Frezowanie gwintów – kompletny przewodnik

Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak można wykonać gwint we wcześniej wywierconym otworze i jak się do tego zabrać? Proces ten jest możliwy dzięki technice zwanej frezowaniem gwintów, której przyjrzymy się krytycznie.

Co jest Frezowanie gwintów

Można to w skrócie opisać jako sposób tworzenia gwintów poprzez wycinanie materiału za pomocą narzędzia o dużej prędkości. Narzędzie skrawające nie ma pełnego kontaktu z gwintowanym otworem, jak w przypadku gwintowania, ale stanowi jedynie mały punkt ciągłego kontaktu.

Zanim zaczniesz wykonywać gwinty na obrabianym przedmiocie, musisz wywiercić otwór większy niż narzędzie tnące. Jednak okazjonalnie możemy go użyć do wycinania gwintów na zewnętrznym obwodzie niektórych detali.

Jeśli wykonujesz gwinty wewnątrz otworu przedmiotu obrabianego, średnica takiego otworu musi przekraczać średnicę narzędzia do frezowania gwintów. Ma to na celu umożliwienie mu obracania się ruchem okrężnym wewnątrz obwodu otworu w celu utworzenia gwintów.

Nie mylić tego z gwintowaniem, ponieważ średnica narzędzia do gwintowania jest taka sama jak otwór, który chcesz wygwintować. Twoje narzędzie ma również pełny kontakt z obwodem obrabianego przedmiotu, który gwintujesz.

Korzyści z frezowania gwintów

Elastyczny

Za pomocą tego samego frezu możesz wycinać gwinty na obrabianym przedmiocie zarówno na jego średnicy wewnętrznej, jak i zewnętrznej. Rozmiary gwintów mogą również różnić się średnicą bez zmiany frezu.

Zmniejszone zużycie

Narzędzie tnące podczas frezowania gwintów ma minimalne oddziaływanie na gwintowany materiał. Zużycie narzędzi jest znacznie zmniejszone, co zwiększa ich żywotność.

Lepsza jakość

Gwinty utworzone za pomocą frezowania gwintów mają wyższą jakość w porównaniu do gwintowania lub jakiejkolwiek innej metody. Dzieje się tak głównie dlatego, że narzędzie skrawające ma rowki, które pomagają w usuwaniu wiórów podczas frezowania.

Działa ze słabo obrabialnymi materiałami

Warunki skrawania są lepsze od konwencjonalnych i umożliwiają wycinanie gwintów w materiałach o słabej obrabialności. Materiały takie jak tytan i stal hartowana są trudne w obróbce, ale można je z łatwością poddać frezowaniu gwintowemu.

Ślepe Otwory

Możesz łatwo utworzyć cały profil gwintu na całej długości otworu w elemencie obrabianym za jednym razem. Nie jest to możliwe w przypadku gwintowania, ponieważ aby uzyskać pierwszy pełny profil, należy wiercić głębiej.

Proces frezowania gwintów

Będziesz musiał przejść przez różne etapy wstępnego frezowania, aby wykonać idealną procedurę frezowania gwintu. Na początek musisz posiadać rozległą wiedzę na temat zastosowania, w którym będzie zastosowany przedmiot obrabiany z gwintem frezowanym.

Potrzebujesz także wymiarów otworu, w którym wycinasz gwint, pod względem jego średnicy i wymiarów gwintu. Możesz teraz zadowolić się narzędziem tnącym, które będzie najlepiej współpracować z właściwościami materiału i specyfikacjami geometrycznymi.

Następnym krokiem jest zaprogramowanie maszyny (takiej jak CNC) tak, aby podawała frez z odpowiednią promieniową głębokością skrawania. Inne parametry to prędkość z jaką będzie się obracać podczas cięcia oraz odpowiedni dla procesu posuw.

Dostępne są programy, takie jak CAD/CAM, które z łatwością pomogą Ci w tej procedurze. Po zakończeniu możesz przetestować całą konfigurację na próbnym przedmiocie.

W tym miejscu można precyzyjnie dostroić parametry, takie jak prędkość narzędzia i posuw po torze. Odbywa się to na próbnym przedmiocie, aby uniknąć uszkodzenia części podczas dostosowywania takich parametrów.

Gdy jesteś zadowolony ze wszystkich ustawień i parametrów, możesz przystąpić do obróbki przedmiotu i rozpocząć nacinanie na nim gwintów. Możesz włożyć szybko obracający się nóż do wstępnie wywierconego otworu.

