Освоение резьбовой обработки на центрах ЧПУ: проверенные методы и лучшие практики

Резьбовая обработка — одна из очень важных приложений центров ЧПУ-обработки. Качество и эффективность резьбовой обработки прямо влияют на качество обработки деталей и производственную эффективность центров обработки.

С улучшением производительности центров ЧПУ-обработки и улучшением режущих инструментов методы резьбовой обработки постоянно улучшаются, и точность и эффективность резьбовой обработки постепенно повышаются. Чтобы технологи могли разумно выбирать методы резьбовой обработки в процессе, повышать производственную эффективность и избегать аварий качества, ниже обобщены несколько методов резьбовой обработки, обычно используемых в центрах ЧПУ-обработки на практике:

Метод раскачивания

1 Классификация и характеристики раскачивания

Использование раскачивателей для обработки резьбовых отверстий — самый распространенный метод обработки. Он в основном подходит для резьбовых отверстий с малыми диаметрами (D < 30) и низкой точностью положения отверстия.

В 1980-х годах резьбовые отверстия все использовали гибкие методы раскачивания, то есть гибкие раскачивательные патроны использовались для зажима раскачивателей. Раскачивательные патроны могли использоваться для осевой компенсации, чтобы компенсировать ошибку подачи, вызванную асинхронной подачей станка и скоростью шпинделя. Дать ошибку, чтобы обеспечить правильный шаг. Гибкий раскачивательный патрон имеет сложную структуру, высокую стоимость, легко повреждается, и низкая эффективность обработки. В последние годы производительность центров ЧПУ-обработки постепенно улучшалась, и жесткое раскачивание стало базовой конфигурацией центров ЧПУ-обработки.

Поэтому жесткое раскачивание стало основным методом резьбовой обработки в настоящее время.

То есть раскачиватель зажимается жестким пружинным коллетом, и подача шпинделя и скорость шпинделя контролируются станком, чтобы сохранять одинаковые.

По сравнению с гибким раскачивательным патроном, пружинный коллет имеет простую структуру, низкую цену и широкий диапазон использования. Помимо зажима раскачивателей, он может также зажимать торцевые фрезы, сверла и другие инструменты, что может снизить затраты на инструменты. Одновременно жесткое раскачивание может использоваться для высокоскоростного резания, что повышает эффективность центра обработки и снижает производственные затраты.

2 Определение резьбового дна отверстия перед раскачиванием

Обработка резьбового дна отверстия сильно влияет на срок службы раскачивателя и качество резьбовой обработки. Обычно диаметр сверла для резьбового дна отверстия выбирают близким к верхнему пределу допуска диаметра резьбового дна.

Например, диаметр дна отверстия резьбы M8 составляет Φ6.7+0.27 мм, а диаметр сверла — Φ6.9 мм. Таким образом, остаток обработки раскачивателя можно уменьшить, нагрузку на раскачиватель снизить и увеличить срок службы раскачивателя.

3 Выбор раскачивателей

При выборе раскачивателя, прежде всего, необходимо выбрать соответствующий раскачиватель в зависимости от обрабатываемого материала. Инструментальная компания производит разные типы раскачивателей в зависимости от разных обрабатываемых материалов. Обратите особое внимание на выбор.

По сравнению с фрезами и расточными резелями, раскачиватели очень чувствительны к обрабатываемым материалам. Например, использование раскачивателей для обработки чугуна для обработки алюминиевых деталей может легко вызвать потерю резьбы, случайные зацепления или даже ломание раскачивателя, приводящее к браку заготовки. Во-вторых, обратите внимание на разницу между сквозными и слепыми раскачивателями. Ведущий конец сквозных раскачивателей длиннее, и удаление стружки — переднее удаление стружки. Ведущий конец слепого отверстия короче, и удаление стружки — заднее удаление стружки. Для слепых отверстий со сквозными раскачивателями глубина резьбовой обработки не может быть гарантирована. Далее, если используется гибкий раскачивательный патрон, диаметр шанка раскачивателя и ширина квадрата должны быть такими же, как у раскачивательного патрона; диаметр шанка раскачивателя для жесткого раскачивания должен быть таким же, как диаметр пружинного коллета. Короче, только разумный выбор раскачивателей может обеспечить плавную обработку.

4 ЧПУ-программирование для раскачивания

Программирование раскачивания относительно просто. Сейчас центр обработки обычно фиксирует подпрограмму раскачивания, и нужно только назначить каждый параметр. Но следует отметить, что, поскольку система числового управления разная, формат подпрограммы разный, и значение некоторых параметров разное.

Например, для системы управления SIEMENS 840C, её формат программирования: G84 X_Y_R2_ R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_. При программировании нужно назначить только эти 12 параметров.

Фрезерование резьбы

1 Особенности фрезерования резьбы

Фрезерование резьбы — это использование резьбонарезных фрез, центра обработки трехосевой интерполяции, то есть X, Y ось круговая интерполяция, Z ось линейная подача фрезерования для обработки резьбы.

Фрезерование резьбы в основном используется для обработки резьбы больших отверстий и резьбовых отверстий труднобрабатываемых материалов. Оно в основном имеет следующие характеристики:

⑴ Высокая скорость обработки, высокая эффективность и высокая точность обработки. Материал инструмента обычно твердый сплав, и скорость резания высока. Производственная точность инструмента высока, поэтому точность фрезерования резьбы высока.

