دستگاه فرز و فرزکاری

امروزه فرزکاری یکی از معمول ترین فرآیند های ماشین کاری ، پرداخت نهایی و ماشین کاری نهایی روی قطعات تولیدی به حساب می آید . ماشین فرز ابزاری ست برای ساخت شکل های پیچیده در تولید قطعه های فلزی و یا دیگر مواد جامد . در دستگاه فرز ابزار برش است که می چرخد و از قطعه بار برمی دارد و قطعه خام روی میزی قرار گرفته که آن میز می تواند حرکت کند .

فرز کاری معمول ترین نوع ماشین کاری برای براده برداری قسمت های اضافه از بخش های مختلف قطعه کار است . پیشرفتهای به‌ دست ‌آمده در ابزارهای ماشینکاری ، فرزکاری را تبدیل به فرآیند مهمی در کاربردهای مختلف از قبیل ساخت قطعات و تجهیزات پزشکی ، فضایی ، دفاعی و صنایع رایانه کرده ‌است . در ساخت قطعات مختلفی که جنسشان از فولاد ، چدن ، برنج ، فلزات غیرآهنی و یا مواد مصنوعی که دارای سطوح هموار و یا خمیده و یا اینکه دارای شکاف و دندانه و غیره باشند می‌توان از دستگاه فرز . سطوح جانبی قطعاتی که فرز کاری می‌شوند می توانند روتراشی شده و یا پرداخت شده باشد لیکن قطعاتی که احتیاج به سطح تراشیده شده خیلی پرداخت داشته باشند مانند راهنما های ماشین‌های ابزار پس از فرزکاری آن‌ها را شابر زده و یا بوسیله سنگ پرداخت می‌کنند .

در ماشین فرز برای براده برداری از قطع کار در فرآیند فرزکاری از تیغه چند لبه استفاده می شود که تیغه فرز نام دارد . لبه های برنده تیغه فرز گوه ای شکل هستند ( مانند رنده تراشکاری در دستگاه تراش ) که روی محیط دایره ای دارند . در دستگاه فرز و در فرآیند فرزکاری هر یک از لبه های تیغه فرز در حین گردش دورانی خود مدت کوتاهی براده برداری می کنند و تا نوبت بعدی بدون براده برداری آزاد گردش کرده خنک می شوند . بنابراین تیغه های فرز مانند رنده تراشکاری در اثر برش تحت فشار دائم قرار نمی گیرند ، و براده برداری با آنها سریع تر انجام می شود . ماشین های فرز بسته به این که محور اصلی تیغه فرز آن افقی یا عمودی باشد به دو دسته ماشین فرز افقی و ماشین فرز عمودی دسته بندی می شوند . امروزه استفاده از دستگاه فرز همه رزوه در حال افزایش است . پیشرفتهای بدست آمده در ابزارهای ماشینکاری ، فرزکاری رزوه را تبدیل به فرایند سوراخ کاری مهمی در کاربردهای مختلف از قبیل پزشکی ، فضایی ، دفاعی و صنایع رایانه کرده است.

ماشین فرز می تواند بازه گسترده ای از هندسه های براده برداری ، مانند سطوح تخت ، زاویه دار ، دنده های چرخدنده و شیارها را ایجاد کند . فرآیند فرزکاری نیاز به دستگاه فرز ، قطعه کار ، فیکسچر و ابزار برش دارد . قطعه کار به یک فیکسچر که درون دستگاه قرار دارد ، متصل است . ابزار برش شامل دندانه های تیزی است که با سرعت بالا در گردش است . با تماس قطعه کار و ابزار برش بخش های اضافی از روی قطعه کار برداشته می شود .

ماشین فرز یکی از ماشین‌ ابزار هایی است که در ماشین‌کاری کابررد فراوان دارد .

دستگاه فرز ظاهری شبیه دریل‌های رو میزی دارد با این تفاوت که داری حداقل سه محور حرکتی می‌باشد ( xyz )

ابزار برنده ماشین فرز را تیغ فرز نامند . فرآیند هایی را که می‌توان با ماشین فرز روی فلزات انجام داد عبارتد از : صفحه تراشی ، شیار در آوردن ، برش ، کنار تراشی ، چرخ دنده تراشی ، چرخ دنده مارپیچ تراشی ، کارهای کپی به ‌وسیله ماشین فرز کپی ، فرم تراشی به ‌وسیله تیغ فرز فرم .

همانطور که تا کنون توضیح داده شد فرزكاري يكي از مهمترين عمليات های براده برداري مـي باشـد .  در واقع فرزكـاري عبـارت اسـت از ماشينكاري انواع سطوح خارجي، داخلي و فرم دار و قطعات مختلف ، با اسـتفاده از ابزارهاي برشي چند لبه كه در آن ابزار، ( تيغه فرز ) با حركـت دورانـي و قطعه كار با حركات پيشرونده و همچنین تنظيم بار .

معمولا عملیات فرزكاري بر روي قطعات مسطح ويا بلوكها انجام مي شود . برعكس تراشكاري كه قطعات استوانه اند وسطح آن براده برداري مي شود .

فرزکاری معمولا برای ساخت قطعاتی که نامتقارن بوده و دارای ویژگی های بسیاری از جمله شیار، سوراخ، جیب و... باشند مناسب است . یکی دیگر از کاربرد های ماشین فرز در ساخت قالب های سه بعدی است . ماشین فرز در عملیات های ثانویه قطعاتی که با روش های مختلف تولید می شوند نیز به کار می رود و تصحیحات نهایی روی قطعه کار را انجام می دهد .

براي ايجاد شيارها ، پاكتها ، بغلزني ، پله تراشي و غيره از دستگاه فرز استفاده مي کنند . عملیات فرزكاري در واقع مكمل تراشـكاري مي باشد و قطعاتي را كه توسط تراش نميتوان ايجاد كـرد بـا اسـتفاده از ماشین فرز بـه راحتي قابل براده برداري و ساخت مـي باشـند .

تيغه فرز ابزار براده برداري در دستگاه فرز مـي باشـد كـه بـا اسـتفاده از آن براده برداري انجام شده و از روي قطعه كار براده برداری می کند .

انواع تيغـه فرزهـا بسيار زياد است و باتوجه به کاربردشان ساخته شده اند. جنس تيغه فرز بايد سخت تر از  جنس قطعه كار باشد و بتوانند در دما های بـالا مقاومت کنند و تغییر شکل و ماهیت ندهند . جنس اوليه تيغه فرزها از فولاد ابزارسازي بود اما تيغـه فرزهـايي كـه از فـولاد تنـد بـر ساخته مي شوند متداولترين نوع تيغه ها هستند كه در صنعت به منظور صرفه جـويي در هزينه استفاده مي شوند .

در آلیاژ اين فولادها علاوه بـر آهن و كربن ، عناصـري مانند واناديم ، موليبدن ، تنگستن و كروم به وجود دارد ، که باعث بالا رفتن قدرت تحمـل و توان برش زياد می شوند و تا حدود 600 درجه دما را تحمل می كنند . نـوع ديگـر فـولاد آلیاژی كه آلياژ فولاد و كربن فولفرام و كبالت است HSS نام دارد و تا حدود 900 درجه توان تحمل دما را دارد .