Фрезоване на резби при CNC обработка на детайли
Фрезоването на резби е много гъвкав и прецизен метод за производство на вътрешни и външни резби на CNC обработващи центри. За разлика от конвенционалното нарязване на резба, фрезоването на резби използва въртящ се режещ инструмент със специфичен профил на резбата за спирално интерполиране на формата на резбата. Този метод предлага превъзходен контрол, гъвкавост и надеждност, особено за трудни материали и критични приложения.
Основни принципи
Фрезоването на резба работи на принципа на спирална интерполация - едновременно координирано движение по три-оси, при което инструментът се върти около собствената си ос, докато центърът на инструмента следва спираловидна траектория в равнината X-Y, а оста Z- се придвижва със скорост, синхронизирана с хода на резбата. Това създава профила на резбата през обвивката на режещите ръбове на инструмента, докато се движи спираловидно през материала на детайла.
Видове инструменти за фрезоване на резби
Твърдосплавни резбови мелнициса солидни инструменти с пълен{0}}профил или частичен-профил, използвани за малки до средни нишки, изискващи висока точност.Мелници за сменяеми нишкиотличават дизайни в стил-касети със сменяеми вложки, което ги прави идеални за големи резби и груби операции, където ефективността на разходите е от значение.Мулти{0}}резбови мелниципозволяват на един инструмент да произвежда множество стъпки на резба, предлагайки гъвкавост за магазини, които искат да намалят запасите от инструменти.Едноточкови резбови фрези-имат един режещ ръб и изискват множество проходи, подходящи за големи диаметри, персонализирани стъпки и тежки груби приложения.
Методи за фрезоване на резби
Методът на кръгова интерполация е стандартният подход, при който се предпочита фрезоването при изкачване. Инструментът навлиза в предварително-пробития отвор радиално, след което следва спираловидна траектория. По време на влизане инструментът се потапя до началната дълбочина на резбата и се подава радиално към диаметъра на рязане. Спиралната фаза на рязане включва 360-градусово кръгово движение с Z-подаване на оборот, равно на стъпката на резбата. Накрая инструментът излиза чрез прибиране радиално към центъра преди Z-прибиране.
За изчисляване на пътя на инструмента диаметърът на инструмента за вътрешни резби е равен на номиналния диаметър минус дълбочината на резбата, умножена по две. Радиусът на спиралната интерполация е равен на номиналния диаметър минус диаметъра на инструмента, разделен на две.
Пълно{0}}профилното фрезоване на резби използва инструменти, които съответстват на точната форма на резбата, като 60-градусови унифицирани или 55-градусови профили на Whitworth. Този подход завършва нишката с едно преминаване, но изисква специфичен инструмент за всяка стъпка. Фрезоването на резба с частичен профил използва инструменти, които режат само върха и основата на резбата, което изисква множество радиални проходи, но един инструмент може да покрие диапазон от стъпки.
Фрезоването на външна резба включва или завъртане на детайла върху въртяща се маса с помощта на четвърта ос, или спирално интерполиране на инструмента около неподвижен детайл. Този метод обикновено се използва за големи валове, водещи винтове и червячни зъбни колела и изисква достатъчно свободно пространство около детайла за достъп до инструмента.
Предимства пред потупването
Фрезоването на резба осигурява по-дълъг живот на инструмента, тъй като натоварването при рязане се разпределя между множество канали и проходи, а не се концентрира върху няколко ръба. Контролът на чиповете е отличен, произвеждайки къси управляеми чипове, а не дългите чипове, които рискуват да се опаковат в кранове. Гъвкавостта на материалите обхваща всички материали, включително закалени стомани до HRC 65, докато нарязването има ограничения при здрави сплави.
Един инструмент може да покрие диапазон от диаметри за една и съща стъпка, предлагайки гъвкавост на размера на резбата, която нарязването на резба не може да се постигне. В глухи отвори фрезоването на резби може да произведе резби до дъното без непълната зона на резбата, която изискват метчиците. Полученото качество на конеца се характеризира с превъзходно покритие на повърхността и прецизно прилягане.
Ако резбовата фреза се счупи, възстановяването е лесно, защото инструментът е по-малък от диаметъра на резбата. Счупеният кран се отстранява трудно и може да се забие завинаги. Фрезоването на резби изисква по-нисък въртящ момент, което го прави по-подходящо за големи резби на машини с ограничена мощност. Един и същи инструмент може да произвежда както лява-, така и дясна-резба чрез просто обръщане на посоката на шпиндела, докато нарязването изисква отделни леви-метчици.
