فرزکاری

فِرِزکاری (به آلمانی: Fräsen) یکی از رایج ترین فرآیندهای ماشین کاری و براده برداری در صنایع ساخت و تولید به شمار می رود و در بسیاری از موارد به عنوان عملیات پرداخت نهایی یا نیمه نهایی قطعات مورد استفاده قرار می گیرد.

تقریبا تمامی قطعات و اشیای مورد استفاده بشر از ساده ترین ابزارها مانند خودکار و چکش گرفته تا قطعات پیچیده صنعتی به روش هایی تولید می شوند که در آن ها براده برداری انجام شده است. فرآیند های تولید مبتنی بر براده برداری می توانند دارای حرکت دورانی یا حرکت خطی ابزار برش باشند. ماشین فرز از جمله ماشین ابزار هایی است که فرآیند براده برداری در آن با حرکت دورانی ابزار انجام می شود.

ماشین فرزکاری ابزاری است برای ایجاد سطوح تخت، شیارها، پروفیل ها و اشکال هندسی پیچیده بر روی قطعات فلزی و همچنین مواد غیر فلزی نظیر آلیاژ ها، پلیمر های مهندسی و پلاستیک سخت. در این فرآیند، ابزار برش با حرکت دورانی خود براده را از قطعه کار جدا می کند، در حالی که قطعه کار بر روی میزی نصب شده است که امکان حرکت در یک یا چند محور را دارد.

در فرآیند فرزکاری، هر یک از لبه های تیغه فرز در هنگام چرخش ابزار، تنها برای مدت کوتاهی در تماس با قطعه کار قرار گرفته و عمل براده برداری را انجام می دهد و سپس تا رسیدن نوبت بعدی، از تماس خارج شده و فرصت خنک شدن پیدا می کند. به همین دلیل تیغه های فرز بر خلاف ابزارهای براده برداری با تماس پیوسته، تحت تنش و حرارت دائمی قرار نمی گیرند و این ویژگی امکان افزایش سرعت براده برداری، بهبود کیفیت سطح و افزایش عمر ابزار را فراهم می کند.^[۱]

ماشین‌های فرز بسته به این که محور اصلی تیغه فرز آن افقی یا عمودی باشد به نام‌های ماشین فرز افقی یا عمودی نامیده می‌شود.

در ماشین فرز افقی حرکت دورانی ممکن است از یک ترانسمیشن یا از یک موتور و جعبه دنده بگیرد که برای کارهای سری و تک‌سازی بکار می‌رود.

ماشین فرز عمودی نیز در مواردی که فرم دادن، کف تراشی یا تک‌سازی به وسیلهٔ فرز افقی امکان‌پذیر نیست استفاده می‌شوند و سر فرزگیر نیز قابلیت چرخش ۴۵ درجه در دو جهت را دارد. میز این ماشین‌ها نیز دارای سه حرکت طولی و عرضی و عمودی است که با دست یا خوکار عمل می‌شود.

ماشین فرز همه‌کاره نیز نوع دیگری از این ماشین هاست که با سوارکردن دستگاه‌های اضافی می‌توان آن را به جای ماشین فرز عمودی استفاده کرد. میز این ماشین می‌تواند ۴۵ درجه به چپ و راست حرکت کند. برای کارهای پیچیده از قبیل پیچ تراشی، جای خار تراشی، دنده تراشی نیز از ماشین فرز ویژه استفاده می‌شود. از جمله ماشین فرزهای ویژه می‌توان به ماشین فرز کپی اشاره کرد که دارای دو محور است و یکی روی مدل قرار گرفته و دیگری از روی مدل قطعه جدیدی را می‌تراشد.

امروزه استفاده از فرزکاری رزوه در حال افزایش است. پیشرفت‌های به‌دست‌آمده در ابزارهای ماشین‌کاری ، فرزکاری رزوه را تبدیل به فرایند سوراخ‌کاری مهمی در کاربردهای مختلف از قبیل پزشکی، فضایی، دفاعی و صنایع رایانه کرده‌است.^[۲]

چهار حرکت در ماشین فرز صورت می‌گیرد.

• حرکت دورانی یا حرکت محور فرز که سبب گردش تیغه فرز می‌شود.
• حرکت طولی و عرضی میز توسط دست یا به‌طور خودکار.
• حرکت عمودبر محور فرز به سمت بالا یا پایین.

