1- ابزار برش دستگاه CNC و ماشینکاری CNC

1-1- کنترل عددی کامپیوتری یا همان CNC چیست؟

در ماشین‌کاری، CNC که کنترل عددی کامپیوتری نیز نامیده می‌شود، کنترل خودکار ابزارها با استفاده از کامپیوتر است. CNC برای کار با ابزارهایی مانند مته، فرز انگشتی، کفتراش، برقو، قلاویز و … استفاده می‌شود. دستگاه CNC یک قطعه از مواد (فلز، پلاستیک، چوب، سرامیک، سنگ یا کامپوزیت) را با پیروی از دستورالعمل‌های برنامه‌نویسی (جی کد (G-code)) و بدون کنترل مستقیم عملیات ماشین‌کاری توسط اپراتور، به شکل مشخصی تبدیل می‌کند.

دستگاه CNC یک پلت فرم قابل مانور موتوری است که توسط یک کامپیوتر، طبق دستورالعمل‌های ورودی خاص کنترل می‌شود. دستورالعمل‌ها در قالب یک برنامه کدنویسی متوالی از دستورالعمل‌های کنترل ماشین مانند جی کد و ام کد (برای مطالعه بیشتر در مورد اینکه جی کد و ام کد چیست اینجا کلیک کنید.) به یک دستگاه CNC تحویل داده می‌شوند. این برنامه می‌تواند توسط یک شخص نوشته شود یا اغلب توسط نرم افزار طراحی گرافیکی به کمک کامپیوتر (CAD) یا نرم افزار تولید به کمک کامپیوتر (CAM) تولید شود.

1-1-1- مزایا و معایب CNC

CNC نسبت به ماشین‌کاری غیرکامپیوتری برای تولید تکراری، بهره‌وری را افزایش می‌دهد. در دستگاه CNC به جای آن که ماشین به صورت دستی (به عنوان مثال با استفاده از اهرم‌ها) یا به صورت مکانیکی توسط راهنماهای الگوی از پیش ساخته کنترل شود، به کمک کامپیوتر کنترل می‌شود. با این حال، این مزایا از نظر هزینه سرمایه و زمان راه‌اندازی هزینه قابل توجهی دارند. برای برخی از نمونه‌سازی‌های اولیه و کارهای کوچک، یک اپراتور ماشین خوب می‌تواند قطعات را با استاندارد بالا تکمیل کند در حالی که گردش کار CNC هنوز در حال راه‌اندازی است.

1-1-2- نگاه کلی به نحوه عملکرد دستگاه CNC

در سیستم‌های CNC مدرن، طراحی یک قطعه مکانیکی و برنامه ساخت آن به صورت خودکار است. ابعاد مکانیکی قطعه با استفاده از نرم افزار CAD تعریف و سپس توسط نرم افزار CAM به دستورالعمل‌های ساخت تبدیل می‌شود. دستورالعمل‌های حاصل (توسط نرم‌افزار «پست پردازنده») به دستورات خاص لازم برای یک ماشین خاص برای تولید جزء تبدیل و سپس در دستگاه CNC بارگذاری می‌شوند.

از آنجایی که هر جزء خاص ممکن است به استفاده از چندین ابزار مختلف نیاز داشته باشد (مته، اره، پروب های لمسی و غیره) ماشین‌های مدرن اغلب چندین ابزار را در یک “سلول” ترکیب می‌کنند. در سایر تاسیسات، چندین ماشین مختلف با یک کنترل کننده خارجی و اپراتورهای انسانی یا روباتیک استفاده می‌شود که قطعه را از ماشینی به ماشین دیگر منتقل می‌کند. در هر صورت، مجموعه مراحل مورد نیاز برای تولید هر قطعه به صورت خودکار است و قطعه‌ای را تولید می‌کند که تمام مشخصات در نقشه اصلی CAD را برآورده می‌کند، جایی که هر مشخصات شامل یک تلورانس است.

