اجزای ماشین فرز

میز اصلی دستگاه (Table)

دستگاه فرز دارای یک میز اصلی است که بلوک فلزی یا چوبی خامی که باید فرزکاری شود روی آن قرار می گیرد. به قطعه ای که قرار است فرزکاری روی آن انجام شود، اصطلاحاً قطعه کار گفته می شود. قطعه کار، قبل از شروع فرز باید کاملاً ثابت و در موقعیت مناسب باشد. معمولا قطعه کار را با گیره یا پیچ و مهره های T شکل، روی میز فرز محکم می کنند.

میز اصلی محل قرار گیری قطعه کار است و بواسطه ی میز گونیایی و زانویی دستگاه در تمامی راستاها قابلیت جابجایی دارد. تمام یا بعضی از محورهای جابجایی می توانند بصورت دستی یا خودکار تنظیم شوند. روی میز اصلی ماشین فرز، شیارهای T شکلی وجود دارند که برای بستن قطعه کار توسط روبنده، نصب انواع گیره ها و متعلقاتی همچون دستگاه تقسیم مورد استفاده قرار می گیرد.

میز گونیایی

میز اصلی -که محل بستن قطعه کار است- روی میز گونیایی سوار شده و هر دوی میزهای اصلی و گونیایی روی زانویی دستگاه فرز قرار گرفته و می توانند در راستای افقی جابجا شوند.

ستون و پایه (Column and Base)

ستون و پایه اصلی ترین بخش ماشین های فرز هستند که سایر بخش ها و قطعات روی آن ها سوار می شوند. در تمامی دستگاه های فرز، ستون روی پایه استوار شده و شامل محفظه ی روغن و پمپی برای روانکاری اسپیندل است، همچنین محفظه و پمپ محلول خنک کاری (در بیشتر مواقع آب صابون) در پایه ی دستگاه قرار گرفته است.

در فرآیند ماشینکاری حرارت زیادی تولید می شود که نرخ فرسایش ابزار را افزایش داده و به عبارتی از عمر ابزار کاسته و تاثیرات مخرب دیگری همچون کاهش کیفیت سطحی و کاهش راندمان ماشینکاری را بر جای می گذارند. محلول های خنک کاری با کاهش اصطکاک و حرارت؛ به بهبود شرایط ماشینکاری کمک می کنند.

زانویی ماشین (Knee)

بخشی از بدنه ی ماشین فرز که از جنس چدن ریخته گری است، مجموعه ی حامل میز اصلی می باشد که برخی به این مجموعه ی حامل زین می گویند. معمولا زانویی با کمک یک شیار دم چلچله ای روی ستون دستگاه مقید شده و می تواند در راستاهای عرضی و عمودی بصورت دستی یا خودکار جابجا شود. البته بعضی از دستگاه های فرز قابلیت جابجایی خودکار در راستای عرضی را ندارند.

محور دورانی اصلی (Spindle)

اسپیندل در ماشین فرز محوری است که وظیفه تامین حرکت دورانی ابزار را بر عهده دارد. این محور با کمک یک یاتاقان، روی ستون دستگاه سوار شده و حرکت دورانی خود را از جعبه دنده ی اصلی دستگاه می گیرد. جعبه دنده ی ماشین فرز برای ایجاد قابلیت تنظیم سرعت دوران توسط کابر در نظر گرفته شده است.

تغییر سرعت دورانی اسپیندل با کمک اهرم هایی که وضعیت چرخ دنده ها را تغییر می دهند امکان پذیر است. همانند دستگاه تراش برای تنظیم تعداد دور اسپیندل، لازم است به جدول نصب شده روی دستگاه مراجعه کرده و وضعیت اهرم ها را متناسب با سرعت مورد نظر تنظیم نمود.

کلگی (Head)

کله گی شامل محور ابزار یا اسپیندل می شود که تیغه برنده یا همان تیغه فرز دستگاه، بر روی آن قرار می گیرد. همچنین ممکن است دکمه روشن/خاموش و لوازم جانبی مانند لامپ و شیلنگ خنک کننده نیز بر روی آن قرار گیرند.

