Большие отверстия можно обрабатывать с помощью резьбофрезерования, например, на таком вертикальном обрабатывающем центре, который изображен на рисунке. Фотографии предоставлены компанией Sandvik Coromant

Большие отверстия можно обрабатывать с помощью резьбофрезерования, например, на таком вертикальном обрабатывающем центре, который изображен на рисунке. Фотографии предоставлены компанией Sandvik Coromant

Нарезать резьбу с помощью резьбовой фрезы часто можно быстрее и точнее, чем метчиком.

Многие производители, работающие на обрабатывающих центрах с ЧПУ, для нарезания серии резьбовых отверстий предпочитают пользоваться метчиками. Они недороги и просты в программировании, а результат их работы вполне предсказуем. К сожалению, метчики также довольно быстро выходят из строя, особенно при работе с твердыми материалами, такими как инструментальная сталь марки A6 или предварительно закаленная инструментальная сталь марки H13. Всякий, кто пытался работать с одним из этих материалов, подтвердит, что метчики имеют свойство ломаться, а извлечение сломанного метчика – серьезная проблема. Кроме того, когда резьбовые отверстия в конечном итоге оказываются недостаточного размера, зачастую единственный способ их спасти – это сделать срочный заказ метчиков H5 или H7 и переделывать все заново (что довольно утомительно). А трубная резьба? Это совершенно другая история. Но должен же быть более эффективный путь?

На этом изображении в разрезе показаны: режущая пластина, инструмент и хвостовик

На этом изображении в разрезе показаны: режущая пластина, инструмент и хвостовик

Оказывается, такой путь есть. Цельные твердосплавные резьбовые фрезы можно использовать для обработки чего угодно, кроме самых крохотных отверстий, а индексируемые резьбовые фрезы годятся как для отверстий диаметром с палец, так и для тех, в которых мог бы спрятаться детеныш тиранозавра. Резьбовые фрезы гораздо более гибки, чем метчики, и могут использоваться на такой скорости шпинделя, которая означала бы конец для любого метчика. Твердый сплав позволяет им служить дольше, справляясь при этом с трудными материалами гораздо лучше, чем самые качественные метчики. Правда, резьбовые фрезы стоят дороже. Производитель, который привык покупать метчик 1/4-20 за 5 долларов, может и передумать, увидев в 10-20 раз большую цифру на ценнике резьбовой фрезы. Он может утешиться тем, что фреза с шагом 20 витков на дюйм может быть с одинаковым успехом использована для нарезания резьбы с шагом 7/16-20 и 1/2-20, и также способна работать с меньшим крутящим моментом шпинделя, чем метчик соответствующего размера.

В процессе

Если резьбофрезерование для вас в новинку, вам не помешают кое-какие советы и информация о некоторых основных требованиях.

Резьбовая фреза установлена на автомате продольного точения с подвижной шпиндельной бабкой

Резьбовая фреза установлена на автомате продольного точения с подвижной шпиндельной бабкой

Во-первых, вам необходим станок с винтовой интерполяцией. Если вы прямо сейчас стоите перед консольно-фрезерным станком, можете спокойно возвращаться к работе в обычном режиме. Хорошей новостью является то, что практически любой современный обрабатывающий центр с ЧПУ может выполнять резьбофрезерование, для которого не требуется ничего, кроме программирования серии дуг в направлении осей X и Y с одновременным перемещением инструмента вниз (или вверх) по оси Z. Это не так-то просто для новичка, да и некоторые опытные мастера временами ошибаются.

При работе с мягкими материалами программирование резьбовой фрезы не представляет сложности – быстро подводим приводной инструмент к диаметру резьбы, интерполируем на 360 градусов (не забудьте переместить по оси Z), возвращаемся к центру, чтобы очистить инструмент, и извлекаем. Однако для фрезерования деталей из стали для пресс-форм и жаропрочных сплавов, когда следует избегать ударов инструмента, рекомендуется более мягкий подход. В этих случаях инструмент должен быть медленно выведен на основной диаметр резьбы с постепенным увеличением дуг и принятием дополнительной четверти высоты резьбы каждые 90 градусов. Полная глубина резания достигается только после 360-градусного оборота, а затем делается еще один полный оборот. При этом инструмент должен двигаться пропорционально по оси Z (на 1/4-20, например) и совершать линейное движение 0,050 дюйма за оборот. Результатом является чистое и идеально круглое резьбовое отверстие, а также инструменты, которые служат намного дольше благодаря снижению силы резания и уменьшению вибрации.

