Резьбовое фрезерование против нарезания резьбы: плюсы, минусы и выбор метода

Поскольку ЧПУ-обработка — вычитающий метод, в ЧПУ-деталях огромный спрос на резьбовые отверстия. Поэтому для нарезки резьбы в деталях необходимо использовать резьбовое фрезерование или нарезание резьбы (растачивание).

Между резьбовым фрезерованием и нарезанием резьбы есть явные различия. Статья объясняет плюсы и минусы каждого метода для обоснованного выбора стратегии. Знание, когда применять каждый метод, поможет получить идеальную резьбу в ваших деталях.

Резьбовое фрезерование

Процесс «резьбовое фрезерование» может резать внутреннюю резьбу в отверстии или внешнюю резьбу вокруг детали, формируя резьбы разных размеров через круговое спицевое движение вращающегося инструмента, а шаг резьбы создается боковым перемещением за один оборот. При внутренних резьбах оно отличается от нарезания: это не вращающийся инструмент в привычном смысле, а ЧПУ-станок вращает инструмент по спирале или «пружинистому» пути. Благодаря точности ЧПУ, резьбовые фрезы могут производить практически любой тип и размер резьбы по заданным спецификацияма. Мастерские используют резьбовое фрезерование для титана, нержавейки или твердых пластиков на крупных заготовках. Обычно резьбовые фрезы производят резьбу не менее ⅛» (3,175 мм) и глубиной около трех диаметров. Хотя менее распространено, чем резьбование токарным способом, резьбовое фрезерование может обеспечить высокую производительность в некоторых приложениях.

Нарезание резьбы (растачивание)

Нарезание резьбы — использование специального инструмента (расточки) для нарезки внутренней резьбы заготовки. Расточка вращается как обычная сверла. Режущий край расточки — это ее резьба, а впадина — канавка для удержания или удаления удаляемого материала. Процесс давно известен и может выполняться вручную или электроинструментами. Наладчики предпочитают растачивание для высокоскоростной обработки алюминия и стали. ЧПУ-станки, включая токарные, сверлильные и вертикально-фрезеровные с приводным инструментом, используют расточки для нарезки резьбы глубиной до 20 диаметров.

Различия между резьбовым фрезерованием и нарезанием резьбы

Главное отличие: расточка рассчитана на нарезку конкретной резьбы, а при фрезеровании резьба определяется контролируемым движением инструмента. Поэтому расточка всегда режет внутреннюю резьбу, а резьбовая фреза — внутреннюю или внешнюю. У каждого метода свои преимущества и недостатки.

Сравнение преимуществ и недостатков

Оба метода производят резьбу, но с различиями. Ниже — разбор плюсов и минусов:

Скорость

Нарезание резьбы — быстрый и эффективный процесс. Для отверстий одного размера растачивание выполняется гораздо быстрее резьбового фрезерования.

Главное преимущество растачивания — скорость. Центр высокоскоростного растачивания с жесткими расточками просверливает резьбу за долю времени, требуемого для фрезерования того же отверстия. Кроме того, растачивание может делать более глубокие отверстия в твердых материалах (сталь).

Резьбовое фрезерование занимает больше времени, но контроллер станка тратит много времени на обеспечение точности и прецизии.

Эффективность

Растачивание делает резьбу в малых отверстиях, но требует разных расточек для каждого размера. Это занимает ценные и ограниченные ячейки магазина инструментов. Кроме того, смена расточек для всех отверстий разного размера увеличивает цикл времени. Эта сложность сопровождается более высокими затратами на настройку. Если расточка ломается внутри детали, ее удаление может повредить заготовку и добавить времени и расходов.

При резьбовом фрезеровании один инструмент обрабатывает отверстия разных размеров. Это не только снижает затраты на инструмент, но и сокращает время смены инструмента. Кроме того, резьбовые фрезы обрабатывают внутренние и внешние резьбы, правые и левые, и очень большие резьбовые отверстия (например, трубные). Это исключает необходимость в крупных жестких расточках для больших отверстий, снижая инвестиции в инструменты и затраты на частые смены.

Качество резьбы (Thread Fit)

Расточки могут создавать только резьбу, заложенную конструктором. Для каждого дополнительного размера и шага производителю нужна другая расточка. Специальные расточки могут быть очень дорогими и требовать длительного времени изготовления.

Резьбовое фрезерование позволяет программно на ЧПУ-станке регулировать размер и шаг резьбы. Эта гибкость дает преимущество достижения жестких допусков и гладких поверхностей. При обработке очень мелких глухих резьб в тонких материалах резьбовые фрезы могут сделать максимальную резьбу на коротком участке.

Качество резьбы (Thread Quality)

Расточки имеют тот же размер, что и производимая резьба, и требуют большого момента для выполнения работы. Это не только вызывает ломку расточки, но и влияет на финишную чистоту и допуск резьбы, снижая качество детали.

ЧПУ-резьбовое фрезерование позволяет точно настраивать процесс для получения высшей точности при нарезке резьбы. Кроме того, фреза использует инструмент меньше итоговой резьбы, оставляя достаточно зазора для безопасного удаления стружки. Благодаря контролю скорости и тщательной обработке резьбовые фрезы производят качественные детали с отличной чистотой.

Глухие отверстия и срыв стружки

Частые причины срыва стружки — перегрузка стружкой, удаление стружки всегда проблема при растачивании. Поэтому использование расточек на ЧПУ-оборудовании сталкивается с вызовами ломки и качества резьбы. Еще один недостаток: расточку не можно завинтить до дна глухого отверстия. Резьбовое фрезерование избегает трудностей растачивания, так как не только обеспечивает лучший контроль стружки, но и может обрабатывать до дна глухих отверстий без препятствий.

Резюме

Если нужна гибкость, диапазон размеров и типов резьбы, и возможность регулировать качество резьбы — резьбовое фрезерование лучший выбор. Если скорость — приоритет, то нужно жесткое растачивание.