بسته به جنس قطعه کار، قطر تیغه فرز و سرعت برش عوض کردن دور ماشین فرز و سرعت پیشروی میز قابل تغییر است. در حالتی که ماشین خاموش باشد با توجه به جدول و اهرم‌های موجود در هر ماشین می‌توان دور و سرعت پیشروی را کم یا زیاد کرد.^[۳]

دستگاهی که تقسیمات از جمله کشیدن خط یا ایجاد شکاف و غیره توسط آن انجام شود دستگاه تقسیم می‌گویند که از اجزای زیر تشکیل شده‌است:

1. تنه ثابت که سایر قسمت‌های متحرک روی آن سوار شده‌است.
2. محور کار که در یک طرف محور کار چرخ حلزون قرار گرفته و به سر دیگر آن می‌توان مرغک، صفحه مرغک و سه نظام برای بستن کار سوار کرد.

۳-چرخ حلزون که غالباً ۴۰ دندانه است.

1. حلزون
2. صفحه تقسیم: هر دستگاه تقسیم معمولاً سه عدد صفحه تقسیم داردکه دارای سوراخ‌هائی هستند که در تقسیم قطعه کار نقش اساسی دارند و بعضی مواقع برای راحتی کار دو طرف صفحات را سوراخ دار می‌سازند.
3. دسته تقسیم: این دسته برای چرخاندن محور حلزون برای به‌دست آوردن تقسیمات محاسبه شده بکار می‌رود. این دسته دارای یک شکاف کشوئی و مهره می‌باشد که به وسیلهٔ بازکردن مهره می‌توان بازوی دسته را کوتاه یا بلند کرد. هدف از این کار قرار دادن شیطانک در مقابل دایره‌ای است که تعداد سوراخ مورد نیاز را دارد.
4. موشک (شیطانک): موشک متصل به دسته تقسیم است و برای ثابت نگه داشتن صفحه و مشخص کردن سوراخ مورد لزوم می‌باشد.
5. پرگار: بر روی محور صفحه تقسیم سوار شده و دو شاخه آن را هر بار به تعداد سوراخ‌های مورد نیاز باز می‌کنند.
6. سوراخ برای نگهداری صفحه تقسیم.
7. پین برای تقسیم مستقیم.
8. صفحه تقسیم برای تقسیمات مستقیم.
9. نوک گیر و صفحه مرغک.
10. قطعه کار.
11. تیغه فرز.

پس از تنظیم دستگاه و رعایت نکات ایمنی می‌توان با استفاده از صفحه‌ای نازک بین قطعه و تیغه فرز می‌توان تیغه فرز با قطعه را مماس کرد. سپس براده برداری به روش همراه (فشاری) یا معکوس انجام می‌شود.

در جهت بار فشاری جهت حرکت پیش روی میز دستگاه (قطعه کار) و دوران تیغه فرز هم جهت باهم می‌باشد، تیغه فرز اول براده ضخیم و سپس براده نازک را برمی‌دارد. از این رو ضربه‌های اولیه شدیدتر است و از طرفی امکان دارد قطعه کار به زیر فرز کشیده شود به احتمال بسیار زیاد دندانه‌های تیغه فرز خواهد شکست. به همین علت ماشین‌هایی که برای بار موافق ساخته می‌شوند باید قوی باشند و به هیچ وجه آزادی در میل هدایت یا مهره آن‌ها پیدا نشود. از جمله مزایای این روش می‌توان به صافی سطح بهتر کاهش انرژی مصرفی و توانایی برش کاری قطعات نازک اشاره کرد؛ و از معایب آن عدم توانایی براده بری قطعات دارای سطح سخت کاری شده‌است. در روش براده برداری معکوس جهت بار مخالف گردش تیغه فرز است و براده رفته رفته ضخیم می‌شود و فشار وارد شده به تیغه افزایش می‌یابد. این روش جهت پیشروی قطعه کار مخالف جهت دوران تیغه فرز بوده و نیروی برشی سعی در جدا کردن قطعه کار از میز را دارد بنابراین سطح قطعه کار کمی موج دار خواهد شد که از معایب این روش به‌شمار می‌آید.^[۴]

• دستگاه فرز
• تراشکاری
• طرح نگار یونی