فرزکاری آلومینیوم
فرزکاری آلومینیوم شامل فرآیندهایی برای ماشینکاری آلومینیوم خام و تبدیل آن به محصول نهایی است. این فرآیندهای مختلف مواد اضافی را از قطعه کم می‌کنند و ویژگی منحصر به فردی را در قسمت فرزکاری تشکیل می‌دهند. این فرآیندها دارای انواع اختصاصی ابزارهای برش هستند (به عنوان مثال، فرز انگشتی سرتخت، بال نوز، تیپ ردیوس و … ).
1- مشخصات آلومینیوم
آلومینیوم یکی از ماشین‌کاری‌ترین مواد روی کره زمین است. این فلز نه تنها در پوسته زمین فراوان است، بلکه بسیار سبک و انعطاف‌پذیر است که آن را برای کاربردهای متعدد در صنایع مختلف ایده‌آل می‌کند.
دو نوع کلی آلومینیوم صنعتی وجود دارد: ریخته گری و فرفورژه. آلومینیوم ریخته‌گری انعطاف پذیری بالاتر و استحکام کششی کمتری را ارائه می‌دهد. هزینه تولید آن کمتر است و حاوی مقادیر قابل توجهی از عناصر دیگر از جمله منیزیم و سیلیکون است. آلومینیوم فرفورژه فلز خالص‌تری است که باعث می‌شود سایندگی آن کمتر شود. این بسیار مقاوم در برابر حرارت است و در مقایسه با آلمینیوم ریخته‌گری ماشینکاری عالی را ارائه می‌دهد.
اگر به دنبال ماشینکاری آلومینیوم به صورت تکی هستید، انتخاب درست فرز انگشتی اهمیت چندانی ندارد. اکثر ابزارها این کار را انجام می‌دهند. با این حال، اگر به دنبال فرزکاری هزاران مورد در هفته هستید، انتخاب ابزار شما اهمیت قابل توجهی خواهد داشت. انتخاب نادرست می‌تواند به طور چشمگیری هزینه‌های تولید را افزایش دهد و بر کیفیت محصول نهایی تأثیر بگذارد.
چالش اصلی در ماشینکاری آلومینیوم حرارت است. در مقایسه با فولاد، آلومینیوم دارای نقطه ذوب بسیار کمتری است. به همین دلیل، یک همجوشی ناشی از اصطکاک بین فرز انگشتی و قطعه ممکن است رخ دهد و هم قطعه فرزکاری و هم ابزار را از بین ببرد. بنابراین، انتخاب فرز انگشتی با هندسه، روکش، شیار و زاویه‌های مناسب ضروری است.
2- فرز انگشتی آلومینیوم
تولید کنندگان صدها نوع مختلف فرز انگشتی را برای فرزکاری آلومینیوم می سازند. و به همین دلیل، دشوار است که بدانید کدام یک را برای برنامه خود انتخاب کنید. در اینجا همه مواردی که باید در مورد استانداردهای فرز انگشتی آلومینیوم بدانید آورده شده‌است:
1-2- هندسه فرز انگشتی آلومینیوم
فرزهای انگشتی شامل یک دنباله، گلویی، شیار و لبه هستند. شیار قسمتی از فرز است که شامل لبه برش است و از نوک فرز تا دنباله ادامه دارد. دنباله قسمتی از ابزار است که لبه برشی ندارد. این فقط یک قطعه فلزی استوانه‌ای است که سازندگان شیار را از آن برش می‌دهند. هندسه فرز انگشتی معمولاً به شکل و طرح اصلی آن اشاره دارد. هندسه‌ای که انتخاب می‌کنید معمولاً به ماهیت ماشینکاری که می‌خواهید انجام دهید بستگی دارد و نه خود ماده.
مثلا:
- فرزهای سرتخت که به عنوان فرز اندمیل نیز شناخته می‌شوند، برای عملیات بغل‌تراشی، پروفیلینگ و ایجاد شیار مناسب هستند.
- فرزهای انگشتی میکرو با قسمت گلویی بلند تداخل بین قطعه کار و ابزار را کاهش می‌دهند.
- فرزهای سرگرد یا بال‌نوز برای زمانی است که می‌خواهید لبه‌های گرد ایجاد کنید و عملیات کانتورینگ کاربرد دارند.
- فرز انگشتی تیپ ردیوس معمولاً برای قالب‌های فرز در نظر گرفته می‌شوند.
علاوه بر هندسه کلی، گزینه‌های مختلف دیگر نیز برای فرز انگشتی مطرح است. به عنوان مثال، ابزارهای براده شکن، تخلیه براده را بهبود می‌بخشد. فرزهای استاندارد دو و سه شیار دارای لبه‌های دندانه‌دار هستند که برای برداشتن تراشه‌ها از سطوح برش طراحی شده‌اند و برای عملکرد بهتر تغذیه با سرعت‌های بالاتری کار می‌کنند. هندسه براده شکن اندازه براده را برای تخلیه بهتر آن کاهش می‌دهد.
