ماشین فرز چیست؟

دستگاه یا ماشین فرز یکی از ماشین‌های ابزار است که در ماشین‌کاری بکار می‌رود. این دستگاه ظاهری شبیه دریل‌های میزی دارد با این تفاوت که داری حد اقل سه محور حرکتی میز می‌باشد (x y z) ابزار برنده این دستگاه را تیغ فرز نامند.
برخی کارهایی را که می‌توان روی این دستگاه انجام داد صفحه تراش شیار در آوردن برش کنار تراشی چرخدنده تراشی چرخ دنده مارپیچ تراشی کارهای کپیه به‌وسیله ماشین فرز کپی فرم تراشی به‌وسیله تیغ فرز فرم ماشینهای فرز را به طور کلی می‌توان به دو دسته تقسِم کرد: ماشینهای فرز عمومی: ماشینهای فرز مخصوص ماشینهای فرز عمومی خود به ماشِنهای فرز افقی و عمودی تقسِم می‌شود: ماشینهای فرز افقی: محور این نوع ماشینهای فرز افقی و میز انها در سه جهت عمود بر هم -طولی و عرضی و قائم حرکت می‌کند.
ماشینهای فرز افقی ممکن است ساده یا اونیورسال باشند. میز ماشینهای فرز افقی اونیورسال علاوه بر حرکات مذکور دور محور قائم می چرخد و در نتیجه نه تنها در جهت موازی یا عمود بر محور ماشین بلکه در امتداد هر زاویه‌ای نسبت به آن در صفحه افقی حرکت می‌کند. ماشینهای فرز افقی بیشتر برای تراشیدن سطوح و شیارهای مستقیم و مارپیچ و فرم تراشی و رنده تراشی به کار می‌رود. قسمت‌ها اصلی ماشین فرز افقی ساده: ۱- ستون ۲- محور مکانیزم جعبه دنده ۳-جعبه دنده سرعت ۴- میز ۵- بازوی فوقانی ۶- گلویی ۷- صفحه رنده بند ۸- زانوی ماشین ستون ماشین از آهن ریختگی و به شکل قوطی ساخته شده و در داخل آن الکتروموتور مکانیزمهای محرک، جعبه دنده سرعت، مکانیزم بار و گلویی ماشین سوار شده اند. زانوی ماشین تکیه گاه محکمی برای میز ماشین است و در قسمت فوقانی ان راهگاههایی جهت حرکت میز تعبیه شده است. برای اینکه بتوان قطعه کار را به طور عمودی بار داد زانوی ماشین را طوری می سازند که بتواند در روی ستون قائم حرکت کند. گلویی ماشین محوری است فولادی و مجوف که در ان تیغه‌های فرز ثابت می‌شوند. جعبه دنده سرعت برای تغییر دادن سرعت دورانی گلویی (محور) در نظر گرفته شده است.
جعبه دنده بار برای حرکت میز در سه جهت به کار می‌رود. ماشین فرز عمودی: ساختمان ماشین فرز عمودی همانطور که از عکس پیداست شبیه ماشین فرز افقی ست با این تفاوت که محور آن قائم است و میز آن در سه جهت عمود به یکدیگر حرکت می‌کند. از ماشینهای فرز قائم بیشتر برای تراشیدن سطوح به وسیله فرزهایی که لبه برنده شان روی پیشانی آنها قرار دارد استفاده می‌کنند.
انواع تیغه‌های فرز: ابزار برش در این دستگاه عبارت‌اند از تیغه انگشتی، پولکی، غلتکی، مدولی، چلچله‌ای عملیات مختلفی که به وسیله تیغه‌های فرز انجام می‌گیرد موجب تنوع شکل و اندازه این ابزارها شده است. چنانچه از این لحاظ بر تمام ابزارهای دیگر که در ماشین سازی مورد استفاده واقع می‌شوند رجحان دارد.
