Schroefdraadbewerkingsmethoden voor CNC-bewerkingscentra
Schroefdraadbewerking is een van de meest kritieke functies van CNC (Computer Numerical Control) bewerkingscentra. De efficiëntie en kwaliteit van schroefdraadbewerking hebben direct invloed op de bewerkingskwaliteit van onderdelen en de algehele productiviteit van het bewerkingscentrum. Naarmate de prestaties van bewerkingscentra blijven verbeteren en snijgereedschappen vooruitgaan, evolueren ook de schroefdraadbewerkingsmethoden. Dit leidt tot geleidelijke verbeteringen in zowel de precisie als de efficiëntie van schroefdraadbewerking. Om fabrikanten in staat te stellen redelijke keuzes te maken voor schroefdraadbewerkingsmethoden op bewerkingscentra, de productkwaliteit en productiviteit te verbeteren en kwaliteitsproblemen te voorkomen, hebben we verschillende methoden voor het bewerken van schroefdraden met CNC-bewerkingscentra samengevat. Laten we deze methoden in detail verkennen:
Tapbewerking Methode
Tapbewerking, of tappen, is een traditionele en veelgebruikte methode voor het produceren van interne schroefdraden. Deze methode is essentieel voor het bereiken van nauwkeurige en betrouwbare schroefdraden in verschillende materialen.
Het bepalen van het schroefdraadbodemgat vóór het tappen
De bewerking van het schroefdraadbodemgat heeft een aanzienlijke invloed op de levensduur van de tap en de kwaliteit van de schroefdraadbewerking. De diameter van de boor die wordt gebruikt om het schroefdraadbodemgat te maken, moet dicht bij de bovengrens van de tolerantiediameter van het schroefdraadbodemgat liggen. Bijvoorbeeld, de bodemgatdiameter van een M8 schroefdraadgat is Ф6.7+0.27mm, dus wordt een boordiameter van Ф6.9mm geselecteerd. Deze aanpak vermindert de bewerkingsmarge van de tap, verlaagt de belasting van de tap en verlengt de levensduur ervan. Een goede voorbereiding van het bodemgat is cruciaal omdat het het risico op tapbreuk minimaliseert en de nauwkeurigheid van de resulterende schroefdraad waarborgt.
Classificatie en Kenmerken van Tapbewerking
Het gebruik van tappen om schroefdraadgaten te bewerken is de meest voorkomende methode, voornamelijk geschikt voor schroefdraadgaten met kleinere diameters (D<30) en lage positionele nauwkeurigheidseisen. In de jaren 80 werden schroefdraadgaten bewerkt met behulp van flexibel tappen, waarbij flexibele tapchucks werden gebruikt die axiale invoerfouten konden compenseren die werden veroorzaakt door niet-gesynchroniseerde invoer en spilsnelheid. Deze methode, hoewel effectief, had zijn nadelen, waaronder de complexiteit en kosten van flexibele tapchucks. In de loop der jaren is de prestatie van CNC-bewerkingscentra verbeterd en is rigide tappen een basisfunctie geworden. Rigide tappen maakt gebruik van een rigide veerchuck om de tap vast te houden, waardoor synchronisatie van spilvoeding en snelheid wordt gewaarborgd, wat het proces vereenvoudigt en de efficiëntie verhoogt.
Rigide tappen heeft verschillende voordelen ten opzichte van flexibel tappen. Het maakt hoge snelheden mogelijk, waardoor de algehele efficiëntie van het bewerkingscentrum wordt verbeterd en de productiekosten worden verlaagd. De veerchuck is, vergeleken met de flexibele tapchuck, eenvoudiger van structuur, minder duur en veelzijdig. Het kan ook eindfrezen, boren en andere snijgereedschappen vasthouden, wat de gereedschapskosten verder verlaagt.
CNC-programmering voor Tapbewerking
De programmering voor tapbewerking is relatief eenvoudig. Moderne bewerkingscentra bevatten doorgaans ingeblikte tapcycli, waarbij alleen parameter toewijzing nodig is. Het is echter essentieel op te merken dat verschillende CNC-systemen verschillende subroutineformaten en parameterbetekenissen hebben. Bijvoorbeeld, het formaat van het SIEMEN840C besturingssysteem is G84X_Y_R2_R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_, met 12 parameters om toe te wijzen tijdens het programmeren. Het waarborgen dat de juiste parameters zijn ingesteld volgens het specifieke CNC-systeem is cruciaal voor succesvolle tapbewerkingen.
