Může toto CNC závitovací centrum provádět zpětné závitování a frézování závitů současně?

Moderní CNC závitovací centrum může provádět zpětné řezání závitů a frézování závitů a na mnoha pokročilých modelech lze obě operace provádět v rámci stejného obráběcího programu bez ručního zásahu. To, zda k nim dojde skutečně „současně“ na stejné díře ve stejném okamžiku, závisí na konstrukci vřetena stroje, architektuře řízení a nastavení nástrojů. V praxi špičková CNC závitovací centra přepínají mezi těmito operacemi během několika sekund pomocí automatických měničů nástrojů (ATC), díky čemuž je proces funkčně bezproblémový pro výrobní prostředí.

Tento článek rozebírá, jak funguje zpětné řezání závitů a frézování závitů na CNC závitovacím centru, jaké hardwarové a softwarové funkce jsou vyžadovány a jak vyhodnotit, zda konkrétní stroj splňuje vaše potřeby řezání závitů.

Co je zpětné řezání závitů na CNC závitovacím centru?

Zpětné řezání závitů – také nazývané zpětné řezání závitů nebo pevné řezání závitů s obrácením – je proces řezání závitů, při kterém se vřeteno otáčí jedním směrem, aby vrazilo závitník do obrobku, a poté obrátí rotaci, aby jej čistě zatáhlo. Toto je standardní funkce prakticky všech moderních CNC závitovacích center, kterými jsou vybavena funkce tuhého závitování .

V režimu tuhého závitování CNC řídicí jednotka synchronizuje rychlost otáčení vřetena (RPM) s rychlostí posuvu v ose Z v přesném poměru ke stoupání závitu závitníku. Například závitování závitu M8×1,25 při 1 000 ot./min vyžaduje posuv v ose Z přesně 1 250 mm/min . Během zasouvání se vřeteno otočí na stejnou synchronizovanou rychlost, čímž se zabrání poškození závitu a zlomení závitníku.

Klíčové G-kódy používané k tomu na běžných řídicích systémech CNC závitořezného centra zahrnují:

• G84 — Standardní cyklus tuhého závitování (klepání ve směru hodinových ručiček, zatahování proti směru hodinových ručiček)
• G74 — Reverzní cyklus závitování (závitování proti směru hodinových ručiček, zatahování ve směru hodinových ručiček), používá se pro levostranné závity
• G84.2 / G84.3 — Rozšířené cykly tuhého řezání závitů dostupné u řídicích jednotek Fanuc a Mitsubishi pro zvýšenou přesnost synchronizace

Většina CNC závitovacích center od renomovaných výrobců dosahuje obrácení vřetena uvnitř 0,05 až 0,1 sekundy , minimalizující dopad na dobu cyklu při velkoobjemových závitovacích jízdách.

Co je frézování závitů na CNC závitovacím centru?

Frézování závitů využívá rotační nástroj pro frézování závitů s více břity, který se pohybuje po spirálové interpolační dráze po vnitřním obvodu otvoru a obrábí profil závitu. Na rozdíl od řezání závitů je řezná síla rozdělena do více průchodů, takže je ideální pro:

• Tvrdé materiály jako kalená nástrojová ocel (nad 45 HRC) nebo Inconel
• Závity s velkým průměrem (typicky M20 a vyšší), kde by krouticí moment závitníku byl nepraktický
• Slepé otvory, kde je kritický odvod třísek
• Situace vyžadující pravostranné i levostranné závity pomocí jediného nástroje

Vyžaduje frézování závitů na CNC závitovacím centru simultánní 3osá interpolace (souběžně se pohybující osy X, Y a Z), který podporují prakticky všechny moderní řídicí jednotky CNC včetně Fanuc 0i-MF, Siemens 828D a Mitsubishi M80. Typický cyklus frézování závitů pro závit M16×2.0 v nerezové oceli může používat otáčky vřetena 3 500 ot./min s rychlostí spirálového posuvu 800 mm/min .

Může CNC závitovací centrum provádět obě operace ve stejném programu?

Absolutně. CNC závitořezné centrum s automatickým výměníkem nástrojů (ATC) může provádět zpětné závitování u některých otvorů a frézování závitů u jiných v rámci jediného CNC programu. Stroj vybere vhodný nástroj ze zásobníku a automaticky přepne operace. Na stroji s a 24-tool ATC a doba výměny nástroje pod 1,5 sekundy (chip-to-chip), tento přechod je v celkové době cyklu téměř nepozorovatelný.