С помощью изменения направления или встречного фрезерования резьбовой части можно нарезать большее количество отверстий. На этой иллюстрации показано, как резьбовой фрезой можно нарезать левостороннюю резьбу

С помощью изменения направления или встречного фрезерования резьбовой части можно нарезать большее количество отверстий. На этой иллюстрации показано, как резьбовой фрезой можно нарезать левостороннюю резьбу

Эта возможность выполнения нескольких проходов является еще одним замечательным преимуществом резьбовой фрезы по сравнению с метчиком. Если размер и качество обработки имеют решающее значение, то можно сделать дополнительный проход для полной очистки поверхности после завершения первого оборота на полную глубину. При обработке особо проблемных материалов одной резьбовой фрезой можно выполнять черновое отверстие, а вторую применять для чистовой обработки. Конечно, это требует тщательного выставления обоих инструментов, но если вы хотите получить качественную резьбу, работая с непростыми материалами или пресс-формами с большим количеством резьбовых отверстий, это, возможно, единственно правильное решение.

Если от всех этих пересекающихся дуг и спиралей у вас голова идет кругом, не волнуйтесь – большинство автоматизированных систем быстро справится с такими траекториями. Вы также можете воспользоваться особой макропрограммой при наличии соответствующего оборудования. В любом случае, сложность программирования резьбовой фрезы не должна никого отпугнуть от процесса, который экономит ваше время и повышает качество деталей.

Ломая стереотипы

Каждый оператор станка с ЧПУ должен знать, что попутное фрезерование увеличивает срок службы инструмента и качество поверхности. При нарезании правой внутренней резьбы это означает перемещение инструмента «вниз» или в отверстие. Но не спешите с выводами.

Во многих случаях срок службы инструмента значительно увеличивается при сухом фрезеровании, без охлаждения

Во многих случаях срок службы инструмента значительно увеличивается при сухом фрезеровании, без охлаждения

Испытания оборудования показывают, что в таких труднообрабатываемых материалах, как Инконель 718, можно нарезать втрое больше отверстий, меняя направление или прибегая к встречному фрезерованию. Еще один неожиданный совет относится к смазочно-охлаждающей жидкости – в  большинстве случаев срок службы инструмента значительно увеличивается, когда оператор выключает насос и использует сухое фрезерование, при необходимости удаляя стружку из отверстия сжатым воздухом.

Другое соображение, связанное с резьбофрезерованием, касается скорости подачи. При стандартных режимах резания, особенно с шагом ½ дюйма и менее, фреза может снимать относительно большой процент диаметра отверстия. Это означает, что при интерполяции отверстия ось резьбовой фрезы (являющаяся точкой расчета скорости подачи для  большинства станков с ЧПУ) описывает гораздо меньший круг, чем ее внешние края, генерируя «скорость периферийной подачи» значительно выше расчетной. Это явление справедливо для любого фрезерного оборудования, но приобретает особую актуальность в случае резьбофрезерования в связи с более высокой стоимостью инструментов и большими опасениями по поводу отклонения от предполагаемого профиля резьбы. Главный вывод из данного соображения в том, что нужно знать об этом явлении и всегда рассчитывать программируемую подачу, основываясь на диаметре инструмента, а не на его осевой линии.

Эта иллюстрация демонстрирует разницу между нарезанием резьбы метчиком (слева) и резьбовой фрезой (справа) ближе к дну глухих отверстий

Эта иллюстрация демонстрирует разницу между нарезанием резьбы метчиком (слева) и резьбовой фрезой (справа) ближе к дну глухих отверстий

Опасность отклонения профиля резьбы – еще один момент, который следует учитывать. С целью достижения наиболее жесткой установки многие операторы склонны использовать инструмент максимально возможного диаметра. Помните, что это может привести к отклонению профиля резьбы. Например, при использовании инструмента диаметром 21,7 мм для нарезания резьбы 30-3 мм отклонение профиля составляет 0,07 мм. При использовании для той же цели инструмента диаметром 11,7 мм отклонение уменьшается до 0,01 мм. По этой причине рекомендуется использовать фрезу размером не более 70 процентов от размера отверстия.

Все, о чем здесь говорилось, относится к внутренней резьбе, но никто не мешает вам нарезать внешнюю резьбу на соединительных муфтах и других элементах. Вы будете выполнять в основном те же самые действия, но в обратном направлении, с некоторыми коррективами подачи и скорости. Это еще одно свидетельство универсальности резьбофрезерования – процесса, который уменьшает номенклатуру необходимых инструментов, избавляет от утомительных переделок, сопутствующих поломке метчика, и помогает получать более качественную резьбу. Если вы ищете способ сократить производственные расходы, попробуйте резьбофрезерование.

Смотрите видео здесь.

Источник материала: перевод статьи 
Scrap the Tap?
MoldMaking Technology

Автор статьи: 
Джон Дотдэй (John Dotday)
специалист по продукции для медицинской отрасли
компании Sandvik Coromant 



Понравилась статья? Поделитесь: