Metodi di Lavorazione del Filetto nei Centri di Lavorazione CNC
La lavorazione del filetto è una delle funzioni più critiche dei centri di lavorazione CNC (Controllo Numerico Computerizzato). L'efficienza e la qualità della lavorazione del filetto influenzano direttamente la qualità della lavorazione dei pezzi e l'efficienza produttiva complessiva del centro di lavorazione. Con il miglioramento delle prestazioni dei centri di lavorazione e l'avanzamento degli utensili da taglio, anche i metodi di lavorazione del filetto stanno evolvendo. Questo porta a miglioramenti graduali sia nella precisione che nell'efficienza della lavorazione del filetto. Per consentire ai produttori di scegliere ragionevolmente i metodi di lavorazione del filetto sui centri di lavorazione, migliorare la qualità del prodotto e l'efficienza produttiva, e evitare incidenti di qualità, abbiamo riassunto diversi metodi per lavorare i filetti utilizzando i centri di lavorazione CNC. Esploriamo questi metodi in dettaglio:
Metodo di Lavorazione con Maschi
La lavorazione con maschi, o maschiatura, è un metodo tradizionale e ampiamente utilizzato per produrre filettature interne. Questo metodo è essenziale per ottenere filettature accurate e affidabili in vari materiali.
Determinazione del Foro di Fondo del Filetto Prima della Maschiatura
La lavorazione del foro di fondo del filetto influisce significativamente sulla durata del maschio e sulla qualità della lavorazione del filetto. Il diametro del trapano utilizzato per creare il foro di fondo del filetto dovrebbe essere vicino al limite superiore della tolleranza del diametro del foro di fondo del filetto. Ad esempio, il diametro del foro di fondo di un foro filettato M8 è Ф6.7+0.27mm, quindi si sceglie un diametro del trapano di Ф6.9mm. Questo approccio riduce il sovrametallo di lavorazione del maschio, abbassa il carico sul maschio e ne prolunga la durata. Una corretta preparazione del foro di fondo è cruciale poiché minimizza il rischio di rottura del maschio e garantisce l'accuratezza del filetto risultante.
Classificazione e Caratteristiche della Lavorazione con Maschi
Utilizzare maschi per lavorare i fori filettati è il metodo più comune, principalmente adatto per fori filettati con diametri più piccoli (D<30) e requisiti di precisione posizionale bassi. Negli anni '80, i fori filettati venivano lavorati utilizzando la maschiatura flessibile, che prevedeva mandrini di maschiatura flessibili in grado di compensare gli errori di avanzamento assiale causati dalla mancata sincronizzazione tra avanzamento e velocità del mandrino. Questo metodo, sebbene efficace, presentava degli svantaggi, tra cui la complessità e il costo dei mandrini di maschiatura flessibili. Nel corso degli anni, le prestazioni dei centri di lavorazione CNC sono migliorate e la maschiatura rigida è diventata una caratteristica di base. La maschiatura rigida utilizza un mandrino a molla rigido per tenere il maschio, garantendo la sincronizzazione tra avanzamento del mandrino e velocità, semplificando il processo e aumentando l'efficienza.
La maschiatura rigida ha diversi vantaggi rispetto alla maschiatura flessibile. Consente il taglio ad alta velocità, migliorando l'efficienza complessiva del centro di lavorazione e riducendo i costi di produzione. Il mandrino a molla, rispetto al mandrino di maschiatura flessibile, è più semplice nella struttura, meno costoso e versatile. Può anche tenere frese, punte e altri utensili da taglio, riducendo ulteriormente i costi degli utensili.
Programmazione CNC per la Lavorazione con Maschi
La programmazione per la lavorazione con maschi è relativamente semplice. I moderni centri di lavorazione includono tipicamente cicli di maschiatura preimpostati, che richiedono solo l'assegnazione dei parametri. Tuttavia, è essenziale notare che diversi sistemi CNC hanno formati di subroutine e significati dei parametri diversi. Ad esempio, il formato del sistema di controllo SIEMEN840C è G84X_Y_R2_R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_, con 12 parametri da assegnare durante la programmazione. Assicurarsi che i parametri corretti siano impostati in base al sistema CNC specifico è cruciale per operazioni di maschiatura di successo.