Níže uvedená tabulka porovnává obě operace vedle sebe, aby vám pomohla objasnit, kdy je každá metoda preferována:

Požadavky na stroj pro podporu obou operací

Ne každé CNC závitovací centrum je stejně schopné. Aby bylo možné spolehlivě provádět zpětné řezání závitů i frézování závitů, stroj by měl splňovat následující specifikace:

Výkon vřetena

Vřeteno musí podporovat široký rozsah otáček. Zpětné řezání závitů pro malé závitníky (M2–M6) může vyžadovat rychlosti 3 000–8 000 ot./min , zatímco frézování závitů pro větší závity v oceli může potřebovat pouze 1 500–3 500 ot./min s vyšším točivým momentem. Vřeteno s jmenovitým výkonem nejméně 7,5 kW a točivý moment 47 Nm pokrývá většinu produkčních scénářů.

Možnost řízení CNC

Řídicí systém musí podporovat jak pevné závitovací cykly (G84, G74), tak šroubovicovou interpolaci pro frézování závitů. Ovladače jako např Fanuc 0i-MF Plus, Siemens 840D sl a Mitsubishi M80 všechny tyto funkce nativně podporují. Potvrďte, že vaše konkrétní verze ovladače zahrnuje spirálovou interpolaci jako standard, nikoli jako placenou možnost.

Kompatibilita držáků nástrojů

Pevné závitování vyžaduje pevný, nekompenzační držák nástroje pro maximální přesnost synchronizace. Frézování závitů těží z vysoce přesných kleštinových sklíčidel (řada ER) nebo hydraulických sklíčidel s házením níže 0,003 mm , což přímo ovlivňuje kvalitu závitu a povrchovou úpravu.

Chladicí systém

Pro frézování závitů v hlubokých dírách, chladicí kapalina přes vřeteno při 40–70 barech důrazně se doporučuje proplachovat třísky ze spirálové dráhy. Nedostatečný odvod třísek je jednou z nejčastějších příčin selhání frézování závitů a povrchových vad.

Příklad aplikace v reálném světě

Představte si blok hydraulického potrubí vyrobený z nerezové oceli 316. Část vyžaduje:

1. Dvacet čtyři průchozích otvorů M6×1,0 se závitem obráceným závitem (tuhý cyklus G84) při 4 500 ot./min.
2. Čtyři závity portu M30×2.0 vytvořené frézováním závitů pomocí spirálové interpolace při 2 200 ot./min.
3. Dva levé závity M12×1,75 využívající cyklus zpětného závitování G74

CNC závitovací centrum s 32 nástroji ATC zvládá všechny tři operace v jediném nastavení, přičemž řídicí jednotka automaticky volá správný nástroj a cyklus pro každou funkci. Celková doba obrábění pro všechny operace řezání závitů: přibližně 6,5 minuty ve srovnání s více než 20 minutami při zpracování na samostatných strojích. To ilustruje hlavní výrobní výhodu kombinace obou funkcí na jediném CNC závitovacím centru.

Obvyklá omezení, která je třeba si uvědomit

I když tato možnost existuje, uživatelé by si měli být vědomi následujících praktických omezení při konfiguraci CNC závitovacího centra pro obě operace:

• Velikost zásobníku nástrojů: Současný provoz jak závitníků, tak závitových fréz spotřebovává kapsy nástrojů rychle. Zásobník s méně než 16 nástroji může omezit flexibilitu složitých dílů.
• Licencování ovladače: Některá základní CNC závitovací centra se standardně dodávají se šroubovicovou interpolací zakázanou; jeho aktivace může vyžadovat placenou softwarovou licenci od výrobce ovladače.
• Orientace vřetena: Frézování závitů vyžaduje v některých pokročilých cyklech přesné polohování osy C vřetena; ověřte, zda to váš stroj v případě potřeby podporuje.
• Složitost programování: G-kód frézování závitů je složitější než jednoduchý cyklus závitování G84. Použijte CAM software s postprocesorem pro frézování závitů, abyste snížili chyby programování.

Dobře specifikované CNC závitovací centrum je plně schopno provádět zpětné závitování a frézování závitů – buď ve střídavé sekvenci v rámci stejného programu, nebo jako specializované operace na různých prvcích stejného dílu. Klíčem je zajistit, aby stroj měl pevnou synchronizaci závitování, 3osou spirálovou interpolační podporu, výkonný CNC řídicí systém a odpovídající kapacitu zásobníku nástrojů. Pro výrobce, kteří vyrábějí složité díly z tvrdých materiálů, kombinace obou strategií řezání závitů na jediném CNC závitořezném centru výrazně zkracuje dobu seřizování, zlepšuje konzistenci a snižuje celkové výrobní náklady.