Métodos de Processamento de Roscas em Centros de Usinagem CNC
O processamento de roscas é uma das funções mais críticas dos centros de usinagem CNC (Controle Numérico Computadorizado). A eficiência e a qualidade do processamento de roscas impactam diretamente a qualidade da usinagem das peças e a eficiência geral da produção do centro de usinagem. À medida que o desempenho dos centros de usinagem continua a melhorar e as ferramentas de corte avançam, os métodos de processamento de roscas também estão evoluindo. Isso leva a melhorias graduais tanto na precisão quanto na eficiência do processamento de roscas. Para permitir que os fabricantes escolham razoavelmente os métodos de processamento de roscas em centros de usinagem, melhorem a qualidade do produto e a eficiência da produção, e evitem acidentes de qualidade, resumimos vários métodos para processar roscas usando centros de usinagem CNC. Vamos explorar esses métodos em detalhes:
Método de Processamento de Macho
O processamento de macho, ou rosqueamento, é um método tradicional e amplamente utilizado para produzir roscas internas. Este método é essencial para alcançar roscas precisas e confiáveis em vários materiais.
Determinando o Furo Inferior da Rosca Antes de Rosquear
O processamento do furo inferior da rosca afeta significativamente a vida útil do macho e a qualidade do processamento da rosca. O diâmetro da broca usada para criar o furo inferior da rosca deve estar próximo ao limite superior da tolerância do diâmetro do furo inferior da rosca. Por exemplo, o diâmetro do furo inferior de uma rosca M8 é Ф6.7+0.27mm, então um diâmetro de broca de Ф6.9mm é selecionado. Esta abordagem reduz a folga de usinagem do macho, diminui a carga no macho e prolonga sua vida útil. A preparação adequada do furo inferior é crucial, pois minimiza o risco de quebra do macho e garante a precisão da rosca resultante.
Classificação e Características do Processamento de Macho
O uso de machos para processar furos roscados é o método mais comum, sendo principalmente adequado para furos roscados com diâmetros menores (D<30) e requisitos de baixa precisão posicional. Na década de 1980, os furos roscados eram processados usando rosqueamento flexível, que envolvia mandris de rosqueamento flexíveis que podiam compensar erros de avanço axial causados pela alimentação e velocidade do fuso não sincronizadas. Este método, embora eficaz, tinha suas desvantagens, incluindo a complexidade e o custo dos mandris de rosqueamento flexíveis. Ao longo dos anos, o desempenho dos centros de usinagem CNC melhorou, e o rosqueamento rígido tornou-se uma característica básica. O rosqueamento rígido usa um mandril de mola rígido para segurar o macho, garantindo a sincronização do avanço do fuso e da velocidade, o que simplifica o processo e aumenta a eficiência.
O rosqueamento rígido tem várias vantagens sobre o rosqueamento flexível. Ele permite cortes em alta velocidade, melhorando a eficiência geral do centro de usinagem e reduzindo os custos de fabricação. O mandril de mola, em comparação com o mandril de rosqueamento flexível, é mais simples em estrutura, menos caro e versátil. Ele também pode segurar fresas, brocas e outras ferramentas de corte, reduzindo ainda mais os custos das ferramentas.
Programação CNC para Processamento de Macho
A programação para processamento de macho é relativamente simples. Os centros de usinagem modernos geralmente incluem ciclos de rosqueamento enlatados, exigindo apenas a atribuição de parâmetros. No entanto, é essencial notar que diferentes sistemas CNC têm diferentes formatos de sub-rotinas e significados de parâmetros. Por exemplo, o formato do sistema de controle SIEMEN840C é G84X_Y_R2_R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_, com 12 parâmetros a serem atribuídos durante a programação. Garantir que os parâmetros corretos sejam configurados de acordo com o sistema CNC específico é crucial para operações de rosqueamento bem-sucedidas.
Seleção de Machos
A seleção dos machos deve considerar o material a ser processado. Os fabricantes de machos produzem diferentes modelos para diferentes materiais, e o uso de um macho inadequado pode resultar em problemas como roscas quebradas ou quebra do macho, levando ao descarte das peças. Além disso, é importante distinguir entre machos para furos passantes e machos para furos cegos, pois eles têm diferentes comprimentos de avanço e métodos de evacuação de cavacos. Combinar o diâmetro do cabo do macho com o diâmetro do mandril é crucial para um processamento suave. Por exemplo, usar um macho projetado para ferro fundido em alumínio pode causar problemas de rosqueamento e até falha da ferramenta. Portanto, selecionar o macho certo para o material é vital para garantir roscas de alta qualidade e longevidade da ferramenta.
Centro de Usinagem CNC
Método de Corte de Rosca de Ponto Único
O corte de rosca de ponto único, também conhecido como rosqueamento de ponto único ou torneamento de rosca, é outro método essencial para produzir roscas internas e externas em máquinas CNC. Este método é particularmente útil para furos de rosca grandes ou quando fresas de rosca especializadas não estão disponíveis.
