http://ivut.iut.ac.ir/content/210/Technical_Drawing_les7-12.pdf

http://ivut.iut.ac.ir/content/210/Technical_Drawing_les7-12.pdf

به اطلاع همکاران محترم میرساند در تاریخ 5/2/91 ساعت 11 در مرکز تحقیفات معلمان (خانه معلم) مجمع عمومی به منظور انتخاب سرگروه سال 91 برگزلر می شود

مقدمه
• فرآیند ریختن و انجماد فلز مذاب ریخته شده به داخل قالب. در فرآیند ریخته گری ماده جامد قابل ذوب تاحد مناسب حرارت داده شده سپس در یک حفره خالی یا قالب ریخته شده تا پس از انجماد به شکل موردنظر درآید. در نتیجه طی یک مرحله، تهیه هرشکل ساده یا پیچیده از هر فلز قابل ذوب امکان پذیر است.

• محدوده اندازه و وزن قطعات قابل تولید به روش ریخته گری بسیار وسیع است و از یک قطعه یک میلیمتری با وزن کمتر از یک گرم (مانند دکمه، قطعات زیپ، طلا و ...) تا قطعات بزرگ چند تنی (مانند پروانه و قطعات کشتی) را شامل می شود.

• فرآیند ریخته گری دارای امتیازات قابل توجهی در ساخت اشکال پیچیده، قطعات با قسمتهای توخالی و یا حفره های داخلی، قطعاتی با سطوح منحنی شکل نامنظم، قطعات خیلی بزرگ و قطعات ساخته شده از فلزاتی که ماشینکاری آنها دشوار است، می باشد.

• عمده ترین اختلاف بین روشهای مختلف ریخته گری، جنس قالب ) ماسه، قلز، سرامیک و ...) و نحوه ریختن مذاب (ثقلی، خلاء، فشار کم یا زیاد و ...( می باشد.



واژه نامه ریخته گری :
برخی از اصطلاحات رایج در ریخته گری که اکثرا” قطعات و تجهیزات مورد استفاده بوده به صورت زیر می باشند:
- درجه: یک قاب صلب فلزی یا چوبی است که توده مدل سازی شده را نگه می دارد.

- ماهیچه (Core): از ماسه یا فلز ساخته شده و با قرار گرفتن در قالب، موجب ایجاد سطوح داخلی مانند سوراخ یا گذرگاه مایع خنک کننده می شود. از موارد بسیار پرکاربرد ماهیچه ها ایجاد محفظه ی سوراخ در قالب ها است گه به عنوان مثال در تصویر زیر برای جلوگیری از نفوذ ذوب به درون مجرای عبور دود در خروجی دود موتور در تصویر زیر از ماهیچه استفاده شده است . ماهیچه های معمولا در قالب های پیش ساخته و دائمی به نام جعبه ماهیچه تولید شده و بسته به نوع مصرف ، از انواع مختلفی از ماسه برای تهیه ی آنها استفاده می شود. در تصویر سمت راست یک ماهیچه و در تصویر سمت چپ یک جعبه ماهیچه را مشاهده می فرمایید.

- تکیه گاه ماهیچه: قسمتی اضافی است که برای قراردادن و حفظ ماهیچه درون قالب، در مدل ماهیچه و یا قالب ایجاد می شود. سپس ار ترکیب قالب و مجموعه ماهیچه، حفره قالب بدست می آید که در حفره شکل یافته فلز مذاب ریخته می شود و پس از انجماد به شکل مطلوب در می آید.
- تغذیه کننده (Riser): حفره اضافی که در قالب تعبیه و با فلز مذاب پر می شود. وظیفه آن جبران انقباض قطعه می باشد. تغذیه کننده باید آخرین قسمتی باشد که منجمد می شود. هرچه میزان انقباض کمتر باشد، عیوبی مانند اعوجاج و حفره هم کمتر خواهد بود.


- سیستم راهگاهی: شبکه ای از کانالهای به هم پیوسته است که برای انتقال فلز مذاب به حفره قالب استفاده می شود.

- حوضچه مذاب: قسمتی از سیستم راهگاهی است که در ابتدای ورود ماده مذاب به قالب قرار دارد و ماده مذاب از پاتیل (یا چمچه) به داخل آن ریخته می شود.


- خط یا سطح جدایش (Parting Line) : سطح مشترک جداکننده دو نیمه درجه قالب یا مدل و دو نیمه ماهیچه


- شیب: حالت مخروطی مدل یا قطعه که امکان خروج آن را از قالب فراهم می سازد.

فرآیند انجماد :
- تغییر حالت یا تغییر فاز فلز از حالت مایع به جامد را عمل انجماد می گویند. در اثر انجماد، سیستم فلز به حالت پایدارتر با انرژی آزاد کمتر تغییر فاز خواهد داد. عامل ایجاد بسیاری از ویژگیهای ساختمانی که در نهایت کنترل کننده خواص محصول هستند، انجماد است. همچنین بسیاری از نقایص ریخته گری از قبیل تخلخل و انقباض جزیی از این فرآیند هستندو در صورتی که در این فرآیند دقت کافی وجود داشته باشد، این عیوب قابل کاهش و یا حتی حذف می باشند.
- در دمای انجماد، برای مدت زمانی درجه حرارت فاز مایع ثابت مانده و پروسه انجماد فلز خالص اتفاق می افتدو در پایان این زمان، کل سیستم از فاز جامد تشکیل یافته و به محض خاتمه پروسه انجماد، درجه حرارت فاز جامد هم مطابق نمودار کاهش می یابد.
- انجماد در فلزات از دو پروسه جوانه زنی و رشد جوانه ها تشکیل یافته است. به تعداد جوانه های رشد یافته، دانه (Grain) در فلز خواهیم داشت.

