Φρέζα με νήματα σε κατεργασία ανταλλακτικών CNC
Το φρεζάρισμα με νήματα είναι μια εξαιρετικά ευέλικτη και ακριβής μέθοδος για την παραγωγή εσωτερικών και εξωτερικών νημάτων σε κέντρα κατεργασίας CNC. Σε αντίθεση με το συμβατικό χτύπημα, το φρεζάρισμα με νήματα χρησιμοποιεί ένα περιστρεφόμενο εργαλείο κοπής με ένα συγκεκριμένο προφίλ νήματος για την ελικοειδή παρεμβολή της μορφής του νήματος. Αυτή η μέθοδος προσφέρει ανώτερο έλεγχο, ευελιξία και αξιοπιστία, ιδιαίτερα για δύσκολα υλικά και κρίσιμες εφαρμογές.
Θεμελιώδεις Αρχές
Το φρεζάρισμα με νήματα λειτουργεί με βάση την αρχή της ελικοειδούς παρεμβολής - ταυτόχρονη συντονισμένη κίνηση τριών-άξονων, όπου το εργαλείο περιστρέφεται γύρω από τον δικό του άξονά ενώ το κέντρο του εργαλείου ακολουθεί μια ελικοειδή διαδρομή στο επίπεδο X-Y και ο άξονας Z-προχωρά με ρυθμό συγχρονισμένο με την απαγωγή του. Αυτό δημιουργεί το προφίλ του σπειρώματος μέσα από το περίβλημα των κοπτικών άκρων του εργαλείου καθώς περιστρέφεται μέσα από το υλικό του τεμαχίου εργασίας.
Τύποι εργαλείων φρεζαρίσματος με νήματα
Μύλοι με νήματα στερεού καρβιδίουείναι στερεά εργαλεία πλήρους-προφίλ ή μερικού-προφίλ που χρησιμοποιούνται για μικρά έως μεσαία νήματα που απαιτούν υψηλή ακρίβεια.Δείκτες κλωστοτριβείωνδιαθέτουν σχέδια σε στυλ-φυσιγγίων με αντικαταστάσιμα ένθετα, καθιστώντας τα ιδανικά για μεγάλα νήματα και εργασίες τραχύνσεως όπου έχει σημασία η αποδοτικότητα του κόστους.Μύλοι πολλαπλών-μορφώνεπιτρέψτε σε ένα μόνο εργαλείο να παράγει πολλαπλές θέσεις νημάτων, προσφέροντας ευελιξία στα καταστήματα εργασίας που θέλουν να μειώσουν το απόθεμα εργαλείων.Μύλοι με νήματα μονής-κόνηςέχουν μία αιχμή και απαιτούν πολλαπλά περάσματα, κατάλληλα για μεγάλες διαμέτρους, προσαρμοσμένες θέσεις και βαριές εφαρμογές τραχύνσεως.
Μέθοδοι φρεζαρίσματος με νήματα
Η μέθοδος κυκλικής παρεμβολής είναι η τυπική προσέγγιση όπου προτιμάται το φρεζάρισμα αναρρίχησης. Το εργαλείο εισέρχεται ακτινικά στην προ-τρύπα και μετά ακολουθεί μια ελικοειδή διαδρομή. Κατά την είσοδο, το εργαλείο βυθίζεται στο βάθος εκκίνησης του νήματος και τροφοδοτείται ακτινικά στη διάμετρο κοπής. Η φάση ελικοειδούς κοπής περιλαμβάνει κυκλική κίνηση 360-μοιρών με τροφοδοσία Z- ανά περιστροφή ίση με το βήμα του νήματος. Τέλος, το εργαλείο εξέρχεται ανασύροντας ακτινικά προς το κέντρο πριν από την ανάσυρση Z.
Για τον υπολογισμό της διαδρομής του εργαλείου, η διάμετρος του εργαλείου για τα εσωτερικά σπειρώματα ισούται με την ονομαστική διάμετρο μείον το βάθος του σπειρώματος πολλαπλασιαζόμενο επί δύο. Η ελικοειδής ακτίνα παρεμβολής ισούται με την ονομαστική διάμετρο μείον τη διάμετρο του εργαλείου, διαιρούμενη με δύο.
Το πλήρες-φρεζάρισμα νημάτων προφίλ χρησιμοποιεί εργαλεία που ταιριάζουν με την ακριβή μορφή νήματος, όπως προφίλ 60-ενοποιημένων μοιρών ή προφίλ Whitworth 55 μοιρών. Αυτή η προσέγγιση ολοκληρώνει το νήμα με ένα μόνο πέρασμα, αλλά απαιτεί ένα συγκεκριμένο εργαλείο για κάθε βήμα. Το φρεζάρισμα νήματος μερικού προφίλ χρησιμοποιεί εργαλεία που κόβουν μόνο την κορυφή και τη ρίζα του νήματος, απαιτώντας πολλαπλά ακτινικά περάσματα, αλλά ένα εργαλείο μπορεί να καλύψει μια σειρά βημάτων.
