Výzkum technologie zpracování závitů vyvrtávacího a frézovacího obráběcího centra
Jan 17, 2024
V konkrétním procesu obrábění se běžně setkáváme s díly, které nelze na soustruhu obrábět a v tomto případě je potřeba závity obrábět na obráběcím centru. Obecně lze říci, že pro zlepšení efektivity a kvality obrábění lze ruční řezání závitů přímo použít pro obrábění dílů s menšími průměry. Pro obrábění dílů s mírně většími průměry lze použít vyvrtávačku se závitníkem. Když je průměr součásti větší, mělo by být pro obrábění vybráno vyvrtávací a frézovací obráběcí centrum.
1. Přehled obráběcích nástrojů
1.1 Výběr běžných nástrojů
V procesu obrábění se běžně vyskytují dva typy řezných nástrojů: vlastní závitové vyvrtávací frézy a specializované závitové vícezubé frézy.
Mezi nimi vlastními závitovými vyvrtávacími frézami lze vyrobit odpovídající vyvrtávací frézy a šablony pro ustavení nástrojů pomocí drátových řezacích strojů podle charakteristik požadovaných závitů. Vzhledem k tomu, že domácí frézy na vyvrtávání závitů lze vyrobit některými vyřazenými řeznými nástroji a lze je přizpůsobit podle potřeb, mohou zpracovávat závity různých typů a stoupání, čímž je dosaženo cíle nízké ceny a dobré praktičnosti. Existují však i některé nedostatky, jako je nízká efektivita zpracování, snadný výskyt opotřebení a zlomení nástroje atd. V současné době se v malosériové výrobě běžně používají domácí závitořezné frézy. Díly vyráběné specializovanou závitořeznou frézou s více zuby mají dobrou kvalitu a vysokou účinnost a mohou splňovat výrobní požadavky, pokud jde o odolnost proti opotřebení a řeznou rychlost. Vzhledem k tomu, že jsou řezné nástroje smontované, při poškození čepelí je lze vyměnit pro další použití. Takové řezné nástroje však mají vysoké provozní náklady a specifičnost a jsou vhodné pouze pro hromadnou výrobu velkého množství dílů.
1.2 Volba průměru frézy
Při výběru průměru frézy musíme vzít v úvahu několik faktorů, včetně efektivity výroby, přesnosti obrábění dílů a ekonomické efektivity. Pokud budeme uvažovat pouze efektivitu výroby, tak přirozeně čím větší průměr frézy, tím lépe, protože průměr frézy přímo reprezentuje tuhost nástroje a rychlost zpracování. Z hlediska přesnosti obrábění dílů je nutné volit frézu s menším průměrem, jelikož menší bude i řezná síla odpovídající menšímu průměru frézy, což může zajistit kvalitu závitu součásti. Pro obrábění vnitřního závitu volíme frézu s menším průměrem, což je výrazně lepší než použití frézy s větším průměrem. Z ekonomického hlediska je nutné volit podle skutečného stavu zpracovávaných dílů, aby se zlepšila efektivita zpracování a snížily výrobní náklady
2. Zpracování vláken
2.1 Vyvrtávání závitů na vyvrtávačkách
Metoda vyvrtávání závitů na vyvrtávačce má ve skutečnosti mnoho podobností se zpracováním závitů na běžném soustruhu, ale existují mezi nimi také určité rozdíly. Zpracování závitů na běžném soustruhu vyžaduje mnoho příslušenství, jako je výměnné kolo a univerzální držák vyvrtávacích nástrojů. Toto příslušenství však již není potřeba při vyvrtávání závitů na obráběcím stroji. Je také možné nezávisle nastavit rychlost posuvu za otáčku nebo rychlost posuvu za minutu pro zpracování závitů libovolného stoupání. Tento způsob zpracování má však také svá omezení. Během procesu obrábění jsou všechny vyvrtávací frézy používané pro vyvrtávání závitů na vyvrtávačce vyrobeny vlastními silami, což ztěžuje zajištění množství posuvu pokaždé, což vede k častému zmetkovitosti.
1. Přehled obráběcích nástrojů
1.1 Výběr běžných nástrojů
V procesu obrábění se běžně vyskytují dva typy řezných nástrojů: vlastní závitové vyvrtávací frézy a specializované závitové vícezubé frézy.