Precauções para Corte de Rosca de Ponto Único
Velocidade do Fuso e Atraso: Certifique-se de que o fuso atinja a velocidade nominal antes de iniciar a operação de rosqueamento. Um atraso garante que o fuso opere a uma velocidade consistente e estável, o que é crucial para um rosqueamento preciso.
Retração da Ferramenta: Para ferramentas de rosca manualmente afiadas, evite a retirada reversa. Em vez disso, use a orientação do fuso e o movimento radial da ferramenta para retrair a ferramenta. Isso evita danos à ferramenta e à peça de trabalho.
Fabricação Precisa de Porta-Ferramentas: A fabricação precisa de porta-ferramentas é essencial, especialmente para posições consistentes das ranhuras da ferramenta. Posições inconsistentes das ranhuras da ferramenta podem levar a imprecisões na rosca e problemas de qualidade.
Múltiplas Passadas: Não complete o rosqueamento em uma única passada. Múltiplas passadas são necessárias para evitar a quebra dos dentes e a má rugosidade da superfície. Esta abordagem garante um acabamento de rosca de maior qualidade e reduz o risco de quebra da ferramenta.
Considerações de Eficiência: O corte de rosca de ponto único tem baixa eficiência de processamento, tornando-o adequado para peças únicas, pequenos lotes ou passos de rosca únicos sem ferramentas correspondentes. Não é ideal para produção em grande volume devido à sua natureza demorada.
Características do Corte de Rosca de Ponto Único
O rosqueamento de ponto único é usado para furos de rosca grandes em casos onde machos ou fresas de rosca não estão disponíveis. Este método envolve o uso de uma ferramenta de ponto único para cortar o perfil da rosca em múltiplas passadas. Por exemplo, processar uma rosca M52x1.5 com uma tolerância de posição de 0,1mm usando corte de ponto único na ausência de machos ou fresas de rosca pode atender aos requisitos após testes. A precisão e o controle oferecidos pelas máquinas CNC tornam o rosqueamento de ponto único uma opção viável para produzir roscas de alta qualidade, mesmo em materiais desafiadores.
Programa de Amostra para Corte de Rosca de Ponto Único
N5 G90 G54 G0 X0 Y0
N10 Z15
N15 S100 M3 M8
N20 G04 X5 (Atraso para atingir a velocidade nominal)
N25 G33 Z-50 K1.5 (Corte de rosca)
N30 M19 (Orientação do fuso)
N35 G0 X-2 (Retração da ferramenta)
N40 G0 Z15 (Retirada da ferramenta)
Este programa de amostra descreve os passos básicos para realizar o corte de rosca de ponto único em um centro de usinagem CNC. O programa inclui comandos para definir a posição inicial, iniciar o fuso e executar a operação de rosqueamento. Também inclui comandos para retração e retirada da ferramenta para garantir uma produção de roscas suave e precisa.
Método de Fresagem de Rosca
A fresagem de rosca é um método avançado e versátil para produzir roscas usando máquinas CNC. Este método envolve o uso de uma ferramenta de corte rotativa para fresar o perfil da rosca, oferecendo várias vantagens sobre os métodos tradicionais de rosqueamento e corte de rosca de ponto único.
Classificação das Ferramentas de Fresagem de Rosca
As ferramentas de fresagem de rosca são classificadas em dois tipos: fresas de inserto de carboneto indexável e fresas de carboneto sólido. Ferramentas indexáveis têm uma ampla gama de aplicações, adequadas para profundidades de rosca menores e maiores que o comprimento do inserto, enquanto fresas de carboneto sólido são tipicamente usadas para profundidades de rosca menores que o comprimento da ferramenta. A escolha da ferramenta depende dos requisitos específicos de rosqueamento, incluindo o tamanho da rosca, profundidade e material.
Características da Fresagem de Rosca
A fresagem de rosca envolve o uso de uma ferramenta de fresagem de rosca e movimento simultâneo de três eixos (alimentação linear dos eixos X, Y e Z) para processar roscas. É particularmente útil para furos de rosca grandes e materiais difíceis de usinar. As principais características da fresagem de rosca incluem:
Velocidade e Eficiência de Processamento: A fresagem de rosca oferece altas velocidades de processamento e alta eficiência, tornando-a adequada para produção em grande volume. O uso de materiais de carboneto duro para as ferramentas de fresagem permite altas velocidades de corte e rápida remoção de material.
Alta Precisão: A fresagem de rosca proporciona alta precisão e exatidão, resultando em roscas de alta qualidade. O processo de fresagem permite um controle preciso do perfil e da profundidade da rosca, garantindo uma produção de roscas consistente e precisa.
Melhor Evacuação de Cavacos e Resfriamento: A fresagem de rosca facilita melhor evacuação de cavacos e resfriamento em comparação com o rosqueamento tradicional. Isso é particularmente vantajoso ao usinar materiais como alumínio, cobre e aço inoxidável, que podem ser desafiadores para rosquear usando métodos convencionais.
Versatilidade e Custo-Efetividade: As ferramentas de fresagem de rosca são versáteis e podem ser usadas para roscas à esquerda e à direita com a mesma ferramenta, desde que o passo da rosca seja o mesmo. Isso reduz o estoque de ferramentas e os custos. Além disso, a fresagem de rosca é ideal para produzir roscas em componentes grandes ou caros, pois minimiza o risco de danos à peça de trabalho.
