شناخت انواع مته های دستگاه سی ان سی برای هر متخصص ماشین‌کاری و برنامه‌نویس CNC ضروری است. مته‌ها ابزارهای برشی هستند که برای ایجاد سوراخ در مواد مختلف از جمله فلزات، پلاستیک‌ها، کامپوزیت‌ها و چوب استفاده می‌شوند. در دستگاه‌های فرز CNC و مراکز ماشین‌کاری، انواع مته های دستگاه سی ان سی با هندسه‌های متنوع، پوشش‌های سخت‌کارانه و جنس‌های مختلف برای کاربردهای خاص طراحی شده‌اند.
در این مقاله از مجله سایت فرساد ماشین قصد داریم تا شما را با انواع مته های دستگاه سی ان سی آشنا کنیم؛ پیشنهاد می‌کنیم تا انتهای این مقاله باما همراه باشید.
مته‌های مارپیچ استاندارد و کاربردهای عمومی
مته‌های مارپیچ (Twist Drill) پایه‌ای‌ترین و پرکاربردترین نوع از انواع مته های دستگاه سی ان سی هستند که با زاویه راس معمولاً 118 یا 135 درجه برای مواد مختلف طراحی شده‌اند. ساختار این مته‌ها شامل دو شیار مارپیچ است که علاوه بر برش مواد، وظیفه خروج تراشه را نیز دارند. زاویه مارپیچ (Helix Angle) معمولاً 30 درجه است اما برای مواد نرم‌تر می‌تواند تا 40 درجه افزایش یابد تا تخلیه تراشه بهتر شود.
مته‌های HSS (High Speed Steel) اقتصادی‌ترین گزینه هستند و برای سوراخ‌کاری در فولادهای نرم، آلومینیوم و پلاستیک‌ها مناسب‌اند. این مته‌ها می‌توانند تا دمای 600 درجه سانتی‌گراد سختی خود را حفظ کنند. مته‌های HSS-Co که 5 تا 8 درصد کبالت دارند، سختی و مقاومت حرارتی بالاتری دارند و برای فولادهای سخت‌تر و استیل ضد زنگ قابل استفاده هستند.
مته‌های کاربید جامد (Solid Carbide) گران‌ترین اما کارآمدترین نوع هستند که برای تولید انبوه و سرعت‌های بسیار بالا طراحی شده‌اند. سختی بالای کاربید امکان کار با سرعت 2 تا 3 برابر مته‌های HSS را فراهم می‌کند اما شکنندگی بیشتر آن نیاز به احتیاط در استفاده دارد. این مته‌ها برای ماشین‌کاری چدن، آلیاژهای سخت و کامپوزیت‌ها عالی هستند.
پوشش‌های سطحی نقش حیاتی در عملکرد مته دارند. پوشش TiN (تیتانیوم نیترید) رنگ طلایی دارد و عمر ابزار را 3 برابر افزایش می‌دهد. پوشش TiAlN (تیتانیوم آلومینیوم نیترید) برای دماهای بالا و مواد سخت مناسب است و می‌تواند تا 900 درجه مقاومت کند. پوشش TiCN (تیتانیوم کاربو نیترید) سختی بیشتری دارد و برای مواد ساینده مفید است. هر پوشش برای کاربرد خاصی بهینه شده و انتخاب نادرست می‌تواند باعث خرابی زودهنگام شود.
زوایای برش نیز اهمیت دارند. زاویه راس 118 درجه برای مواد عمومی استاندارد است، در حالی که زاویه 135 درجه برای فولادهای سخت‌تر بهتر است چون نیاز به نیروی کمتری دارد و مرکززنی بهتری ارائه می‌دهد. برای مواد نرم مانند پلاستیک، زوایای تیزتر بهتر عمل می‌کنند تا از ذوب شدن مواد جلوگیری شود.
مته‌های تخصصی برای کاربردهای خاص
مته‌های مرکززن (Center Drill) از انواع مته های دستگاه سی ان سی هستند که برای ایجاد یک فرورفتگی کوچک قبل از سوراخ‌کاری اصلی استفاده می‌شوند. این مته‌ها کوتاه و سخت هستند و از لرزش یا انحراف مته اصلی جلوگیری می‌کنند. استفاده از مرکززن به ویژه برای سوراخ‌های دقیق و عمیق ضروری است چون موقعیت شروع سوراخ را با دقت بالا تعیین می‌کند.
مته‌های گانستر (Gun Drill) برای سوراخ‌های عمیق با نسبت عمق به قطر بیش از 10:1 طراحی شده‌اند. این مته‌ها دارای یک کانال داخلی هستند که مایع خنک‌کننده با فشار بالا (معمولاً 50 تا 100 بار) از آن عبور کرده و تراشه‌ها را از ته سوراخ خارج می‌کند. گانسترها در صنعت قالب‌سازی، تولید لوله‌های هیدرولیکی و ساخت محورهای توخالی کاربرد دارند. دقت قطری این مته‌ها فوق‌العاده است و می‌توانند سوراخ‌هایی با کیفیت H7 یا بهتر تولید کنند.
مته‌های Spade یا مته‌های تیغه‌ای برای قطرهای بزرگ (معمولاً 25 تا 150 میلی‌متر) استفاده می‌شوند. این مته‌ها ارزان‌تر از مته‌های مارپیچ بزرگ هستند و تیغه برش آن‌ها قابل تعویض است. برای سوراخ‌کاری سریع در چوب، پلاستیک و فلزات نرم مناسب هستند اما کیفیت سطح پایین‌تری نسبت به مته‌های استاندارد دارند.
