یکی از ابزارهای ماشینکاری که بیشترین کاربرد را در صنایع ساخت و تولید دارد، با نام دستگاه فرز بین مصرفکنندگان شناخته میشود. از دستگاه فرز به منظور تراشکاری، سوراخکاری، شیارتراشی، برش قطعات با دقت بالا و … استفاده میشود. این ابزار ظاهری مشابه به دریلهای میزی دارد و تنها تفاوت این دو با یکدیگر وجود سه محور حرکتی میز دستگاه فرز است. از دستگاه فرز برای ماشینکاری بر روی موادی مانند فلز، پلاستیک، چوب و … میتوان برشهای با دقت بالا استفاده میشود. اجزای تشکیل دهنده دستگاه فرز دارای قطعات مختلفی است که در این مقاله به طور کامل آن ها را شرح خواهیم داد.
1) بدنه
بدنه دستگاه فرز، بخش مهمی از سیستم است، که قسمتهای مختلف ماشین بر روی آن قرار میگیرند. معمولا جنس بدنه خارجی و در برخی موارد جنس بدنه داخلی، چدن است که به روش ریختهگری ساخته میشود. بدنه دستگاه به دلیل قرار گرفتن قسمتهای مختلف بر روی آن باید از دوام، استحکام و کیفیت بالایی برخوردار باشد.
2) میز
یکی از بخشهای دستگاه فرز که قابلیت جابهجایی در جهتهای طولی و عمودی را دارد، میز است. علاوه بر این حرکت به صورت عرضی با کمک کشابی که در قسمت بالایی دستگاه لحاظ شده است میتواند انجام شود. تمامی این حرکتها به دو صورت اتوماتیک و دستی قابلیت اجرا دارند. برای انجام بهتر کار توصیه میشود هنگام حرکت عمودی میز، ابزار دستگاه با میزان فاصلههای کوتاهتری به صورت عمودی نیز حرکت داشته باشد. میز دستگاه فرز در دو نوع گونیایی و اصلی دستهبندی میشود.
میز اصلی
هرگاه بخواهیم یک قطعه چوبی، فلزی یا پلاستیکی خام، فرزکاری شود با کمک قرار دادن آن بر روی میز اصلی میتوانید این کار را به راحتی انجام دهید. قطعه کار باید به صورت ثابت و در موقعیت مناسب قرار گیرد؛ به همین دلیل معمولا با کمک پیچ و مهره این قطعه را بر روی میز اصلی محکم میکنند.
میز اصلی قابلیت جابهجایی در تمامی جهات را دارد و برای این کار از میز گونیایی و زانویی کمک میگیرد. تمامی محورهای جابهجایی با توجه به نوع دستگاه قابلیت این را دارند که به صورت دستی و خودکار تنظیم شوند. قطعه کار توسط شیارهای T شکل موجود بر روی میز اصلی دستگاه فرز با کمک روبند، انواع گیرهها و … محکم میشوند تا کار فرزکاری به آسانی انجام شود.
میز گونیایی
میز گونیایی درواقع به عنوان تکیهگاه میز اصلی است، که به منظور محکم نمودن قطعه کار استفاده میشود. هر دوی میزهای اصلی و گونیایی بر روی زانویی دستگاه قرار میگیرند که توانایی حرکت در راستای افقی را دارد.
3) گیربکس یا جعبه دنده
فرزکاری توسط دستگاه بر روی مواد مختلف با یک میزان سرعت مشخصشده انجام میشود. سرعت این کار توسط بخشی از دستگاه با نام گیربکس یا جعبهدنده انجام میشود. در حالت کلی سرعت ماشین فرز بر روی ساختار مواد مختلف مانند فلزات، مواد طبیعی یا غیرطبیعی و مواد دیگر کاملا متفاوت است. تعیین سرعت به نوع، جنس و شکل قطعه بستگی دارد. جعبهدنده مسئول تنظیم و تعیین سرعت فرزکاری است. نحوه کار این بخش بدینصورت است که توان خروجی موتور را گرفته و آن را به سرعتهای مختلف تنظیم میکند. در دستگاههای فرزکاری اتوماتیک، جعبهدنده میتواند میز فرز را در جهات مختلف حرکت دهد تا عملیات به صورت اتوماتیک انجام شود. جعبهدنده در دو نوع وجود دارد که از قرار زیر هستند:
جعبه دنده مخصوص دوران
دوران محور اصلی با 18 دور متفاوت در کنار ترمز مغناطیسی توسط این جعبهدنده انجام میگیرد. عقب کشیدن فلکه میانی گیربکس و چرخاندن طبلک تنظیم دور برای قرار گرفتن آن در قسمت بالایی، از تنظیمات اصلی ماشین است. در نهایت حلقه میانی رها شده و علامت فلش مقدار دور تنظیمشده نشان داده میشود.
