در صنعت فلزکاری، آلومینیوم به دلیل خواص سبک وزن و ماشین‌کاری آسان، به طور گسترده در هوافضا، تولید خودرو، الکترونیک و سایر بخش‌ها استفاده می‌شود. با این حال، ماهیت «ماشین‌کاری آسان» آلومینیوم اغلب مهندسان و اپراتورها را گیج می‌کند: با وجود ابزارهای فرز بی‌شماری که در بازار موجود است، چگونه می‌توانند ابزار مناسب را انتخاب کنند تا از کیفیت ماشین‌کاری اطمینان حاصل کنند، راندمان را بهبود بخشند و از سایش غیرضروری ابزار و ضایعات مواد جلوگیری کنند؟

SPEED TIGER یک راهنمای دقیق در مورد انتخاب ابزارهای فرز برای ماشین‌کاری آلومینیوم منتشر کرده است که هدف آن کمک به تولیدکنندگان و مهندسان برای درک بهتر ویژگی‌های آلومینیوم و انتخاب مناسب‌ترین ابزارها برای نیازهای مختلف ماشین‌کاری است، در نتیجه فرآیندها را بهینه کرده و هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد.

آلومینیوم یکی از فراوان‌ترین فلزات روی زمین است و وزن سبک و شکل‌پذیری آن را برای کاربردهای صنعتی متعدد ایده‌آل می‌کند. آلومینیوم به راحتی فرز می‌شود و همین امر باعث می‌شود که مورد علاقه تولیدکنندگان باشد. آلومینیوم صنعتی در درجه اول به آلومینیوم ریخته‌گری و آلومینیوم کارشده تقسیم می‌شود. آلومینیوم ریخته‌گری انعطاف‌پذیری بالاتری و استحکام کششی کمتری دارد، با هزینه‌های تولید کمتر و محتوای بالاتری از عناصر دیگر مانند منیزیم و سیلیکون. از سوی دیگر، آلومینیوم کارشده یک فلز خالص‌تر با مقاومت به سایش کمتر، مقاومت حرارتی بالا و عملکرد برش برتر در مقایسه با آلومینیوم ریخته‌گری است.

چالش اصلی در ماشین‌کاری آلومینیوم، اتلاف گرما است. آلومینیوم نقطه ذوب بسیار کمتری نسبت به فولاد دارد که می‌تواند منجر به همجوشی ناشی از اصطکاک بین ابزار و مواد شود و به قطعه کار و تجهیزات آسیب برساند. بنابراین، انتخاب ابزارهای فرز با هندسه، پوشش، شیارها و زوایای صحیح بسیار مهم است.

یک ابزار فرز معمولاً از یک ساقه، گردن، شیارها و لبه‌های برش تشکیل شده است. شیارها بخشی هستند که لبه‌های برش را در خود جای داده‌اند و از نوک ابزار تا ساقه امتداد دارند. ساقه بخش فلزی استوانه‌ای غیربرشی است که شیارها از آن ماشین‌کاری می‌شوند.

هندسه یک ابزار فرز معمولاً به شکل و طراحی اصلی آن اشاره دارد. انتخاب شکل بیشتر به عملیات ماشین‌کاری بستگی دارد تا خود ماده. به عنوان مثال:

• فرزهای انتهایی تخت (فرزهای انتهایی مربعی):مناسب برای فرزکاری فرو رونده، کانتورینگ، شیارزنی و فرزکاری جانبی.
• فرزهای انتهایی با گردن بلند:تداخل بین قطعه کار و ابزار را کاهش می‌دهند، که اغلب برای ماشین‌کاری حفره‌ها استفاده می‌شوند.
• فرزهای انتهایی با سر توپی:ایده‌آل برای ایجاد کانتورهای گرد و حفره‌های با کف صاف.
• فرزهای انتهایی با شعاع گوشه:معمولاً برای فرزکاری قالب استفاده می‌شوند، زیرا نیاز به تعویض مکرر ابزار را هنگام ماشین‌کاری جیب‌های با کف صاف و پروفیل‌های گرد به حداقل می‌رسانند.
• فرزهای انتهایی مخروطی:برای ایجاد شیارها، سوراخ‌ها و فرزکاری جانبی زاویه‌دار استفاده می‌شوند.