Selectie van Tappen
De selectie van tappen moet rekening houden met het te bewerken materiaal. Tapfabrikanten produceren verschillende modellen voor verschillende materialen, en het gebruik van een ongeschikte tap kan resulteren in problemen zoals gebroken schroefdraden of tapbreuk, wat leidt tot afgekeurde werkstukken. Bovendien is het belangrijk om onderscheid te maken tussen doorlooptappen en blinde-gattappen, omdat ze verschillende aanlooplengtes en spaanafvoermethoden hebben. Het afstemmen van de tap-schachtdiameter op de chuck-diameter is cruciaal voor een soepele bewerking. Bijvoorbeeld, het gebruik van een tap die is ontworpen voor gietijzer op aluminium kan schroefdraadproblemen en zelfs gereedschapsfalen veroorzaken. Daarom is het selecteren van de juiste tap voor het materiaal van vitaal belang voor het waarborgen van hoogwaardige schroefdraden en gereedschapslevensduur.
CNC-bewerkingscentrum
Enkelpunts schroefdraad snijmethode
Enkelpunts schroefdraad snijden, ook bekend als enkelpunts schroefdraad of schroefdraad draaien, is een andere essentiële methode voor het produceren van interne en externe schroefdraden op CNC-machines. Deze methode is bijzonder nuttig voor grote schroefdraadgaten of wanneer gespecialiseerde schroefdraadfrezen niet beschikbaar zijn.
Voorzorgsmaatregelen voor Enkelpunts Schroefdraad Snijden
Spilsnelheid en Vertraging: Zorg ervoor dat de spil de nominale snelheid bereikt voordat de schroefdraadbewerking begint. Een vertraging zorgt ervoor dat de spil op een consistente en stabiele snelheid werkt, wat cruciaal is voor nauwkeurige schroefdraadbewerking.
Gereedschapsretractie: Voor handmatig geslepen draadgereedschappen, vermijd omgekeerde terugtrekking. Gebruik in plaats daarvan spindeloriëntatie en radiale gereedschapsbeweging om het gereedschap terug te trekken. Dit voorkomt schade aan het gereedschap en het werkstuk.
Nauwkeurige gereedschapshouderfabricage: Nauwkeurige gereedschapshouderfabricage is essentieel, vooral voor consistente gereedschapssleufposities. Inconsistente gereedschapssleufposities kunnen leiden tot draadonnauwkeurigheden en kwaliteitsproblemen.
Meerdere doorgangen: Voltooi het draadsnijden niet in één enkele doorgang. Meerdere doorgangen zijn noodzakelijk om tandbreuk en slechte oppervlakteafwerking te voorkomen. Deze aanpak zorgt voor een hogere kwaliteit draadafwerking en vermindert het risico op gereedschapsbreuk.
Efficiëntieoverwegingen: Enkelpuntsdraad snijden heeft een lage verwerkings efficiëntie, waardoor het geschikt is voor enkelstuks, kleine series of unieke draadstijgingen zonder bijbehorende gereedschappen. Het is niet ideaal voor productie in grote volumes vanwege de tijdrovende aard.
Kenmerken van enkelpuntsdraad snijden
Enkelpuntsdraad snijden wordt gebruikt voor grote draadgaten in gevallen waar tappen of draadfrezen niet beschikbaar zijn. Deze methode omvat het gebruik van een enkelpuntsgereedschap om het draadprofiel in meerdere doorgangen te snijden. Bijvoorbeeld, het verwerken van een M52x1.5 draad met een positietolerantie van 0,1 mm met enkelpunts snijden in de afwezigheid van tappen of draadfrezen kan aan de eisen voldoen na testen. De precisie en controle die CNC-machines bieden, maken enkelpuntsdraad snijden een haalbare optie voor het produceren van hoogwaardige draden, zelfs in uitdagende materialen.
Voorbeeldprogramma voor enkelpuntsdraad snijden
N5 G90 G54 G0 X0 Y0
N10 Z15
N15 S100 M3 M8
N20 G04 X5 (Vertraging om de nominale snelheid te bereiken)
N25 G33 Z-50 K1.5 (Draadsnijden)
N30 M19 (Spindeloriëntatie)
N35 G0 X-2 (Gereedschapsretractie)
N40 G0 Z15 (Gereedschapsretractie)
Dit voorbeeldprogramma schetst de basisstappen voor het uitvoeren van enkelpuntsdraad snijden op een CNC-bewerkingscentrum. Het programma bevat commando's voor het instellen van de beginpositie, het starten van de spindel en het uitvoeren van de draadsnijbewerking. Het bevat ook commando's voor gereedschapsretractie en terugtrekking om een soepele en nauwkeurige draadproductie te garanderen.