پیش بینی زمان انجماد:
• مقدار حرارتی که باید از مایع مذاب گرفت تا منجمد شود، تابع اندازه فوق گرم و حجم ماده مذاب درون قالب است. ts (زمان کلی انجماد) از قانون چوورینف (Chovorinov) بدست می آید.
Ts= B (V/A)n
Vحجم قطعه ریختگی، A: مساحت سطوح دور قطعه، B: ثابت قالب که به خصوصیات فلز ریختگی (چگالی، ظرفیت گرمایی و گرمای نهان ذوب)، ماده قالبگیری (چگالی، هدایت حرارتی و ظرفیت گرمایی)، ضخامت قالب و مقدار فوق گرم بستگی دارد.
- می توان قطعات آزمایشی تهیه کرد و در یک ماده قالبگیری، فلز مشخص و شرایط ریخته گری معین، B را تعیین کرد. این مقدار برای محاسبه زمانهای انجماد برای هر قطعه دیگری که در همان شرایط ریخته شود به کار می رود. تعییر آهنگ تبرید و زمان انجماد، تغییر اساسی در ساختمان و خواص محصول به وجود می آورد.

تهیه مذاب خالص
• مواد سائیده شده از دیواره نسوز کوره ها و پاتیلها، ناخالصیهای موجود در محیط یا فلز، اکسید فلز تشکیل شده در اثر واکنش مذاب با اکسیژن موجود در هوا و ...، موجب ایجاد جرم و سرباره شده و اگر وارد قالب شوند، موجب ایجاد عیب در قطعه می شوند.

• بهترین راه برای جلوگیری از ایجاد ناخالصی، تعمیر و پاکسازی منظم کوره، محیط و پاتیل و ذوب کردن فلز در خلاء جهت جلوگیری از تشکیل اکسید می باشد. این روشها بسیار پرهزینه بوده و برای قطعات معمولی به صرفه نمی باشند.

• راه حل ارزان تر، جمع کردن سرباره، استفاده از پاتیلهای مخصوص و استفاده از " فیل خیس (=تر) "های سرامیکی می باشد.

• برای خارج کردن گازهای مذاب، باید پاتیل را در محیط دارای فشار کم و حداقل تلاطم قرار داد.

انقباض در اثر انجماد
• انقباض سه مرحله دارد:
-1 انقباض مایع – در اثر کاهش دمای مذاب از حداکثر تا نزدیک نقطه ذوب
-2 انقباض انجماد – در هنگام تبدیل مایع به جامد
-3 انقباض در حالت جامد – در اثر سردشدن قطعه تا دمای اتاق
• مقدار انقباض مایع به ضریب انقباض حرارتی و مقدار فوق گرم بستگی دارد. چون در طول سردشدن فلز درون قالب، جریان فلز درون سیستم راهگاهی برقرار است، انقباض حالت مایع مشکل چندان مهمی در فرآیند ایجاد نخواهد کرد.

انقباض در اثر انجماد
• بیشترین میزان انقباض در حین تغییر حالت از مایع به جامد اتفاق می افتد. با طراحی مناسب سیستم راهگاهی و تغذیه کننده می توان مقدار زیادی از این انقباض را جبران کرد.

• پس از انجماد، قطعه تا سردشدن تا دمای اتاق بازهم منقبض می شود. این انقباض با بزرگتر گرفتن ابعاد مدل قابل برطرف کردن است.

فرآیندهای ریخته گری
• برای انتخاب بهترین روش ریخته گری باید موارد زیر را با خواسته های خود تطبیق دهیم:
-1 کیفیت سطحی
-2 دقت ابعادی
-3 تعداد قطعات ریختگی
-4 نوع مدل و ماهیچه
-5 هزینه ساخت قالب یا حدیده
-6 محدودیتهای موجود بواسطه نوع ماده انتخابی




ریخته گری در ماسه Sand Casting
• در این روش دانه های ماده دیرگداز (مانند سیلیکا) با مقادیر کمی مواد دیگر مانند خاک رس، چسب و آب مخلوط شده و در اطراف مدل که شکل قطعه مورد نظر را دارد، فشرده می شوند.
• اگر لازم باشد که مدل قبل از ریختن مذاب از قالب خارج شود، قالب باید دو تکه یا بیشتر ساخته شود.

خصوصیات ریخته گری در ماسه
امتیازها: تقریبا هیچ محدودیتی در شکل، اندازه، وزن و پیچیدگی وجود ندارد. تقریبا هر فلزی را می توان ریخته گری کرد.
محدودیتها: تلرانس و پرداخت سطح به خوبی روشهای دیگر ریخته گری نیست. معمولا مقداری ماشینکاری لازم است.