جعبه دنده مخصوص سرعت
کنترل حرکت خرگوشی و سرعت پیشروی در جهتهای مختلف طولی، عرضی و ارتفاع بر عهده این گیربکس است. برای این کار پس از عقب کشیدن حلقه دستگاه و چرخاندن طبلک تنظیمشده، مقدار عددی مورد نظر در قسمت بالا قرار گرفته و نشان داده میشود. مقدار عددی مشخصشده رو به روی شاخص میزان سرعت پیشروی تنظیمی را نشان میدهد.
4) ستون و پایه
یکی از اصلیترین بخشهای دستگاه فرزکاری که سایر بخشهای دیگر ماشین بر روی آن قرار میگیرند، ستون و پایه است. ستون از بخشهایی مانند محفظهی روغن و پمپی به منظور روانکاری بخش دیگر به نام اسپیندل تشکیل شده است. ستون بخشی از تمام دستگاههای فرز است که بر روی پایه قرار میگیرد. پایه قسمتی است که از محفظه و پمپ حاوی محلول خنک کاری (آب صابون) تشکیل شده است و از دیگر اجزای تشکیل دهنده دستگاه فرز می باشد.
هنگام انجام فرایند ماشینکاری در دستگاه فرز، حرارت بالای تولیدشده موجب فرسایش ابزار میشود و همین امر باعث کاهش عمر مفید ابزار خواهد شد. از طرفی خسارتهای جبرانناپذیری مانند کاهش بازدهی و راندمان ماشینکاری و همچنین کاسته شدن کیفیت سطحی را به دنبال خواهد داشت. وجود محلول خنک کاری در قسمت پایه موجب کاهش اصطکاک و حرارت شده و همین امر بهبود شرایط ماشینکاری را ایجاد میکند.
5) زانویی
بخش دیگری از دستگاه فرزکاری که با نام زین شناخته میشود، وظیفه نگهداری از میز اصلی را بر عهده دارد. درواقع میز اصلی بر روی زانویی قرار میگیرد. این قسمت، از جنس چدن ریختهگری شده است و میتواند حرکتهایی در راستای افقی و عمودی داشته باشد که قابلیت تنظیم به صورت دستی و خودکار را دارد. زانویی توسط یک شیار دم چلچلهای بر روی ستون دستگاه فرز محکم میشود. در برخی دستگاهها حرکت عرضی یا افقی زانویی امکانپذیر نیست.
6) اسپیندل
محور دورانی اصلی یا اسپیندل در دستگاه فرز به منظور تامین حرکت دورانی ابزار به کار برده میشود. اسپیندل با کمک یک یاتاقان بر روی ستون قرار گرفته و حرکت دورانی خود را از جعبهدنده اصلی دستگاه دریافت میکند. همانطور که گفته شد، جعبهدنده با هدف تنظیم سرعت دوران توسط کاربر در دستگاه فرز مورد استفاده قرار میگیرد. اهرمهای تغیر دهنده وضعیت چرخدندهها موجب ایجاد تغییر سرعت دورانی اسپیندل میشوند. تنظیم و مشخص کردن تعداد دور اسپیندل بر روی هر دستگاه متناسب با جدول نصبشده بر روی بدنه انجام میشود. علاوه بر این میتوان با این دادهها، وضعیت اهرمها را با سرعت موردنظر تعیین کرد. برای آشنایی بیشتر با این قطعه پیشنهاد میدهیم مقاله نقش اسپیندل موتور در دستگاه های سی ان سی را مطالعه کنید.
