فرزکاری پیشانی،فرزکاری انگشتی: تفاوت‌ها در چیست؟

آخرین به روزرسانی

مقدمه

فرزکاری پیشانی (Face Milling) و فرزکاری انگشتی(End Milling) هر دو از فرآیندهای فرزکاری فلزات هستند که می‌توان از آن‌ها برای ایجاد فرورفتگی و ماشین‌کاری سطوح تخت استفاده کرد. با این وجود، فرزکاری سطحی اصولاً برای ساخت دقیق سطوح تخت با کیفیت بالا و عمود بر محور گردش تیغه فرز در نظر گرفته شده است، در حالی که فرزکاری انگشتی می‌تواند طیف وسیع‌تری از کارها، از جمله ایجاد پله (Shoulders)، پروفیل، شیار، فرورفتگی، پاکت (Pockets)، و حفره ها را با برش عمدتاً موازی با محور ابزار انجام دهد. این مقاله به توضیح فرزکاری پیشـانی، فرزکاری انگشتـی و تفاوت‌های بین این دو روش ماشین‌کاری می‌پردازد.

فرزکاری پیشانی چیست؟

فرزکاری سطحی روشی برای ماشین‌کاری است که یک سطح تخت بر روی یک قطعه‌کار ایجاد می‌کند. در فرزکاری سطحی، کار برش با استفاده از سطح افقی ابزار فرز انجام می‌شود. تیغه فرزهای پیشانی اغلب از یک کله‌ابزار با اینسرت‌های (Inserts) قابل تعویض تشکیل شده‌اند. دامنه گسترده‌ای از ابزارها را می‌توان برای فرزکاری پیشانی مورد استفاده قرار داد.

فرایند فرزکاری پیشانی چگونه عمل می‌کند؟

فرآیند فرزکاری پیشـانی در برگیرنده‌ی برش یک سطح عمود بر محور ابزار با استفاده از یک تیغه فرز پیشانی، فلای‌کاتر (Fly cutter) یا کاتر شل (Shell Mill) است. نوع ابزاری که مورد استفاده قرار می‌گیرد به موارد کاربردی بستگی دارد. با این حال، همه آنها برای ایجاد سطوح تخت بر روی قطعات ماشین‌کاری شده به کار می‌روند. برای انجام فرزکاری پیشـانی ، ابتدا سرعت گردش اسپیندل، سرعت پیشروی دستگاه و سایر تنظیمات متناسب با ماده قطعه‌کار باید تعیین‌شده و در برنامه‌ی برش(cutting program) وارد شوند.

قطعه‌کار به صورت تخت روی بستر دستگاه محکم می‌شود، به گونه‌ای که سطح مورد نظر برای ماشینکاری بر محور ابزار برش عمود باشد. سپس ابزار فرز در موقعیت آماده برای برش قرار می‌گیرد. دستگاه باید برای سرعت‌ گردش اسپیندل و سرعت پیشروی محاسبه‌شده تنظیم شود و سپس می‌توان دستگاه را به کار انداخت و ابزار برش را با قطعه‌کار درگیر کرد. ماشین‌کاری پیشانی اغلب در یک بار براده برداری قابل انجام است، اما بسته به اندازه ابزار و سطح، ممکن است به چندین پاس نیاز داشته باشد.

چرا از فرزکاری پیشانی استفاده کنیم؟

فرزکاری پیشـانی برای ایجاد یک سطح تخت بر روی یک قطعه استفاده می‌شود. به کمک این فرایند می‌توان یک سطح را دقیقاً عمود بر محور چرخش ابزار تیغه فرز ایجاد کرد. فرزکاری پیشـانی زمانی استفاده می‌شود که لازم است یک سطح تخت بزرگ تولید شود. این روش ها به جای فرزکاری محیطی (Peripheral Milling) استفاده می‌شوند تا پرداخت سطحی (Surface Finish) برش بهتر شود، اما این به بهای نرخ براده‌برداری کمتر تمام می‌شود. فرزکاری پیشانی از فرزکاری انگشتی سریع‌تر است، اما یک پرداخت سطحی خشن‌تر ایجاد می‌کند.

چه زمانی از فرزکاری پیشانی استفاده کنیم؟

فرزکاری سطحی یا پیشانی معمولاً در ایجاد یک سطح تخت با کیفیت متوسط پرداخت سطحی استفاده می‌شود. این روش برای براده‌برداری سریع حجم زیادی از ماده با حفظ یک پرداخت سطحی قابل قبول، بهترین گزینه است. فرزکاری سطحی برای براده‌برداری از طیف وسیعی از فلزات از جمله فولاد، آلومینیوم، برنج، نیکل و تیتانیوم استفاده می‌شود.

