Vītņu frēzēšana CNC detaļu apstrādē
Vītņu frēzēšana ir ļoti daudzpusīga un precīza metode iekšējo un ārējo vītņu izgatavošanai CNC apstrādes centros. Atšķirībā no parastās vītņgriešanas, vītnes frēzēšanai tiek izmantots rotējošs griezējinstruments ar īpašu vītnes profilu, lai vītnes formu spirāli interpolētu. Šī metode nodrošina izcilu kontroli, elastību un uzticamību, īpaši sarežģītiem materiāliem un kritiskiem lietojumiem.
Pamatprincipi
Vītnes frēzēšana darbojas pēc spirālveida interpolācijas principa - vienlaicīga trīs-asu koordinēta kustība, kur rīks griežas ap savu asi, kamēr instrumenta centrs iet pa spirālveida ceļu X-Y plaknē, un Z-ass virzās uz priekšu ar ātrumu, kas sinhronizēts ar vītnes priekšgalu. Tādējādi tiek izveidots vītnes profils caur instrumenta griešanas malu apvalku, kad tas spirālē cauri sagataves materiālam.
Vītņu frēzēšanas instrumentu veidi
Cietā karbīda vītņu frēzesir pilna{0}}profila vai daļēja-profila cietie rīki, ko izmanto maziem un vidējiem pavedieniem, kuriem nepieciešama augsta precizitāte.Indeksējamās vītņu frēzesraksturīgs kasetņu-stila dizains ar maināmiem ieliktņiem, padarot tos ideāli piemērotus lieliem vītnēm un raupjām darbībām, kurās ir svarīga izmaksu efektivitāte.Daudz{0}}formu vītņu frēzesļauj vienam instrumentam izveidot vairākus vītņu soļus, piedāvājot elastību darbnīcām, kas vēlas samazināt instrumentu krājumus.Viena punkta{0}}vītņu frēzesir viena griešanas mala, un tām ir nepieciešamas vairākas gājienas, kas ir piemērotas lieliem diametriem, pielāgotiem soļiem un smagai rupjmašīnai.
Vītņu frēzēšanas metodes
Apļveida interpolācijas metode ir standarta pieeja, kur priekšroka tiek dota kāpšanas frēzēšanai. Instruments ieiet iepriekš-izurbtajā urbumā radiāli un pēc tam iet pa spirālveida ceļu. Ievadīšanas laikā instruments iegrimst vītnes sākuma dziļumā un padodas radiāli līdz griešanas diametram. Spirālveida griešanas fāze ietver 360-grādu apļveida kustību ar Z-padevi vienā apgriezienā, kas vienāds ar vītnes soli. Visbeidzot, instruments iziet, ievelkot radiāli līdz centram pirms Z veida ievilkšanas.
Instrumenta ceļa aprēķināšanai instrumenta diametrs iekšējām vītnēm ir vienāds ar nominālo diametru mīnus vītnes dziļums, kas reizināts ar divi. Spirālveida interpolācijas rādiuss ir vienāds ar nominālo diametru mīnus instrumenta diametrs, dalīts ar divi.
Pilna-profila vītnes frēzēšanai tiek izmantoti rīki, kas precīzi atbilst vītnes formai, piemēram, 60-grādu unificētie vai 55 grādu Vitvorta profili. Šī pieeja pabeidz pavedienu vienā piegājienā, taču katram solim ir nepieciešams īpašs rīks. Daļēja profila vītnes frēzēšanai tiek izmantoti instrumenti, kas griež tikai vītnes smaili un sakni, un ir nepieciešamas vairākas radiālas gājienas, taču viens rīks var aptvert dažādus soļus.
Ārējās vītnes frēzēšana ietver vai nu sagataves rotēšanu uz rotējošā galda, izmantojot ceturto asi, vai instrumenta spirālveida interpolāciju ap stacionāru sagatavi. Šo metodi parasti izmanto lielām vārpstām, svina skrūvēm un gliemežpārvadiem, un tai ir nepieciešams pietiekams attālums ap sagatavi, lai piekļūtu instrumentam.
Priekšrocības salīdzinājumā ar pieskārienu
Vītnes frēzēšana nodrošina ilgāku instrumenta kalpošanas laiku, jo griešanas slodze tiek sadalīta pa vairākām rievām un iet, nevis koncentrējas uz dažām malām. Mikroshēmu kontrole ir lieliska, ražojot īsas, pārvaldāmas mikroshēmas, nevis garās mikroshēmas, kuras var iepildīt krānos. Materiālu daudzpusība attiecas uz visiem materiāliem, tostarp rūdītiem tēraudiem līdz HRC 65, turpretim vītņošanai ir ierobežojumi izturīgos sakausējumos.
Viens rīks var aptvert dažādus diametrus vienam un tam pašam solim, piedāvājot vītnes izmēra elastību, ko vītņošana nevar saskaņot. Aklos caurumos vītnes frēzēšana var radīt vītnes līdz pat apakšai bez nepilnīgas vītnes zonas, kas nepieciešama krāniem. Iegūtā vītnes kvalitāte nodrošina izcilu virsmas apdari un precīzu piegulšanu.