با این حال انتخاب تیغه فرز در اغلب موارد به هیچ وجه دشوار نیست زیرا شکل و اندازه سطحی که باید فرز کاری شود و کیفیت عمل فرز کاری (زبر تراشی یا پرداختکاری) شکل و اندازه فرز را مشخص می‌کند. شکل هندسی تیغه فرز به شکل هندسی رنده برنده است و علاوه بر لبه برنده اصلی یک یا دو لبه فرعی دارد. تیغه‌های فرز را می‌توان از لحاظ زیر تقسیم بندی کرد: الف) وضع دنده‌ها نسبت به محور تیغه فرز: فرزهای غلطکی و مخروطی و زاویه‌ای و پیشانی تراشی. ب) شکل دنده‌ها: فرزهای دنده راست و دنده مارپیچ و دنده کج. ج) ساختمان داخلی: فرزهای یکپارچه ساده و مرکب و چندپارچه. د) طریقه بستن تیغه فرز: فرزهای سوراخدار و انگشتی. ه) طرز انجام کار: فرزهای غلطکی و پولکی و زاویه‌ای و پیشانی تراش و فرم تراش و دنده تراش و پیچ تراش و غیره. تیغه‌های فرز را بر حسب شکل و نوع کاری که انجام می‌دهند به شرح زیر تقسیم بندی می‌کنند :
۱- فرزهای غلطکی: فرزهای غلطکی با دنده‌های راست یا مارپیچ که بر سطح جانبی استوانه‌ای قرار گرفته است برای تراشیدن سطوح همواره به کار می‌رود. امروزه بیشتر فرزهای غلطکی را با دنده‌های مارپیچ می سازند. لبه برنده این فرزها تدریجاً در کار فرو می‌رود و در نتیجه تیغه فرز آرامتر کار می‌کند و سطح تراشیده شده به وسیله آن هموارتر و صاف تر می‌شود. بعلاوه هدایت براده در این فرزها بهتر انجام می‌گیرد زیرا خود دنده فرز نیز در کنار زدن براده کمک می‌کند. چون شماره دنده‌های فرز مارپیچی که در ان واحد با هم کار می‌کند زیادتر از فرزهای دنده راست است می‌توان از شماره دنده‌های آن کاست و در نتیجه دنده‌های آنها را درشت تر از دنده‌های فرز دنده راست هم قطر آنها ساخت و به این ترتیب هم بر استحکام دنده‌های فرز افزود و هم فاصله بین دنده‌ها را برای هدایت براده زیادتر کرد. امروزه از فرزهای دنده راست فقط برای تراشیدن سطوح به عرض ۳۵ میلیمتر استفاده می‌کنند.
زاویه تمایل دنده‌های مارپیچی را برای فرزهای دنده ریز در حدود ۲۰ تا ۲۵ و برای فرزهای دنده درشت در حدود ۵۰ تا ۵۵ درجه انتخاب می‌کنند. نقص فرزهای دنده مارپیچ این است که هنگام فرز کاری با آنها فشار محوری ایجاد می‌شود. مقدار این فشار به زاویه تمایل دنده‌ها بستگی دارد. به این دلیل گاهی دو تیغه فرز دنده مارپیچ را که جهت تمایل دنده‌های آنها مخالف یکدیگر (یکی راست و دیگری چپ است) ولی زاویه تمایل آنها مساوی است روی ماشین فرز می‌بندند تا فشار محوری آنها روی آربور و محور ماشین خنثی شود.
۲- فرزهای پولکی: این فرزها را برای در آوردن شیارهای مختلف و بریدن فلزات و کارهای دیگر به کار می‌برند. دنده‌های فرز شیارتراشی هم از جلو و هم از طرفین کار را می تراشند یعنی سطح جانبی فرز عمل اصلی فرز کاری را انجام می‌دهد و پیشانی‌های آن جدار شیار را صاف و پرداخت می نماید. فرزهای پولکی برای در آوردن شکافهای باریک (شیار سرپیچها و غیره) و بریدن فلزات به کار می‌روند و گاهی فرزهای اره‌ای نیز نامیده می‌شوند. به وسیله این تیغه فرزها می‌توان شکاف هایی به عرض ۳/۰ تا ۴ میلیمتر در فلزات ایجاد نمود. فرزهای غلطکی و پولکی بزرگ را اغلب دو پارچه می سازند یعنی بدنه فرز را از فولاد معمولی و تیغه‌های آن را از فولادهای ابزار یا تندبر ساخته به یکدیگر متصل می‌کنند.
3- فرزهای انگشتی: این فرزها دارای ساق مخروطی یا استوانه‌ای هستند که به وسیله کلاهک یا فشنگهای مخصوص در سوراخ محور ماشین فرز محکم می‌شوند. از این فرزها برای تراشیدن شیارهای باریک به اشکال مختلف استفاده می‌شود. تیغه‌های فرز: این تیغه‌ها نگاتیو دنده‌ها هستند و با براده برداری از دیسک شکل دنده را ایجاد می‌کنند. 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. ماشین فرز اونیورسال : 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.