فراتر از اشکال اصلی، گزینه‌های مختلف ابزار برای فرزکاری وجود دارد. به عنوان مثال، ابزارهای شکستن تراشه، تخلیه تراشه را بهبود می‌بخشند. فرزهای انتهایی استاندارد با دو و سه شیار دارای لبه‌های دندانه‌دار هستند که برای بیرون کشیدن تراشه‌ها از سطح برش طراحی شده‌اند و امکان سرعت‌های بالاتر را برای عملکرد بهتر تغذیه فراهم می‌کنند. هندسه شکستن تراشه آفست، اندازه تراشه را کاهش می‌دهد و تخلیه تراشه را افزایش می‌دهد و در عین حال یک سطح نیمه‌تمام را حفظ می‌کند.

علاوه بر این، فرزهای انتهایی با تعادل بالا برای دستیابی به نرخ‌های تغذیه و دور در دقیقه بالاتر طراحی شده‌اند. این ابزارها دارای شکل‌های سر کاملاً تغییر یافته هستند که امکان سرعت برش تا 33000 دور در دقیقه را فراهم می‌کنند. برای مدیریت گرما، بسیاری از فرزهای انتهایی با تعادل بالا سیستم‌های خنک‌کننده را برای کاهش دمای تیغه در خود جای داده‌اند. برخی نیز به شکستن تراشه برای کاربردهای فرزکاری با راندمان بالا مجهز هستند.

پوشش‌ها، عملیات سطحی هستند که بر روی سرهای ابزار فرز اعمال می‌شوند تا سختی را افزایش دهند، سایش را کاهش دهند، عمر ابزار را افزایش دهند و یک مانع حرارتی بین ابزار و قطعه کار ایجاد کنند. برخی از پوشش‌ها همچنین تخلیه تراشه را بهبود می‌بخشند و آسیب‌های ناشی از اصطکاک را بیشتر به حداقل می‌رسانند. با این حال، مواد پوششی کمی برای آلومینیوم مناسب هستند.

از آنجایی که آلومینیوم یک فلز نرم است، پوشش‌های ابزار نیازی به ایجاد سختی اضافی قابل توجهی ندارند. ابزارهای بدون پوشش می‌توانند آلومینیوم را به طور موثر سوراخ کنند. با این حال، به دلیل نقطه ذوب پایین آلومینیوم، گاهی اوقات ممکن است پوشش‌ها برای کاهش گرمای اضافی ضروری باشند.

• پوشش کربن آمورف تتراهدرال (TB):دارای ضریب روانکاری بالایی است و به تراشه‌ها اجازه می‌دهد از مواد دور شوند و نیاز به خنک‌کننده را کاهش می‌دهد. سختی الماس‌مانند آن نیز عمر ابزار را افزایش می‌دهد.
• نیترید کروم آلومینیوم + نیترید سیلیکون (nACRo):مناسب برای کاربردهای با حرارت بالا. nACRo از سر ابزار در برابر سایش محافظت می‌کند و می‌تواند دمای تا 1100 درجه سانتی‌گراد را قبل از تجزیه تحمل کند.

به طور کلی، نیترید زیرکونیوم (ZrN) برای آلیاژهای آلومینیوم ساینده استفاده می‌شود. پوشش‌های الماس آمورف، روانکاری و مقاومت در برابر سایش را بهبود می‌بخشند و از گرد شدن لبه‌ها جلوگیری می‌کنند و عملکرد برتری را در کاربردهای غیرآهنی ارائه می‌دهند.

هنگام انتخاب یک ابزار فرز برای آلومینیوم، تعداد شیارها شاید مهم‌ترین ملاحظه باشد. شیارها تراشه‌های آلومینیوم را از قطعه کار خارج می‌کنند و از گرفتگی جلوگیری می‌کنند.