ریخته گری در ماسه Sand Casting
فلزات متداول: چدن، فولاد، آلیاژهای آلومینیوم، مس، منیزیم، نیکل و ...
محدودیت وزن: از 30 گرم تا 3000 کیلوگرم
محدودیت ضخامت: از 5/2 میلیمتر به بالا
تلرانسهای متعارف: در 150 میلیمتر اول، 8/0 میلیمتر و در طولهای بیشتر 30 میکرون به ازای هر یک میلیمتر
شیب لازم در ساخت مدل: 1 تا 3 درجه
پرداخت سطح: Rz=2,5 – 25 µm

مراحل تولید قطعه در ریخته گری ماسه ای
-1 نصف مدل در درجه پایین قرار داده می شود.
-2 روی مدل با ماسه فشرده می شود.
-3 درجه پایین برگردانده شده و درجه بالا روی آن قرار می گیرد. نصف دیگر مدل برروی آن مونتاژ شده و بعد از قرار دادن تغذیه کننده و سیستم راهگاهی، درجه بالا نیز با ماسه پرشده و فشرده می شود.
-4 دو درجه از هم جداشده و مدلهای چوبی و مدلهای راهگاه و تغذیه کننده از ماسه خارج می شوند. کانالهای مذاب نیز با ابزارهای مخصوص کنده شده و سطوح آنها صاف می گردد.
-5 قالب مونتاژ شده و بعد از ریختن مذاب، قطعه خارج می شود.
انواع ماسه برای استفاده در ریخته گری ماسه ای
ماسه:
طبق تعریف ماسه عبارت است از ذرات ریز مواد معدنی که قطر آنها از 0.05 تا 1 میلیمتر تغییر می کند.ماسه های مورد استفاده در انواع مختلف با توجه به:
• ترکیب شیمیایی
• درجه دیرگدازی
• نحوه توزیع دانه ها
• در دسترس بودن
به کار گرفته می شوند.

انواع ماسه:
ماسه ها انواع مختلفی دارند و بنا به نوع استفاده به صورت های مختلفی درجه بندی می گردند که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

انواع ماسه از نظر نحوه یافت و دسترسی :
الف) ماسه طبیعی :
شامل ماسه های رودخانه ای و ماسه های بادی
ماسه طبیعی مستقیماً از منابع طبیعی ، استخراج و استفاده می شود و هیچگونه کار اضافی روی آن انجام نمی شود مثل ماسه کنار رودخانه ( این ماسه ها را بوسیله HCl آزمایش می کنند که حاوی آهک نباشد.)
حسن ماسه رودخانه ای در این است که شسته شده و میزان گردی بیشتری دارند در نتیجه کیفیت سطحی قطعات بالا می رود. اما در ماسه بادی ، خاک نیز وجود دارد که خاصیت چسبندگی دارد.

ب) ماسه مصنوعی:
در این حالت ، معادن طبیعی را شناسایی کرده و مثلاً آن را الک کرده و ناخالصی هایی مثل آهک را حذف می کنند و آن را خرد کرده و گرد می کنند ( این ماسه ها تحمل دمایی بالاتری دارند.)

انواع ماسه از نظر شکل ظاهری:
1- ماسه های گرد:
در این حالت شکل ذرات ماسه در زیر میکروسکوپ ، کروی است. اکثر ماسه های مصنوعی از نوع ماسه های گرد هستند که کیفیت سطحی بهتری را ایجاد می کند و قابلیت عبور گاز بهتری نیز دارد ( قابلیت عبور گاز به تخلخل ماسه مربوط است).

2- ماسه های شبهه گرد
این نوع ماسه در قسمت هایی گرد و در قسمت هایی گوشه دار است.

3- ماسه های گوشه دار
این ماسه کاملاً گوشه دار است و بطور کامل در هم چفت می شوند و استحکام بالاتری ارائه می دهد و از نظر حمل و نقل قالب و حرکت مذاب و فشار مذاب ، استحکام بالاتری دارد اما قابلیت عبور گاز کم است.

4- ماسه های مخلوط
این ماسه ها شکل خاصی ندارند.




انواع ماسه از نظر ترکیب شیمیایی:
1- ماسه سیلیسی ( SiO2 )
سیلیس یک حالت آلوتروپیک و چند ساختاره دارد و در دماهای مختلف ، ساختارهای متفاوتی دارد ( منگنز، کبالت ، قلع و زیرکنیوم نیز آلوتروپیکند ). در نتیجه اگر با سرعت های مختلف سرد شود ، خواص متفاوتی ارائه می کند ( در طراحی قالب برای مواد دیر گداز ، مشکل ساز است زیرا منجر به ترک خوردن بدنه قالب می شود).
همان طور که از وزن مخصوص ها ( دانسیته ها ) ملاحظه می شود ، با تغییرات دما ، انبساط و انقباض در ابعادشان بوجود می آید که باعث شکست قالب می شود ( بیشترین تغییرات را کریستوبالیت دارد).
یک مزیت ماسه سیلیسی ، وجود معادن زیاد و ارزانی آن است.متوسط ضریب انبساط این ماسه 6-10×16.2Cm/CmºCاست ( یک نمونه استاندارد از ماسه می سازیم و تا دمای مورد نظر می بریم و نگه می داریم سپس یک درجه اضافهمی کنیم و طول را اندازه گیری می کنیم).
این ماسه برای ریخته گری قطعات آهنی و فولادی و فولاد آلیاژی مناسب نیست و بصورت ماسه Backing استفاده می شود. در چدن ریزی معمولاً از ماسه سیلیسی مصنوعی استفاده می شود.

