مقدمه
در ماشینهای فرز،یک تیغه فرز چند دندانه برروی قطعه کار می چرخد و براده برداری می کند.
هر یک از دندانه های تیغه فرز،براده کوچکی از سطح قطعه کار جدا می کند.
توسط ماشین فرز،عملیات براده برداری متنوعی می توان انجام داد. به عبارت بهتر یک ماشین فرز قادر است سطوح تخت،فرم دار،شیارها،حفره ها،رزوه ها،چرخدنده ها،مارپیچها و دیگر فرمها را بتراشد.
در میان ماشین های ابزار،ماشینهای فرز از نظر شکل و قابلیت،بیشترین تنوع را دارند.
این ماشینها را می توان به خوبی به سیستم کنترل عددی کامپیوتری مجهز کرد.قطعه کار را می توان مستقیما بر روی میز ماشین فرز بست و یا آن را توسط فیکسچرهای متنوعی که معمولا به همراه ماشینهای فرز عرضه می شوند،روی میز ماشین مهار نمود.
انواع ماشینهای فرز
طبقه بندی ماشینهای فرز به چند گروه مشخص کار دشواری است،زیرا طراحی این ماشینها در همه موارد شباهتهایی با یکدیگر دارد.ولی از نقطه نظر کاربرد،می توان ماشینهای فرز را در دو گروه بزرگ طبقه بندی نمود:
ماشینهای فرز با میز ثابت و...
ماشینهای فرز ستونی- زانویی.
هر دو گروه این ماشبنها در دو نوع،با اسپیندل افقی و با اسپیندل عمودی ساخته می شوند.در ماشینهای فرز با اسپیندل افقی محور نگهدارنده تیغه فرز به صورت افقی و و موازی با میز ماشین قرار گرفته است .
برای عملیات مختلف می توان ابزارهای مختلفی بر روی محور ابزار گیر نصب نمود.
در ماشینهای فرز عمودی،تیغه فرز،عمود بر صفحه میز ماشین نصب می شود.
البته در ماشینهای فرز عمودی،غالبا می توان اسپیندل را حول محور افقی چرخانده و در زاویه های مختلفی تنظیم و ثابت کرد.
ماشبنهای فرز با میز ثابت
در ماشینهای فرز با میز ثابت،میز ماشین یک ساختارصلب دارد وبه صورت یک پایه ثابت عمل می کند.البته در این ماشینها،میز ماشین تنها در راستای محورXبه چپ و راست حرکت می کند.
طول میز این ماشینها و کورس حرکت آن (m9.0-0.9)30-3می باشد.حرکت ابزار در جهات عمودی و عقب-جلو(محورهای ZوY)از طریق حرکت اسپیندل ماشین تامین می گردد.
ماشینهای فرز با میز ثابت نیز به نوبه خود به سه نوع عمودی،افقی و صفحه تراش تقسیم می شوند(ماشینهای فرز و صفحه تراش در وازه ای).
نوع میز این ماشینها به گونه ای است که می توان قطعات بزرگ و سنگین را بر روی آن نصب کرده و ماشینکاری نمود.
ماشینهای فرز ستونی-زانویی
نام این ماشینها از قطعات متحرک آن گرفته شده است.در این ماشینها یک ستون عمودی وجود دارد که میز متحرک ماشین را در جهت عمودیZهدایت می کند.
میز ماشین که زانو نیز نامیده می شود ،عامل مکانیزم حرکتهای دیگر میز است.
این حرکتها عبارتند از:حرکت عرضیY(عقب-جلو)و حرکت طولی X(چپ-راست).این ماشینها،عموما با عنوان ماشین فرز زانویی نیز نامیده می شود.
ماشینهای فرز زانویی سه نوع اصلی دارند:
ماشینهای فرز افقی،
ماشینهای فرز افقی اونیور سال و
ماشینهای فرز عمودی.
ماشینهای فرز افقی
در یک ماشین فرز افقی،محور نگهدارنده ابزار به صورت افقی قرار گرفته است.میز ماشین که قطعه کار بر روی آن بسته می شود،در سه جهت طولی،عرضی و عمودی (X،YوZ)قابل حرکت است.
ماشینهای فرز افقی اونیورسا ل
ماشین فرز افقی اونیورسال،شبیه ماشین فرز افقی معمولی است،با این تفاوت که در ماشینهای اونیورسال،میز ماشین قابلیت چرخش نیز دارد .