Το εξωτερικό φρεζάρισμα με νήματα περιλαμβάνει είτε την περιστροφή του τεμαχίου εργασίας σε ένα περιστροφικό τραπέζι χρησιμοποιώντας έναν τέταρτο άξονα είτε την ελικοειδή παρεμβολή του εργαλείου γύρω από ένα ακίνητο τεμάχιο εργασίας. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως για μεγάλους άξονες, μολύβδινες βίδες και ατέρμονα γρανάζια και απαιτεί επαρκή απόσταση γύρω από το τεμάχιο εργασίας για πρόσβαση στο εργαλείο.
Πλεονεκτήματα έναντι του χτυπήματος
Το φρεζάρισμα με νήματα παρέχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του εργαλείου επειδή το φορτίο κοπής κατανέμεται σε πολλαπλούς αυλούς και περάσματα αντί να συγκεντρώνεται σε μερικές άκρες. Ο έλεγχος τσιπ είναι εξαιρετικός, παράγοντας σύντομες διαχειρίσιμες μάρκες αντί για μακριές μάρκες που κινδυνεύουν να συσκευαστούν σε βρύσες. Η ευελιξία των υλικών επεκτείνεται σε όλα τα υλικά, συμπεριλαμβανομένων των σκληρυμένων χάλυβων μέχρι HRC 65, ενώ το χτύπημα έχει περιορισμούς στα σκληρά κράματα.
Ένα εργαλείο μπορεί να καλύψει μια σειρά διαμέτρων για το ίδιο βήμα, προσφέροντας ευελιξία στο μέγεθος του νήματος που δεν μπορεί να ταιριάζει με το χτύπημα. Στις τυφλές τρύπες, το φρεζάρισμα με νήματα μπορεί να παράγει νήματα μέχρι το κάτω μέρος χωρίς την ατελή ζώνη σπειρώματος που απαιτούν οι βρύσες. Η προκύπτουσα ποιότητα νήματος διαθέτει ανώτερο φινίρισμα επιφάνειας και ακριβή εφαρμογή.
Εάν σπάσει ένας μύλος με νήματα, η ανάκτηση είναι εύκολη επειδή το εργαλείο είναι μικρότερο από τη διάμετρο του νήματος. Μια σπασμένη βρύση είναι δύσκολο να αφαιρεθεί και μπορεί να κολλήσει μόνιμα. Το φρεζάρισμα με νήματα απαιτεί χαμηλότερη ροπή, καθιστώντας το πιο κατάλληλο για μεγάλα νήματα σε μηχανές με περιορισμένη ισχύ. Το ίδιο εργαλείο μπορεί να παράγει νήματα τόσο στα αριστερά όσο και στα δεξιά-αντιστρέφοντας απλώς την κατεύθυνση της ατράκτου, ενώ το χτύπημα απαιτεί ξεχωριστά χτυπήματα με τα αριστερά-.
Κρίσιμες Παράμετροι Διεργασίας
Η ταχύτητα κοπής κυμαίνεται συνήθως από 80 έως 150 μέτρα ανά λεπτό για τον χάλυβα και 150 έως 300 μέτρα ανά λεπτό για το αλουμίνιο, με μειώσεις για τα σκληρυμένα υλικά. Η τροφοδοσία ανά δόντι συνήθως πέφτει μεταξύ 0,05 και 0,15 χιλιοστών ανάλογα με το υλικό και το βήμα του νήματος. Η τροφοδοσία του άξονα Z- πρέπει να ταιριάζει ακριβώς με το βήμα του νήματος ανά περιστροφή για να διατηρείται η ακρίβεια.
Για εργαλεία πλήρους-προφίλ, η ακτινική εμπλοκή καλύπτει το 100 τοις εκατό του βάθους του νήματος σε ένα πέρασμα. Τα εργαλεία μερικού προφίλ-χρησιμοποιούν ακτινικές αναβαθμίσεις από 0,05 έως 0,10 χιλιοστά ανά πέρασμα.
Οι απαιτήσεις πριν από τη μηχανική κατεργασία περιλαμβάνουν τη διάνοιξη μιας οπής με διάμετρο περίπου ίση με την ονομαστική διάμετρο μείον το βήμα, αν και αυτό ποικίλλει ανάλογα με το πρότυπο νήματος. Η τρύπα πρέπει να είναι ευθεία,-τοποθετημένη και να έχει επαρκές βάθος για το νήμα συν διάκενο. Μια λοξότμηση 45 μοιρών ή ένας πάγκος στην είσοδο της οπής βοηθά στην είσοδο του εργαλείου και αποτρέπει το σχηματισμό γρέζιων.