میله فرزگیر یا درن (Arbor)

میله فرزگیر از طریق یک دنباله ی مخروطی شکل به سوراخ محور متصل شده و مسئولیت نگهداری ابزار را بر عهده دارد. میله های فرزگیر در دو نوع یکطرفه و دوطرفه عرضه می شوند. در ماشین فرزهای افقی، میله فرزگیر دو طرفه از یک سمت به سوراخ محور و از سمت دیگر به یاتاقان کمکی متصل می شود. این یاتاقان روی صفحه ای با نام «صفحه ی نگهدارنده ی میله فرزگیر» متصل شده که توسط بازوی فوقانی در موقعیت صحیح خود قرار می گیرد.

میله فرزگیر دو طرفه برای بستن تیغه فرزهای غلطکی، پولکی (دیسکی)، فرم تراش و … مورد استفاده قرار می گیرد. میله فرزگیر یک طرفه در ماشین های فرز عمودی مورد استفاده است و با کمک آن ها می توان روی سطوح جانبی قطعات عملیات فرزکاری را انجام داد. در این نوع میله، فرزگیر یاتاقان پشتیبان وجود ندارد.

تمامی تیغه های فرز سوراخ دار برای اتصال، نیازمند میله فرزگیر یا درن هستند. ابزارهایی که دنباله های استوانه ای یا مخروطی دارند با روش های دیگری به محور دستگاه متصل می شوند که در محل مناسب مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

بازوی فوقانی و بازوی گردشی

در فرزهای افقی یک بازوی فوقانی (Overhanging Arm) وجود دارد. یک سمت میله فرزگیر دو طرفه به سوراخ محور متصل است و طرف دیگر آن از یاتاقانی عبور می کند که اصطلاحاً «نگهدارنده ی میله فرزگیر (Arbor Support)» نامیده می شود. مجموعه ی این یاتاقان و صفحه ی نگهدارنده، توسط بازوی فوقانی در موقعیت مناسب خود قرار می گیرند.

در عوض، در گروهی از ماشین های فرز عمودی و یونیورسال، محور دستگاه روی بازوی چرخان یا گردشی قرار می گیرد که رم (RAM) نامیده می شود و به چنین دستگاه های فرزی که از رم استفاده می کنند Ram Type Milling Machine گفته می شود که می توان گفت ماشین های فرز بر پایه ی Ram هستند.

موتور (Motor)

محرک دستگاه فرز که در واقع قلب دستگاه محسوب می شود موتور است که قدرت، دور و گشتاور آن با توجه به مدل و کاربرد مورد نظر متفاوت است. موتورهایی با کنترل سرعت متغیر - که به صورت الکترونیکی انجام می شود- و موتورهایی با سرعت ثابت وجود دارند که سرعت و توان را با سیستم پولی یا چرخ دنده تنظیم می کنند.

جعبه دنده (Gearbox)

به خاطر ساختار مواد مختلف طبیعی و مصنوعی، همه مواد و همه فلزات را نمی توان با یک سرعت معین فرزکاری کرد. بدین جهت با توجه به نوع، جنس و شکل قطعه، سرعت فرزکاری تعیین می شود. برای تنظیم سرعت های مختلف، دستگاه های فرز دارای جعبه دنده ای هستند که توان خروجی را از موتور گرفته و آن را با سرعت های مختلفی تنظیم می کند. در فرزهای اتوماتیک، جعبه دنده، میز فرز را در جهات مختلف حرکت می دهد تا فرزکاری به صورت اتوماتیک انجام شود.

تیغه های فرز

تیغه ها در دستگاه فرز کار برش را انجام می دهند. تیغه ها از نظر ماهیت، هندسه و جنس؛ انواع گوناگونی دارند که در ادامه مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

انواعی از تیغه فرز

تیغه فرز غلطکی:

تیغه های غلطکی قابل استفاده در فرزهای افقی هستند و برای ماشینکاری سطوح تخت مورد استفاده قرار می گیرند. توسط میله فرزگیر دو طرفه، لبه های برشی در محیط این ابزار قرار گرفته و می توانند بصورت ساده، موازی با محور چرخش، یا مارپیچ باشند. بیشتر تیغه های غلتکی از دندانه های مارپیچی استفاده می کنند، چرا که در این حالت نقوذ ابزار به قطعه کار آرام تر بوده و ضربه ی کمتری وارد می نماید. همچنین دندانه های مارپیچ می توانند با هدایت براده ها، کیفیت ماشین کاری را بهبود بخشند.