میز این ماشین بر روی پایه زانویی قرار گرفته و می توان آن را به اندازه 45 یا بیشتر چرخاند.با اضافه کردن این امکان می توان چرخنده های مار پیچ،انواع شیارهای مار پیچ و دیگر قطعات مشابه را براده برداری نمود.
ماشینهای فرز عمودی
تفاوت ماشین فرز عمودی با ماشین فرز افقی در این است که محور ابزار گیر به صورت عمودی و عمود بر صفحه ماشین قرار می گیرد.
ارتفاع تیغه فرز نسبت به قطعه کار را می توان به صورت دستی یا اتوماتیک تغییر داد.
این ماشینها برای به کار گیری تیغه فرزهای انگشتی و پیشانی تراش مناسب هستند.
ماشینهای فرز عمودی در سه نوع ساخته می شوند:با کلگی لغزنده،با بازوی فوقانی فلکه ای و با کلگی گردان.
ماشینهای فرز عمودی با بازوی فوفانی فلکه ای معمولا برای مقاصد آموزشی در مدارس فنی –حرفه ای مورد استفاده قرار می گیرند.
بازوی فوقانی این ماشین را می توان توسط یک دسته گردان چرخانده و توسط آن شیارها با مسیرهای منحنی را نیز براده برداری نمود.
در ماشینهای فرز عمودی با کلگی لغزنده،اسپیندل ابزار گیر در وضعیت عمودی قرار گرفته است.
کلگی ماشین که اسپیندل درون آن تعبیه شده است را می توان توسط یک اهرم گردان یا به صورت مکانیزه اتوماتیک در جهت عمودی حرکت داد.
اسپیندل در یک ماشین فرز عمودی با کلگی گردان را می توان هم در جهت عمودی و هم به صورت یک منحنی دایره ای حول محور عمودی حرکت داد.
شعاع این حرکت دایره ای قابل تنظیم است و به صورت دستی یا مکانیزه انجام می گیرد.
روشهای کنترل ماشینهای فرز
روش کنترل حرکتهای میز ماشینهای فرز متنوع است و از این دید گاه نیز می توان ماشینهای فرز را به چهار گروه تقسیم کرد:
1-با کنترل دستی.در این ماشینهای فرز تمام حرکتهای ابزار و میز ماشین به کمک اهرمهای دستی انجام می شود.
2-با کنترل نیمه اتوماتیک.در این ماشینهای فرز ،حرکتها به صورت ترکیبی دستی – مکانیزه قابل انجام است.
3-تمام اتوماتیک.در این روش یک مجموعه پیشروی هیدرولیکی پیچیده،می تواند دقیقا یک فرم دو یا سه بعدی یک شابلون را تقلید کرده و یک یا چند ابزار را مطابق فرم شابلون هدایت کند.
برای هدایت اتوماتیک ابزار برشی می توان عملیا ت را بر روی یک نوار مغناطیسی یا سوراخدار نیز برنامه ریزی نمود و بدین ترتیب حرکتهای ابزار برشی و میز ماشین را به صورت اتو ماتیک کنترل کرد.
4-با کنترل کامپیوتری(CNC).در این روش مختصات مختلف قطعه کاربر روی یک کامپیوتر مرکزی و یا بر روی کامپیوتر ماشین فرز وارد می شود.
این مختصات و دیگر مشخصات کار از طریق یک زبان برنامه نویسی خاص وارد کامپیوتر می گردد.
دستورات خروجی از کامپیوتر ،عملگرهای مختلف ماشین (قطعات الکتریکی،هیدرولیکی و یا نیوماتیکی)را به حرکت در آورده و از طریق این عملگرها میز ماشین و ابزارهای مختلف به درستی به حرکت درآمده و عملیات فرز کاری به صورت اتو ماتیک انجام خواهد شد.
در ماشینهای فرز رومیزی کوچک،پیشروی اتوماتیک تنها در حرکت طولی میز ماشین فراهم شده است.
در ماشینهای بزرگتر،پیشروی اتوماتیک برای تمام حرکتهای ماشین در جهتهای مختلف امکان پذیر شده است.
پیشروی مکانیزه میز ماشین فرز،با سرعتهای پیشروی مختلف امکان پذیر است.همچنین در این ماشینها،حرکت سریع میز در جهتهای مختلف نیز در نظر گرفته شده است.