7) بازو
بازو یکی دیگر از قسمتهای ماشین فرز است که وظیفه نگهداری محور دستگاه را بر عهده دارد. در ماشین فرز افقی و عمودی به ترتیب دو بازوی فوقانی و گردشی استفاده میشوند. برای خرید دستگاه فرز CNC نیز میتوانید با کارشناسان ما در تماس باشید تا با مشاوره و راهنمایی به شما بهترین محصول را پیشنهاد دهند.
بازوی فوقانی
بازوی فوقانی به منظور استفاده در فرزهای افقی تولید میشود. میله فرزگیر یا درن دو طرفه از یک سمت به سوراخ محور دستگاه متصل و از سمت دیگر از یاتاقانی که وظیفه نگهداری از میله فرزگیر را دارد، عبور میکند. بازوی فوقانی برای تعیین جای مناسب بخشی از دستگاه است که مجموعه یاتاقان و صفحه نگهدارنده را تشکیل میدهند و از دیگر اجزای تشکیل دهنده دستگاه فرز می باشد.
بازوی گردشی
بازوی مورد استفاده در فرزهای عمودی از نوع بازوی گردشی است. در حالت کلی این بازو به منظور نگه داشتن محور اصلی در دستگاههای فرز عمودی به کار برده میشود. این نوع ماشینهایی که دارای بازوی گردشی هستند را ماشین فرز بر پایه بازو یا Ram مینامند.
8) درن
بخشی از دستگاه که با کمک یک دنبالهی مخروطی شکل به منظور نگهداری از ابزار به سوراخ محور متصل میشود را درن یا میله فرزگیر مینامند. میله فرزگیر در دو نوع یک طرفه و دو طرفه ساخته شده و به منظور اتصال تمامی تیغههای فرز سوراخدار استفاده میشود.
درن یک طرفه
میله فرزگیر یا درن یک طرفه بیشترین کاربرد را در ماشینهای فرز عمودی دارد. با استفاده از این قسمت میتوان عملیات فرزکاری را بر روی سطوح جانبی انجام داد. در این نوع درن، فرزگیر یاتاقان پشتیبان وجود ندارد.
درن دو طرفه
درن دو طرفه در دستگاههای فرزکاری از یک طرف به سوراخ محور و از طرف دیگر به یاتاقان کمکی وصل میشود. یاتاقان کمکی بر روی صفحه نگهدارنده میله فرزگیر قرار میگیرد و با استفاده از بازوی فوقانی در مکان مناسب و صحیح خود نصب میشود. میله فرزگیر با درن دو طرفه وظیفه بستن تیغه فرزهای غلتکی، پولکی، فرم تراش و … را در دستگاه فرز بر عهده دارد.
9) تیغه فرز
یکی از وظایف دستگاه فرز، براده برداری است، که این کار توسط تیغه فرز انجام میشود. تیغه فرز یک نوع ابزار است که با کمک چندین لبه برندهای که دارد میتواند با حرکتهای دورانی بر روی قطعه کار عمل براده برداری را با دقت تمام انجام دهد. گوه قسمتی از فرم اصلی هر لبه برنده است که میتوان زوایای حرکتی را بر روی آن تشخیص داد. تیغهها در انواع مختلف از نظر جنس، شکل و نوع لبههای برنده دارد که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم.
تیغه فرز غلتکی
ماشینکاری قطعاتی که به شکل تخت هستند در فرزهای افقی و توسط تیغه فرز غلتکی انجام میشود. لبههای برشی با قرارگیری در محیط این ابزار توسط میلههای فرزگیر دو طرفه محکم میشوند. این لبهها میتوانند به صورت ساده، موازی با محور چرخش یا مارپیچ استفاده شوند. برخی تیغه فرزهای غلتکی دارای دندانههای مارپیچ هستند، که این دندانهها نفوذ ابزار به قطعه کار را تحت کنترل گرفته و به صورت آرام و با وارد کردن ضربههای کمتری به سطح قطعه عملیات ماشینکاری را انجام میدهد. وجود دندانههای مارپیچی باعث میشود تا کیفیت ماشینکاری با هدایت برادهها افزایش یابد.