Wykonuj ruchy promieniowe podczas obracania frezu wewnątrz przedmiotu obrabianego, aby uzyskać wymaganą średnicę. Następnie nóż obraca się, wykonując ruchy w górę w krokach odpowiadających wymaganemu skokowi gwintu.

Gwinty są teraz zakończone, a narzędzie tnące powraca do punktu początkowego. Upewnij się, że postępujesz zgodnie ze wszystkimi wytycznymi dotyczącymi frezowania gwintów i wszelkimi wymaganymi środkami ostrożności.

Rodzaje frezowania gwintów

Istnieją różne metody frezowania gwintów, które można zastosować na obrabianym przedmiocie, w zależności od wymagań aplikacji. Zależy to głównie od rodzaju narzędzia tnącego używanego do wycinania gwintów.

Oto lista niektórych dostępnych procedur frezowania gwintów oraz ich przydatność w Twoim zastosowaniu:

Frezowanie gwintów prostych

Frezowanie to wymaga użycia frezów z rowkami prostymi w przeciwieństwie do zwykłych, spiralnych. Te rowki pomagają w usuwaniu wiórów powstałych podczas cięcia gwintów.

Rowki są umieszczane pomiędzy zębami tnącymi narzędzi, przy czym każdy ząb styka się kolejno z przedmiotem obrabianym. Oznacza to, że kontakt między nimi a obrabianym przedmiotem jest stosunkowo wysoki.

Pamiętaj, że poza ograniczeniem opcji kanału, spędzisz trochę więcej czasu na przeprowadzaniu tego procesu. Najlepsze materiały przedmiotu obrabianego, jakie można tutaj zastosować, to te, które można łatwo obrabiać.

Frezowanie gwintów ze spiralnym rowkiem

Narzędzia skrawające używane w tej metodzie frezowania gwintów mają kilka zębów. Posiadają również rowki, które z łatwością usuwają wióry powstające podczas nacinania gwintów.

Rowki używanego narzędzia tnącego są zaprojektowane spiralnie na obwodzie pod kątem 15° lub 30°. Zmniejsza to nacisk wywierany na obrabiany przedmiot przez stronę tnącą narzędzia.

Osiąga się to poprzez zmianę poziomu i wielkości kontaktu pomiędzy zębami a gwintowanym przedmiotem. Możesz najwięcej skorzystać z tego procesu, jeśli masz do czynienia z frezowaniem gwintów z dużą prędkością.

Frezowanie gwintów jednoprofilowych

Narzędzie tnące ma tutaj pojedynczy ząb z kilkoma rowkami. Można również znaleźć inne narzędzia posiadające parę zębów do obcinania gwintów.

Zasada działania frezowania gwintów jednoprofilowych pozwala na wykonanie tylko jednego pełnego gwintu na każdy obrót. Oznacza to, że wykonanie całego profilu gwintu na przedmiocie obrabianym zajmie Ci stosunkowo więcej czasu.

Takie wolne, ale precyzyjne tempo dobrze sprawdza się w przypadku materiałów o słabej obrabialności. Może zapobiec szybkiemu zużyciu narzędzia tnącego.

Frezowanie gwintów o dużym zasięgu

Ta metoda frezowania gwintów sprawdza się doskonale, gdy mamy do czynienia z trudnym w obróbce materiałem, w którym trzeba nagwintować głęboki otwór wewnętrzny. Wymaga bardzo minimalnej siły skrawania przy znacznym nacisku bocznym.

Frezy do gwintów

Jest to narzędzie, którego używasz podczas wycinania gwintów podczas frezowania gwintów. Dokonuje tego poprzez kontakt z powierzchnią przedmiotu obrabianego przy bardzo dużych prędkościach i posuwach w celu utworzenia gwintu.

Materiał używany do produkcji noży jest zwykle bardzo twardy, ponieważ musi ciąć inne przedmioty o powierzchni twardego metalu. Powszechnie spotykanymi materiałami do cięcia są węgliki i stal szybkotnąca.

Obydwa charakteryzują się bardzo wysoką odpornością na zużycie i rozdarcie i są bardzo wytrzymałe. Jednak frezy węglikowe mają przewagę nad stalą szybkotnącą pod wieloma względami.

