Різьбофрезерування при обробці деталей з ЧПУ
Різьбофрезерування — це дуже універсальний і точний метод виготовлення внутрішньої та зовнішньої різьби на обробних центрах з ЧПК. На відміну від звичайного нарізування різьби, фрезерування різьблення використовує обертовий ріжучий інструмент зі спеціальним профілем різьби для спіральної інтерполяції форми різьби. Цей метод забезпечує чудовий контроль, гнучкість і надійність, особливо для важких матеріалів і критичних застосувань.
Основоположні принципи
Різьбофрезерування працює за принципом спіральної інтерполяції - одночасного скоординованого руху по трьох-осьах, де інструмент обертається навколо власної осі, тоді як центр інструмента слідує спіральному шляху в площині X-Y, а вісь Z- просувається зі швидкістю, синхронізованою з ходом різьби. Це створює профіль різьби через огинаючі ріжучі кромки інструменту, коли він обертається по спіралі через матеріал заготовки.
Види різьбонарізних інструментів
Твердосплавні різьбові фрезице суцільні інструменти з повним-профілем або частковим{1}}профілем, які використовуються для малих і середніх різьб, що потребують високої точності.Різьборізкові фрезимають конструкцію в стилі картриджа-зі змінними вставками, що робить їх ідеальними для великих різьб і чорнових операцій, де економічна ефективність має значення.Багато{0}}різьбові фрезидозволяють одному інструменту виробляти кілька кроків різьблення, пропонуючи гнучкість для робочих цехів, які хочуть зменшити інвентар інструментів.Одноточкові різьбові фрези-мають одну ріжучу кромку та вимагають кількох проходів, придатні для великих діаметрів, спеціального кроку та важкої чорнової обробки.
Методи нарізування різьби
Метод кругової інтерполяції є стандартним підходом, коли перевага надається фрезеруванню по сходах. Інструмент входить у попередньо-отвір радіально, а потім слідує гвинтовій траєкторії. Під час входу інструмент занурюється на глибину початку різьблення та подається радіально до діаметра різання. Фаза гвинтового різання передбачає круговий рух на 360- градусів із подачею Z- на оберт, що дорівнює кроку різьби. Нарешті, інструмент виходить, відводячись радіально до центру перед Z-відводом.
Для розрахунку траєкторії інструменту діаметр інструмента для внутрішніх різьб дорівнює номінальному діаметру мінус глибина різьби, помноженому на два. Радіус гвинтової інтерполяції дорівнює номінальному діаметру мінус діаметр інструменту, поділеному на два.
Повно{0}}профільне фрезерування різьблення використовує інструменти, які відповідають точній формі різьби, наприклад уніфіковані профілі 60-градусів або 55градусів Вітворта. Цей підхід завершує нитку за один прохід, але вимагає спеціального інструменту для кожного кроку. При фрезеруванні часткової різьби використовуються інструменти, які зрізають лише гребінь і корінь різьби, вимагаючи кількох радіальних проходів, але один інструмент може покривати діапазон кроків.
Фрезерування зовнішньої різьби передбачає або обертання заготовки на поворотному столі за допомогою четвертої осі, або спіралеподібну інтерполяцію інструменту навколо нерухомої заготовки. Цей метод зазвичай використовується для великих валів, ходових гвинтів і черв’ячних передач і вимагає достатнього вільного простору навколо заготовки для доступу до інструменту.
Переваги перед натисканням
Різьбове фрезерування забезпечує довший термін служби інструменту, оскільки ріжуче навантаження розподіляється між кількома канавками та проходами, а не зосереджується на кількох кромках. Контроль стружки чудовий, виробляючи коротку стружку, яку можна контролювати, а не довгу стружку, яка ризикує накопичуватися в кранах. Універсальність матеріалів поширюється на всі матеріали, включаючи загартовані сталі до HRC 65, тоді як нарізання різьби має обмеження для міцних сплавів.
Один інструмент може охоплювати діапазон діаметрів для однакового кроку, пропонуючи гнучкість розміру різьби, яку не може зрівняти різьблення. У глухих отворах фрезерування різьблення може отримати різьбу прямо до дна без неповної зони різьби, яка потрібна для мітчиків. Якість нитки в результаті забезпечує чудову обробку поверхні та точне прилягання.
