Может ли этот нарезной центр с ЧПУ одновременно выполнять обратное нарезание резьбы и фрезерование резьбы?

Современный Нарезной центр с ЧПУ может выполнять обратное нарезание резьбы и фрезерование резьбы, а на многих продвинутых моделях обе операции могут выполняться в рамках одной и той же программы обработки без ручного вмешательства. Однако то, происходят ли они действительно «одновременно» на одном и том же отверстии в один и тот же момент, зависит от конструкции шпинделя станка, архитектуры управления и настройки инструмента. На практике высокопроизводительные резьбонарезные центры с ЧПУ переключаются между этими операциями за считанные секунды с помощью автоматических устройств смены инструмента (ATC), что делает процесс функционально бесшовным для производственных сред.

В этой статье рассказывается, как работает реверсивное нарезание резьбы и фрезерование резьбы на резьбонарезном центре с ЧПУ, какие аппаратные и программные возможности требуются, а также как оценить, соответствует ли конкретный станок вашим потребностям в нарезании резьбы.

Что такое обратное нарезание резьбы на резьбонарезном центре с ЧПУ?

Обратное нарезание резьбы, также называемое обратным нарезанием резьбы или жестким нарезанием резьбы с реверсом, представляет собой процесс нарезания резьбы, при котором шпиндель вращается в одном направлении, чтобы ввести метчик в заготовку, а затем меняет направление вращения, чтобы аккуратно втянуть его. Это стандартная функция практически всех современных резьбонарезных центров с ЧПУ, оснащенных жесткая функция нарезания резьбы .

В режиме жесткого нарезания резьбы контроллер ЧПУ синхронизирует скорость вращения шпинделя (об/мин) со скоростью подачи по оси Z в точном соотношении с шагом резьбы метчика. Например, для нарезания резьбы M8×1,25 со скоростью 1000 об/мин требуется подача по оси Z точно 1250 мм/мин . Во время отвода шпиндель переключается на ту же синхронизированную скорость, что предотвращает повреждение резьбы и поломку метчика.

Ключевые G-коды, используемые для этого в обычных системах управления нарезным центром с ЧПУ, включают:

• G84 — Стандартный цикл жесткого нарезания резьбы (нарезание резьбы по часовой стрелке, отвод против часовой стрелки)
• G74 — Обратный цикл нарезания резьбы (нарезание резьбы против часовой стрелки, отвод по часовой стрелке), используется для левой резьбы.
• G84.2/G84.3 — Расширенные циклы жесткого нарезания резьбы доступны на контроллерах Fanuc и Mitsubishi для повышения точности синхронизации.

Большинство резьбонарезных центров с ЧПУ от известных производителей обеспечивают реверс шпинделя в пределах от 0,05 до 0,1 секунды , сводя к минимуму влияние времени цикла при больших объемах нарезки резьбы.

Что такое резьбофрезерование на резьбонарезном центре с ЧПУ?

Для резьбофрезерования используется вращающаяся многозубая резьбовая фреза, которая перемещается по винтовой интерполяции по внутренней окружности отверстия для нарезания профиля резьбы. В отличие от нарезания резьбы, сила резания распределяется на несколько проходов, что делает его идеальным для:

• Твердые материалы, такие как закаленная инструментальная сталь (свыше 45 HRC) или инконель.
• Резьба большого диаметра (обычно M20 и выше), где момент затяжки непрактичен.
• Слепые отверстия, где эвакуация стружки имеет решающее значение
• Ситуации, требующие как правой, так и левой резьбы с использованием одного инструмента.

Для резьбофрезерования на резьбонарезном центре с ЧПУ требуется одновременная 3-осевая интерполяция (Оси X, Y и Z перемещаются одновременно), что поддерживается практически всеми современными контроллерами ЧПУ, включая Fanuc 0i-MF, Siemens 828D и Mitsubishi M80. Типичный цикл фрезерования резьбы M16×2,0 из нержавеющей стали может использовать скорость шпинделя 3500 об/мин со скоростью винтовой подачи 800 мм/мин .

Может ли резьбонарезной центр с ЧПУ выполнять обе операции в одной программе?

Абсолютно. Центр нарезания резьбы с ЧПУ с автоматическим устройством смены инструмента (ATC) может выполнять обратное нарезание резьбы в одних отверстиях и фрезерование резьбы в других в рамках одной программы ЧПУ. Станок выбирает подходящий инструмент из магазина и автоматически переключает операции. На машине с АТС на 24 инструмента и время смены инструмента менее 1,5 секунды. (от чипа к чипу), этот переход практически незаметен за общее время цикла.