شیارها به تعداد لبه‌های برش اشاره دارند که از نوک ابزار به سمت پایین بدنه آن می‌چرخند. به عنوان مثال، یک فرز انتهایی تک شیار دارای یک لبه برش است، در حالی که یک فرز انتهایی دو شیار دارای دو لبه و غیره است.

تعداد شیارها، استحکام، قابلیت تخلیه تراشه، زمان سایش، دقت عمودی و عملکرد یک ابزار را بر روی مواد نرم و سخت تعیین می‌کند. به طور کلی، شیارهای بیشتر، استحکام را افزایش می‌دهند اما تخلیه تراشه را کاهش می‌دهند. در مقایسه با یک فرز انتهایی شش شیار، یک ابزار تک شیار زمان سایش، دقت عمودی و زبری سطح کمتری دارد. با این حال، آنها اغلب در مواد نرم‌تر مانند آلومینیوم عملکرد بهتری دارند.

فرزهای انتهایی برای آلومینیوم معمولاً دارای دو یا سه شیار هستند. شیارهای کمتر منجر به سایش بیش از حد می‌شوند، در حالی که شیارهای بیشتر، تخلیه تراشه را در هنگام حفاری با سرعت بالا مختل می‌کنند. با این حال، همانطور که در زیر بحث شد، استثناهایی وجود دارد.

انتخاب بین فرزهای انتهایی دو شیار و سه شیار به کار بستگی دارد. فرزهای انتهایی دو شیار مدت‌هاست که استاندارد فرزکاری آلومینیوم هستند، در حالی که ابزارهای سه شیار برای پرداخت بهتر هستند. در نهایت، این تصمیم به ترجیح و تجربه بستگی دارد. استحکام بالاتر، مقاومت در برابر سایش را بهبود می‌بخشد، در حالی که شیارهای کمتر، نرخ تخلیه تراشه را افزایش می‌دهند.

زاویه مارپیچ، زاویه بین خط مرکزی ابزار و مماس لبه برش آن است. ابزارهایی با زوایای مارپیچ کوچکتر، لبه‌های برش کندتری نسبت به ابزارهایی با زوایای بزرگتر دارند.

زاویه مارپیچ برای ماشین‌کاری آلومینیوم بسیار مهم است. برای برش آلومینیوم، ماشین‌کارها معمولاً از زوایای مارپیچ 45 درجه، 50 درجه و 55 درجه استفاده می‌کنند. این زوایا، لرزش را به حداقل می‌رسانند و بهترین تعادل را بین استحکام و تخلیه تراشه ایجاد می‌کنند. برخی از متخصصان، ابزارهای زاویه مارپیچ متغیر را برای حفاری سوراخ‌های عمیق قابل اطمینان‌تر انتخاب می‌کنند.

یک زاویه مارپیچ کم 15 درجه، حذف تراشه و گشتاور برش عالی را فراهم می‌کند اما کشش محوری ضعیفی دارد. زوایای شیب‌دارتر بالای 55 درجه، کشش محوری قوی را ارائه می‌دهند اما اغلب گشتاور برش کافی برای بسیاری از کاربردهای آلومینیوم ندارند.

برای پرداخت، ماشین‌کارها معمولاً ابزارهای 45 درجه را انتخاب می‌کنند، زیرا لبه‌های برش کم‌عمق‌تر، مواد را به شدت حذف می‌کنند. تخلیه تراشه کافی باقی می‌ماند، در حالی که کشش محوری بالاتر است.

SPEED TIGER طیف وسیعی از فرزهای انتهایی را ارائه می‌دهد که به طور خاص برای آلومینیوم طراحی شده‌اند. به عنوان مثال،فرز انتهایی AP Squareیک ابزار برش آلومینیوم تخصصی است که در یک کارخانه دارای گواهی ISO-9001 تولید می‌شود. طراحی تک شیار آن، تخلیه تراشه عالی را تضمین می‌کند، در حالی که قسمت بیرونی تقویت‌شده، استحکام و دوام را برای کاربردهای با شدت بالا اضافه می‌کند.