2- ماسه زیرکنیوم ( ZrO2.SiO2 )
زیر در طبیعت همراه با سیلیس است. غلظت زیر در ماسه بین 40 تا 50 درصد است.این نوع ماسه خاصیت انبساط حرارتی دارد و ضریب انبساط حرارتی آن از ماسه سیلیسی پایین تر است و برای مواد قالب و آجر و بدنه کوره مناسب است.هدایت حرارتی این ماسه بالاتر است و سریع تر خنک می شود ( 4 برابر کوارتز ). دارای وزن مخصوص ( دانسیته)34.75gr/Cm است که تقریباً 2 برابر ماسهسیلیسی است که یک مزیت است زیرا در واقع چگالی توده ، زیاد است و یک بخش از نیروی مذاب را خنثی می کند .تحمل دمایی ماسه زیرکونی بالاست و خاصیت دیرگدازی خوبی دارد درنتیجه برای فلزات با دمای ذوب بالا کاربرد دارد ( حدوداً در 2000ºCبه حالت خمیری در می آید ). از دیگر خصوصیات این ماسه دانه های گرد و منظم و عدم خیس شدن توسط مذاب ( نمی چسبد ) و عدم تمایل به واکنش شیمیایی با اکثر فلزات است و اگر سرباره یا مذاب ، دارای موادی باشند که باعث خوردگی بدنه کوره شود ، این ماسه مقاوم است.

3- ماسه الوینی ( سیلیکات های مضاعف آهن و منیزیم (Mg.Fe2SiO2 ) )
دیرگدازی این ماسه نسبت به ماسه سیلیسی بالاتر و از ماسه زیرکونی کمتر است (1850-1750ºC )که برای فولاد
ساده و پر کربن و کم آلیاژ مناسب است. این ماسه دارای وزن مخصوص ( دانسیته) 3.3gr/Cm3است و از نوع ماسه های گوشه دار است. انبساط حرارت این ماسه از ماسه سیلیسی کمتر و از ماسه زیرکونی بالاتر است.

4- ماسه کرومیتی ( FeO.Cr2O3 )
این ماسه عمدتاً بصورت ماسه رویه ( Facing Sand ) استفاده می شود ، دیرگدازی بالایی دارد (1850-1450ºC ) که هر چه اکسید کرم کمتر باشد بهتر است. این ماسه دارای وزن مخصوص ( دانسیته) 4.5gr/Cm3می باشد. در شرایطی که با چسب خاک رس ترکیب شود در 1000ºCدارای انبساط حرارتی 0.17mm/mmاست ، سیلیس در همان شرایط دارای انبساط حرارتی 0.6mm/mmو زیر 0.076mm/mmاست. این ماسه ، سیاه رنگ و از نوع ماسه های گوشه دار است.


5- ماسه شاموتی ( 3Al2O3.SiO2 )
این ماسه دارای دیرگدازی ºC 1750-1670است که هر چه Al2O3 بیشتر باشد ، بهتر است. از این ماسه در ریخته گریبصورت آجر و بدنه کوره استفاده می شود. این آجر نارنجی نیز دارای انبساط و انقباض بوده و ترک می خورد. این ماسهبرای فولاد آلیاژی و کم کربن مناسب است.
انتخاب ماسه:
از چند نقطه باید نمونه گیری کرد و تست ترکیب شیمیایی و دیر گدازی و .... انجام داد ( برای اینکه رطوبت و مواد همراه ماسه تبخیر نشود ، باید در ظرف بسته نمونه برداری کرد.)

خواص عمومی ماسه ریختگی:

1) استحکام در حالت تر ( Green Strength ) : استحکام فشاری و برشی در گوشه ها

2) استحکام در حالت خشک ( Dry Strength )

3) استحکام در حالت حرارتی ( Hot Strength ) : سریع به دمای بالا می رسد ، وقتی رطوبت خود را از دست می دهد نباید شکل خود را از ذست بدهد زیرا باعث ایجاد ترک و خرد شدن یا پلیسه و زائده و رگه می شود.

4) قابلیت عبور گاز ( Permeability ) : گاز متصاعد شده از چسب و پوشش و هوای داخل باید خارج شود. به شکل و دانه مواد قالب و میزان کوبش و چسب و رطوبن بستگی دارد.

5) پایداری حرارتی ( Thermal Stability ) : ابعاد خود را حفظ کند و ضریب انبساط حرارت پایین داشته باشد.

6) دیرگدازی ( Refractoriness ) : مواد قالب تغییر حالت ندهد و سوخته و ذوب نشود و مقاوم به حرارت باشد.

7) قابلیت شکل گیری ( Flowability ) : به اندازه دانه بستگی دارد.

8) کیفیت سطحی ( Produces Good Casting Finish ) : به خواص فیزیکی دانه بستگی دارد.

9) قابلیت فروپاشی ( Collapsibility ) : تابع نوع چسب مصرفی است.

10) قابلیت بازیافت ( Reusable )

11) تهیه و کنترل ساده

12) قدرت خنک کنندگی ( Remove Heat )



نکته : ماسه سیلیسی را با خاک اره مخلوط کرده و جلو انبساط و انقباض را می گیرند یا با چسب سیلیکات سدیم و مواد افزودنی برای راحت جدا شدن مخلوط می کنند.
نکته : رطوبت در صنعت بین 4 تا 6 درصد وزنی است ، اگر رطوبت کم باشد ، استحکام تر کاهش می یابد و اگر زیاد باشد ، باعث ایجاد موک گازی می شود ( استحکام تر 7-6psiاست).

ماشین فرز یونیورسال

فرق اساسی این ماشین با ماشینهای فرز فوق‌الذکر اینست که میز آن بسمت راست و چپ قابل گردش بوده و در نتیجه موارد استعمال این ماشین برای انواع مختلف کارها مانند درآوردن شکافهای مارپیچ و نظایر آن ها زیاد است.