Mezi nimi vlastními závitovými vyvrtávacími frézami lze vyrobit odpovídající vyvrtávací frézy a šablony pro ustavení nástrojů pomocí drátových řezacích strojů podle charakteristik požadovaných závitů. Vzhledem k tomu, že domácí frézy na vyvrtávání závitů lze vyrobit některými vyřazenými řeznými nástroji a lze je přizpůsobit podle potřeb, mohou zpracovávat závity různých typů a stoupání, čímž je dosaženo cíle nízké ceny a dobré praktičnosti. Existují však i některé nedostatky, jako je nízká efektivita zpracování, snadný výskyt opotřebení a zlomení nástroje atd. V současné době se v malosériové výrobě běžně používají domácí závitořezné frézy. Díly vyráběné specializovanou závitořeznou frézou s více zuby mají dobrou kvalitu a vysokou účinnost a mohou splňovat výrobní požadavky, pokud jde o odolnost proti opotřebení a řeznou rychlost. Vzhledem k tomu, že jsou řezné nástroje smontované, při poškození čepelí je lze vyměnit pro další použití. Takové řezné nástroje však mají vysoké provozní náklady a specifičnost a jsou vhodné pouze pro hromadnou výrobu velkého množství dílů.
1.2 Volba průměru frézy
Při výběru průměru frézy musíme vzít v úvahu několik faktorů, včetně efektivity výroby, přesnosti obrábění dílů a ekonomické efektivity. Pokud budeme uvažovat pouze efektivitu výroby, tak přirozeně čím větší průměr frézy, tím lépe, protože průměr frézy přímo reprezentuje tuhost nástroje a rychlost zpracování. Z hlediska přesnosti obrábění dílů je nutné volit frézu s menším průměrem, jelikož menší bude i řezná síla odpovídající menšímu průměru frézy, což může zajistit kvalitu závitu součásti. Pro obrábění vnitřního závitu volíme frézu s menším průměrem, což je výrazně lepší než použití frézy s větším průměrem. Z ekonomického hlediska je nutné volit podle skutečného stavu zpracovávaných dílů, aby se zlepšila efektivita zpracování a snížily výrobní náklady
2. Zpracování vláken
2.1 Vyvrtávání závitů na vyvrtávačkách
Metoda vyvrtávání závitů na vyvrtávačce má ve skutečnosti mnoho podobností se zpracováním závitů na běžném soustruhu, ale existují mezi nimi také určité rozdíly. Zpracování závitů na běžném soustruhu vyžaduje mnoho příslušenství, jako je výměnné kolo a univerzální držák vyvrtávacích nástrojů. Toto příslušenství však již není potřeba při vyvrtávání závitů na obráběcím stroji. Je také možné nezávisle nastavit rychlost posuvu za otáčku nebo rychlost posuvu za minutu pro zpracování závitů libovolného stoupání. Tento způsob zpracování má však také svá omezení. Během procesu obrábění jsou všechny vyvrtávací frézy používané pro vyvrtávání závitů na vyvrtávačce vyrobeny vlastními silami, což ztěžuje zajištění množství posuvu pokaždé, což vede k častému zmetkovitosti.
Obrázek 1
2.2 Frézování závitů na vyvrtávacích a frézovacích obráběcích centrech
Běžnou metodou, kterou používáme pro zpracování závitů v obráběcích centrech, je frézování závitů, které vyrábí díly se stabilní kvalitou a přísnými rozměrovými požadavky. Všichni víme, že frézování závitů se provádí interpolací závitů. Jinými slovy, proces frézování závitů je ve skutečnosti procesem použití závitové frézy k frézování podél spirálové interpolační trajektorie. Trajektorie zpracování při frézování závitů může být rozdělena do tří typů: importní segment, cyklus zpracování závitu a exportní segment. Při obrábění závitů je potřeba řezný nástroj importovat, nikoli přímo vkládat. Obecně řečeno, budeme používat lineární nebo 1/4 obloukové řezání. Před vložením je důležité najít pevný bod. Když dokončíme proces importu, můžeme zjistit, že nástroj dosáhl výchozího bodu pro zpracování vláken. Provádíme zde také kompletní zpracování interpolace závitu na obrobku a následně frézování závitu. Po dokončení obrábění stoupání opakujte předchozí obrábění, dokud nebude dokončena odpovídající délka závitu podle požadavků na obrábění. V tomto procesu je důležité si uvědomit, že délka programování musí být celočíselný násobek vlákna. Po dokončení délky frézovacího závitu potřebujeme nástroj rychle opustit závit, aby nedocházelo k jevu uvolněných závitů. Při exportu a importu jsou všechny vlastnosti stejné, s výjimkou opačného směru. Obrázek 2 znázorňuje proces frézování závitů:
