هندسه ابزار علاوه بر غلبه بر مقاومت ماده قطعه کار، بر اثر برش واقعی و حتی نتیجه تأثیر می گذارد.انتخاب هندسه ابزار مناسب می تواند عمر ابزار را افزایش دهد، دقت ماشینکاری را حفظ کند، قدرت برش را کاهش دهد و غیره. هندسه رایج مربوط به ابزار به شرح زیر است: 1. زاویه لبه ابزار.2. شیار تخلیه تراشه.3. بیش از مرکز و ابزار بیش از مرکز.4. تعداد تیغه ها
01
زاویه لبه ابزار
1.1 زاویه لبه ابزار --- زاویه چنگک
همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، می توان اریب را از مقدار مثبت به مقدار منفی تغییر داد.از نظر نیروی برش و قدرت مورد نیاز، زاویه نوک ابزار تشکیل شده توسط زوایای مثبت و مایل کوچک است، ابزار می تواند به راحتی در قطعه کار برش دهد و تراشه به آرامی به بیرون جریان می یابد که می تواند فشار برش را کاهش دهد، بنابراین راندمان برش کاهش می یابد. بالابا این حال، زاویه بیش از حد مورب مثبت، تیغه تیز را تشکیل می دهد، بنابراین تیغه شکننده است و به راحتی پوشیده می شود یا ترک می خورد.در مقابل، زاویه اریب منفی دارای لبه برش قوی است که برای برش مواد با مقاومت بالا مناسب است.
1.2 زاویه فاصله لبه ابزار
به آن زاویه خلاصی نیز می گویند که مثبت است.عملکرد آن جلوگیری از تداخل اصطکاک منفرد یا پدیده های فیزیکی بین شکم کاتر و سطح قطعه کار هنگام برش کاتر به قطعه کار است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.زاویه فاصله کوچک به لبه برش پشتیبانی بیشتری می دهد، که معمولاً برای مواد قطعه کار با خواص مکانیکی با استحکام بالا استفاده می شود.زاویه فاصله زیاد می تواند تیغه را تیز کند، اما استحکام تیغه کاهش می یابد که به راحتی پوشیده می شود یا ترک می خورد.برای مواد قطعه کار نرم یا کم استحکام مناسب است.
1.3 زاویه لبه ابزار زاویه مارپیچ
شیار فرز مارپیچی است که مطابق شکل زیر می توان آن را به دو دسته مارپیچ چپ و مارپیچ راست تقسیم کرد.هنگامی که لبه برش در حین برش وارد قطعه کار می شود، همانطور که در شکل زیر در سمت راست نشان داده شده است، نیروی برش F بلافاصله به حداکثر افزایش می یابد.هنگامی که لبه برش قطعه کار را ترک می کند، نیروی برش به سرعت کاهش می یابد، که دلیل ارتعاش در حین برش است.اثر زاویه مارپیچ در این زمان می تواند از تمرکز بیش از حد نیروی برش در یک جهت و پراکندگی آن در دو جهت دیگر - مولفه افقی FH و مولفه عمودی FV - جلوگیری کند.وقتی زاویه مارپیچ γ هرچه مقدار بزرگتر باشد، مولفه افقی FH بزرگتر می شود و باعث می شود ابزار در حین برش حرکت کند.زاویه مارپیچ γ هرچه مقدار کوچکتر باشد، مولفه عمودی FV بزرگتر می شود.هنگامی که نیروی نگهدارنده ابزار در حین برش کافی نباشد، ابزار از دسته جدا می شود که در هنگام چرخش با سرعت بالا بسیار خطرناک است.زاویه مارپیچ مشترک 30، سی و هشت، چهل و پنج، شصت است.
02
لوله تخلیه تراشه
شرایط ایده‌آل پردازش تراشه این است که تراشه با سطح قطعه کار تداخل نداشته باشد یا خراشیده نشود یا به ابزار ضربه نزند و به کارگر آسیب نرساند، بنابراین تراشه باید بتواند به طور طبیعی به قطعات کوچک شکسته و به مکان‌های دیگر تخلیه شود.بنابراین، کنترل تراشه نه تنها باید جهت جریان تراشه را در نظر بگیرد، بلکه باید تراشه را به طور خودکار شکسته کند.به منظور برآورده کردن این نیاز، به طور کلی یک طرح در سطح بالایی ابزار ساخته می شود.مکانیزمی که می تواند به طور خودکار طول تراشه را محدود کند، چیپ تراشه یا چیپ شکن نامیده می شود.هدف این است که تراشه را قادر می سازد تا به سرعت پیچ خورده و تراشه را وادار به شکستن در اثر فشار پیچش کند.طرح کلی شیار حذف تراشه در پایین سمت راست نشان داده شده است:
عرض شیار W: زمانی که تراشه ها تولید می شوند، حلقه تشکیل می شود.اگر عرض شیار بیش از حد بزرگ باشد، شعاع پیچش بزرگ است، و تنش حلقه ایجاد شده برای شکستن براده ها کافی نیست.اگر خیلی کوچک باشد، برعکس، وقتی تنش ایجاد شده خیلی زیاد باشد، لبه برش به راحتی شکسته می شود.