ماشین فرز طولی

مورد استعمال این ماشین منحصراً برای کارهای سنگین است.

ماشین فرز عرضی

از این ماشین برای انجام کارهای سری استفاده می‌شود.وضع ساختمانی ماشین طوری است که میل فرز و بدنه‌اش قابلیت حرکت ارتفاعی دارند حرکت بار آن توسط میز صورت می‌گیرد. ماشینهای فرز عرضی بزرگ اغلب دارای چندین میل فرز می‌باشند.

ماشین‌های فرز پیچ بری

این نوع فرزها انواع ساختمانی مختلف داشته و برای پیچ‌بری آنها را بکار می‌برند.

ماشین‌های فرز چرخنده‌تراش

این ماشینها هم انواع مختلف بسیار دارند.

ماشین‌های فرز الگوتراشی

ماشینهایی هستند که برای ساختن کارهایی که دارای سطوح محدود نامنظمی می‌باشند به کار برده می‌شوند مانند تراش قالبها طبق شابلن یا الگو.

ابزارهای فرزکاری

تیغه فرزها را اکثراً از فولاد تندکار (SS) تهیه می‌کنند دلیل آن هم این است که با این فولاد سرعت برش را به مراتب بیشتر از فولاد ابزار می‌توان انتخاب کرد. اغلب لبه برنده فرزها را از فولاد سخت می‌سازند چون قیمت فولاد تند کار گران است لذا در فرزهای بزرگ بدنه آنها را از فولاد ساختمانی تهیه کرده و لبه‌های برنده‌ای از فولاد تندکار به آن وصل می‌کنند و اگر جنس کار طوری باشد که اثر سائیدگی زیادی روی لبه برنده ایجاد کند در این حال لبه برنده فرز را از فولاد سخت تهیه می‌کنند.

انواع تیغه فرزها

اصولاً بر حسب فرم دنده تیغه فرزها را به دو دسته یکی تیغه فرزهای دنده تیز (فرز شده) و دیگری پشت تراشیده تقسیم می‌کنند تیغه فرزهای متداول تحت نرم درآمده‌اند.

تیغه‌های فرز شده

قدرت برش تیغه فرز و مرغوبیت سطح خارجی قطعه کار تا حد زیادی ارتباط با لبه برنده تیغه دارد. لبه‌های برنده این ابزار نیز مانند سایر ابزارهای برنده فرم گوه‌ای داشته و از طریق فرزکاری ساخته می‌شوند.
مقدار زاویه لبه برنده متناسب با جنس قطعه کار خواهد بود. همچنین تقسیم‌بندی دنده‌های تیغه فرز هم بستگی با جنس قطعه کار دارد.

موقع فرزکاری مواد نرم براده‌های جدا شده بزرگ بوده و بوسیله فواصل بزرگ بین دنده‌های تیغه فرزهای دنده درشت بخار سطح کار هدایت می‌شوند در تیغه‌فرزهای نرم شده سه تیپ ابزار W , H , N وجود دارد.

لبه‌های برنده فرم مارپیچ که ممکن است مارپیچ چپ و یا راست داشته باشند موقع براده‌برداری یک نیروی قیچی شدن در جهت محور تیغه بوجود می‌آورند. این نیرو (فشار محوری) باید بر خلاف بدنه میل فرز اثر داشته باشد والاّ درن فرز از میله باز خواهد شد. بر حسب دین فرزی چپ براست که بر خلاف جهت حرکت عقربه ساعت (نسبت به دستگاه اصلی حرکت) گردش کند و راست بر تیغه فرزی را گویند که در جهت حرکت عقربه ساعت گردش داشته باشد.

فرزهای تیغچه‌دار

این تیغه‌فرزها دارای تیغچه‌های جداجدا هستند که در بدنه تیغه فرز کار گذاشته شده و چنانچه به تیغچه‌ای صدمه‌ای وارد شود به سهولت می‌توان آن را عوض کرد این گونه تیغه فرزها را بیشتر برای پیشانی تراشی سطوح بزرگ مورد استفاده قرار می‌دهند.

تیغه فرزهای پشت تراشیده

برای فرزکاری سطوح غیرتخت تیغه‌های فرز شده نمی‌توانند مورد استفاده واقع شوند زیرا این دسته از تیغه فرزها در نتیجه تیز کردن مجدد پروفیل خود را از دست می‌دهند.لذا برای   منحنی ها،قوسهای دایره و سایر پروفیلها و همچنین اغلب اوقات برای فرز کردن شکافها تیغه فرزهای پشت تراشیده فرم دار به کار برده می‌شوند عمل پشت تراشی برای این تیغه‌ها از این جهت لازم است که زاویه آزاد پیدا کنند. زاویه براده آنها اکثراً برابر با صفر درجه است و موقع تیز کردن آنها را از سطح پیشانی سنگ می‌زنند و به این طریق در فرم یا پروفیل تیغه فرز تغییری حاصل نمی‌شود.

تیغه فرزهای مرکب

تیغه فرزهای مرکب عبارت از چند تیغه فرز شده و یا پشت تراشیده است که دارای قطرهای متفاوت بوده و پهلوی هم سوار شده باشند.توسط این گونه تیغه‌ها می‌توان پروفیل که شامل فرمهای مختلف باشد در یک برش بدست آورد و با بکار بردن چند تیغه مختلف که با هم روی یک درن سوار شده باشند انواع کارهای مختلف را می‌توان انجام داد و به این طریق می‌توان از بکار بردن تیغه فرزهای فرم دار گران قیمت صرفه‌جویی کرد.