Możemy klasyfikować te noże na podstawie różnych aspektów, takich jak ich funkcja i konstrukcja. Przeanalizujmy krótko te klasyfikacje i ich konsekwencje:

Oparty na strukturze

• W kształcie cyklonu: możesz użyć tego obcinaka, jeśli Twoje gwinty mają precyzyjne wymagania lub są ściśle specyficzne dla zastosowania.
• Cylindryczny kształt kolby: są to najczęstsze frezy używane do wycinania standardowych gwintów na przedmiocie obrabianym.
• W kształcie dysku: możesz ich użyć, jeśli chcesz uzyskać gwinty trapezowe na swoim przedmiocie

Na podstawie trybu użytkowania

• Pojedynczy formularz: powszechnie stosowane do cięcia gwintów od średnich do dużych rozmiarów. Są one również najlepszym wyborem, jeśli stabilność ma znaczenie.
• Wielopostaciowy: możesz to zastosować, jeśli masz do wycięcia nici o różnych rozmiarach, ale nie możesz użyć obcinaka do pojedynczych form. Jest to również najlepsze rozwiązanie w przypadkach, gdy konieczne jest wycięcie całego profilu gwintu w jednym przejściu.
• Wewnętrzny nóż chłodzący: ten frez ma złożoną konstrukcję, która umożliwia jednoczesne frezowanie i wiercenie. Otrzymujesz również chłodziwo wiertnicze dostarczane bezpośrednio do przedmiotu obrabianego podczas frezowania gwintu, aby zmniejszyć tarcie

Oparty na frezowaniu gwintów

• Nóż zewnętrzny: zwykle używane do wycinania gwintów zewnętrznych na obrabianym przedmiocie
• Nóż wewnętrzny: do nacinania gwintów wewnętrznych we wstępnie wywierconych otworach w przedmiocie obrabianym
• Zwężający się nóż: przeznaczone do nacinania gwintów stożkowych

Frezowanie gwintów a gwintowanie

Czasami możesz się pomylić, próbując rozróżnić gwintowanie od frezowania gwintów. Gwinty można uzyskać poprzez wycinanie obu z nich, ale pewne aspekty je wyróżniają.

Przeanalizujmy teraz, jak te dwie rzeczy się porównują i jak można odróżnić jedno od drugiego:

• Zwykle używamy gwintowania, gdy potrzebne nam gwinty znajdują się w wywierconych otworach, które są stosunkowo małe. W przypadku większych otworów najlepiej sprawdza się frezowanie gwintów, chociaż można w nim gwintować również mniejsze otwory.
• Jeśli chodzi o siłę skrawania potrzebną do osiągnięcia obu celów, gwintowanie będzie wymagało jej większej siły.
• Aby móc gwintować, narzędzie musi być idealnie dopasowane do gwintowanego otworu. Narzędzie tnące używane do gwintowania musi mieć taki sam rozmiar jak gwinty, które tworzysz i wpasowujesz w otwór do gwintowania. Frezowanie gwintów wymaga narzędzia tnącego o mniejszej średnicy niż gwintowany otwór.
• Podczas gwintowania powstałe wióry są wypychane z gwintu przez narzędzie skrawające, co powoduje powstawanie lepkich wiórów. Frezowanie gwintów zapewnia czyste gwinty, ponieważ rowki narzędzia tnącego wyrzucają wióry bez pogorszenia jakości procesu.
• Istnieje możliwość użycia jednego rozmiaru narzędzia tnącego do gwintowania otworów o różnych rozmiarach podczas frezowania gwintów. Inaczej jest w przypadku gwintowania, w którym do każdego rozmiaru gwintowanego otworu należy użyć określonych narzędzi skrawających.
• Jakość gwintów, którą można osiągnąć, frezując gwinty, jest lepsza od gwintów uzyskanych podczas gwintowania. Dodatkowo mają gładszą powierzchnię.

Ograniczenia frezowania gwintów

Jakkolwiek wydajne może wydawać się frezowanie gwintów, nie można go zastosować w żadnym innym zastosowaniu. Możemy pokrótce przyjrzeć się wadom tej metody przecinania gwintów:

• W porównaniu do innych zastosowań związanych z nacinaniem gwintów, takich jak gwintowanie, jest ono stosunkowo wolniejsze. Istnieją przypadki, w których gwintowanie może zapewnić niezawodny profil gwintu szybciej niż frezowanie gwintu.
• Jest to kosztowne, ponieważ potrzebne są do tego zaawansowane maszyny i sprzęt, takie jak maszyna CNC.

Wskazówki dotyczące frezowania gwintów

Rzućmy okiem na niektóre praktyki, które można zastosować, aby uzyskać najlepszą jakość profili gwintów w przypadku sprzedaży frezarki do gwintów:

Odpowiednie narzędzie jakości

Jeśli zależy Ci na bezbłędnym procesie frezowania gwintów, wybierz cięcie najwyższej jakości, które najlepiej odpowiada Twoim wymaganiom w zakresie gwintowania. Dokonaj porównania różnych wiarygodnych producentów narzędzi i dokonaj świadomego wyboru najwłaściwszego.