فرایندهای روتراشی و پرداخت فرزکاری سطوح تخت توسط تیغه فرز غلتکی انجام میشود. لبههای مارپیچی امکان این را به تیغه میدهند تا بتواند به سمت چپ یا راست حرکت کرده و مقدار زاویهای نسبت به محور عمود ایجاد کند. زاویه 20 الی50 درجه برای تیغههای دنده ریز و درجه 50 الی 55 برای تیغههای با دنده درشتتر به کار برده میشود.
تیغه فرز پولکی یا دیسکی
ایجاد شیارهای با عمق زیاد یا انجام برشکاری بر روی قطعات با ضخامت بالا نیاز به تیغههای برشی با طول زیاد دارد که این کار توسط تیغه فرز پولکی یا دیسکی در فرزهای افقی انجام میشود. تیغه پولکی یا دیسکی برای ایجاد برش بر روی قطعات، شیار تراشی، لبه تراشی و موارد دیگر مورد استفاده قرار میگیرد که نسبت قطر به ضخامت این نوع ابزار زیاد است.
یکی از راههای کاهش هزینههای مصرفی در تولید تیغههای دیسکی، تولید تیغه فرز دیسکی یا پولکی با اندازههای بزرگ به صورت دو تکه است. به نحوی که بدنه ابزار از فولادی معمولی و قسمتهای لبه برش از فولادهای تندبر استفاده کرده و در نهایت به یکدیگر متصل میشوند. یکی از روشهای ایجاد شیارهای بزرگ و عمیق میتوان از تیغههای فرزی که در دو طرف خود و در سطح جلویی دارای لبههای برنده هستند استفاده کرد. در مقابل تیغههایی که تنها در دو طرف خود لبههای برنده دارند به منظور ایجاد برشکاری و شیارهای کوچک به کار برده میشوند. تیغههای پولکی میتوانند تا عرض 0.3 میلیمتر شیار را ایجاد کنند.
تیغه فرز انگشتی
یکی از پرمصرفترین و متنوعترین بخشهای مورد استفاده در دستگاه فرز عمودی، تیغههای فرز انگشتی هستند. این تیغهها با قطر کم و ظاهری مشابه با مته تولید میشوند. لبههای برشی ساده یا مارپیچی در محیط و پیشانی این نوع تیغه وجود دارد. یکی از دلایل استفاده از تیغه انگشتی در فرایندهای شیارتراشی، چرخنده تراشی، پله تراشی، پیشانی تراشی و … وجود ظرافت در این ابزار است.
تیغه فرز پیشانی تراش
ابزار استفادهشده در دستگاههای فرز عمودی که وظیفه ماشینکاری سطوح صاف و پلهها را بر عهده دارد، تیغه فرزهای غلتکی پیشانی تراش است. این نوع تیغهها با شکل مخروطی دارای لبههای برنده در محیط خود مانند تیغه فرزهای غلتکی ساده و در سطحهای پایینتر دارای لبههای برنده است. وجود لبههای برنده در پیشانی تیغه پیشانی تراش موجب میشود تا سطح ایجادشده صافی بیشتری نسبت به سایر تیغهها داشته باشد.
تیغه فرز فرم تراشی
تیغه فرم تراشی در دو شکل تیغه فرز انگشتی به منظور استفاده در فرزهای عمودی و تیغه غلتکی برای استفاده در فرزهای افقی تولید میشوند. این نوع تیغه دارای لبههای برنده فرم دار هستند که با هدف ایجاد شکل مشابه با لبههای برنده بر روی قطعه کار مورد استفاده قرار داده میشود. تیغه فرم تراشی هم به صورت استاندارد و هم به صورت سفارشی مطابق با نیاز مصرفکننده میتواند در انواع متنوع تولید شود.
ایجاد شیارهای چرخدنده، تیغههای چرخ زنجیر تراش، میل دنده تراش، رزوه تراش و … از نمونههای رایج تیغههای فرم تراش هستند. با کمک این نوع تیغهها میتوانید سطوح محدب و مقعر را به ترتیب با تیغه فرز محدب و تیغه فرز مقعر ایجاد کنید.