طریقه عمل فرزکاری

در موقع فرزکاری در اثر گردش تیغه فرز که لبه‌های برنده آن روی محیط دایره‌ای قرار دارند از کار براده‌هایی قطع شده و برداشته می‌شوند تیغه فرز را ابزار چند لبه (دنده) نیز نامیده‌اند و برای آن که دنده‌های تیغه در کار نفوذ داشته باشند فرم گوه‌ای دارند (مانند رنده تراشکاری).حرکت دورانی تیغه فرز حرکت اصلی یا برش نام دارد.برای ایجاد ضخامت براده کار دارای یک حرکت مستقیم الخط و یا به اصطلاح حرکت بار است. حرکت اصلی و بار بوسیله ماشین فرز صورت می‌گیرد. در فرزکاری هر یک از دنده‌های تیغه فرز در حین گردش دروانی خود فقط مدت کوتاهی براده‌گیری می‌کنند و تا نوبت‌ بعدی بدون آن که براده بگیرند آزاد گردش کرده و خنک می‌شوند لذا این ابزار مثل رنده تراشکاری در اثر برش تحت فشار دائم واقع نمی‌گردد.

فرزکاری بوسیله بدنه و یا پیشانی تیغه فرز (فرز غلطکی و تیغه فرز ساده)

موقعی که قطعه‌ای را با بدنه فرز غلطکی می‌تراشند محور تیغه به موازات سطح کار واقع می‌شود.تیغه فرز فرم غلطکی را داشته و با لبه‌هایی که در دورادور بدنه‌اش دارد از قطعه کار براده جدا می‌کند و براده‌های جداشده فرم (واو) را دارند. در تراش با پیشانی تیغه فرز محور تیغه فرز عمود بر محور کار قرار می‌گیرد. در این حال تیغه فرز تنها با دندانه‌های محیط خود کار نکرده بلکه مقطع دندانه‌ها که همان پیشانی فرز باشد نیز کار می‌کنند و براده‌هایی که گرفته می‌شود دارای ضخامت یکنواخت هستند.

مقایسه تراش با بدنه و تراش با پیشانی فرز

وقتی بدنه تیغه فرز از کار براده بر می‌دارد چون براده‌ها ضخامت نامتساوی دارند فشار بر ماشین فرز یکنواخت نیست و در نتیجه اگر تیغه فرز لنگی محیطی مختصری داشته باشد جلوگیری از آن به سهولت مقدور نخواهد بود. وجود این لنگی باعث می‌شود که روی سطح فرز شده کار برای هر دور گردش تیغه یک علامت موجی (موج فرز) نقش ببندد. اما موقعی که پیشانی فرز براده بر می‌دارد همانطور که قبلاً هم ذکر شد ضخامت براده سرتاسر یکنواخت است و به همین جهت هم فشار وارده بر ماشین یکنواخت خواهد بود و در نتیجه قدرت براده‌گیری ماشین به طور عموم در حدود 15 درصد الی 20 درصد نسبت به طریقه قبل بیشتر خواهد بود و چنانچه تیغه فرز هم لنگی محیطی مختصری داشته باشد در این حال روی هموار بودن سطح تراشیده شده هیچ اثری نداشته و به همین جهت هم سطوح بدست آمده نسبت به تراش با بدنه تیغه صافتر خواهند بود.لذا توصیه می‌شود که حتی‌الامکان سطوح هموار کار را به این طریقه فرزکاری نمایند.

فرزکاری با حرکت همراه و معکوس

در فرزکاری غلطکی یا با بدنه تیغه حرکت بار قاعد تا بر خلاف جهت گردش تیغه فرز تنظیم می‌شود لیکن ممکن است که جهت حرکت بار را نیز با جهت حرکت تیغه همراه کرد.در طریقه اول که جهت حرکت تیغه و کار یکی نیست و اکثراً کار با تیغه فرزهای غلطکی این حالت را دارند براده ابتداء از نقطه نازکتر جدا می‌گردد و قبل از آنکه دنده‌های تیغه فرز در داخل کار نفوذ کند روی سطح کار سر می‌خورد و به این جهت اصطکاک زیادی تولید شده و نیروی برش سعی دارد که قطعه کار را به بالا بکشد.

در طریقه دیگر که حرکت بار در همان جهت گردش تیغه فرز انجام می‌شود برخلاف حالت قبل دنده‌های برنده تیغه از ضخیم‌ترین نقطه شروع به براده‌گیری می‌کنند و چون در اینجال قطعه کار محکم به تکیه‌گاه خود فشرده می‌شود از این طریقه برای فرزکاری قطعات نازک استفاده می‌نمایند بعلاوه این طریقه را نیز برای حالاتکیه عمق برش زیاد باشد بکار می‌برند لیکن بایستی در نظر داشت که وضع ساختمانی ماشین اقتضای انجام اینگونه کار (جهت حرکت بار با جهت گردش تیغه فرز همراه باشد) را داشته باشد نکته‌ایکه قبل از هر چیز باید مراعات شود این است که میل پیچ میز نبایستی لق باشد زیرا در غیر اینصورت قطعه کار به سمت تیغه فرز کشیده می‌شود.