Běžnou metodou, kterou používáme pro zpracování závitů v obráběcích centrech, je frézování závitů, které vyrábí díly se stabilní kvalitou a přísnými rozměrovými požadavky. Všichni víme, že frézování závitů se provádí interpolací závitů. Jinými slovy, proces frézování závitů je ve skutečnosti procesem použití závitové frézy k frézování podél spirálové interpolační trajektorie. Trajektorie zpracování při frézování závitů může být rozdělena do tří typů: importní segment, cyklus zpracování závitu a exportní segment. Při obrábění závitů je potřeba řezný nástroj importovat, nikoli přímo vkládat. Obecně řečeno, budeme používat lineární nebo 1/4 obloukové řezání. Před vložením je důležité najít pevný bod. Když dokončíme proces importu, můžeme zjistit, že nástroj dosáhl výchozího bodu pro zpracování vláken. Provádíme zde také kompletní zpracování interpolace závitu na obrobku a následně frézování závitu. Po dokončení obrábění stoupání opakujte předchozí obrábění, dokud nebude dokončena odpovídající délka závitu podle požadavků na obrábění. V tomto procesu je důležité si uvědomit, že délka programování musí být celočíselný násobek vlákna. Po dokončení délky frézovacího závitu potřebujeme nástroj rychle opustit závit, aby nedocházelo k jevu uvolněných závitů. Při exportu a importu jsou všechny vlastnosti stejné, s výjimkou opačného směru. Obrázek 2 znázorňuje proces frézování závitů:
Obrázek 2 Schéma závitové frézy a jejího obrábění
2.3 Výhody frézovacích závitů
Při tradičním zpracování závitů se obecně používají metody zápustek, závitníků a soustružení. Soustružené závity jsou však snadno omezeny skutečnou výrobou, takže je obtížné splnit požadavky na závity s velkým průměrem a závity na štíhlé hřídeli. Rychlost závitníku je během procesu řezání závitu poměrně nízká a díky nutnosti zpětného řezání se dále snižuje efektivita výroby. Die nejen plýtvá lidskou silou a materiálovými zdroji, ale má také nízkou efektivitu výroby. Naproti tomu frézování závitů na vyvrtávacích a frézovacích obráběcích centrech není snadno omezováno vnějšími objekty a efektivita zpracování je také relativně vysoká.
V procesu frézování závitů mohou díky malému zpětnému posuvu závitové frézy a relativně vysokým otáčkám vřetena železné piliny vznikající při frézování rychle odlétat z pracovní plochy a tím zlepšovat kvalitu povrchu obrobku. Kromě toho můžeme měnit rychlost posuvu a rychlost podle aktuální situace pro kontrolu kvality povrchu obrobku. Při frézování závitů má každý nástroj hodnotu korekce rádiusu. Proto u závitů, které je třeba zpracovat, můžeme buď dokončit obrábění najednou, nebo upravit hodnotu kompenzace nástroje po etapách, abychom dále řídili přesnost velikosti součásti, dokud nebude splňovat požadavky výroby. Kromě toho lze ve specifickém procesu zpracování závitů použít frézu na závity pro samostatné zpracování levých závitů, pravých závitů, vnitřních závitů a vnějších závitů. Pokud je pro závitování vybrán závitník nebo matrice a průměr zpracovávaných dílů je jiný, je třeba zvolit odpovídající průměr závitníku nebo matrice. Z toho je vidět, že frézování závitů má menší sílu a lepší materiál nástroje, což má za následek menší opotřebení při používání. Výrobní efektivita zpracování závitů na složitých dílech proto bude výrazně vyšší než u jiných metod zpracování. Ve srovnání s tradičními metodami frézování závitů má velké výhody v přesnosti a efektivitě obrábění a není omezena strukturou závitu a směrem závitu během obrábění. Může dosáhnout řezání za sucha, řezání s vysokým zatížením, řezání obtížně obrobitelných materiálů a řezání ultra vysokou rychlostí (s rychlostí až 400 m/min), s vysokou účinností zpracování a drsností povrchu Ra0. 4 μ M. Může zpracovávat všechny materiály, zpracovávat jakýkoli průměr závitu se stejným stoupáním, pracovat ve slepých otvorech a průchozích otvorech a může zpracovávat závity s libovolnými požadavky na lícování, toleranci nebo polohu.
2.4 Bezpečnostní opatření pro frézování závitů
Před prováděním frézování závitů je nutné provést rozumný výběr velikosti řezného nástroje a kotouče a určit přiměřený počet průchodů nástrojem a přiměřenou velikost zpětného řezu na základě skutečné situace. Pokud je zajištěno, že obrábění má být dokončeno najednou, měla by být délka vysunutí nástroje dobře řízena, aby nedošlo k poškození nástroje v důsledku nedostatečné tuhosti. Při procesu obrábění je nutné vyvarovat se uvolňování řezných nástrojů, dbát na chlazení nástrojů a zamezit poškození způsobenému nepřetržitým třením nástrojů. Nakonec před frézováním závitu je nutné nejprve opracovat spodní otvor závitu. Když je průměr spodního otvoru malý, použijte k opracování vrták a když je průměr velký, použijte k frézování stopkovou frézu nebo vyvrtávací frézu.