★ ویژگی‌های کلیدی AP تک شیار:

1. برای ماشین‌کاری با سرعت بالا و حذف مواد حجیم بهینه شده است.
2. در ماشین‌کاری چوب، آلومینیوم، مس، پلاستیک، برنج، فولاد کربنی (~HB225)، فولاد آلیاژی (HB225–325) و فولاد از پیش سخت شده (تا HRC45) عالی است.
3. هندسه و جیب‌های بزرگ تراشه، حذف کارآمد تراشه را امکان‌پذیر می‌کنند و امکان نرخ‌های تغذیه بالاتر و زمان‌های چرخه کوتاه‌تر را فراهم می‌کنند.

SPEED TIGER همچنینسری Nرا برای کاربردهای غیرآهنی مانند آلومینیوم ارائه می‌دهد.مته کاربید ALدقت را با کاهش فضای بین نوک مته و لبه برش افزایش می‌دهد.

★ طراحی ویژه مته AL:

1. حاشیه دوتایی—حاشیه دوم نیز دارای یک لبه برش است—که حفاری سطح صاف و برش‌های مستقیم با دقت بالا را تضمین می‌کند.
2. بهبود موقعیت بالای حاشیه برای دقت حفاری بالاتر.
3. فرز انتهایی AUE High-Feed U-Type

نرخ حذف مواد (MRR) و پرداخت سطح را به دلیل تخلیه موثر تراشه در سرعت‌های بالا به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. دندانه‌های محکم و زاویه رهایی دوتایی آن، بهره‌وری فوق‌العاده‌ای را تضمین می‌کنند، با افزایش 100 درصدی به لطف افزایش سختی دندان.لبه برش حاشیه دوتایی AL را برای برش‌های مستقیم با دقت بالا و حفاری سطح صاف به اشتراک می‌گذارد. علاوه بر این، دارای یک سوراخ خنک‌کننده برای کاهش دما در کاربردهای با دور در دقیقه بالا است. بهبود موقعیت بالای حاشیه، دقت سوراخ را در قطعات کار آلیاژ آلومینیوم و مس بهبود می‌بخشد.مته‌های سری N برای آلیاژهای آلومینیوم مختلف، از جمله A7075، AlZnCu1.5، AC، ADC و A1070 مناسب هستند.

★ طراحی ویژه مته ALC Coolant-Through:

حاشیه دوتایی برای حفاری سطح صاف و برش‌های مستقیم با دقت بالا.

1. طراحی با استحکام بالا و فضای تخلیه تراشه گسترده.
2. بهبود موقعیت بالای حاشیه برای دقت حفاری بالاتر.
3. فرز انتهایی AUE High-Feed U-Type

نرخ حذف مواد (MRR) و پرداخت سطح را به دلیل تخلیه موثر تراشه در سرعت‌های بالا به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. دندانه‌های محکم و زاویه رهایی دوتایی آن، بهره‌وری فوق‌العاده‌ای را تضمین می‌کنند، با افزایش 100 درصدی به لطف افزایش سختی دندان.★ ویژگی‌های کلیدی فرز انتهایی کاربید AUE:سرعت برش سریع‌تر به دلیل MRR برتر، به ویژه در شیارزنی.

طراحی U-type با تغذیه بالا آن را برای آلیاژهای آلومینیوم و مس ایده‌آل می‌کند.

1. دندانه‌های محکم و زاویه رهایی دوتایی—افزایش سختی دندان، بهره‌وری را افزایش می‌دهد.
2. طراحی دندان بهینه شده برای آلیاژ—چه خشن‌کاری و چه پرداخت، پرداخت سطح با حذف کارآمد تراشه بسیار بهبود می‌یابد.
3. مقایسه چهار مدل
4. مدل