مته‌های Indexable یا مته‌های با نوک تعویض‌پذیر برای تولید انبوه طراحی شده‌اند. بدنه این مته‌ها از فولاد است و نوک‌های کاربیدی به آن پیچ می‌شود. وقتی نوک کند شود، فقط آن را تعویض می‌کنند نه کل مته را. این سیستم برای قطرهای بزرگ (بیش از 20 میلی‌متر) بسیار اقتصادی است و زمان توقف دستگاه را کاهش می‌دهد.
مته‌های Step Drill یا پله‌ای چندین قطر مختلف را در یک ابزار دارند و می‌توانند سوراخ‌هایی با اندازه‌های مختلف را بدون تعویض ابزار ایجاد کنند. این مته‌ها برای ورق‌کاری فلزی و کارهای الکتریکی بسیار مفید هستند. مته‌های Reamer که برای صیقل کردن و دقیق کردن سوراخ‌های از پیش ایجاد شده استفاده می‌شوند، تلرانس را تا IT7 یا بهتر می‌رسانند.
مته‌های PCD (Polycrystalline Diamond) برای مواد بسیار ساینده مانند کامپوزیت‌های کربن فایبر، آلومینیوم سیلیکونی و MDF طراحی شده‌اند. عمر این مته‌ها ده‌ها برابر مته‌های معمولی است اما قیمت بسیار بالایی دارند و فقط برای تولیدات با حجم بالا توجیه اقتصادی دارند.
پارامترهای برشی و بهینه‌سازی عملکرد
انتخاب صحیح پارامترهای برشی برای انواع مته های دستگاه سی ان سی تأثیر مستقیم بر کیفیت سوراخ، عمر ابزار و زمان ماشین‌کاری دارد. سرعت برش (Cutting Speed) که با واحد متر بر دقیقه یا فوت بر دقیقه بیان می‌شود، باید بر اساس جنس مته و مواد قطعه کار تعیین شود. برای مته‌های HSS در فولاد نرم، سرعت برش 25-30 متر بر دقیقه است در حالی که برای مته‌های کاربید می‌تواند تا 100 متر بر دقیقه افزایش یابد.
نرخ تغذیه (Feed Rate) که به صورت میلی‌متر بر دور یا میلی‌متر بر دقیقه بیان می‌شود، باید متناسب با قطر مته باشد. قانون کلی این است که تغذیه باید حدود 10 درصد قطر مته به ازای هر دور باشد. تغذیه زیاد باعث شکستن مته و تغذیه کم باعث سوختن و کند شدن سریع لبه برش می‌شود. برای مته‌های کوچک (زیر 3 میلی‌متر) این پارامتر بسیار حساس است.
استراتژی خنک‌کاری نقش مهمی دارد. سوراخ‌کاری تولید حرارت قابل توجهی می‌کند و بدون خنک‌کاری مناسب، مته به سرعت می‌سوزد. روش‌های مختلف شامل سیال خنک‌کننده خارجی که از بیرون به نقطه برش پاشیده می‌شود، سیال داخلی که از کانال‌های درون مته با فشار بالا خارج شده و مستقیماً به نوک برش می‌رسد، و روش MQL (Minimum Quantity Lubrication) که مقدار بسیار کمی روغن با هوای فشرده پاشیده می‌شود. سوراخ‌کاری عمیق نیاز به خنک‌کاری داخلی دارد وگرنه تراشه‌ها گیر می‌کنند و مته می‌شکند.
چرخه سوراخ‌کاری (Drill Cycle) در برنامه‌نویسی CNC باید درست انتخاب شود. چرخه G81 برای سوراخ‌های ساده، G83 برای سوراخ‌های عمیق با خروج دوره‌ای برای تخلیه تراشه (Peck Drilling)، و G73 برای شکستن تراشه با عقب‌نشینی کوتاه استفاده می‌شود. در سوراخ‌های عمیق، استفاده از G83 با عمق peck مناسب (معمولاً 2 تا 3 برابر قطر مته) باعث جلوگیری از شکستن مته می‌شود.
نگهداری مته‌ها شامل بازرسی منظم لبه‌های برش برای فرسایش یا تراشیدگی، تمیز کردن شیارها از تراشه‌های چسبیده، و نگهداری در محیط خشک برای جلوگیری از زنگ‌زدگی است. تیز کردن مجدد مته‌های HSS امکان‌پذیر است اما باید زوایا دقیقاً حفظ شوند. مته‌های کاربید معمولاً تیز نمی‌شوند و پس از فرسایش دور ریخته می‌شوند. استفاده از tool presetter برای اندازه‌گیری دقیق طول مته قبل از نصب در دستگاه، از برخوردهای فاجعه‌بار جلوگیری می‌کند.
نتیجه‌گیری و توصیه‌های عملی
شناخت دقیق انواع مته های دستگاه سی ان سی و انتخاب مناسب آن‌ها بر اساس مواد، عمق، قطر و حجم تولید می‌تواند هزینه‌های ماشین‌کاری را به طور چشمگیری کاهش دهد. سرمایه‌گذاری در مته‌های با کیفیت از برندهای معتبر، حتی با قیمت بالاتر، در بلندمدت صرفه‌جویی ایجاد می‌کند چون عمر بیشتر، کیفیت بهتر و کاهش زمان توقف دستگاه را به همراه دارد. استفاده از نرم‌افزارهای CAM برای محاسبه بهینه پارامترهای برشی، آموزش صحیح اپراتورها در زمینه تعویض و تنظیم ابزار، و نگهداری منظم مته‌ها از اصول اساسی هستند. با رشد صنایع پیشرفته و نیاز به دقت بیشتر، مته‌های نسل جدید با پوشش‌های نانو، هندسه‌های بهینه‌شده و سنسورهای یکپارچه برای مانیتورینگ فرسایش در حال توسعه هستند که آینده روشنی برای ماشین‌کاری دقیق‌تر و سریع‌تر ترسیم می‌کنند.