3. Závěr
Pro některé složité problémy se zpracováním závitů, které nelze zpracovat na soustruhu, je možné pro frézování závitů použít vyvrtávací a frézovací obráběcí centrum. Frézování závitů na vyvrtávacím a frézovacím obráběcím centru může zajistit požadavky na kvalitu a velikost zpracování závitů. Celý proces má vysokou efektivitu práce a nízké požadované náklady, díky čemuž je vhodný pro zpracování závitů všech stoupání a má širokou škálu aplikací.
Při tradičním zpracování závitů se obecně používají metody zápustek, závitníků a soustružení. Soustružené závity jsou však snadno omezeny skutečnou výrobou, takže je obtížné splnit požadavky na závity s velkým průměrem a závity na štíhlé hřídeli. Rychlost závitníku je během procesu řezání závitu poměrně nízká a díky nutnosti zpětného řezání se dále snižuje efektivita výroby. Die nejen plýtvá lidskou silou a materiálovými zdroji, ale má také nízkou efektivitu výroby. Naproti tomu frézování závitů na vyvrtávacích a frézovacích obráběcích centrech není snadno omezováno vnějšími objekty a efektivita zpracování je také relativně vysoká.
V procesu frézování závitů mohou díky malému zpětnému posuvu závitové frézy a relativně vysokým otáčkám vřetena železné piliny vznikající při frézování rychle odlétat z pracovní plochy a tím zlepšovat kvalitu povrchu obrobku. Kromě toho můžeme měnit rychlost posuvu a rychlost podle aktuální situace pro kontrolu kvality povrchu obrobku. Při frézování závitů má každý nástroj hodnotu korekce rádiusu. Proto u závitů, které je třeba zpracovat, můžeme buď dokončit obrábění najednou, nebo upravit hodnotu kompenzace nástroje po etapách, abychom dále řídili přesnost velikosti součásti, dokud nebude splňovat požadavky výroby. Kromě toho lze ve specifickém procesu zpracování závitů použít frézu na závity pro samostatné zpracování levých závitů, pravých závitů, vnitřních závitů a vnějších závitů. Pokud je pro závitování vybrán závitník nebo matrice a průměr zpracovávaných dílů je jiný, je třeba zvolit odpovídající průměr závitníku nebo matrice. Z toho je vidět, že frézování závitů má menší sílu a lepší materiál nástroje, což má za následek menší opotřebení při používání. Výrobní efektivita zpracování závitů na složitých dílech proto bude výrazně vyšší než u jiných metod zpracování. Ve srovnání s tradičními metodami frézování závitů má velké výhody v přesnosti a efektivitě obrábění a není omezena strukturou závitu a směrem závitu během obrábění. Může dosáhnout řezání za sucha, řezání s vysokým zatížením, řezání obtížně obrobitelných materiálů a řezání ultra vysokou rychlostí (s rychlostí až 400 m/min), s vysokou účinností zpracování a drsností povrchu Ra0. 4 μ M. Může zpracovávat všechny materiály, zpracovávat jakýkoli průměr závitu se stejným stoupáním, pracovat ve slepých otvorech a průchozích otvorech a může zpracovávat závity s libovolnými požadavky na lícování, toleranci nebo polohu.
2.4 Bezpečnostní opatření pro frézování závitů
Před prováděním frézování závitů je nutné provést rozumný výběr velikosti řezného nástroje a kotouče a určit přiměřený počet průchodů nástrojem a přiměřenou velikost zpětného řezu na základě skutečné situace. Pokud je zajištěno, že obrábění má být dokončeno najednou, měla by být délka vysunutí nástroje dobře řízena, aby nedošlo k poškození nástroje v důsledku nedostatečné tuhosti. Při procesu obrábění je nutné vyvarovat se uvolňování řezných nástrojů, dbát na chlazení nástrojů a zamezit poškození způsobenému nepřetržitým třením nástrojů. Nakonec před frézováním závitu je nutné nejprve opracovat spodní otvor závitu. Když je průměr spodního otvoru malý, použijte k opracování vrták a když je průměr velký, použijte k frézování stopkovou frézu nebo vyvrtávací frézu.
3. Závěr
Pro některé složité problémy se zpracováním závitů, které nelze zpracovat na soustruhu, je možné pro frézování závitů použít vyvrtávací a frézovací obráběcí centrum. Frézování závitů na vyvrtávacím a frézovacím obráběcím centru může zajistit požadavky na kvalitu a velikost zpracování závitů. Celý proces má vysokou efektivitu práce a nízké požadované náklady, díky čemuž je vhodný pro zpracování závitů všech stoupání a má širokou škálu aplikací.