مزایای فرزکاری سطحی چیست؟

مزایای فرزکاری سطحی عبارتند از:

1. ایجاد یک پرداخت سطحی ظریف‌تر نسبت به فرزکاری محیطی (۰.۴ میکرومتر Ra)
2. قابل استفاده برای انواع مواد
3. برش با سرعت بالا در مقایسه با فرزکاری انگشتی
4. نیروهای متعادل عمل‌کننده بر روی قطعه‌کار در طول کار برش
5. حداقل تنش وارد شده به قطعه‌کار زمانی که ابزار برش با قطعه‌کار درگیر می‌شود.

معایب فرزکاری سطحی چیست؟

برخی از معایب فرزکاری سطحی عبارتند از:

1. نمی‌توان از آن برای ماشین‌کاری گوشه‌های داخلی تیز پاکت‌ها (Pockets) استفاده کرد، فقط برای گوشه‌های داخلی گرد قابل استفاده است.
2. می‌تواند باعث تاب برداشتن و تغییر رنگ ماده شود (هرچند این مساله باید با انتخاب مناسب مایع خنک کننده قابل اجتناب باشد)
3. عمق برش محدود به ۲.۸ میلی‌متر(چرا)
4. ممکن است در صورت وجود هندسه اضافی بر روی سطح در حال برش، نتوان از ابزارهای فرزکاری سطحی (که اغلب قطر بزرگی دارند) استفاده کرد

فرزکاری انگشتی چیست؟

فرزکاری انگشتی شکل خاصی از فرزکاری است که در آن ابزار دارای دندانه‌هایی است که هم روی سطح انتهایی و هم پیرامون ابزار برش قرار دارند تا ماده را براده‌برداری کنند. برخلاف ابزارهای فرزکاری سطحی، فرزهای انگشتی هم روی لبه انتهایی و هم در کناره های خود دارای لبه های برش هستند. این ویژگی موجب می‌شود که از فرزهای انگشتی برای حکاکی، ساخت حفره های دایکاست (Die Cavities)، و نیز برش پله‌ها، کانتورها، شیارها و پروفیل ها استفاده شود.

فرآیند فرزکاری انگشتی چگونه عمل می کند؟

فرآیند فرزکاری انگشتـی از انواع گوناگون فرزهای انگشتی برای برش قطعه‌کار استفاده می‌کند. این فرآیند شبیه به فرآیند فرزکاری سطحی است. قطعه‌کار روی بستر ماشین محکم می‌شود، سرعت گردش اسپیندل و میزان پیشروی مناسب انتخاب می‌شود، دستگاه برای عمق برش درست جهت‌گیری می‌شود و سپس ابزار برای برش به کار گرفته می‌شود. تنها تفاوت این است که فرزکاری انگشتـی هم از محیط دایره‌ای ابزار و هم از نوک آن برای برش بهره می‌برد، در حالی که فرز سطحی فقط از سطح افقی خود برای برش استفاده می‌کند.

چرا از فرزکاری انگشتی استفاده کنیم؟

فرزکاری انگشتـی باید زمانی به کار برده شود که کاربرد مورد نظر، هم برش محوری و هم برش عمودی را بطلبد. چنین کاربردهایی شامل فرزکاری پروفیل ها، شیارها، کانتورها، حفره های دایکاست و پله ها می‌شوند. فرزکاری انگشتی همچنین برای ایجاد جای خار (Keyway) استفاده می شود. اگرچه فرزکاری انگشتی می‌تواند یک پرداخت سطحی با کیفیت کمتر داشته باشد (۰.۲۹-۰.۹۵ میکرومتر Ra)، اما توانایی ساخت یک پرداخت سطحی زبر (خشن) را دارد که از نظر زیبایی مطلوب است.

چه زمانی از فرزکاری انگشتی استفاده کنیم؟

ابزارهای فرز انگشتی ابزارهایی هستند که برای برش‌کاری با دقت بالا جهت ایجاد هندسه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. فرزکاری انگشتی برای کاربردهای خاصی از جمله ایجاد پله ها، شیارها، پروفیل ها، کانتورها، حفره های دایکاست، کانتربورها (Counterbores = سوراخ استوانه‌ای با ته صاف) ، پخ ها (Chamfer)، شعاع، و فرورفتگی ها استفاده می‌شود.