1-2- ابزار برش در ماشینکاری CNC

برای ساخت قطعات با اشکال ساده و همچنین پیچیده به کمک دستگاه CNC، باید انواع مختلفی از ابزارهای برش را داشته باشیم. هر ابزار ویژگی خاص خود را دارد. به این دلیل که ماشینکاری CNC یک فرآیند تولید همه کاره است. به عنوان یک طراح قطعات مکانیکی، شناخت ابزارهای مختلف و هدف خاص آن‌ها مهم است. تنها در این صورت است که می‌توانید قطعات ماشینکاری را به طور کامل طراحی کنید. در زیر ابزارهای که برای ساخت قطعات به کمک ماشینکاری CNC ضروری است آورده شده‌است.

1-2-1- مته

مته‌ها دارای یک نقطه برش مخروطی و یک محور با یک یا چند فلوت (شیارهای مارپیچی که از قسمت بیرونی ابزار عبور می‌کنند) هستند. زاویه نوک برش معمولاً 120 درجه است و شیارهای مارپیچ به تخلیه براده‌ها به خارج از سوراخ کمک می‌کنند. معمولاً مته‌های ماشینکاری CNC در سه نوع مته مرغک، راهنما و مارپیچ وجود دارند که هر نوع عملکردهای مهم متفاوتی دارد. شما باید از مته‌های راهنما برای ایجاد نقاط کوچک روی قطعه کار استفاده کنید تا بتوانید با استفاده از مته مارپیچ به درستی سوراخ کنید. از مته‌های مرغک نیز برای ایجاد سوراخ محل قرارگیری مرغک مناسب‌تر هستند.

1-2-2- فرز انگشتی

فرزهای انگشتی شبیه مته‌ها هستند اما در نوع عملیات ماشینکاری که انجام می‌دهند متفاوت‌اند. آنها به طور معمول تا هشت لبه برش تیز در انتها و کناره‌ها دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا مقادیر زیادی از مواد را در مدت کوتاهی حذف کنند.

فرزهای انگشتی انواع مختلفی دارند که نوع فرز انگشتی خشن و پرداخت رایج‌ترین آنهاست. فرزهای انگشتی خشن تا هشت فلوت دارند، درست مانند فرزهای انگشتی معمولی (پرداخت). با این حال، شیار‌ها در فرز‌های انگشتی خشن دندانه‌دار هستند و به شما این امکان را می‌دهند که مقادیر بیشتری از مواد را در مقایسه با فرز‌های انگشتی معمولی حذف کنید. آنها برای حذف مواد با سرعت بالا، قبل از استفاده از فرز پرداخت در نظر گرفته می‌شوند. فرز پرداخت برای به دست آوردن یک سطح صاف و نسبتا دقیق استفاده می‌شود.

1-2-3- اینسرت

اینسرت‌های ماشینکاری از مواد مختلف مانند کاربید تنگستن، سرمت، سرامیک و نیترید بور مکعبی (CBN) ساخته می‌شوند. آن‌ها به گونه ای طراحی می‌شوند که به راحتی بر روی هلدرهای سازگار خود سوار شوند. در صورت ساییدگی یا آسیب دیدگی لبه برش یک اینسرت می‌توان از لبه دیگر آن استفاده کرد. این ویژگی زمان خواب دستگاه را کاهش و بهره‌وری را افزایش می‌دهد. عملکرد اصلی یک اینسرت این است که یک لبه برش تیز و بادوام ایجاد کند که بتواند به طور موثر مواد را از قطعه کار حذف کند. آن‌ها معمولاً در عملیات ماشینکاری مختلف از جمله تراشکاری، فرزکاری، سوراخکاری و رزوه‌تراشی استفاده می‌شوند.