انواع ماشین های فرز و ساختمان آنها

فرم و بزرگی قطعات فرزکاری از نظر مراعات نکات اقتصادی ایجاب می‌کند که ماشینهای فرز انواع ساختمانی مختلف داشته باشند:

ماشین فرز افقی (ساده)

این ماشین تقریباً برای انجام کلیه کارهای عادی فرز مورد استفاده واقع می‌شود و از این جهت نام فرز افقی به آن داده‌اند که میل فرز آن افقی یاطاقان بندی شده است. بدنه ماشین حامل این میل فرز که افقی یاطاقان شده است به اضافه دستگاه حرکت اصلی و بار و همچنین میز گونیا با کشوی عرضی و میز فرز و سایر متعلقات آن می‌باشد. میل فرز معمولاً در یاطاقان ساچمه‌ای یا لغزنده پایداری می شود و برای آنکه کار کاملاً بدون سر و صدا انجام شود ابعاد میل فرز را به اندازه کافی بزرگ انتخاب کرده‌اند. برای محکم بستن ابزارهای فرزکاری سر میل فرز دارای یک مخروط داخلی و یک مخروط خارجی است.

دستگاه حرکت اصلی به میل فرز حرکت دورانی که همان حرکت اصل باشد می‌دهد و برای آنکه تیغه فرز با سرعت برش مناسب و صحیحی بگردد عده‌گردش ماشین متغیر است. ماشینهای قدیمی دارای دستگاه حرکت پله‌ای هستند لیکن ماشین‌های مدرن بوسیله موتور فلانش (سرخود) کار می‌کنند و با کمک جعبه‌دنده و اهرمی ممکن است با 12 سرعت مختلف و یا بیشتر آن نیز کار کرد.

دستگاه بار قطعه کار را روی میز ماشین فرز محکم می‌بندند و برای عبور دادن کار از جلوی تیغه فرز میز گونیا در جهت ارتفاع و کشوی عرضی در جهت عرضی و خود میز ماشین در جهت طولی قابل حرکت هستند برای به حرکت درآوردن آنها میله‌های پیچ شده که وصل به چرخهای دستی می‌باشند عمل می‌کنند بعلاوه میز ماشین بوسیله دستگاه بار نیز می‌تواند حرکت کند. این حرکت مستقیماً از دستگاه حرکت اصلی و یا غیرمستقیم توسط موتور بار مخصوصی صورت می‌گیرد و بوسیله دستگاه خار متحرک یا دستگاه جعبه‌دنده ایکه حرکت عرضی دارد می‌توان سرعت های بار مختلف و مناسب بکار برد.برای وصل دستگاه بار با میل پیچ شده میز ماشین از یک میله خاردار و یک دستگاه حلزون استفاده می‌شود و طول بار را ممکن است بوسیله بستهای مخصوص مناسب با کار محدود کرد. ماشینهای فرز بزرگ اغلب با دنده‌هایی که حرکت سریع  دارند  مجهز می‌شوند و با به حرکت درآوردن این دنده‌ها قطعه کار در مدت خیلی کوتاه مقابل تیغه فرز قرار می‌گیرد.

ماشین فرز عمودی

با این ماشین اغلب کارهای پیشانی تراشی انجام می‌شود میل فرز این ماشین به حال عمودی در قسمت فوقانی بدنه یاطاقان‌بندی شده و این قسمت فوقانی به دور محوری قابل گردش بوده بطوریکه ممکن است میله فرز را که در آن یاطاقان شده در وضع مایلی نیز ثابت نگه داشت. حرکت اصلی و بار در این ماشین نیز کاملاً مطابق با ماشین فرز افقی صورت می‌گیرد. به طور کلی ماشینهای فرز عمودی مانند سایر ماشینها دارای سرعتهای مختلف بوده که برای انواع تراش فلزات با انواع تیغ فرزهای انگشتی و یا تیغ فرزهای پیشانی تراش استفاده می گردد. قسمت های‌مهم این دونوع‌دستگاه‌را که از متداولترین آنهاست می توان چنین معرفی کرد:

1- پایه میز

 2- فلکه تنظیم ارتفاع میز (فلکه حرکت عمودی میز)

 3-کشوی حرکت عرضی میز

 4- فلکه تنظیم حرکت عرضی میز

 5- میز اصلی ماشین

 6- دسته حرکت طولی میز ماشین

 7- اهرم حرکت اتومات میز

 8- سردستگاه (درفرز افقی ) وکلگی ماشین (در فرز عمودی )که قابل تنظیم است.

 9- ضامن کلگی (درفرز افقی ) وفلکه تنظیم حرکت عمودی محور (درفرز عمودی )

 10- محور کار یا درن (درفرز افقی ) ومحورکار یا گلویی (درفرز عمودی )

 11- اهرم تغییر عده دوران

 12- اهرم تنظیم مقدار پیشروی

 13- محدود کننده های حرکت اتومات میز

تصاویر ابزارهای فرزکاری

1- تصویر اول مجموعه ای از ابزارهای فرزکاری را نشان میدهد. ابزارهای مته و مته مرغک، شیارتراشی، کف تراشی، زاویه تراشی و روتراشی است.

2- زاویه تراشی، کف تراشی و داخل تراشی

3- ابزار کف تراشی زاویه دار. به لبه های برنده زرد رنگ توجه کنید. این لبه ها پیجی بوده و بر روی بدنه اصلی نصب میشوند.