Reguluj głębokość gwintu

Ogólną zasadą jest, że podczas nacinania gwintu idealny profil gwintu nie powinien przekraczać półtorakrotności rozmiaru otworu. Jeżeli narzędzie tnące wnika głębiej w średnicę otworu, może łatwo ulec odkształceniu, co może skutkować niedokładnym frezowaniem gwintu.

Oceń swoje przejścia promieniowe

Jeśli zależy Ci na zwiększonej tolerancji gwintu i bezpiecznym gwintowaniu, możesz podzielić nacinanie gwintu na osobne przejścia promieniowe. Ta taktyka sprawdza się również w przypadku materiałów trudnoobrabialnych, ponieważ zmniejsza ryzyko złamania narzędzia tnącego.

Oceń usuwanie wiórów

Upewnij się, że istnieje odpowiednie narzędzie lub sposób usuwania wiórów powstających podczas nacinania gwintów. Możesz spróbować użyć smaru, który pozwoli Ci zaoszczędzić czas i zapewni dobrą tolerancję gwintu.

Zdefiniuj ścieżkę narzędzia

Ścieżka wybrana dla narzędzia tnącego ma bezpośredni wpływ na wybór, czy uzyskasz profil gwintu prawego, czy lewego. Wybierz kierunek wątku pasujący do Twojej aplikacji.

Niskie prędkości skrawania

Gdy tworzysz gwinty przy niższych prędkościach skrawania, narzędzie tnące ma wystarczająco dużo czasu na utworzenie precyzyjnych gwintów. Jednak w wielu okolicznościach tak się nie dzieje, ale używaj go, gdy tylko jest to możliwe.

Zabezpiecz swój przedmiot

Podczas frezowania gwintów przedmiot obrabiany powinien być bezpiecznie zamocowany lub zaciśnięty we właściwej pozycji. Zmniejsza to ryzyko wibracji, które mogą zniekształcić wymiary i wygląd gwintów.

Wybór odpowiedniego narzędzia do frezowania gwintów

Jeśli chcesz uniknąć awarii lub różnych problemów z narzędziami, zawsze zadowalaj się narzędziem wysokiej jakości, zaprojektowanym dla Twojego zastosowania. Dzięki temu unikniesz błędów w obróbce przedmiotu i uzyskasz produkt wysokiej jakości.

Należy zapytać o narzędzia dostępne na rynku i porównać ich właściwości materiałowe, zalety i wady. Oznacza to, że musisz dokładnie opanować różne dostępne typy, takie jak frezy do gwintów z rowkiem spiralnym lub frezy do gwintów z płytkami wymiennymi.

Powinieneś znać materiały, z których są wykonane i formę, w jakiej występują. Następnie możesz wybrać narzędzie, które będzie w pełni odpowiadać wymaganiom Twojego zastosowania.

Zastosowania do frezowania gwintów

Jednym z głównych miejsc, w których można zastosować tę technikę, jest gwintowanie materiałów trudnych do obróbki. Jeśli masz do czynienia z materiałami, które są łatwe w obróbce, możesz zdecydować się na gwintowanie, chociaż frezowanie gwintów nadal może na nich działać.

Jest to również najlepsza frezarka do gwintów do samodzielnego wycinania otworów o dużych średnicach. Gwintowanie otworów nieprzelotowych stało się znacznie łatwiejsze dzięki frezowaniu gwintów. Pozwala dotrzeć do wyciętych nici przez otwór aż do jego końca.

Wszystko to są aplikacje do obsługi wątków, których nie można wykonać za pomocą stukania ze względu na słabości, jakie przedstawia w końcowych wątkach. To zastosowanie obejmuje gwintowanie powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych.

Wniosek

Masz teraz jasny obraz działania frezowania gwintów i większości elementów związanych z tym procesem. Jak widziałeś, ma to wiele zalet i może zapewnić nici o wyższej jakości niż inne procesy.

W dużym stopniu przyczynia się to do usprawnienia produkcji przy jednoczesnym obniżeniu kosztów.

Więcej zasobów:

Frezowanie gwintów a gwintowanie – Źródło: TSINFA

Tokarka do gwintowania rur – Źródło: TSINFA

Cięcie gwintów na tokarce – Źródło: UNIWERSYTET NA FLORYDZIE