تیغه فرز غلطکی برای فرزکاری سطوح تخت و فرآیندهای روتراشی و پرداخت مورد استفاده است. لبه ای مارپیچی آن می تواند به سمت چپ یا راست متمایل باشد و زاویه ای که نسبت به محور عمودی بوجود می آورد برای تیغه های دنده ریز حدود ۲۰ تا ۵۰ درجه و برای تیغه های دنده درشت ۵۰ الی ۵۵ درجه است.

تیغه فرزهای غلطکی پیشانی تراش:

این تیغه ها عموما برای ماشینکاری سطوح صاف و پله ها در دستگاه های فرز عمودی مورد استفاده هستند. به این ابزار تیغه های پیشانی تراش نیز گفته می شود که شکلی مخروطی داشته و علاوه بر لبه های برنده ی قرار گرفته در محیط خود، همچون تیغه فرزهای غلطکی ساده، در سطح پایینی نیز شامل لبه های برنده هستند. لبه های قرار گرفته در پیشانی ابزار منجر می شود این ابزار صافی سطح بیشتری نسبت به ابزارهایی با لبه های صرفا محیطی داشته باشد. این ابزار برای پیشانی تراشی و پله تراشی مورد استفاده قرار می گیرد.

تیغه فرز انگشتی:

این تیغه ها از پرکاربردترین و متنوع ترین ابزارهای مورد استفاده در دستگاه های فرز عمودی هستند. تیغه هایی با قطر کم و ظاهری شبیه مته که می توانند هم در محیط و هم در پیشانی خود لبه های برشی ساده یا مارپیچ داشته باشند. ظرافت این ابزار آن را گزینه ی مناسبی برای فرآیندهایی همچون شیارتراشی (T شکل، دم چلچله ای، اره ای)، جای خار تراشی، چرخدنده تراشی، پله تراشی، پیشانی تراشی و … کرده است.

تیغه فرز انگشتی

از سویی دیگر اندازه ی کوچک این تیغه عامل مهمی در کاهش هزینه ی ساخت این ابزار محسوب شده و باعث می شود تا متناسب با انواع فرآیندهای ماشینکاری، جنس های مختلف قطعات و روش های مختلف نگهداری ابزار(غلاف ها)؛ تیغه های مناسبی عرضه شوند. در همین راستا تیغه فرز انگشتی برای تطابق با غلاف ها و رابط های مختلف می تواند دنباله ای استوانه ای یا مخروطی داشته باشد.

تیغه فرز پولکی یا دیسکی:

تیغه های پولکی یا دیسکی در فرزهای افقی و جهت ایجاد برش روی قطعات، شیارتراشی، لبه تراشی و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. برای ایجاد شیارهای عمیق یا برشکاری قطعات ضخیم، لازم است تیغه های برشی طول زیادی داشته باشند. به همین خاطر نسبت قطر به ضخامت این ابزارها زیاد است. جهت کاهش هزینه ها؛ تیغه فرز پولکی با ابعاد بزرگ بصورت دو تکه ساخته می شود، بدینصورت که بدنه ی ابزار از فولاد معمولی و لبه های برشی از فولاد تندبر ساخته شده و به یکدیگر متصل می شوند.

تیغه فرز پولکی

برای ایجاد شیارهای بزرگ، از تیغه فرزهایی استفاده می شود که هم در دو طرف و هم در سطح جلویی، لبه های برنده داشته باشند، این در حالی است که برای برشکاری یا ایجاد شیارهای کوچک، ابزار تنها در دو طرف خود لبه های برنده خواهد داشت و به علت ضخامت اندک دیسک امکان قرار گیری لبه ها در ناحیه جلویی ابزار وجود نخواهد داشت. با کمک تیغه های پولکی امکان ایجاد شیار تا عرض ۰٫۳ میلیمتر نیز مقدور است.