با استفاده از حرکت سریع میز ،می توان قطعه کار را به سرعت به طرف ابزار هدایت کرده و یا آن را از ابزار دور کرد.
حداکثر سرعت پیشروی در نمودارهای سرعت ماشین مربوطه درج شده است.
برای حرکت دادن سریع میز،ابتدا باید اهرم پیشروی مکانیزه به جهت مورد نظر را در گیر کرده و سپس اهرم حرکت سریع را تحریک نمود.
هنگامی که ابزار برشی با قطعه کار در گیر است ،هرگز از حرکت سریع استفاده نکنید.
تنظیم سرعت برشی و پیشروی در فرز کاری با توجه به طراحی یک ماشین فرز ،سرعت برشی (سرعت دورانی تیغه فرز) و سرعت پیشروی (سرعت جا به جایی میز) به گو نه های مختلفی تنظیم می شود:
1-با جابه جا کردن تسمه ها
2-تنظیم پولیهای تنظیم شونده
3-تعویض وضعیت چرخدنده ها ،توسط اهرمهایی که روی گیر بکس تعبیه شده است. این اهرمها به گونه ای است که با جا به جا کردن آن می توان سرعت حاصل را از جدول درج شده در کنار اهرم تشخیص داد.
در بعضی ماشینهای فرز،تغییر سرعت به صورت هیدرولیکی یا الکتریکی انجام می شود.
همیشه قبل از تعویض سرعت یک ماشین فرز،دستورالعمل ماشین را در این مورد بدقت مطالعه کنید.همچنین لازم است قبل از تعویض موقعیت تسمه ها ماشین را متوقف کنید.
ایمنی در ماشینهای فرز
ماشین فرز نیز نظیر دیگر ماشینهای ابزار ،پس از انجام عملیات براده برداری باید تمیز شود.برای تمیز کردن میز ماشین فرز از براده ها ،باید از یک قلم موی متوسط استفاده کنید.
براده ها مثل تیغ هستند،بنابر این هیچوقت نباید از دست برای برداشتن براده ها استفاده نمایید.
همچنین هیچ وقت از هوای فشرده برای تمیز کردن میز ماشین از براده استفاده نکنید.
براده هایی که در اثر جریان هوای فشرده به اطراف پرتاب می شوند،ممکن است به شما یا افراد دیگری که در اطراف ماشین هستند ،صدمه وارد کند.
از طرف دیگر اگر از روغن به عنوان مایع برشی در فرز کاری استفاده شده باشد،جریان هوای فشرده می تواند یک جریان از پودر ذرات معلق روغن که به شدت آتش گیر است به وجود آورد.
در این شرایط اگر جریان پاشش روغن در معرض یک شعله باز قرار گیرد،حتما مشتعل خواهد شد.
پس از زدودن براده ها،میز ماشین و دیگر تجهیزات را با یک تکه پارچه نرم پاک کنید.
برای به کار گیری ایمن یک ماشین فرز،روش زیر پیشنهاد می شود:
قبل از شروع کار با یک ماشین فرز،کاملا با عملکرد آن آشنا شوید.در صورتی که در مورد یک عملکرد آن تردید دارید،دستورالعمل را مجددا مطالعه کنید یا از شخص مطلعی کمک بگیرید.
هرگز یک ماشین فرز را در حالی که حواس شما به علت مصرف دارو یا ماده دیگری تحت تاثیر قرار گرفته است،به کار نگیرید.
به هنگام فرز کاری حتما از لباس کار مناسب و عینک محافظ استفاده کنید.
قبل از انجام کارهای زیر ماشین را را متوقف نمایید.
انجام تنظیم ماشین یا اندازه گیری،
پاک کردن ماشین از براده،
باز کردن حفاظها یا دربهای ماشین.قبل از این کار حتما ماشین را خاموش کنید.
به هنگان جا به جا کردن تیغه فرزها،حتما یک دستکش مناسب به دست کنید و یا از یک تکه پارچه ضخیم برای این کار استفاده نمایید.
برای جا به جایی قطعات سنگین،نظیر گیره،دستگاه تقسیم،میز گردان،و قطعه کارهای بزرگ ،از همکاران خود کمک بگیرید.