Draadfreesmethode
Draadfrezen is een geavanceerde en veelzijdige methode voor het produceren van draden met behulp van CNC-machines. Deze methode omvat het gebruik van een roterend snijgereedschap om het draadprofiel te frezen, wat verschillende voordelen biedt ten opzichte van traditioneel tappen en enkelpuntsdraad snijden.
Classificatie van draadfreesgereedschappen
Draadfreesgereedschappen worden geclassificeerd in twee typen: indexeerbare hardmetalen inzetfrezen en massieve hardmetalen frezen. Indexeerbare gereedschappen hebben een breed scala aan toepassingen, geschikt voor draaddieptes zowel kleiner als groter dan de inzetlengte, terwijl massieve hardmetalen frezen meestal worden gebruikt voor draaddieptes kleiner dan de gereedschapslengte. De keuze van het gereedschap hangt af van de specifieke draadvereisten, inclusief de draadgrootte, diepte en materiaal.
Kenmerken van draadfrezen
Draadfrezen omvat het gebruik van een draadfreesgereedschap en driedimensionale gelijktijdige beweging (X-, Y- en Z-as lineaire voeding) om draden te bewerken. Het is vooral nuttig voor grote draadgaten en moeilijk te bewerken materialen. De belangrijkste kenmerken van draadfrezen zijn onder andere:
Verwerkingssnelheid en efficiëntie: Draadfrezen biedt snelle verwerkingssnelheden en hoge efficiëntie, waardoor het geschikt is voor productie in grote volumes. Het gebruik van hardmetalen materialen voor de freesgereedschappen maakt hoge snijsnelheden en snelle materiaalverwijdering mogelijk.
Hoge precisie: Draadfrezen biedt hoge precisie en nauwkeurigheid, resulterend in hoogwaardige draden. Het freesproces maakt nauwkeurige controle van het draadprofiel en de diepte mogelijk, wat zorgt voor consistente en nauwkeurige draadproductie.
Verbeterde spaanafvoer en koeling: Draadfrezen faciliteert betere spaanafvoer en koeling in vergelijking met traditioneel tappen. Dit is vooral voordelig bij het bewerken van materialen zoals aluminium, koper en roestvrij staal, die moeilijk te tappen zijn met conventionele methoden.
Veelzijdigheid en kosteneffectiviteit: Draadfreesgereedschappen zijn veelzijdig en kunnen worden gebruikt voor zowel linkse als rechtse draden met hetzelfde gereedschap, mits de draadstijging hetzelfde is. Dit vermindert de gereedschapsvoorraad en kosten. Bovendien is draadfrezen ideaal voor het produceren van draden in grote of dure componenten, omdat het het risico op werkstukschade minimaliseert.
Aanpassingsvermogen aan verschillende draadtypen: Draadfrezen is geschikt voor een breed scala aan draadtypen, inclusief standaarddraden, aangepaste draden en meerstartsdraden. Dit aanpassingsvermogen maakt het een waardevolle methode voor het produceren van gespecialiseerde en complexe draden.
CNC-programmering voor draadfrezen
Programmeren voor draadfrezen verschilt van andere gereedschappen. Onjuiste programmering kan het gereedschap beschadigen of defecte draden produceren. Belangrijke punten zijn onder andere:
Voorbereiding van de Bodem van het Gat: Zorg voor een goede voorbereiding van het draadbodemgat. Gebruik voor kleine diameter gaten een boor en voor grotere gaten een ruimer om de nauwkeurigheid van het draadbodemgat te waarborgen.
Gereedschapsinvoer en -uitvoer: Gebruik een boogtraject voor gereedschapsinvoer en -uitvoer, meestal een halve cirkel terwijl u in de Z-as met een halve spoed vooruitgaat. Dit zorgt voor een soepele gereedschapsbetrokkenheid en -ontkoppeling, vermindert het risico op gereedschapsschade en zorgt voor een schoon draadprofiel.
Synchronisatie van Assen: Zorg ervoor dat de X- en Y-as booginterpolatie één draadspoed per spilomwenteling vooruitgaat om draadvouten te voorkomen. Een goede synchronisatie van de machineassen is cruciaal voor nauwkeurige draadproductie.