2-2- روکش فرز انگشتی آلومینیوم
روکش‌ها به منظور افزایش سختی، کاهش سایش، افزایش عمر ابزار و ایجاد یک مانع حرارتی بین ابزار در قطعه کار طراحی شده‌اند. همچنین، برخی از روکش‌ها ممکن است تخلیه مواد ماشینکاری را بهبود بخشند و آسیب ناشی از اصطکاک را کاهش دهند. از آنجایی که آلومینیوم یک فلز نرم است، روکش‌های فرز انگشتی نیازی به ایجاد سختی اضافی ندارند. با این حال، به دلیل نقطه ذوب پایین فلز آلمینیوم، پوشش‌هایی برای کاهش گرمای اضافی در برخی شرایط لازم است.
- TB – یا پوشش الماس تترا باند – دارای ضریب روانکاری بالایی است و براده‌ها را به راحتی خارج می‌کند و نیاز به خنک‌کننده را کاهش می‌دهد. همچنین، می‌تواند طول عمر ابزار را به دلیل سختی طبیعی مواد الماس افزایش دهد.
- کروم نیترید آلومینیوم + نیترید سیلیکون (nACRo) نیز برای کاربردهای با حرارت بالا مناسب هستند. nACRo از ابزارها در برابر سایش محافظت می‌کند و قبل از شروع به شکستن تا 1100 درجه مقاومت در برابر حرارت دارد.
- نیترید زیرکونیوم (ZrN) برای آلیاژهای آلومینیوم ساینده استفاده می‌شود. الماس آمورف روانکاری و سایش را بهبود می‌بخشد و از گرد شدن لبه‌ها جلوگیری می‌کند و عملکرد برتری را در کاربردهای فلزات غیرآهنی ارائه می‌دهد.
3-2- شیار فرز انگشتی آلومینیوم
وقتی نوبت به انتخاب فرز انگشتی برای فرزکاری آلومینیوم می‌رسد، شیارها شاید مهم‌ترین نکته باشند. آنها براده‌های آلومینیومی را از قطعات کار جدا می‌کنند. شیارها به تیغه‌های برشی اطلاق می‌شود که از نوک فرز انگشتی به سمت پایین بدنه آن کشیده شده‌اند. به عنوان مثال، یک فرز انگشتی تک شیار دارای یک لبه برش است، در حالی که یک فرز دو شیار دارای دو لبه است و … .
تعداد شیار هایی که یک فرز انگشتی دارد، استحکام، ظرفیت تخلیه براده، زمان سایش، دقت عمودی و عملکرد آن را در مواد نرم و سخت تعیین می‌کند. به طور کلی، هر چه تعداد شیارها بیشتر باشد، فرز سفت‌تر است. با این حال، عملکرد تخلیه براده کاهش می‌یابد. فرزهای تک شیار در مقایسه با فرزهای شش شیار زمان سایش، دقت عمودی و زبری سطح ضعیفی دارند اما هنگام ماشینکاری مواد نرم مانند آلومینیوم، عملکرد بهتری دارند. فرزهای انگشتی آلومینیوم معمولاً در انواع دو یا سه شیار عرضه می‌شوند. تعداد شیار پایین منجر به سایش بیش از حد می‌شود در حالی که تعداد بیشتر از استخراج براده در حین فرزکاری با سرعت بالا جلوگیری می‌کند.
4-2- زاویه فرز انگشتی
زاویه مارپیچ زاویه بین خط مرکزی آسیاب و مماس لبه برش آن است. فرزهای انگشتی با زوایای کم، لبه‌های برشی دارند که کندتر از آن‌هایی که زوایای بالاتری دارند، دور آنها پیچ می‌خورد.
زوایای مارپیچ برای ماشینکاری آلومینیوم اهمیت زیادی دارد. برای برش آلومینیوم، ماشین‌کارها معمولاً از زوایای مارپیچ ۴۵ درجه، ۵۰ درجه و ۵۵ درجه استفاده می‌کنند. اینها کمترین پدیده چتر را ایجاد می‌کنند و بهترین تعادل را بین استحکام و استخراج تراشه ارائه می دهند.
زوایای مارپیچ کم 15 درجه باعث حذف براده و گشتاور برش عالی می‌شود، اما از نظر کشش محوری ضعیف باقی می‌مانند. زوایای مارپیچ شیب‌دار بیش از 55 درجه کشش محوری استثنایی را ارائه می‌دهند، اما گشتاور برش اغلب برای بسیاری از کاربردهای ماشینکاری آلومینیوم بسیار کم است.