⑵ Широкий диапазон применения фрезерных инструментов. Пока шаг одинаков, неважно, левосторонняя резьба или правосторонняя, один инструмент можно использовать, что полезно для снижения затрат на инструменты.

⑶ Фрезерование легко удаляет стружку и охлаждает. По сравнению с раскачивателями, режущие характеристики лучше. Особенно подходит для резьбовой обработки алюминия, меди, нержавеющей стали и других труднобрабатываемых материалов. Особенно подходит для резьбовой обработки крупных деталей и компонентов из ценных материалов. Гарантирует качество резьбовой обработки и безопасность заготовки.

⑷ Поскольку нет переднего направляющего инструмента, оно подходит для обработки слепых отверстий с короткими резьбовыми днами и отверстий без подточки.

2 Классификация инструментов фрезерования резьбы

Инструменты фрезерования резьбы можно разделить на два типа: один — машинно-зажимная фреза с твердым сплавным лезвием, другой — цельный твердый сплавный фреза. Машинно-зажимной инструмент имеет широкий диапазон применения. Он может обрабатывать отверстия с глубиной резьбы меньше длины лезвия, или отверстия с глубиной резьбы больше длины лезвия. Цельные твердые сплавные фрезы обычно используются для обработки отверстий с глубиной резьбы меньше длины инструмента.

3 ЧПУ-программирование фрезерования резьбы

Программирование инструментов фрезерования резьбы отличается от программирования других инструментов. Если программа обработки запрограммирована неправильно, легко вызвать повреждение инструмента или ошибки резьбовой обработки. При составлении обратите внимание на следующие пункты:

⑴ Прежде всего, резьбовое дно отверстия должно быть хорошо обработано, малое отверстие должно быть обработано сверлом, а большее — расточением для обеспечения точности резьбового дна отверстия.

⑵ При заходе и уходе инструмент должен следовать дуговой траектории, обычно 1/2 окружности для захода или ухода, и направление Z-оси должно пройти 1/2 шага, чтобы обеспечить форму резьбы. Значение компенсации радиуса инструмента должно быть введено в этот момент.

⑶ X, Y ось круговая интерполяция за один круг, шпиндель должен пройти шаг вдоль направления Z-оси, иначе вызовет случайную резьбу.

⑷ Конкретный пример программы: диаметр фрезы резьбы Φ16, резьбовое отверстие M48×1.5, глубина резьбового отверстия 14.

Процесс обработки следующий:

(Программа резьбового дна отверстия опущена, отверстие должно быть расточено дно)

G0 G90 G54 X0 Y0

G0 Z10 M3 S1400 M8

G0 Z-14.75 Подача до глубины резьбы

G01 G41 X-16 Y0 F2000 Переход в позицию подачи, добавление компенсации радиуса

G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 Использование 1/2 дуги при заходе

G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 Фрезерование всей резьбы

G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 Выход с 1/2 дуги при уходе

G01 G40 X0 Y0 Возврат в центр, отмена компенсации радиуса

G0 Z100

M30

Штружевание (Picking)

1 Характеристики метода штружевания

Иногда на коробочных деталях можно встретить большие резьбовые отверстия. В отсутствии раскачивателей и резьбонарезных фрез можно использовать метод, похожий на токарное штружевание.

Установить резьбонарезный резец на расточной штанге для выполнения резьбового растачивания.

Компания раньше обрабатывала партию деталей, резьба M52x1.5, позиция 0.1 мм (см. Рисунок 1), потому что требования к позиции высоки, резьбовое отверстие большое, невозможно использовать раскачиватели для обработки, и нет резьбонарезной фрезы, после тестов, метод штружевания использован для обеспечения требований обработки.

2 Предостережения метода штружевания

⑴ После запуска шпинделя должно быть время задержки, чтобы гарантировать, что шпиндель достиг номинальной скорости.

⑵ При отходе, если это ручной заточенный резьбонарезный резец, поскольку реzec нельзя заточить симметрично, обратный отход нельзя использовать. Шпиндель должен быть ориентирован, реzec движется радиально, а затем реzec отходит.

⑶ Держатель резьца должен быть точно изготовлен, особенно положение паза должно быть согласованным. Если они не согласованы, многорезецовая обработка штангой не может быть использована. Иначе вызовет случайные зацепления.

⑷ Даже если очень тонкая резьба, она не может быть сделана за один проход при штружевании, иначе вызовет потерю зубьев и плохую шероховатость поверхности. Должно быть сделано минимум два прохода.

⑸ Эффективность обработки низкая, и она подходит только для единичного мелкосерийного производства, специальных шагов резьбы и отсутствия соответствующих инструментов.

3 Конкретные примеры процедур

N5 G90 G54 G0 X0 Y0

N10 Z15

N15 S100 M3 M8

N20 G04 X5 Задержка для достижения шпинделем номинальной скорости

N25 G33 Z-50 K1.5 Нарезание резьбы

N30 M19 Ориентация шпинделя

N35 G0 X-2 Отвод резьца

N40 G0 Z15 Отход резьца