1-2-4- فرز کفتراش

در اغلب موارد، مواد اولیه (یا قطعه کار) مورد استفاده در ماشین‌های فرز CNC، قبل از انجام عملیات اصلی فرزکاری به نوعی آماده‌سازی نیاز دارند. فرزهای کفتراش ابزارهای برش تخصصی هستند که به شما امکان می‌دهند قبل از انجام عملیات برش دقیق، بخش‌های صافی از قطعه کار بسازید. این ابزار دارای یک بدنه صلب با چندین اینسرت قابل تعویض است که در صورت نیاز می‌توان آن‌ها را تعویض کرد.

1-2-5- برقو یا ریمر

اکثراً نمی‌توان سوراخی به قطری با تلورانس مشخص را به کمک مته سوراخکاری کرد. ما برای به دست آوردن سوراخ هایی با تلورانس از پیش تعریف شده خاص از برقوها استفاده می‌کنیم. جدول تلورانسی وجود دارد که به انتخاب تلورانس مناسب در هر قطر سوراخ کمک می‌کند. برای هر یک از این تلورانس‌ها، یک برقو در دسترس است. قطرهای خاص با قطرهای محور خاص به منظور دستیابی به تلورانس خاص استفاده می‌شوند.

1-2-6- قلاویز

قلاویز ابزاری است که برای ایجاد رزوه درون یک سوراخ از قبل ایجاد شده کاربرد دارد. قلاویزها به طور کلی در دو نوع ماشینی و دستی موجود هستند. برای ایجاد رزوه با روش دستی با از یک سری قلاویز دستی سه مرحله (برای رزوه‌های سایز ریز از قلاویز دو مرحله استفاده می‌شود) به ترتیب استفاده کنید. برای این کار باید از یک دسته قلاویز با کمک نیروی دست استفاده کنید. در مقابل، قلاویزهای ماشینی بر روی دستگاه‌های مختلف بسته می‌شوند که برای رزوه‌تراشی با سرعت بالا و تولید انبوه مناسب هستند.

1-2-7- هلدر

هلدرهای اینسرت تراشکاری ابزارهایی هستند که به نگه داشتن ایمن و محکم اینسرت‌ها در طی عملیات ماشینکاری کمک می‌کنند. آن‌ها در انواع مختلف هلدر روتراش، داخل تراش، شیار زنی و رزوه‌تراشی موجود هستند. هر هلدر برای یک اینسرت با شکل هندسی خاص طراحی می‌شود. طول، قطر و زاویه تراشکاری هر هلدر توسط کاربرد آن انتخاب می‌شود.

3-1- جنس ابزار برش CNC

1-3-1- فولاد تندبر (HSS)

فولاد تندبر نوعی فولاد کربنی است که با مواد اضافی مانند مولیبدن، تنگستن، کروم، کبالت و وانادیم آلیاژ شده‌است. این عناصر آلیاژی به HSS مقاومت و دوام بالایی در برابر سایش و دما می بخشد. ابزارهای برش ساخته شده از فولاد تندبر برای برش مداوم با سرعت بالا ایده‌آل هستند. می‌توانید از آن‌ها برای برش فلزات آهنی و غیرآهنی استفاده کنید.

2-3-1- تنگستن کارباید

از ترکیب کربن و تنگستن تشکیل می‌شود. ابزارهای برش ساخته شده از کارباید تنگستن به طور کلی در برابر حرارت، زنگ‌زدگی و خراش مقاوم هستند. در واقع، آن‌ها بسیار بیشتر از ابزارهای برش فولادی در شرایط سخت دوام می‌آورند.

3-3-1- سرامیک

ابزارهای برش ساخته شده از سرامیک مقاومت در برابر حرارت و خوردگی بالایی دارند. همچنین، آن‌ها از نظر شیمیایی پایدار هستند زیرا سرامیک با اکثر فلزاتی که ممکن است به عنوان قطعه کار استفاده شوند واکنش نشان نمی‌دهد. ابزارهای برش سرامیکی دارای راندمان برشی بالا هستند و برای پرداخت نهایی فولادهای سخت، چدن و ​​سوپرآلیاژها ایده‌آل هستند.