تیغه فرز هد بورینگ
یکی از ابزارهای به کار برده شده برای ایجاد داخل تراشی توسط دستگاه فرز، هد بورینگ یا مته لنگ است. در برخی از هد بورینگها یک پیچ روی آن قرار گرفته شده است که به کمک آن میتوانید میزان بار یا قطر سوراخ در حال تراش را تعیین و مشخص کنید. فرایند داخل تراشی به منظور پرداخت سطح داخل سوراخ و افزایش قطر آن انجام میشود. علاوه بر این داخل تراشی میتواند به صورت خارج از مرکز، باربرداری کند.
تیغه فرز زاویه تراش
زاویه تراش نوعی از تیغه فرز فرم دار است. وجود تنوع در تیغههای زاویه تراش موجب شده تا دسته دیگری برای آنها در نظر گرفته شود. این تیغه در هر دو نوع فرز افقی و عمودی کاربرد دارد و دلیل نامگذاری آن به خاطر وجود زاویه بین لبههای برنده این ابزار نسبت به محور آن است. از تیغه زاویه تراش برای ایجاد لبههای زاویهدار، سطوح شیبدار، شیارهای زاویهدار و همچنین فرم دهی چلچلهای به صورت نری یا مادگی استفاده میشود. این نوع تیغه فرم دار به دو صورت انگشتی و غلتکی تولید میشود.
10) سیستم روانکاری
سیستم روانکاری در دستههای مختلف تقسیمبندی میشوند. برخی از این سیستمها قابلیت تنظیم به صورت مرکزی و خودکار دارند که با کمک سیستمهای کنترلی تابلو برق تنظیم میشوند. مقدار روغن این نوع سیستمها توسط گیربکس اصلی تعیین میشود. برخی دیگر از این نوع سیستم به صورت دستی با کمک تلمبه کار میکنند که بیشترین کاربرد را در ریلهای طولی و ارتفاع دارند. مقدار روغن مورد نیاز سیستم روانکاری دسته دوم در مخزن نصبشده کنار دستگاه قرار میگیرد.
از جمله نکاتی که باید در مورد سیستم روانکاری مورد توجه قرار داد عبارتاند از:
- وجود سیستم روانکاری به دلیل این است که ماشین فرز باید به صورت پیوسته روغنکاری شود تا عمر مفید دستگاه افزایش یابد.
- از روغنهای مناسب به منظور روانکاری ماشین استفاده نمایید.
- علاوه بر تعویض روغن، قسمتهای دیگر مانند لولهها و محفظههای روغن را نیز تمیز و پاک کنید.
- از پارچههای بدون پرز برای تمیزکاری استفاده کنید.
11) سیستم خنک کاری
سیستم خنک کاری به منظور کنترل درجه حرارت ماشین فرز در حین عملیات ماشینکاری تعبیه شده است. مخزن این سیستم در قسمت کف و پایه دستگاه قرار میگیرد. مواد داخلی سیستم خنک کاری با کمک پمپ و شیلنگ به محل براده برداری انتقال داده میشود. مقدار مصرفی این سیستم توسط شیر تنظیمکننده قابل کنترل است.
12) قطعات الکترونیکی
قطعات الکترونیکی در ماشین فرز به دو دسته تابلو برق و تابلو کنترل تقسیم میشوند که در زیر به آنها خواهیم پرداخت.
تابلو برق
بر روی تابلوی برق کلیدهایی به منظور قطع اضطراری نصب شده که موجب میشود با قطع شدن برق دستگاه، حرکت متوقف شده و تا زمانی که اتصال مجدد برقرار نشود، امکان راهاندازی ماشین فرز وجود نخواهد داشت. وظیفه اصلی تابلو برق در ماشین فرزکاری، تقسیم برق به قسمتهای مختلف است. کلید دیگری با عنوان چپگرد یا راستگرد به منظور تغییر جهت دوران ماشین فرز بر روی تابلو برق تعبیه شده که بر روی محور دستگاه تاثیر خواهد گذاشت.
تابلو کنترل
یکی از وظایف تابلو کنترل به عنوان قطعه الکترونیکی موجود در ماشین فرزکاری، کنترل حرکتهای برشی است. در اکثر تابلوهای برق ماشین فرز، میزان شدت جریان برق مصرفی توسط نمایشگر مشخص میشود. کنترل ترمز مغناطیسی، اتومات کند و سریع و سیستم خنک کاری از جمله وظایف دیگر تابلو کنترل به شمار میروند.