Selezione dei Maschi
La selezione dei maschi deve considerare il materiale da lavorare. I produttori di maschi producono modelli diversi per materiali diversi e l'uso di un maschio inappropriato può causare problemi come filettature rotte o rottura del maschio, portando a pezzi di lavoro scartati. Inoltre, è importante distinguere tra maschi per fori passanti e maschi per fori ciechi, poiché hanno lunghezze di guida e metodi di evacuazione dei trucioli diversi. Abbinare il diametro del gambo del maschio con il diametro del mandrino è cruciale per una lavorazione fluida. Ad esempio, utilizzare un maschio progettato per la ghisa sull'alluminio può causare problemi di filettatura e persino il fallimento dell'utensile. Pertanto, selezionare il maschio giusto per il materiale è fondamentale per garantire filettature di alta qualità e la longevità dell'utensile.
Centro di Lavorazione CNC
Metodo di Taglio del Filetto a Punto Singolo
Il taglio del filetto a punto singolo, noto anche come filettatura a punto singolo o tornitura del filetto, è un altro metodo essenziale per produrre filettature interne ed esterne su macchine CNC. Questo metodo è particolarmente utile per fori filettati di grandi dimensioni o quando non sono disponibili frese per filettature specializzate.
Precauzioni per il Taglio del Filetto a Punto Singolo
Velocità del Mandrino e Ritardo: Assicurarsi che il mandrino raggiunga la velocità nominale prima di iniziare l'operazione di filettatura. Un ritardo garantisce che il mandrino operi a una velocità costante e stabile, cruciale per una filettatura accurata.
Ritrattamento dell'Utensile: Per gli utensili da filettatura rettificati manualmente, evitare il ritiro inverso. Invece, utilizzare l'orientamento del mandrino e il movimento radiale dell'utensile per ritrarre l'utensile. Questo previene danni all'utensile e al pezzo.
Produzione Accurata dei Portautensili: La produzione accurata dei portautensili è essenziale, soprattutto per posizioni coerenti delle scanalature degli utensili. Posizioni incoerenti delle scanalature degli utensili possono portare a imprecisioni nei filetti e problemi di qualità.
Passaggi Multipli: Non completare la filettatura in un unico passaggio. Sono necessari passaggi multipli per prevenire la rottura dei denti e una scarsa finitura superficiale. Questo approccio garantisce una finitura del filetto di qualità superiore e riduce il rischio di rottura dell'utensile.
Considerazioni sull'Efficienza: Il taglio di filetti a punto singolo ha una bassa efficienza di lavorazione, rendendolo adatto per pezzi singoli, piccole serie o passi di filettatura unici senza utensili corrispondenti. Non è ideale per la produzione ad alto volume a causa della sua natura dispendiosa in termini di tempo.
Caratteristiche del Taglio di Filetti a Punto Singolo
La filettatura a punto singolo viene utilizzata per fori di filettatura grandi nei casi in cui non sono disponibili maschi o frese per filetti. Questo metodo comporta l'uso di un utensile a punto singolo per tagliare il profilo del filetto in più passaggi. Ad esempio, lavorare un filetto M52x1.5 con una tolleranza di posizione di 0,1 mm utilizzando il taglio a punto singolo in assenza di maschi o frese per filetti può soddisfare i requisiti dopo il collaudo. La precisione e il controllo offerti dalle macchine CNC rendono la filettatura a punto singolo un'opzione praticabile per produrre filetti di alta qualità, anche in materiali difficili.
Programma di Esempio per il Taglio di Filetti a Punto Singolo
N5 G90 G54 G0 X0 Y0
N10 Z15
N15 S100 M3 M8
N20 G04 X5 (Ritardo per raggiungere la velocità nominale)
N25 G33 Z-50 K1.5 (Taglio del filetto)
N30 M19 (Orientamento del mandrino)
N35 G0 X-2 (Ritrattamento dell'utensile)
N40 G0 Z15 (Ritiro dell'utensile)
Questo programma di esempio delinea i passaggi di base per eseguire il taglio di filetti a punto singolo su un centro di lavorazione CNC. Il programma include comandi per impostare la posizione iniziale, avviare il mandrino ed eseguire l'operazione di filettatura. Include anche comandi per la retrazione e il ritiro dell'utensile per garantire una produzione di filetti fluida e accurata.