Βασικά στοιχεία προγραμματισμού CNC
Ένα τυπικό πρόγραμμα κώδικα G-στυλ Fanuc-στυλ Fanuc ξεκινά τοποθετώντας στο κέντρο της οπής, ενεργοποιώντας την αντιστάθμιση του μήκους του εργαλείου και το ψυκτικό και μετά πηγαίνοντας γρήγορα σε ένα επίπεδο διάκενου. Το εργαλείο τροφοδοτεί το βάθος εκκίνησης του νήματος, η αντιστάθμιση του κόφτη ενεργοποιείται κατά την ακτινική προσέγγιση και η ελικοειδής παρεμβολή εκτελείται με την κατάλληλη εντολή κυκλικής κίνησης. Επαναλαμβάνονται πολλαπλοί ελικοειδής βρόχοι για το απαιτούμενο μήκος νήματος, μετά το οποίο η αντιστάθμιση ακυρώνεται και το εργαλείο ανασύρεται.
Τα βασικά ζητήματα προγραμματισμού περιλαμβάνουν την επιλογή της σωστής κατεύθυνσης ελικοειδούς παρεμβολής δεξιόστροφα ή αριστερό-για να ταιριάζει με τον δείκτη του νήματος. Η αντιστάθμιση του κόφτη πρέπει να παραμένει ενεργή κατά την ελικοειδή κίνηση. Η ακρίβεια του βήματος εξαρτάται από τον ακριβή συγχρονισμό μεταξύ της ταχύτητας του άξονα και της τροφοδοσίας του άξονα Z. Η είσοδος του μύλου με νήματα θα πρέπει να χρησιμοποιεί ελικοειδή είσοδο ή ράμπα αντί για ευθεία βύθιση για να αποφευχθεί η ζημιά του εργαλείου.
Κοινές προκλήσεις και λύσεις
Τα υπερμεγέθη ή μικρού μεγέθους σπειρώματα συνήθως προκύπτουν από φθορά του εργαλείου, λανθασμένη αντιστάθμιση διαμέτρου εργαλείου ή σφάλμα βήματος. Η λύση περιλαμβάνει την επαλήθευση της εισόδου της διαμέτρου του εργαλείου, τον έλεγχο των αντισταθμίσεων φθοράς και τη βαθμονόμηση του μηχανήματος. Το κακό φινίρισμα της επιφάνειας συχνά οφείλεται σε ανεπαρκή ακαμψία, φθαρμένα εργαλεία ή ακατάλληλες ταχύτητες και τροφοδοσίες. Η αντιμετώπιση αυτού απαιτεί μείωση της προεξοχής του εργαλείου, αύξηση της ακαμψίας και βελτιστοποίηση των παραμέτρων κοπής.
Η φλυαρία και η δόνηση συνήθως υποδηλώνουν μεγάλη προεξοχή εργαλείου, λεπτά τοιχώματα ή αρμονικό συντονισμό. Οι λύσεις περιλαμβάνουν τη χρήση του συντομότερου δυνατού εργαλείου, τη μείωση του βάθους κοπής και τη ρύθμιση της ταχύτητας του άξονα για την αποφυγή συχνοτήτων συντονισμού. Η θραύση του εργαλείου κατά την είσοδο συνήθως προκύπτει από ευθεία ακτινωτή βύθιση ή εσφαλμένες γωνίες εισόδου. Η χρήση ελικοειδή εισόδου ράμπας και η μείωση του ρυθμού τροφοδοσίας εισόδου αποτρέπει αυτήν την αποτυχία. Τα κωνικά σπειρώματα μπορεί να υποδεικνύουν σφάλμα γεωμετρίας μηχανής, εκτροπή εργαλείου ή θερμική ανάπτυξη. Ο έλεγχος του τετραγώνου του μηχανήματος, η εφαρμογή περασμάτων αδροποίησης και φινιρίσματος και η χρήση ψυκτικού μέσου αντιμετωπίζει με συνέπεια αυτά τα ζητήματα.
Εφαρμογές και Βιομηχανίες
Στην αεροδιαστημική βιομηχανία, η άλεση με νήματα παράγει συνδετήρες τιτανίου και Inconel με κρίσιμες ανοχές. Ο τομέας πετρελαίου και φυσικού αερίου χρησιμοποιεί αυτήν τη μέθοδο για-μεγάλες διαμέτρους σπειρώματα σωλήνων API και συνδέσεις στοιχειοσειρών γεωτρήσεων. Οι εφαρμογές αυτοκινήτων περιλαμβάνουν σπειρώματα μπλοκ κινητήρα και εξαρτήματα μετάδοσης. Η ιατρική κατασκευή βασίζεται στο φρεζάρισμα με νήματα για βίδες οστών και σπειρώματα εμφυτευμάτων από υλικά τιτανίου ή PEEK. Η βιομηχανία καλουπιών και καλουπιών παράγει νήματα σε σκληρυμένο χάλυβα εργαλείων μέχρι HRC 65 για πείρους εκτίναξης. Οι εφαρμογές γενικών μηχανημάτων καλύπτουν προσαρμοσμένα νήματα, εργασίες επισκευής και ανάπτυξη πρωτοτύπων όπου η ευελιξία είναι απαραίτητη.