Adaptabilidade a Vários Tipos de Rosca: A fresagem de rosca é adequada para uma ampla gama de tipos de rosca, incluindo roscas padrão, roscas personalizadas e roscas de múltiplos inícios. Esta adaptabilidade torna-a um método valioso para produzir roscas especializadas e complexas.
Programação CNC para Fresagem de Rosca
A programação para fresagem de rosca difere de outras ferramentas. Programação incorreta pode danificar a ferramenta ou produzir roscas defeituosas. Pontos-chave incluem:
Preparação do Furo Inferior: Garanta a preparação adequada do furo inferior da rosca. Para furos de pequeno diâmetro, use uma broca, e para furos maiores, use mandrilamento para garantir a precisão do furo inferior da rosca.
Entrada e Saída da Ferramenta: Use uma trajetória em arco para a entrada e saída da ferramenta, tipicamente meia circunferência enquanto avança no eixo Z por meio passo. Isso garante um engajamento e desengajamento suave da ferramenta, reduzindo o risco de danos à ferramenta e garantindo um perfil de rosca limpo.
Sincronização dos Eixos: Garanta que a interpolação em arco dos eixos X e Y avance um passo de rosca por revolução do spindle para evitar erros de rosca. A sincronização adequada dos eixos da máquina é crucial para a produção precisa de roscas.
Programa de Amostra para Fresamento de Rosca
G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 (Mover para a profundidade do rosca)
G01 G41 X-16 Y0 F2000 (Mover para a posição de entrada, aplicar compensação de raio)
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 (Entrada em arco)
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 (Fresamento de rosca)
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 (Saída em arco)
G01 G40 X0 Y0 (Retornar ao centro, cancelar compensação de raio)
G0 Z100
M30
Este programa de amostra demonstra o processo de fresamento de rosca usando um centro de usinagem CNC. O programa inclui comandos para definir a posição inicial, iniciar o spindle e realizar a operação de fresamento de rosca. Também inclui comandos para entrada, saída e sincronização da ferramenta para garantir a produção precisa e exata da rosca.
Considerações Adicionais para Processamento de Rosca em CNC
Ao selecionar um método de processamento de rosca para centros de usinagem CNC, vários fatores adicionais devem ser considerados:
1. Propriedades do Material: As propriedades do material da peça desempenham um papel significativo na determinação do método apropriado de processamento de rosca. Materiais com alta dureza ou resistência podem exigir ferramentas e técnicas especializadas para obter roscas precisas.
2. Especificações da Rosca: As especificações da rosca, incluindo tamanho, passo e tolerância da rosca, influenciam a escolha do método de processamento. Por exemplo, roscas de passo fino podem exigir ferramentas e técnicas diferentes em comparação com roscas de passo grosso.
3. Volume de Produção: O volume de produção e o tamanho do lote impactam a escolha do método de processamento de rosca. A produção em grande volume pode se beneficiar do fresamento de rosca devido à sua eficiência, enquanto o rosqueamento de ponto único pode ser adequado para roscas de baixo volume ou personalizadas.
4. Vida Útil e Custo da Ferramenta: A vida útil e o custo das ferramentas de rosqueamento devem ser considerados. Ferramentas de alta qualidade com vida útil mais longa podem reduzir os custos de produção geral e melhorar a eficiência. No entanto, os custos iniciais das ferramentas e a manutenção também devem ser levados em conta no processo de tomada de decisão.
5. Capacidades da Máquina: As capacidades e características do centro de usinagem CNC, como a disponibilidade de rosqueamento rígido, velocidade do spindle e sincronização dos eixos, influenciam a escolha do método de processamento de rosca. Garantir que a máquina possa suportar o método escolhido é crucial para a produção bem-sucedida de roscas.
6. Requisitos de Qualidade: Os requisitos de qualidade do produto final, incluindo precisão da rosca, acabamento superficial e tolerância posicional, determinam a adequação do método de processamento. Garantir que o método escolhido atenda aos padrões de qualidade é essencial para produzir roscas de alta qualidade.
Considerando cuidadosamente esses fatores e selecionando o método de processamento de rosca apropriado, os fabricantes podem otimizar suas operações de usinagem CNC, melhorar a qualidade do produto e aumentar a eficiência da produção. Seja usando rosqueamento tradicional, rosqueamento de ponto único ou fresamento de rosca avançado, entender os pontos fortes e as limitações de cada método é fundamental para alcançar uma produção de roscas bem-sucedida e confiável.
Conclusão
Os centros de usinagem CNC oferecem uma gama de métodos de processamento de rosca, cada um com suas vantagens e aplicações únicas. O processamento por rosqueamento, corte de rosca de ponto único e fresamento de rosca fornecem soluções versáteis e eficientes para produzir roscas de alta qualidade em vários materiais e aplicações. Aproveitando as capacidades das máquinas CNC modernas e selecionando o método de rosqueamento apropriado, os fabricantes podem alcançar uma produção de roscas precisa, confiável e eficiente, atendendo às demandas do ambiente competitivo de fabricação atual.