مزیت‌های فرزکاری انگشتی چیست؟

برخی از مزایای فرزکاری انگشتی عبارتند از:

1. اجرای طیف وسیعی از برش ها برای ایجاد ویژگی های هندسی مختلف
2. پرداخت سطحی با کیفیت خوب (۰.۲۹ – ۰.۹۵ میکرومتر)
3. کاربردی برای طیف وسیعی از مواد
4. مناسب برای ساخت ویژگی‌های هندسی پیچیده
5. امکان ایجاد برش کاری‌های عمیق‌تر از روش فرزکاری سطحی

معایب فرزکاری انگشتی چیست؟

معایب فرزکاری انگشتی عبارتند از :

1. پر هزینه‌تر از ابزارهای مورد استفاده در فرزکاری سطحی که طراحی ساده‌تری دارند. همچنین ابزارهای فرزکاری سطحی دارای نوک‌های برش قابل تعویض هستند که می تواند هزینه مالکیت ابزار را کاهش دهد.
2. دارای سرعت پیشروی کندتر از فرزکاری سطحی
3. با سرعت اسپیندل بالا به کار می‌روند. هر گونه عدم تعادلی در ابزار (یعنی حالتی که مرکز جرم با مرکز چرخش متفاوت باشد) می تواند منجر به لرزش و نیروهای نامتعادل وارد شده بر ابزار شود. این پدیده می تواند منجر به نرخ بالای شکستگی ابزار شود.

مهمترین تفاوت بین فرزکاری پیشانی و فرزکاری انگشتی چیست؟

مهمترین تفاوت بین فرزکاری سطحی و فرزکاری انگشتی در نوع ابزار برش مورد استفاده است. تیغه فرزهای سطحی طرحی دارند که فقط به آنها امکان برش عمود بر محور گردش اسپیندل ابزار را می‌دهد. از سوی دیگر، تیغه فرزهای انگشتی دارای لبه‌های برش هم بر روی سطح انتهایی و هم بر روی لبه‌های جانبی خود هستند. این ویژگی به فرزهای انگشتی اجازه می‌دهد تا در صفحات افقی و عمودی که به ترتیب موازی و عمود بر محور اسپیندل ابزار هستند، برش‌کاری انجام دهند.

چگونه بین فرزکاری سطحی و فرزکاری انگشتی انتخاب کنیم؟

در حالی که فرزکاری انگشتی می‌تواند وظایف فرزکاری سطحی را انجام دهد، ابزارهای فرزکاری سطحی قادر به انجام وظایف فرزکاری انگشتی نیستند. فرزکاری سطحی باید زمانی استفاده شود که کاربرد مورد نظر نیاز به یک سطح تخت و براده‌برداری حجم زیادی از ماده داشته باشد. فرزکاری انگشتی باید زمانی انتخاب شود که ایجاد پروفیل‌های سه‌بعدی، از جمله کانتربورها، پخ‌ها، شعاع‌ها، شیارها، فرورفتگی‌ها، پله‌ها، پروفیل‌ها و حفره‌های دایکاست، مورد نیاز باشد.

آیا می‌توان از فرز انگشتی به عنوان فرز سطحی استفاده کرد؟

بله، می‌توان از فرزهای انگشتی برای عملیات فرزکاری سطحی استفاده کرد. در حالی که فرزهای انگشتی با فرزهای سطحی متفاوت هستند، زیرا می‌توانند هم به صورت محوری و هم به صورت جانبی برش‌کاری کنند، از آنها می‌توان برای کاربردهای مشابه نیز استفاده کرد. اگرچه فرزکاری سطحی برای برش سطوح تخت بزرگ مناسب‌تر است، فرزهای انگشتی نیز قادر به برش سطوح تخت هستند.

تفاوت هندسی بین ابزارهای فرزکاری سطحی و فرز انگشتی در چیست؟

ابزارهای فرزکاری سطحی معمولاً ابزارهایی با قطر بزرگ هستند که دارای اینسرت‌های برش بر روی سطح خود عمود بر اسپیندل هستند. فرزهای انگشتی معمولاً قطر کوچکتری دارند و علاوه بر لبه‌های برش روی سطوح انتهایی خود، دارای لبه‌های برش متعددی بر روی لبه‌های جانبی خود (فلوت‌ها) هستند.