عمق شیار H: بر پایداری جریان تراشه تأثیر می گذارد.اگر خیلی عمیق باشد، نیروی مورد نیاز برای خم شدن تراشه هنگام جریان به سمت شانه شیار زیاد است، که به راحتی باعث شکستن تیغه می شود.اگر خیلی کم عمق باشد، وقتی تراشه به سمت شانه شکاف جریان پیدا نمی کند، ممکن است به طور خودکار خارج شود و کنترل جریان تراشه را دشوار می کند.
شیار شانه R: به قسمتی اطلاق می شود که تراشه از شیار شکستن تراشه می پیچد که مستقیماً بر اندازه نیروی پیچش تأثیر می گذارد.اگر شعاع بیش از حد بزرگ باشد، تراشه به راحتی به سمت بالا بلغزانده می‌شود، و فشار پیچ‌شدن ممکن است برای شکستن تراشه کافی نباشد.اگر شعاع خیلی کوچک باشد، تراشه‌ها به راحتی مسدود می‌شوند و روی آن می‌لغزند، که استرس اکستروژن زیادی ایجاد می‌کند.
03
ابزارهایی که از مرکز عبور می کنند و از مرکز عبور نمی کنند
هنگام ساخت یک چاقوی دماغه گرد دور ریختنی، قطر D چاقو معمولاً بسیار بزرگتر از زاویه R تیغه است، بنابراین تیغه از مرکز در وسط قسمت پایین عبور نمی کند و منطقه ای بدون تیغه وجود خواهد داشت. یعنی همانطور که در شکل سمت چپ نشان داده شده است، در این منطقه ظرفیت برش وجود ندارد.هنگامی که قطعه کار به شکل سوراخ یا شیار ماشینکاری مواجه می شود، مشکل پردازش در شکل پایین سمت راست رخ می دهد.
اگرچه اندازه ابزار می تواند وارد این قسمت ها شود، اما چون تیغه از مرکز عبور نمی کند، تیغه مواد را از وسط برش نمی دهد و مواد باقیمانده ستونی زرد رنگ را در شکل باقی می گذارد.با پردازش عمیق تر، ارتفاع مواد باقیمانده افزایش می یابد و در نهایت به ته ابزار برخورد می کند و باعث آسیب به ابزار می شود.ابزاری که از مرکز رد می شود یعنی تیغه آن از مرکز عبور می کند پس چنین مشکلی وجود ندارد به همین دلیل به آن ابزار حفاری نیز می گویند.
04
تعداد تیغه ها
رابطه بین تعداد لبه های برش فرز و اثر برش بسته به مواد قطعه کار، شکل فرز، روشنایی سطح ماشینکاری و غیره متفاوت خواهد بود.یک فرز با لبه های برش بیشتر می تواند سطح ماشینکاری صاف و صاف تری به دست آورد زیرا لبه های برش بیشتری دارد.با این حال، به دلیل اینکه فضای تراشه کافی برای قرار دادن تراشه ها وجود ندارد، در برابر تداخل تراشه آسیب پذیر است و استحکام تیغه ضعیف خواهد بود.
بنابراین برای برش ناهموار عمومی، تغذیه بالا، به ویژه برای مواد نرم، فضای براده بزرگ مورد نیاز است و بهترین راه برای تامین فضای براده، کاهش تعداد لبه ها و افزایش تیغه است که نه تنها می تواند فضای تراشه را افزایش دهد. بلکه باعث افزایش استحکام تیغه می شود و همچنین می توان تعداد زمان های آسیاب مجدد و عمر فرز را نیز افزایش داد.بنابراین، هنگام در نظر گرفتن روش پردازش، برش سنگین و خشن باید فرز با تیغه های کمتر و دندانه های درشت را انتخاب کرد.برای ماشینکاری ریز و نهایی، فرز با تیغه های بیشتر و دندانه های ریزتر باید انتخاب شود.