4- ابزار شیار تراشی با لبه های برنده متحرک

اصول فرزکاری

طریقه عمل فرزکاری

فرزکاری بوسیله بدنه و یا پیشانی تیغه فرز

مقایسه تراش با بدنه و تراش با پیشانی فرز

فرزکاری با حرکت همراه و معکوس

انواع ماشین های فرز و ساختمان آنها

ابزارهای فرزکاری

اصول فرزکاری

قطعات مختلفی که جنسشان از فولاد، چدن، فلزات غیرآهنی و یا مواد مصنوعی بوده و لازم باشد که دارای سطوح هموار و یا خمیده و یا اینکه دارای شکاف و دندانه و غیره باشند می‌توان فرزکاری کرد. سطوح جانبی قطعاتی که فرز می‌شوند ممکن است روتراشی شده و یا پرداخت شده باشد لیکن قطعاتی که احتیاج به سطح تراشیده شده خیلی پرداخت داشته باشند مانند راهنماهای ماشین‌های ابزار پس از فرزکاری آن‌ها را شابر زده و یا بوسیله سنگ پرداخت می‌کنند.

انواع روش‌های فرزکاری

فرایند فرزکاری به چهار عامل وابسته است: زمان باربرداری و یا بی باری ماشین، زمان برش، زمان حرکت ابزار به سمت قطعه کار و یا دور شدن از آن و زمان تعویض ابزار،

در فرزکاری سرعت حرکت ابزار برش به پارامترهای بسیاری وابسته است. پارامترهای زیر بر اساس جنس قطعه کار، جنس ابزار، اندازه ابزار و دیگر موارد می‌باشد که در اینجا به شش پارامتر مهم اشاره می‌شود: تغذیه برش، سرعت برش، سرعت اسپیندل (کارگیر دستگاه فرز)، نرخ تغذیه، عمق محوری برش، عمق شعاعی برش.

در طول فرایند فرزکاری ممکن است عملیات مختلفی بر روی قطعه کار بر اساس شکل، اندازه، جنس و طرح مورد نظر انجام گیرد تا قطعه مطابق با نقشه طرح شده تولید گردد. در اینجا به 9 عملیات مختلف اشاره می‌شود.

1- End milling : این عملیات پایان دهنده عملیات ماقبل خود می‌باشد و قطعه فرزکاری شده را کامل می‌کند.

2- Chamfer milling: این عملیات لبه‌های تیز قطعه کار را تراشیده و آن را از لحاظ ظاهری و ایمنی کامل می‌کند.

3- Face milling : این عملیات به کف تراشی یا روتراشی نیز مشهور است و سطوح قطعه‌ کار را پرداخت و یا به میزان مورد نیاز برداه برداری می کنند.

4- Drilling : عملیات سوراخ‌کاری از ابتدایی ترین و ضروری ترین عملیات است که در اغلب پروسه ماشینکاری انجام می‌شود.

5- Boring : سوراخ تراشی عملیاتی است که سوراخ ایجاد شده توسط مته کاری، به اندازه و فرم مورد نظر در می‌آید و ابزار آن بصورت متصل به یک محور عمودی درون سوراخ قرار گرفته و براده برداری را آغاز می‌کند و همانطور که در تصویر مشاهده می‌کنید؛ این ابزار فقط از یک نقطه (گوشه) با قطعه کار تماس دارد و برداه برداری می‌کند و مانند یک محور لنگ عمل می‌کند که بر روی سطح داخلی سوراخ حرکت می‌نماید.

6- Counter boring : در این عملیات ابزار براده برداری در سوراخ قرار می‌گیرد ولی با این تفاوت که تمام قطر خارجی ابزار، تمام قطر داخلی سوراخ را می‌تراشد. در انتهای ابزار میل راهنما به دقیق تراشیده شدن سوراخ کمک می‌کند و از انحراف ابزار جلوگیری می‌کند. این عملیات نیز پس از عملیات مته کاری کاربرد دارد.

7- Countersinking : این عملیات نیز پس از سوراخ کاری کاربرد دارد. هنگامی که بخواهیم پیچ بسته شده بر روی قطعه کار بطور کامل روی آن قرار بگیرد و بنشیند و نیز برجستگی نداشته باشد، بالای سوراخ ایجاد شده را به زوایای مورد نظر کمی مخروطی می‌کنند تا گل پیچ کاملا با سطح کار یکسان گردد. این زوایا معمولا: 60 – 90 – 100 – 118 – 120 درجه می‌باشد. البته گل پیچ نیز باید زاویه دار باشد.

8- Reaming : این عملیات نیز پس از مته کاری استفاده می‌شود. در این عملیات ابزار بصورت محوری درون سوراخ ایجاد شده قرار گرفته و با براده برداری به میزان بسیار کمی، سوراخ را به اندازه مورد نظر می‌رساند. این عملیات برای ایجاد سوراخ‌هایی با دقت بسیار بالا کاربرد دارد.

9- Tapping : این عملیات به قلاویزکاری نیز شناخته می‌شود که درون یک سوراخ ایجاد شده توسط مته کاری، پیچ تراشیده می‌شود. طول پیچ به طول سوراخ بستگی دارد. در  قلاویزکاری لازم است سوراخ کمی بزرگتر از قطر نهایی پیچ ایجاد شود و با قلاویز کاری در سه مرحله به قطر مورد نظر برسد. برای قلاویزکاری در ایجاد انواع پیچ‌های میلیمتری و اینچی، جداول استانداردی موجود است که تمام مشخصات قطعه کار و ابزار قید شده است.