کاربردهای فرزکاری سطحی و فرزکاری انگشتی چیست؟

کاربردهای معمول فرزکاری سطحی عبارتند از:

1. تسطیح سطوح
2. تسطیح لبه‌های برجسته
3. ایجاد پاکت و فرورفتگی
4. ایجاد سطوح موازی

کاربردهای معمول فرزکاری انگشتی عبارتند از:

1. شیارزنی
2. پروفیل‌تراشی
3. برش عمیق
4. کانتورینگ
5. کانتربورینگ

تفاوت در دسترسی به قطعه‌کار در فرزکاری سطحی و فرزکاری انگشتی در چیست؟

در هر دو روش فرزکاری سطحی و فرزکاری انگشتی، سطح قطعه‌کار عمود بر محور اسپیندل ابزار نصب می‌شود. در هر دو فرآیند فرزکاری، ابزار فرزکاری بسته به نوع فرزکاری عمودی یا افقی، عمود یا موازی با بستر فرز نصب می‌شود. تفاوت اصلی این است که علیرغم جهت‌گیری بین ابزار و قطعه‌کار، فرز انگشتی می‌تواند در جهت‌های عمود و محیطی بر محور اسپیندل ابزار برش‌کاری کند، در حالی که فرز سطحی فقط در جهت محیطی برش‌کاری می‌کند.

چه نوع ابزارهای برشی برای فرزکاری سطحی و فرزکاری انگشتی استفاده می‌شود؟

ابزارهای فرزکاری سطحی ابزارهایی با قطر بزرگ هستند که ممکن است دارای انواع مختلف اینسرت‌ها از جمله:

1. مربعی
2. کروی
3. شعاعی
4. پخ دار

طیف ابزارهای فرز انگشتی شامل:

1. فرز انگشتی مربعی: برای کاربردهای عمومی فرزکاری انگشتی استفاده می‌شود.
2. فرز انگشتی جای خار: دارای قطر کوچکتری است که برای برش شیارهای جای خار به کار می‌رود تا خار و جای خار به خوبی در کنار یکدیگر قرار گیرند.
3. فرز انگشتی کروی: دارای انتهای گرد است که برای برش سطوح کانتور در قالب‌ها و دایکاست‌ها استفاده می‌شود.
4. فرز انگشتی زبرتراشی: برای براده‌برداری حجم زیادی از مواد طراحی شده است. این نوع فرز در حین فرزکاری لرزش کمی ایجاد می‌کند، اما سطحی زبر به جای می‌گذارد.
5. فرز انگشتی شعاع گوشه: دارای لبه برش گرد است و برای برش شعاع گوشه‌ها به کار می‌رود. فرزهای پخ گوشه دارای لبه برش زاویه‌دار هستند که برای ایجاد پخ‌ها استفاده می‌شوند.
6. فرز انگشتی زبر و پرداخت: این نوع فرزها برای براده‌برداری حجم زیادی از مواد و ایجاد یک پرداخت نهایی در یک مرحله استفاده می‌شوند.
7. فرز انگشتی گوشه‌گرد: برای برش لبه‌های گرد به کار می‌رود.
8. مته فرز: برای سوراخ‌کاری، نقطه گذاری، گژن‌زنی و پخ‌زنی استفاده می‌شود.
9. فرز انگشتی مخروطی: دارای لبه برش مخروطی است و برای برش قالب‌ها و دایکاست‌ها استفاده می‌شود.

تفاوت بین این ابزارهای برش در این است که فرزهای انگشتی دارای لبه برش در انتها و لبه‌های جانبی ابزار هستند، در حالی که فرزهای سطحی فقط دارای لبه برش در سطح عمود بر محور اسپیندل هستند. به همین دلیل است که فرزکاری سطحی عمدتاً برای برش سطوح صاف و فرزکاری انگشتی برای برش سطوح کانتور، پاکت‌ها، شیارها و سوراخ‌ها استفاده می‌شود.

عمق برش در فرزکاری سطحی و فرزکاری انگشتی چقدر می‌تواند باشد؟

عمق برش در عملیات فرزکاری سطحی محدود است. معمولاً توصیه می‌شود که عمق از 2.8 میلی‌متر تجاوز نکند. این مقدار با افزایش سرعت برش کاهش می‌یابد. عمق برش قطعی که برای همه شرایط صدق کند وجود ندارد. با این حال، عمق برش به ندرت در ایجاد یک سطح صاف به مشکلی تبدیل می‌شود، به خصوص به این دلیل که فرزکاری سطحی سرعت برش بسیار بالایی دارد.