اطمینان یابید که تجهیزات نگهدارنده قطعه کار،کاملا بر روی میز ماشین محکم شده و قطعه کار نیز درون آن محکم بسته شده باشد.
ایجاد حالت فنری یا لرزش در این قطعات ممکن است باعث گیر کردن ابزارهای نازک و یا شکستن آن شود.
هیچوقت به ابزار برشی در حال گردش نزدیک نشوید.
در موقع فرز کاری یا انجام هر گونه عملیات براده برداری ،با کسی صحبت نکنید و به شخص دیگر اجازه ندهید ماشین ابزار شما را به کار اندازد.
هرگز به هنگامی که ماشین فرز در حال براده برداری است،ولگردی نکنید.
تمامی حواس خود را جمع کار خود کنید و برای هر حادثه ای آماده باشید.
زمین حوالی ماشین را از براده پاک کنید.همچنین ما یع برشی ریخته شده روی زمین را فورا تمیز کنید. بر روی زمینهای لغزنده ،خاک اره یا دیگر ترکیبات جذب کننده روغن بریزید. کلیه پارچه های آغشته به روغن را در ظرفهای فلزی در بسته جمع آوری نمایید و درب آن را محکم ببندید.
محل قرار گیری کلید توقف اضطراری ماشین را بشناسید.
عملیات فرز کاری
عملیلت فرز کاری به دو گروه اصلی تقسیم می شوند:
پیشانی تراشی،به معنای براده برداری از قطعه کار به طوری که سطح تراشیده شده موازی با پیشانی یا قاعده تیغه فرز باشد.سطوح تخت و وسیع قطعات به این روش فرز کاری می شود.
بغل تراشی،به معنای براده برداری از قطعه کار به طوری که سطح تراشیده شده موازی یا سطح جانبی تیغه فرز باشد.
تیغه فرزها
تیغه فرزها عموما استوانه ای شکل هستند که تعدادی لبه های برشی (دندانه ها)در پیرامون آن ایجاد شده است.
تنوع تیغه فرزها بسیار زیاد است و در اندازه ها،انواع و شکلهای متفاوتی عرضه می شوند.علت تنوع زیاد ابزارهای فرز کاری این است که یک تیغه فرز را نمی توان همانند یک ابزار تراشکاری با سنگ زدن به فرمهای مختلف در آورد.
انواع تیغه فرزها
تیغه فرز ها به دو دسته تقسیم می شوند:
تیغه فرزهای یکپارچه که بدنه و لبه های برشی آن به صورت یکپارچه و از یک جنس ساخته شده است.
تیغه فرزهای تکه دار که در آنها لبه های برشی به صورت تکه هایی جدا نشدنی از ماده برشی مخصوصی ساخته و به روش لحیم کاری سخت با روبندهای مکانیکی بر روی بدنه ابزار متصل می گردند.
در این تیغه فرز ها،تکه های برشی ساییده شده یا شکسته را می توان به راحتی با تکه نو تعویض نمود واز دور انداختن کل ابزار جلوگیری کرد.
طبقه بندی تیغه فرزها
معمولا تیغه قرزها بر اساس روش نصب آنها بر روی اسپیندل ماشین فرز،طیقه بندی می شوند:
تیغه فرزهای غلتکی یا دیسکی که بر روی محور ابزار گیر افقی ماشینهای فرز نصب می شوند.
2-تیغه فرزهای انگشتی یا دنباله دار که دنباله آنها استوانه ای یا مخروطی و یکپارچه با لبه های برشی ابزار ساخته میزشود.
این تیغه فرزها با استفاده از کولت یا بوشهای شیاردار فنری داخل اسپیندل ماشین قرار می گیرند.
3-تیغه فرز های پیشانی تراش که مستقیما بر روی برآمدگی اسپیندل ماشین فرز با نگهدارنده مخصوص تیغه فرزهای پیشانی همار می شوند.
جنس تیغه فرزها
با توجه به اینکه تیغه فرزها باید توانایی براده برداری از مواد با جنسها و استحکامهای مختلف را داشته باشند،یک تیغه فرز ایده آل باید شرایط زیر را دارا باشد:
1-مقاومت سایشی زیاد،تا لبه های برشی آن در اثر سایش با مواد مختلف،سریعا ساییده نشوند.
2-سختی سرخ بالا،تا لبه های برشی در اثر حرارت ایجاد شده هنگام براده برداری استحکام خود رااز دست ندهند.