Якщо фреза зламається, її легко відновити, оскільки діаметр інструменту менший за діаметр різьби. Зламаний кран важко видалити, і він може застрягти назавжди. Різьбофрезерування потребує меншого крутного моменту, що робить його кращим для великих різьб на машинах з обмеженою потужністю. Той самий інструмент може виробляти як ліву-, так і праву-різьбу, просто змінюючи напрямок шпинделя, тоді як для нарізування потрібні окремі ліві-мітчики.
Критичні параметри процесу
Швидкість різання зазвичай коливається від 80 до 150 метрів за хвилину для сталі та від 150 до 300 метрів за хвилину для алюмінію, із зменшенням для загартованих матеріалів. Подача на зуб зазвичай становить від 0,05 до 0,15 міліметрів залежно від матеріалу та кроку різьби. Для підтримки точності подача осі Z- має точно відповідати кроку різьби на оберт.
Для повно{0}}профільних інструментів радіальне зачеплення охоплює 100 відсотків глибини різьби за один прохід. Інструменти з частковим-профілем використовують радіальні кроки від 0,05 до 0,10 міліметрів за прохід.
Вимоги до-обробки включають свердління отвору діаметром, який приблизно дорівнює номінальному діаметру мінус крок, хоча це залежить від стандарту різьби. Отвір має бути прямим, правильно-розташованим і мати достатню глибину для різьби та зазор. Фаска під кутом 45 градусів або зенкер на вході в отвір сприяє входу інструменту та запобігає утворенню задирок.
Основи програмування з ЧПК
Типова програма G-у стилі Fanuc-починається з позиціонування до центру отвору, активації компенсації довжини інструменту та охолоджуючої рідини, а потім швидкого переходу до площини зазору. Інструмент подається на глибину початку різьблення, компенсація різця активується під час радіального наближення, а спіральна інтерполяція виконується відповідною командою кругового руху. Кілька спіральних петель повторюються для необхідної довжини нитки, після чого компенсація скасовується, а інструмент втягується.
Основні міркування щодо програмування включають вибір правильного напрямку спіральної інтерполяції за-годинниковою стрілкою чи проти годинникової стрілки, щоб відповідати стрілці різьби. Компенсація різця повинна залишатися активною під час гвинтового руху. Точність кроку залежить від точної синхронізації між швидкістю шпинделя та подачею по осі Z-. Щоб уникнути пошкодження інструменту, вхід у різьбову фрезу має бути спіральним або нахиленим, а не прямим.
Загальні виклики та рішення
Великі або занижені розміри різьби зазвичай є результатом зносу інструменту, неправильної компенсації діаметра інструменту або помилки кроку. Рішення передбачає перевірку введеного діаметра інструменту, перевірку корекції зносу та калібрування верстата. Погана обробка поверхні часто виникає через недостатню жорсткість, зношені інструменти або неправильні швидкості та подачі. Щоб вирішити цю проблему, потрібно зменшити виліт інструменту, збільшити жорсткість і оптимізувати параметри різання.
Скрекіт і вібрація зазвичай вказують на довгий виступ інструмента, тонкі стінки або гармонічний резонанс. Рішення включають використання найкоротшого інструменту, зменшення глибини різання та регулювання швидкості шпинделя, щоб уникнути резонансних частот. Поломка інструменту при вході зазвичай є результатом прямого радіального занурення або неправильних кутів входу. Використання гвинтового входу з рампи та зменшення швидкості входової подачі запобігає цій несправності. Конічна різьба може свідчити про помилку геометрії верстата, деформацію інструменту або теплове зростання. Перевірка прямокутності верстата, виконання чорнових і чистових проходів і використання охолоджувальної рідини постійно вирішують ці проблеми.
Застосування та галузі
В аерокосмічній промисловості різьбофрезерування виробляє кріплення з титану та інконеля з критичними допусками. У нафтогазовому секторі цей метод використовується для трубних різьб API великого-діаметра та з’єднань бурильної колони. Автомобільні програми включають різьблення блоку двигуна та компоненти трансмісії. Медичне виробництво покладається на фрезерування різьби для кісткових гвинтів і різьби для імплантатів із титану або PEEK. Промисловість прес-форм і штампів виготовляє різьбу із загартованої інструментальної сталі до HRC 65 для виштовхувальних штифтів. Загальні програми машинобудування охоплюють спеціальні різьби, ремонтні роботи та розробку прототипів, де гнучкість є важливою.