Критични параметри на процеса
Скоростта на рязане обикновено варира от 80 до 150 метра в минута за стомана и 150 до 300 метра в минута за алуминий, с намаления за закалени материали. Подаването на зъб обикновено пада между 0,05 и 0,15 милиметра в зависимост от материала и стъпката на резбата. Захранването по оста Z- трябва точно да съответства на стъпката на резбата за оборот, за да се поддържа точност.
За инструменти с пълен{0}}профил радиалното зацепване покрива 100 процента от дълбочината на резбата с едно преминаване. Инструментите с частичен-профил използват радиални стъпки от 0,05 до 0,10 милиметра на преминаване.
Изискванията за пред{0}}обработка включват пробиване на отвор с диаметър, приблизително равен на номиналния диаметър минус стъпката, въпреки че това варира в зависимост от стандарта на резбата. Дупката трябва да е права, вярно-позиционирана и да има подходяща дълбочина за резбата плюс хлабина. 45-градусова фаска или зенкер на входа на отвора подпомага навлизането на инструмента и предотвратява образуването на грапавини.
CNC програмиране Essentials
Типична програма за G-код в стил Fanuc-започва с позициониране към центъра на отвора, активиране на компенсация на дължината на инструмента и охлаждаща течност, след което се ускорява до хлабина. Инструментът се подава към началната дълбочина на резбата, компенсацията на режещия инструмент се активира по време на радиален подход и спиралната интерполация се изпълнява със съответната команда за кръгово движение. Множество спирални контури се повтарят за необходимата дължина на резбата, след което компенсацията се отменя и инструментът се прибира.
Ключовите съображения за програмиране включват избор на правилната посока на спирална интерполация по посока на часовниковата стрелка или обратно-на часовниковата стрелка, за да съответства на стрелката на резбата. Компенсацията на ножа трябва да остане активна по време на спираловидно движение. Точността на стъпката зависи от точната синхронизация между скоростта на шпиндела и подаването по оста Z-. Входът на резбовата фреза трябва да използва спираловиден или наклонен вход, а не право потапяне, за да се избегне повреда на инструмента.
Често срещани предизвикателства и решения
Големи или по-малки резби обикновено са резултат от износване на инструмента, неправилна компенсация на диаметъра на инструмента или грешка на стъпката. Решението включва проверка на въведения диаметър на инструмента, проверка на компенсациите на износване и калибриране на машината. Лошото покритие на повърхността често се дължи на недостатъчна твърдост, износени инструменти или неправилни скорости и подавания. Справянето с това изисква намаляване на надвеса на инструмента, увеличаване на твърдостта и оптимизиране на параметрите на рязане.
Тракането и вибрациите обикновено показват дълъг надвес на инструмента, тънки стени или хармоничен резонанс. Решенията включват използване на възможно най-късия инструмент, намаляване на дълбочината на рязане и регулиране на скоростта на шпиндела, за да се избегнат резонансни честоти. Счупването на инструмента при влизане обикновено е резултат от право радиално потапяне или неправилни ъгли на влизане. Използването на влизане със спирална рампа и намаляване на скоростта на подаване на входа предотвратява този отказ. Конусните резби могат да показват грешка в геометрията на машината, деформация на инструмента или термично нарастване. Проверката на перпендикулярността на машината, внедряването на груби и довършителни проходи и използването на охлаждаща течност последователно адресират тези проблеми.
Приложения и индустрии
В космическата промишленост фрезоването на резби произвежда крепежни елементи от титан и инконел с критични допуски. Петролният и газовият сектор използва този метод за API тръбни резби с голям-диаметър и връзки на сондажни колони. Автомобилните приложения включват резби на блока на двигателя и компоненти на трансмисията. Медицинското производство разчита на фрезоване на резби за костни винтове и резби за импланти от титан или PEEK материали. Индустрията за форми и матрици произвежда резби от закалена инструментална стомана до HRC 65 за ежекторни щифтове. Общите машинни приложения обхващат персонализирани нишки, ремонтни работи и разработване на прототипи, където гъвкавостта е от съществено значение.