در فرزکاری انگشتی، عمق برش محدودیتی ندارد. با این حال، قاعده کلی این است که عمق نباید بیش از نصف قطر تیغه فرز باشد. در غیر این صورت، خطر ایجاد براده برداری با کیفیت پایین و شکستگی ابزار افزایش می‌یابد.

آیا فرزکاری سطحی و فرزکاری انگشتی رایج‌ترین نوع فرزکاری در ماشین‌کاری هستند؟

بله، فرزکاری سطحی و فرزکاری انگشتی هر دو فرآیندهای ماشینکاری بسیار رایج هستند. سایر انواع رایج فرزکاری عبارتند از: فرزکاری ساده، فرزکاری جانبی، فرزکاری گام به گام، فرزکاری گروهی، فرزکاری زاویه‌ای، فرزکاری فرمی، فرزکاری اره‌ای، فرزکاری دنده‌(دنده زنی)، فرزکاری رزوه‌ای و فرزکاری جای خار.

اصطلاحات تخصصی

انگلیسی	فارسی	توضیح
Face Milling	فرزکاری پیشانی	براده‌برداری از سطح قطعه کار با لبه‌های پیشانی ابزار فرز.
End Milling	فرزکاری انگشتی	ماشینکاری با استفاده از ابزار فرز انگشتی که دارای لبه‌های برش در انتها و لبه‌های جانبی است.
Milling Tool	ابزار فرز	ابزار برش با لبه‌های متعدد که برای براده‌برداری از فلزات در عملیات فرزکاری استفاده می‌شود.
Surface Finish	پرداخت سطحی	کیفیت سطح ماشینکاری شده، که با زبری یا صافی آن مشخص می‌شود.
Spindle Speed	سرعت اسپیندل	سرعت چرخش ابزار فرز بر حسب دور در دقیقه.
Feed Rate	سرعت پیشروی	سرعت حرکت قطعه کار در برابر ابزار فرز بر حسب میلی متر در دقیقه.
Tool Diameter	قطر ابزار	قطر شفت ابزار فرز.
Shoulder	پله	لبه‌ای که در اثر براده‌برداری با فرز انگشتی ایجاد می‌شود.
Pocket	پاکت	حفره ماشینکاری شده در سطح قطعه کار.
Flute	فلوت	شیارهای مارپیچی روی لبه‌های جانبی ابزار فرز که برای خروج براده‌ها و مایع خنک کننده استفاده می‌شوند.
Chamfer	پخ	لبه‌ای با زاویه 45 درجه که در لبه‌های تیز قطعه کار ایجاد می‌شود.
Radius	شعاع	انحنای گوشه‌های داخلی یا خارجی قطعه کار.
Counterbore	کانتربور	سوراخ استوانه‌ای با ته صاف که برای جایگذاری پیچ یا مهره استفاده می‌شود.
Slot	شیار	حفره باریکی که با فرز انگشتی ایجاد می‌شود.
Profile	پروفیل	شکل هندسی لبه قطعه کار.
Die Cavity	حفره دایکاست	حفره قالب تزریق پلاستیک که برای شکل‌دهی به مذاب استفاده می‌شود.
Keyway	جای خار	شیار طولی در شفت که برای اتصال خار و جلوگیری از چرخش آن استفاده می‌شود.
Insert	اینسرت	قطعه برش قابل تعویض که در ابزارهای فرزکاری استفاده می‌شود.
Roughing	زبرتراشی	براده‌برداری اولیه برای حذف حجم زیادی از مواد.
Finishing	پرداخت	براده‌برداری نهایی برای ایجاد سطحی صاف و با کیفیت.
Ball Nose End Mill	فرز انگشتی کروی	فرز انگشتی با انتهای گرد برای برش سطوح کانتور.
Corner Radius End Mill	فرز انگشتی شعاع گوشه	فرز انگشتی با لبه برش گرد برای برش گوشه‌ها.
Ball Nose End Mill	فرز انگشتی کروی	فرز انگشتی با انتهای گرد برای برش سطوح کانتور.
Taper End Mill	فرز انگشتی مخروطی	فرز انگشتی با لبه برش مخروطی برای برش قالب‌ها و دایکاست‌ها.

خلاصه

این مقاله فرزکاری سطحی و فرزکاری انگشتی را معرفی و هر کدام را به طور کامل شرح داده و به بررسی تفاوت‌های کلیدی آنها پرداخته 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/face-milling-vs-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.