Dokáže toto CNC závitovacie centrum vykonávať spätné závitovanie a frézovanie závitov súčasne?

Moderné CNC závitovacie centrum môže vykonávať spätné rezanie závitov a frézovanie závitov a na mnohých pokročilých modeloch je možné obe operácie vykonávať v rámci rovnakého obrábacieho programu bez manuálneho zásahu. Či sa však vyskytnú skutočne „súčasne“ na tej istej diere v rovnakom okamihu, závisí od konštrukcie vretena stroja, architektúry riadenia a nastavenia nástrojov. V praxi špičkové CNC závitovacie centrá prepínajú medzi týmito operáciami v priebehu niekoľkých sekúnd pomocou automatických výmenníkov nástrojov (ATC), vďaka čomu je proces funkčne bezproblémový pre výrobné prostredia.

Tento článok rozoberá, ako funguje spätné rezanie závitov a frézovanie závitov na CNC závitovacom centre, aké hardvérové ​​a softvérové ​​funkcie sú potrebné a ako vyhodnotiť, či konkrétny stroj spĺňa vaše potreby pri závitovaní.

Čo je spätné rezanie závitov na CNC rezacom centre?

Spätné závitovanie – tiež nazývané spätné závitovanie alebo pevné závitovanie s obrátením závitu – je proces závitovania, pri ktorom sa vreteno otáča v jednom smere, aby vrazilo závitník do obrobku, a potom obráti rotáciu, aby sa čisto stiahlo. Toto je štandardná funkcia prakticky všetkých moderných CNC závitovacích centier, ktorými sú vybavené funkcia tuhého poklepania .

V režime tuhého závitovania riadiaca jednotka CNC synchronizuje rýchlosť otáčania vretena (RPM) s rýchlosťou posuvu osi Z v presnom pomere k stúpaniu závitu závitníka. Napríklad závitovanie závitu M8 × 1,25 pri 1 000 ot./min vyžaduje posuv osi Z presne 1 250 mm/min . Počas zasúvania sa vreteno otočí na rovnakú synchronizovanú rýchlosť, čím sa zabráni poškodeniu závitu a zlomeniu závitníka.

Kľúčové G-kódy používané na tento účel na bežných riadiacich systémoch CNC závitovacieho centra zahŕňajú:

• G84 — Štandardný cyklus tuhého naklepávania (klepanie v smere hodinových ručičiek, zaťahovanie proti smeru hodinových ručičiek)
• G74 — Reverzný cyklus závitovania (závitovanie proti smeru hodinových ručičiek, zasúvanie v smere hodinových ručičiek), používané pre ľavostranné závity
• G84.2 / G84.3 — Rozšírené cykly pevného závitovania dostupné na ovládačoch Fanuc a Mitsubishi pre zvýšenú presnosť synchronizácie

Väčšina CNC závitovacích centier od renomovaných výrobcov dosahuje obrátenie vretena v rámci 0,05 až 0,1 sekundy , minimalizujúci vplyv na čas cyklu počas vysokoobjemových odpichov.

Čo je frézovanie závitov na CNC závitovacom centre?

Pri frézovaní závitov sa používa rotačný nástroj na frézovanie závitov s viacerými drážkami, ktorý sa pohybuje po špirálovej interpolačnej dráhe po vnútornom obvode otvoru, aby sa vyrezal profil závitu. Unlike tapping, the cutting force is distributed over multiple passes, making it ideal for:

• Tvrdé materiály, ako je kalená nástrojová oceľ (nad 45 HRC) alebo Inconel
• Závity s veľkým priemerom (zvyčajne M20 a vyššie), kde by bol krútiaci moment závitníka nepraktický
• Slepé otvory, kde je kritický odvod triesok
• Situácie vyžadujúce pravostranné aj ľavostranné závity pomocou jediného nástroja

Vyžaduje frézovanie závitov na CNC závitovacom centre simultánna 3-osová interpolácia (súbežne sa pohybujúce osi X, Y a Z), ktorý podporujú prakticky všetky moderné riadiace jednotky CNC vrátane Fanuc 0i-MF, Siemens 828D a Mitsubishi M80. Typický cyklus frézovania závitu pre závit M16×2.0 z nehrdzavejúcej ocele môže používať rýchlosť vretena 3 500 ot./min s rýchlosťou špirálového posuvu 800 mm/min .

Môže CNC závitovacie centrum vykonávať obe operácie v rovnakom programe?

Absolútne. CNC závitovacie centrum s automatickým meničom nástrojov (ATC) môže vykonávať spätné závitovanie na niektorých otvoroch a frézovanie závitov na iných v rámci jedného CNC programu. Stroj vyberie vhodný nástroj zo zásobníka a automaticky prepne operácie. Na stroji s a 24-nástrojový ATC a čas výmeny nástroja pod 1,5 sekundy (chip-to-chip), tento prechod je takmer nepozorovateľný v celkovom čase cyklu.