В таблице ниже сравниваются две операции, чтобы помочь понять, когда тот или иной метод предпочтителен:

Требования к машине для поддержки обеих операций

Не каждый резьбонарезной центр с ЧПУ обладает одинаковыми возможностями. Для надежного выполнения как обратного нарезания резьбы, так и резьбофрезерования станок должен соответствовать следующим характеристикам:

Производительность шпинделя

Шпиндель должен поддерживать широкий диапазон оборотов. Обратное нарезание резьбы для небольших метчиков (M2–M6) может потребовать скорости 3000–8000 об/мин , тогда как для фрезерования резьбы большего размера в стали может потребоваться только 1500–3500 об/мин с более высоким крутящим моментом. Шпиндель с номинальной мощностью не менее 7,5 кВт и крутящий момент 47 Нм охватывает большинство производственных сценариев.

Возможности контроллера ЧПУ

Контроллер должен поддерживать как постоянные циклы нарезания резьбы (G84, G74), так и винтовую интерполяцию для фрезерования резьбы. Контроллеры, такие как Fanuc 0i-MF Plus, Siemens 840D sl и Mitsubishi M80 все изначально поддерживают эти функции. Убедитесь, что ваша конкретная версия контроллера включает винтовую интерполяцию в стандартной комплектации, а не в качестве платной опции.

Совместимость державок инструмента

Жесткое нарезание резьбы требует прочного некомпенсирующего держателя инструмента для обеспечения максимальной точности синхронизации. Для резьбофрезерования используются высокоточные цанговые патроны (серия ER) или гидравлические патроны с биением ниже 0,003 мм , что напрямую влияет на качество резьбы и качество поверхности.

Система охлаждения

Для резьбофрезерования глубоких отверстий. подача СОЖ через шпиндель при давлении 40–70 бар настоятельно рекомендуется удалять стружку со спиральной траектории. Недостаточная эвакуация стружки является одной из наиболее частых причин неудач при фрезеровании резьбы и дефектов поверхности.

Пример реального приложения

Рассмотрим блок гидравлического коллектора, изготовленный из нержавеющей стали 316. Для части требуется:

1. Двадцать четыре сквозных отверстия M6×1,0, нарезанных методом обратного нарезания резьбы (жесткий цикл G84) при 4500 об/мин.
2. Четыре резьбы порта M30×2,0, созданные с помощью резьбофрезерования с использованием винтовой интерполяции при 2200 об/мин.
3. Две левые резьбы M12×1,75 с обратным циклом нарезания резьбы G74.

Центр нарезания резьбы с ЧПУ и УВД на 32 инструмента выполняет все три операции за одну настройку, при этом контроллер автоматически вызывает правильный инструмент и цикл для каждой функции. Общее время обработки для всех операций нарезания резьбы: примерно 6,5 минут. , по сравнению с более чем 20 минутами при обработке на отдельных машинах. Это иллюстрирует основное производственное преимущество объединения обеих возможностей в одном нарезно-нарезном центре с ЧПУ.

Общие ограничения, о которых следует знать

Несмотря на то, что такая возможность существует, пользователи должны знать о следующих практических ограничениях при настройке нарезного центра с ЧПУ для обеих операций:

• Размер инструментального магазина: Одновременная работа наборов метчиков и резьбофрезерных станков приводит к быстрому расходованию гнезд для инструментов. Магазин с менее чем 16 инструментами может ограничить гибкость при обработке сложных деталей.
• Лицензирование контроллера: Некоторые центры нарезания резьбы с ЧПУ начального уровня поставляются с отключенной по умолчанию винтовой интерполяцией; для его активации может потребоваться платная лицензия на программное обеспечение от производителя контроллера.
• Ориентация шпинделя: Фрезерование резьбы требует точного позиционирования шпинделя по оси C в некоторых сложных циклах; при необходимости убедитесь, что ваша машина поддерживает это.
• Сложность программирования: G-код резьбофрезерования более сложен, чем простой цикл нарезания резьбы G84. Используйте программное обеспечение CAM с постпроцессором для резьбофрезерования, чтобы уменьшить количество ошибок программирования.

Хорошо оснащенный центр нарезания резьбы с ЧПУ полностью способен выполнять обратное нарезание резьбы и фрезерование резьбы — либо в поочередной последовательности в рамках одной и той же программы, либо как отдельные операции над различными элементами одной и той же детали. Ключевым моментом является обеспечение того, чтобы станок имел жесткую синхронизацию нарезания резьбы, поддержку 3-осевой винтовой интерполяции, мощный контроллер ЧПУ и достаточную емкость магазина инструментов. Для производителей, производящих сложные детали из твердых материалов, сочетание обеих стратегий нарезания резьбы в одном резьбонарезном центре с ЧПУ значительно сокращает время наладки, повышает согласованность и снижает общие производственные затраты.