Metodo di Fresatura di Filetti
La fresatura di filetti è un metodo avanzato e versatile per produrre filetti utilizzando macchine CNC. Questo metodo comporta l'uso di un utensile da taglio rotante per fresare il profilo del filetto, offrendo diversi vantaggi rispetto ai metodi tradizionali di maschiatura e filettatura a punto singolo.
Classificazione degli Utensili per Fresatura di Filetti
Gli utensili per fresatura di filetti sono classificati in due tipi: frese a inserti in carburo indicizzabili e frese in carburo solido. Gli utensili indicizzabili hanno un'ampia gamma di applicazioni, adatti per profondità di filettatura sia inferiori che superiori alla lunghezza dell'inserto, mentre le frese in carburo solido sono tipicamente utilizzate per profondità di filettatura inferiori alla lunghezza dell'utensile. La scelta dell'utensile dipende dai requisiti specifici di filettatura, inclusi dimensione del filetto, profondità e materiale.
Caratteristiche della Fresatura di Filetti
La fresatura di filetti comporta l'uso di un utensile per fresatura di filetti e il movimento simultaneo su tre assi (alimentazione lineare sugli assi X, Y e Z) per lavorare i filetti. È particolarmente utile per fori di filettatura grandi e materiali difficili da lavorare. Le caratteristiche principali della fresatura di filetti includono:
Velocità di Lavorazione ed Efficienza: La fresatura di filetti offre velocità di lavorazione rapide e alta efficienza, rendendola adatta per la produzione ad alto volume. L'uso di materiali in carburo duro per gli utensili di fresatura consente velocità di taglio elevate e rapida rimozione del materiale.
Alta Precisione: La fresatura di filetti fornisce alta precisione e accuratezza, risultando in filetti di alta qualità. Il processo di fresatura consente un controllo preciso del profilo e della profondità del filetto, garantendo una produzione di filetti coerente e accurata.
Miglior Evacuazione dei Trucioli e Raffreddamento: La fresatura di filetti facilita una migliore evacuazione dei trucioli e raffreddamento rispetto alla maschiatura tradizionale. Questo è particolarmente vantaggioso quando si lavorano materiali come alluminio, rame e acciaio inossidabile, che possono essere difficili da filettare con metodi convenzionali.
Versatilità e Convenienza: Gli utensili per fresatura di filetti sono versatili e possono essere utilizzati per filetti a sinistra e a destra con lo stesso utensile, a condizione che il passo del filetto sia lo stesso. Questo riduce l'inventario degli utensili e i costi. Inoltre, la fresatura di filetti è ideale per produrre filetti in componenti grandi o costosi, poiché minimizza il rischio di danneggiamento del pezzo.
Adattabilità a Vari Tipi di Filetti: La fresatura di filetti è adatta per una vasta gamma di tipi di filetti, inclusi filetti standard, filetti personalizzati e filetti a più principi. Questa adattabilità la rende un metodo prezioso per produrre filetti specializzati e complessi.
Programmazione CNC per la Fresatura di Filetti
La programmazione per la fresatura di filetti differisce da altri utensili. Una programmazione errata può danneggiare l'utensile o produrre filetti difettosi. I punti chiave includono:
Preparazione del fondo del foro: Assicurarsi di preparare correttamente il fondo del foro filettato. Per fori di piccolo diametro, utilizzare una punta da trapano, e per fori più grandi, utilizzare una barenatura per garantire l'accuratezza del fondo del foro filettato.
Ingresso e uscita dell'utensile: Utilizzare una traiettoria ad arco per l'ingresso e l'uscita dell'utensile, tipicamente mezzo cerchio avanzando sull'asse Z di mezzo passo. Questo garantisce un ingaggio e un disimpegno dell'utensile fluidi, riducendo il rischio di danni all'utensile e assicurando un profilo della filettatura pulito.