 تیغه های فرم تراشی:

این تیغه ها نوعی از تیغه های فرز انگشتی (برای فرزهای عمودی) یا غلطکی (برای فرزهای افقی) هستند که لبه های برنده ی آن ها، بصورت فرم دار ساخته شده و برای ایجاد شکل مشابه روی قطعه کار مورد استفاده قرار می گیرند. این تیغه ها نمونه های استاندارد و سفارشی متنوعی دارند. نمونه هایی از رایج ترین تیغه های فرم تراشی عبارتند از تیغه فرزهای مدولی برای ایجاد شیارهای چرخ دنده، تیغه های «چرخ زنجیر تراش»، میل دنده تراش (ایجاد شیارهای هزارخار)، رزوه تراش. همچنین برای ایجاد سطوح مقعر می توان از تیغه فرز محدب و برای ایجاد سطوح محدب از تیغه فرز مقعر استفاده کرد.

تیغه فرز دم چلچله ای (فرم دار)

هدبورینگ یا مته لنگ:

ابزاری برای داخل تراشی با کمک دستگاه فرز است و معمولا روی آن پیچی تعبیه شده که بوسیله آن می توان میزان بار یا قطر سوراخ در حال تراش را تعیین نمود. داخل تراشی برای پرداخت سطح داخل سوراخ و افزایش قطر آن (مخصوصا برای قطرهایی که مته ی استاندارد وجود ندارد) مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند بصورت خارج از مرکز، باربرداری نماید.

هدبورینگ - بورینگ

تیغه فرز زاویه تراش:

تیغه فرز زاویه تراش مناسب برای هر دو نوع فرز افقی و عمودی عرضه می شود. لبه های برنده در این ابزار نسبت به محور آن زاویه داشته و می تواند برای ایجاد لبه های زاویه دار، سطوح شیب دار، شیارهای زاویه دار و همچنین ایجاد فرم هایی همچون نری یا مادگی دم چلچله ای مورد استفاده قرار گیرد.

تیغه فرز زاویه تراش

تیغه فرز زاویه تراش را می توان نوعی از تیغه های فرم دار در نظر گرفت، با این حال به علت گستردگی استفاده از آن ها؛ طبقه بندی جدایی برایشان در نظر گرفته شده است. تیغه های زاویه تراش همچون تیغه های فرم دار، بصورت انگشتی (برای فرزهای عمودی) و غلتکی (برای فرزهای افقی) ساخته می شوند.

اتصال تیغه فرز توسط کلت و یا میله فرزگیر

جهت بستن تیغه فرز از وسایل و تجهیزات مختلفی استفاده می شود که رایج ترین آن ها کلت (Collet) برای فرزهای عمودی و میله فرزگیر (درن) برای فرزهای افقی است.

کلت (Collet)

در فرزهای عمودی، برای نگه داشتن تیغه های فرز با دنباله ی استوانه ای از کلت استفاده می شود. کلت دارای یک قسمت ابزارگیر است که اصطلاحا گیره ی فشنگی نامیده شده و تیغه ی فرز را در خود نگاه می دارد. قسمت دیگر بدنه ای مخروطی است که به محور دستگاه فرز متصل شده و با یک پیچ بلند محکم می شود.

ابزارگیر فرز کلت

میله فرزگیر (درن) یک طرفه

گاهی در فرزهای عمودی لازم است عملیاتی مانند بغل تراشی یا شیارتراشی روی سطوح جانبی قطعه کار انجام شود. در این حالت از تیغه فرزهایی استفاده می شود که میان آن ها سوراخی برای قرارگیری روی میله فرزگیر یک طرفه تعبیه شده است.

میله فرزگیر دو طرفه

این ابزار مختص فرزهای افقی بوده و یک سمت آن با دنباله ی مخروطی درون محور ماشین فرز قرار می گیرد. سمت دیگر میله ی فرزگیر از یاتاقانی عبور می کند که روی صفحه ی پشتیبان قرار گرفته و از تاب برداشتن و لرزش میله فرزگیر جلوگیری می کند.

عمده مشکلات فرزها را می توان در تیغه های آنها دانست چرا که با قطعه برخورد مداوم و شدید داشته و می بایست از بهترین انواع آن ها را استفاده کرد. مشکلات تیغه ها عبارت است از:

• دقت پایین
• انعطاف پذیری پایین
• ایجاد ساییدگی و لغزش
• تشدید خستگی سطحی
• احتمال شکستن تیغه در سرعت های بالا (که می تواند عواقب خطرناکی مانند مرگ کاربر را به دنبال داشته باشد).

برگرفته از ویکی تولید.