The table below compares the two operations side by side to help clarify when each method is preferred:

Machine Requirements for Supporting Both Operations

Nie každé CNC závitovacie centrum je rovnako schopné. To reliably execute both reverse tapping and thread milling, the machine should meet the following specifications:

Výkon vretena

Vreteno musí podporovať široký rozsah otáčok. Reverse tapping for small taps (M2–M6) may require speeds of 3 000 – 8 000 otáčok za minútu , while thread milling for larger threads in steel may only need 1 500 – 3 500 ot./min s vyšším krútiacim momentom. Vreteno s menovitým výkonom najmenej 7,5 kW a krútiaci moment 47 Nm pokrýva väčšinu výrobných scenárov.

Možnosť riadenia CNC

The controller must support both canned tapping cycles (G84, G74) and helical interpolation for thread milling. Ovládače ako napr Fanuc 0i-MF Plus, Siemens 840D sl, and Mitsubishi M80 všetky natívne podporujú tieto funkcie. Confirm that your specific controller version includes helical interpolation as standard, not as a paid option.

Kompatibilita držiakov nástrojov

Rigid tapping requires a solid, non-compensating toolholder for maximum synchronization accuracy. Thread milling benefits from high-precision collet chucks (ER series) or hydraulic chucks with runout below 0,003 mm , čo priamo ovplyvňuje kvalitu závitu a povrchovú úpravu.

Chladiaci systém

Na frézovanie závitov v hlbokých otvoroch, chladiaca kvapalina cez vreteno pri 40–70 baroch is highly recommended to flush chips from the helical path. Inadequate chip evacuation is one of the most common causes of thread milling failure and surface defects.

Príklad aplikácie v reálnom svete

Predstavte si hydraulický rozdeľovací blok vyrobený z nehrdzavejúcej ocele 316. Časť vyžaduje:

1. Dvadsaťštyri priechodných otvorov M6 × 1,0 s použitím spätného závitovania (pevný cyklus G84) pri 4 500 ot./min.
2. Four M30×2.0 port threads created via thread milling using helical interpolation at 2,200 RPM
3. Two M12×1.75 left-hand threads using G74 reverse tapping cycle

CNC závitovacie centrum s 32-nástrojovým ATC zvláda všetky tri operácie v jedinom nastavení, pričom ovládač automaticky vyvolá správny nástroj a cyklus pre každú funkciu. Total machining time for all threading operations: approximately 6.5 minutes v porovnaní s viac ako 20 minútami pri spracovaní na samostatných strojoch. To ilustruje hlavnú výrobnú výhodu kombinovania oboch možností v jednom CNC závitovacom centre.

Bežné obmedzenia, na ktoré si treba uvedomiť

Aj keď táto možnosť existuje, používatelia by si mali byť vedomí nasledujúcich praktických obmedzení pri konfigurácii CNC závitovacieho centra pre obe operácie:

• Veľkosť zásobníka nástrojov: Súčasný chod oboch súprav závitníkov a závitových fréz rýchlo spotrebuje vrecká na nástroje. Zásobník s menej ako 16 nástrojmi môže obmedziť flexibilitu zložitých dielov.
• Licencovanie ovládača: Niektoré CNC závitovacie centrá základnej úrovne sa štandardne dodávajú so špirálovou interpoláciou zakázanou; jeho aktivácia môže vyžadovať platenú softvérovú licenciu od výrobcu ovládača.
• Orientácia vretena: Frézovanie závitov vyžaduje presné polohovanie osi C vretena v niektorých pokročilých cykloch; v prípade potreby skontrolujte, či to vaše zariadenie podporuje.
• Zložitosť programovania: G-kód frézovania závitov je zložitejší ako jednoduchý cyklus závitovania G84. Použite softvér CAM s postprocesorom na frézovanie závitov na zníženie chýb programovania.

Dobre špecifikované CNC závitovacie centrum je plne schopné vykonávať spätné rezanie závitov a frézovanie závitov – buď v striedavom poradí v rámci toho istého programu, alebo ako špecializované operácie na rôznych prvkoch tej istej časti. Kľúčom je zabezpečiť, aby stroj mal pevnú synchronizáciu závitovania, 3-osovú špirálovú interpolačnú podporu, výkonný CNC riadiaci systém a primeranú kapacitu zásobníka nástrojov. Pre výrobcov, ktorí vyrábajú zložité diely z tvrdých materiálov, kombinácia oboch stratégií závitovania na jednom CNC závitovacom centre výrazne skracuje čas nastavenia, zlepšuje konzistenciu a znižuje celkové výrobné náklady.