Sincronizzazione degli assi: Assicurarsi che l'interpolazione dell'arco degli assi X e Y avanzi di un passo filettato per ogni rivoluzione del mandrino per evitare errori di filettatura. La corretta sincronizzazione degli assi della macchina è cruciale per una produzione accurata delle filettature.
Programma di esempio per la fresatura delle filettature
G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 (Spostamento alla profondità della filettatura)
G01 G41 X-16 Y0 F2000 (Spostamento alla posizione di ingresso, applicare compensazione del raggio)
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 (Ingresso ad arco)
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 (Fresatura filettatura)
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 (Uscita ad arco)
G01 G40 X0 Y0 (Ritorno al centro, annullare la compensazione del raggio)
G0 Z100
M30
Questo programma di esempio dimostra il processo di fresatura delle filettature utilizzando un centro di lavorazione CNC. Il programma include comandi per impostare la posizione iniziale, avviare il mandrino e eseguire l'operazione di fresatura delle filettature. Include anche comandi per l'ingresso, l'uscita e la sincronizzazione dell'utensile per garantire una produzione precisa e accurata delle filettature.
Considerazioni aggiuntive per la lavorazione delle filettature CNC
Quando si seleziona un metodo di lavorazione delle filettature per i centri di lavorazione CNC, devono essere considerati diversi fattori aggiuntivi:
1. Proprietà del materiale: Le proprietà del materiale del pezzo influenzano significativamente la scelta del metodo di lavorazione delle filettature. Materiali con elevata durezza o tenacità possono richiedere utensili e tecniche specializzati per ottenere filettature accurate.
2. Specifiche della filettatura: Le specifiche della filettatura, inclusi dimensione, passo e tolleranza, influenzano la scelta del metodo di lavorazione. Ad esempio, le filettature a passo fine possono richiedere strumenti e tecniche diversi rispetto alle filettature a passo grosso.
3. Volume di produzione: Il volume di produzione e la dimensione del lotto influenzano la scelta del metodo di lavorazione delle filettature. La produzione ad alto volume può beneficiare della fresatura delle filettature per la sua efficienza, mentre la filettatura a punto singolo può essere adatta per filettature a basso volume o personalizzate.
4. Durata e costo dell'utensile: La durata e il costo degli utensili per filettatura devono essere considerati. Utensili di alta qualità con una durata maggiore possono ridurre i costi di produzione complessivi e migliorare l'efficienza. Tuttavia, i costi iniziali degli utensili e la manutenzione devono essere considerati nel processo decisionale.
5. Capacità della macchina: Le capacità e le caratteristiche del centro di lavorazione CNC, come la disponibilità di maschiatura rigida, la velocità del mandrino e la sincronizzazione degli assi, influenzano la scelta del metodo di lavorazione delle filettature. Assicurarsi che la macchina possa supportare il metodo scelto è cruciale per una produzione di filettature di successo.
6. Requisiti di qualità: I requisiti di qualità del prodotto finale, inclusi l'accuratezza della filettatura, la finitura superficiale e la tolleranza posizionale, determinano l'idoneità del metodo di lavorazione. Assicurarsi che il metodo scelto soddisfi gli standard di qualità è essenziale per produrre filettature di alta qualità.
Considerando attentamente questi fattori e selezionando il metodo di lavorazione delle filettature appropriato, i produttori possono ottimizzare le loro operazioni di lavorazione CNC, migliorare la qualità del prodotto e aumentare l'efficienza produttiva. Che si utilizzi la maschiatura tradizionale, la filettatura a punto singolo o la fresatura avanzata delle filettature, comprendere i punti di forza e i limiti di ciascun metodo è fondamentale per ottenere una produzione di filettature di successo e affidabile.
Conclusione
I centri di lavorazione CNC offrono una gamma di metodi di lavorazione delle filettature, ciascuno con i propri vantaggi e applicazioni unici. La maschiatura, la filettatura a punto singolo e la fresatura delle filettature offrono soluzioni versatili ed efficienti per produrre filettature di alta qualità in vari materiali e applicazioni. Sfruttando le capacità delle moderne macchine CNC e selezionando il metodo di filettatura appropriato, i produttori possono ottenere una produzione di filettature precisa, affidabile ed efficiente, soddisfacendo le esigenze dell'ambiente manifatturiero competitivo di oggi.