بررسی تفاوت اجزای سازنده فرز عمودی و افقی
دستگاه فرز عمودی به دلیل قرار گرفتن عمودی محور ابزارگیر در این نوع دستگاه نامگذاری شده است. انجام ماشینکاری قطعات مختلف در این دستگاه امکانپذیر است. قسمتهای مختلف این ماشین مشابه با فرز افقی است. محور فرزگیر بر روی کلگی دستگاه قرار میگیرد که در برخی از آنها میتواند تحت یک زاویه مشخص نصب شود و در برخی دستگاههای فرزکاری عمودی میتوان با جابهجا نمودن بخشهای مختلف، آن را به صورت فرز افقی تبدیل کرد. در این نوع ماشین فرز همواره امتداد محور فرزگیر بر روی سطح تراش عمود است. از ماشین فرز عمود برای پیشانی تراشی، شیار تراشی، ایجاد سطوح زاویهدار و … استفاده میشود.
در مقابل ماشین فرز افقی است که محور ابزارگیر آن به صورت افقی قرار میگیرد و به همین ترتیب میتواند عملیات ماشینکاری را بر روی قطعات کاری مختلف انجام دهد. ماشین فرز افقی به منظور تامین دوران و چرخش تیغه فرز و ایجاد سرعت برش مناسب از جعبهدنده یا گیربکس استفاده میکند. جعبهدنده، انرژی حرکتی خود را از الکتروموتور نصبشده بر روی دستگاه دریافت میکند. مکانیزم حرکتی این نوع ماشین به صورت طولی، عمودی و عرضی است که به صورت خودکار قابل اجرا است.
سخن پایانی
ماشین فرزکاری یکی از دستگاههای مورد نیاز در دستگاههای ساخت و تولید است که در صنایع تولیدی متعدد به کار گرفته میشود. ماشینهای فرز با قابلیتهای مختلف و در انواع گوناگون فرز عمودی، افقی، یونیورسال تولید میشوند. استفاده از ماشین فرزکاری به عنوان یک روش تخصصی در ماشینکاری محسوب میشود. وظیفه اصلی دستگاه فرز، براده برداری سطوح قطعه کار با کمک ابزار چند لبه در حال چرخش به نام تیغه فرز است. هر ماشین فرز از اجزا و ابزارهای مختلف تشکیل شده که امکان براده برداری را بر روی قطعه کار فراهم میکند. برای بررسی و خرید دستگاه فرز CNC به صورت نو و کارکرده می توانید با ما در تماس باشید. در این مقاله به طور کامل به بررسی اجزای تشکیل دهنده دستگاه فرز پرداختیم تا در صورت هر گونه تعمیر و عیب یابی بتوانید مشکل خود را برطرف نمایید.
سوالات متداول
- سطح قطعه توسط کدام قسمت از دستگاه فرز، تراش داده میشود؟
تیغههای فرز در انواع مختلف به منظور براده برداری از قطعه کار و انجام عملیات تراشکاری بر روی آن به کار برده میشوند.
- سیستم روانکاری چه وظیفهای در ماشین فرزکاری دارد؟
سیستم روانکاری به منظور روغنکاری ماشین فرز در دستگاه تعبیه شده است. انجام عملیات ماشینکاری در طولانیمدت موجب میشود تا دستگاه به تعمیر و سرویس بیشتری احتیاج داشته باشد، با استفاده از روغنکاری پیوسته ماشین شما میتوانید از آن در برابر خرابیهای احتمالی محافظت کنید.
- مقدار سرعت فرزکاری بر روی قطعه کار توسط کدام قطعه در ماشین فرز تعیین میشود؟
جعبهدنده یا گیربکس با دریافت توان خروجی از موتور دستگاه، میزان سرعت فرزکاری را تنظیم مینماید. دلیل مقدار سرعت فرز متفاوت، ساختار مواد مختلف طبیعی و غیرطبیعی و فلزات است.
- کدام تیغه فرز بیشترین کاربرد را در ماشین فرزکاری افقی دارد؟
تیغههای غلتکی، تیغه فرز پولکی یا دیسکی و تیغه فرم تراشی غلتکی از جمله تیغههایی هستند که به منظور برش لبههای قطعه کار در ماشین فرز افقی استفاده میشوند.