Voorbeeldprogramma voor Draadfrezen
G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 (Beweeg naar draad diepte)
G01 G41 X-16 Y0 F2000 (Beweeg naar invoerpositie, pas radiuscompensatie toe)
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 (Boog invoer)
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 (Draadfrezen)
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 (Boog uitgang)
G01 G40 X0 Y0 (Keer terug naar het midden, annuleer radiuscompensatie)
G0 Z100
M30
Dit voorbeeldprogramma demonstreert het proces van draadfrezen met behulp van een CNC-bewerkingscentrum. Het programma bevat commando's voor het instellen van de beginpositie, het starten van de spil en het uitvoeren van de draadfreesbewerking. Het bevat ook commando's voor gereedschapsinvoer, -uitvoer en synchronisatie om nauwkeurige en precieze draadproductie te waarborgen.
Aanvullende Overwegingen voor CNC Draadverwerking
Bij het selecteren van een draadverwerkingsmethode voor CNC-bewerkingscentra moeten verschillende aanvullende factoren in overweging worden genomen:
1. Materiaaleigenschappen: De materiaaleigenschappen van het werkstuk spelen een belangrijke rol bij het bepalen van de geschikte draadverwerkingsmethode. Materialen met hoge hardheid of taaiheid kunnen gespecialiseerde gereedschappen en technieken vereisen om nauwkeurige draden te bereiken.
2. Draad Specificaties: De specificaties van de draad, inclusief draadmaten, spoed en tolerantie, beïnvloeden de keuze van de verwerkingsmethode. Fijnspoeddraden kunnen bijvoorbeeld andere gereedschappen en technieken vereisen dan grofspoeddraden.
3. Productievolume: Het productievolume en de batchgrootte beïnvloeden de keuze van de draadverwerkingsmethode. Hoogvolumeproductie kan profiteren van draadfrezen vanwege de efficiëntie, terwijl enkelpuntsdraad snijden geschikt kan zijn voor laagvolume- of maatwerkdraden.
4. Gereedschapslevensduur en Kosten: De levensduur en kosten van draadgereedschappen moeten in overweging worden genomen. Hoogwaardige gereedschappen met een langere levensduur kunnen de algehele productiekosten verlagen en de efficiëntie verbeteren. Echter, de initiële gereedschapskosten en onderhoud moeten ook worden meegenomen in het besluitvormingsproces.
5. Machine Capaciteiten: De capaciteiten en kenmerken van het CNC-bewerkingscentrum, zoals de beschikbaarheid van rigide tappen, spilsnelheid en assynchronisatie, beïnvloeden de keuze van de draadverwerkingsmethode. Het is cruciaal ervoor te zorgen dat de machine de gekozen methode kan ondersteunen voor succesvolle draadproductie.
6. Kwaliteitseisen: De kwaliteitseisen van het eindproduct, inclusief draadnauwkeurigheid, oppervlakteafwerking en positionele tolerantie, bepalen de geschiktheid van de verwerkingsmethode. Het is essentieel ervoor te zorgen dat de gekozen methode voldoet aan de kwaliteitsnormen voor het produceren van hoogwaardige draden.
Door deze factoren zorgvuldig te overwegen en de juiste draadverwerkingsmethode te selecteren, kunnen fabrikanten hun CNC-bewerkingsoperaties optimaliseren, de productkwaliteit verbeteren en de productiviteit verhogen. Of het nu gaat om traditioneel tappen, enkelpuntsdraad snijden of geavanceerd draadfrezen, het begrijpen van de sterke en zwakke punten van elke methode is de sleutel tot het bereiken van succesvolle en betrouwbare draadproductie.
Conclusie
CNC-bewerkingscentra bieden een scala aan draadverwerkingsmethoden, elk met zijn unieke voordelen en toepassingen. Tapverwerking, enkelpuntsdraad snijden en draadfrezen bieden veelzijdige en efficiënte oplossingen voor het produceren van hoogwaardige draden in verschillende materialen en toepassingen. Door gebruik te maken van de mogelijkheden van moderne CNC-machines en de juiste draadverwerkingsmethode te selecteren, kunnen fabrikanten nauwkeurige, betrouwbare en efficiënte draadproductie bereiken, die voldoet aan de eisen van de concurrerende productieomgeving van vandaag.