Ja vītnes frēze saplīst, atgūšana ir vienkārša, jo instruments ir mazāks par vītnes diametru. Salauztu krānu ir grūti noņemt, un tas var neatgriezeniski iestrēgt. Vītņu frēzēšanai nepieciešams mazāks griezes moments, tāpēc tas ir labāk piemērots lieliem vītnēm mašīnās ar ierobežotu jaudu. Viens un tas pats rīks var izveidot gan kreiso-, gan labo-vītni, vienkārši mainot vārpstas virzienu, turpretim, lai veiktu pieskārienu, ir nepieciešami atsevišķi kreisās-pieskaršanās.
Kritiskie procesa parametri
Griešanas ātrums parasti svārstās no 80 līdz 150 metriem minūtē tēraudam un no 150 līdz 300 metriem minūtē alumīnijam, ar samazinājumu rūdītiem materiāliem. Padeve uz vienu zobu parasti ir no 0,05 līdz 0,15 milimetriem atkarībā no materiāla un vītnes soļa. Z-ass padevei precīzi jāatbilst vītnes solim vienā apgriezienā, lai saglabātu precizitāti.
Pilna-profila rīkiem radiālā saķere vienā piegājienā aptver 100 procentus no vītnes dziļuma. Daļējā-profila rīki izmanto radiālos soļus no 0,05 līdz 0,10 milimetriem vienā piegājienā.
Pirmsapstrādes-prasības ietver urbuma urbšanu, kura diametrs ir aptuveni vienāds ar nominālo diametru mīnus piķis, lai gan tas atšķiras atkarībā no vītnes standarta. Caurumam jābūt taisnam, patiesi-novietotam un ar pietiekamu dziļumu vītnei un atstarpei. 45 grādu slīpums vai iegremdēšana cauruma ieejā atvieglo instrumenta iekļūšanu un novērš urbumu veidošanos.
CNC programmēšanas pamati
Tipiska Fanuc-style G-koda programma sākas ar pozicionēšanu līdz urbuma centram, aktivizē instrumenta garuma kompensāciju un dzesēšanas šķidrumu, pēc tam strauji virzoties uz klīrensa plakni. Instruments tiek padots līdz vītnes sākuma dziļumam, griezēja kompensācija tiek aktivizēta radiālās pieejas laikā, un spirālveida interpolācija tiek izpildīta ar atbilstošu apļveida kustību komandu. Vairākas spirālveida cilpas atkārtojas vajadzīgajā vītnes garumā, pēc kuras kompensācija tiek atcelta un rīks ievelkas.
Galvenie programmēšanas apsvērumi ietver pareizā pulksteņrādītāja virzienā vai pretēji -pulksteņrādītāja virzienā spirālveida interpolācijas virzienu, lai tas atbilstu vītnes rādītājam. Spirālveida kustības laikā griezēja kompensācijai jāpaliek aktīvai. Soļa precizitāte ir atkarīga no precīzas sinhronizācijas starp vārpstas ātrumu un Z-ass padevi. Lai izvairītos no instrumenta bojājumiem, vītnes frēzes ievadei jāizmanto spirālveida vai rampas ievade, nevis taisna iegremdēšana.
Biežākie izaicinājumi un risinājumi
Liela izmēra vai mazizmēra vītnes parasti rodas instrumenta nodiluma, nepareizas instrumenta diametra kompensācijas vai soļa kļūdas dēļ. Risinājums ietver instrumenta diametra ievades pārbaudi, nodiluma nobīdes pārbaudi un iekārtas kalibrēšanu. Slikta virsmas apdare bieži vien ir saistīta ar nepietiekamu stingrību, nolietotiem instrumentiem vai nepareizu ātrumu un padevi. Lai to novērstu, jāsamazina instrumenta pārkari, jāpalielina stingrība un jāoptimizē griešanas parametri.
Pļāpāšana un vibrācija parasti norāda uz ilgu instrumenta pārkari, plānām sienām vai harmonisku rezonansi. Risinājumi ietver īsākā iespējamā instrumenta izmantošanu, griezuma dziļuma samazināšanu un vārpstas ātruma regulēšanu, lai izvairītos no rezonanses frekvencēm. Instrumenta lūzums pie ievades parasti rodas taisnas radiālas iegremdēšanas vai nepareizu ievades leņķu dēļ. Izmantojot spirālveida rampas ievadi un samazinot ievades padeves ātrumu, šī kļūme tiek novērsta. Konusveida vītnes var norādīt uz mašīnas ģeometrijas kļūdu, instrumenta novirzi vai termisku pieaugumu. Šīs problēmas konsekventi risina, pārbaudot mašīnas taisnumu, veicot rupjmaiņas un apdari, kā arī izmantojot dzesēšanas šķidrumu.
Lietojumprogrammas un nozares
Aviācijas un kosmosa rūpniecībā vītņu frēzēšana ražo titāna un Inconel stiprinājumus ar kritiskām pielaidēm. Naftas un gāzes nozarē šī metode tiek izmantota liela-diametra API cauruļu vītnēm un urbju virkņu savienojumiem. Automobiļu lietojumos ietilpst dzinēja bloku vītnes un transmisijas sastāvdaļas. Medicīniskā ražošana balstās uz vītņu frēzēšanu kaulu skrūvēm un implantu vītnēm titāna vai PEEK materiālos. Veidņu un presformu rūpniecība ražo vītnes no rūdīta instrumentu tērauda līdz HRC 65 ežektora tapām. Vispārējas tehnikas lietojumprogrammas ietver pielāgotus pavedienus, remontdarbus un prototipu izstrādi, kur elastība ir būtiska.
