها	ریل‌هایی که حرکت میز کار را در دستگاه فرز هدایت می‌کنند.
Control panel	پنل کنترل	قسمتی از دستگاه فرز که برای تنظیم پارامترهای ماشینکاری و کنترل فرایند استفاده می‌شود.
Tool holder	ابزارگیر	قطعه‌ای که فرز انگشتی را در اسپیندل نگه می‌دارد.
Chip	براده	قطعات کوچک فلزی که در حین ماشینکاری از قطعه جدا می‌شوند.
Tolerance	تلورانس	مقدار مجاز انحراف از یک اندازه یا مشخصه خاص.
Roughing	خشن‌تراشی	مرحله اول ماشینکاری که برای برداشتن سریع مواد از قطعه استفاده می‌شود.
Finishing	پرداخت‌تراشی	مرحله نهایی ماشینکاری که برای ایجاد سطح صاف و صیقلی روی قطعه استفاده می‌شود.
Smooth and polished surface	سطح صاف و صیقلی	سطحی که ناهمواری‌های آن بسیار کم است و براق و صیقلی به نظر می‌رسد.
Cutting edge	لبه برنده	قسمتی از ابزار که برای برش مواد استفاده می‌شود.
PCD	Polycrystalline Diamond	نوعی الماس مصنوعی که برای ساخت ابزارهای برش استفاده می‌شود.
Vertical surface	سطح عمودی	سطحی که عمود بر سطح زمین است.
Slot	شیار	حفره باریکی که در سطح قطعه ایجاد می‌شود.
Corner	گوشه	محل تقاطع دو سطح.
Large and wide surface	سطح بزرگ و عریض	سطحی که ابعاد آن بزرگ است.
Feed rate	سرعت پیشروی	سرعتی که ابزار در حین ماشینکاری با آن حرکت می‌کند.
Coolant	خنک‌کننده	مایعی که برای خنک کردن ابزار و قطعه در حین ماشینکاری استفاده می‌شود.
Lubricant	روان‌کننده	مایعی که برای کاهش اصطکاک بین ابزار و قطعه در حین ماشینکاری استفاده می‌شود.
Safety	ایمنی	اقداماتی که برای جلوگیری از خطرات احتمالی حین ماشینکاری ضروری است.

خلاصه

فرزکاری انگشتی یک فرایند ماشینکاری بسیار انعطاف‌پذیر و قدرتمند است که برای طیف گسترده‌ای از کاربردها در صنایع مختلف استفاده می‌شود. این روش برای ماشینکاری دقیق و ظریف قطعات با اشکال پیچیده، سطوح منحنی، و کانتورهای ظریف ایده‌آل است.انتخاب نوع مناسب فرز انگشتی، سرعت و سرعت پیشروی، خنک‌کننده و روان‌کننده، ابزارگیر، و بستن محکم قطعه کار بر روی میز کار، همگی در کیفیت و دقت کار نهایی تاثیر بسزایی دارند.رعایت نکات ایمنی در حین کار با فرز انگشتی نیز بسیار مهم است.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه الکترونیکی ساخت و تولید ایران به نشانی digimfg.ir منتشر شده است.

منابع

• xometry.com/resources/machining/end-milling
• waykenrm.com/blogs/end-milling

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.