Современная технология потоков — Строительство

Современная технология потоков

(с благодарностью Майку Канаговски, генеральному директору VNE Corp, Wi, дочерней компании Vargus, которая предоставила часть материала)

Вступление

Если мы честны с самими собой, инженеры-технологи, стремящиеся повысить производительность, тратят много времени на оптимизацию настроек инструмента, выбор правильных сортов режущего инструмента для данной детали и нахождение максимальных условий подачи и скорости в токарных и фрезерных приложениях. Они не обязательно тратят столько же времени на оптимизацию операций с потоками, так как все еще существует аура отношения «черного ящика» к этой операции.

Сегодня технология резьбы продвинулась параллельно с улучшением токарной и фрезерной обработки в том, что касается сортов инструмента и покрытий, однако прогресс в разработке вкладышей для контроля резьбонарезной стружки и быстрых успехов в технологии резьбового фрезерования дает инженерам-изготовителям гораздо более широкий выбор для оптимизации производительность.

Резьба

Существует более 40 типов международных стандартов ниток, некоторые редко используются, другие гораздо более популярны. Кроме того, многие страны установили различия в международных стандартах для своих конкретных производственных требований.

В первую очередь темы используются в четырех категориях:

Пост: гайки и болты

Содержит: крышки банок, газовые колпачки и т. Д.

Соединение: фитинги и муфты

Активация: ведущие винты для передачи мощности и движения.

Стандарты ISO и ООН широко используются во всех отраслях промышленности, другие популярные стандарты имеют более конкретные приложения: —

BSW Газовая и водопроводная арматура

NPT- Трубопроводная арматура

БСПТ- Газовая и водопроводная арматура

ACME- Движущиеся части

Метрическая опора — движущиеся части в станкостроении

Трапеция- Движущиеся части

Round — Трубная арматура для пищевой и химической промышленности

UNJ & MJ- Авиастроение

API- Нефтяная промышленность

Чуть более половины форм нитей основаны на том, что мы будем называть геометрией 60º Ви, и отличаются только такими факторами, как размер допусков и радиусы корня и гребня.

Резьба против превращения

Резьбонарезные операции намного сложнее, чем прямолинейные токарные операции. Усилия резания, как правило, выше при нарезании резьбы, а радиус режущей кромки пластины меньше и, следовательно, слабее.

Сравнивая скорость подачи для токарной обработки и нарезания резьбы, мы видим, что при нарезании резьбы скорость подачи должна точно соответствовать шагу резьбы. В случае резьбы 8 TPI инструмент должен перемещаться со скоростью подачи 0,125 дюйма / оборот. Радиус вершины резьбовой вставки обычно составляет 0,015 ". В случае поворота нормальная скорость подачи составляет 0,012 дюйма / оборот со стандартным радиусом 0,032". Из этого примера мы видим, что скорость подачи резьбы обычно в 10 раз больше, чем при токарной обработке. Соответственно, силы резания на кончике резьбовой вставки могут быть в 100-1000 раз больше, чем при прямых токарных операциях. Таким образом, радиус резьбы в резьбовой вставке играет жизненно важную роль в резьбонарезании, и его размер строго ограничен допустимым радиусом в основании формы резьбы, как определено в соответствующем стандарте. В отличие от поворота, где материал может быть срезан, если в случае нарезания резьбы материал «проталкивается», то произойдет искажение резьбы.

Кроме того, поскольку нить формируется путем выполнения нескольких проходов по всей длине нити, ходовой винт поперечного ползуна работает слишком усердно, останавливается и запускается, движется вперед и назад, и только этот фактор приводит к ограничению оптимизации потенциал.

Частичный профиль и полный профиль

Вставки с частичным профилем, иногда называемые вставками «без верха», обрезают канавку резьбы, не покрывая и не загибая нить. Эти вставки позволяют изготавливать широкий диапазон резьб, однако радиус вершины вставки (наиболее уязвимой части вставки) должен быть достаточно мал, чтобы обеспечить наименьший шаг. Глубина резьбы также зависит от малого радиуса носа. Например, для резьбы 8 TPI для вставки с частичным профилем требуется глубина резьбы 0,108 ", в то время как та же резьба с вставкой с полным профилем будет не глубже, чем указанные 0,81". Таким образом, получается более прочная нить с полной вставкой профиля и, кроме того, до четырех проходов в процессе производства нити.

Multi Tooth Inserts

Многозубые вставки имеют несколько зубцов, так что каждый из них врезается глубже в канавку резьбы, чем предыдущий зуб. Таким образом, количество проходов, необходимых для производства резьбы, может быть уменьшено до 80%. Срок службы этих пластин значительно больше, чем у одноточечных пластин, так как последний зуб обрабатывает только половину или треть металла, удаляемого данной резьбой.

Эти вставки, очевидно, могут дать большой толчок для повышения производительности, однако из-за более высоких сил резания они не рекомендуются для тонкостенных деталей, поскольку это может привести к вибрации. Конструкция заготовки должна иметь достаточное количество нити или выход, чтобы все зубцы могли выходить из разреза.

Подача за проход

Глубина резания или подачи за проход имеет решающее значение для нарезания резьбы, поскольку каждый последующий проход затрагивает большую часть режущей кромки, чем предыдущий проход. Если определена постоянная подача за проход, силы и скорости удаления металла резко возрастают при каждом проходе.

Создание 60-ниточной формы резьбы с использованием постоянной 0,010 "подачи за проход приведет к тому, что на втором проходе будет удалено количество металла в три раза больше, чем на первом проходе. За каждый последующий проход количество удаляемого металла увеличивается в геометрической прогрессии. Таким образом, давление на радиус носа соответственно увеличивается. Глубина резания должна уменьшаться на каждом проходе для достижения более реалистичных сил резания.

Методы подачи

а) Радиальный — не рекомендуется для общего пользования

Несмотря на то, спорно, этот метод, вероятно, является наиболее распространенным способом получения нити, это наименее рекомендуется. Поскольку инструмент подается радиально (перпендикулярно осевой линии заготовки), металл удаляется с обеих сторон боковых сторон резьбы, давая стружку V-образной формы. Эта форма чипа трудно сломать этот поток чипа может быть проблемой. Кроме того, поскольку обе стороны носика вставки подвержены воздействию высоких температур и давления, срок службы инструмента, как правило, будет короче, чем при других способах подачи.

б) боковая подача — обычно не рекомендуется

В этом способе подачи сформированная стружка подобна той, которая производится при обычном точении, и ее легче формировать и отводить от режущей кромки, обеспечивая лучшее рассеивание тепла. Однако при такой подаче направление подачи параллельно одной из боковых сторон резьбы (30º), а задний край вставки не обрезает только трения вдоль боковой поверхности, что приводит к выглаживанию резьбы, что приводит к ухудшению качества поверхности и, возможно, к вибрации.

c) Модифицированная боковая подача — настоятельно рекомендуется

Этот метод аналогичен боковой подаче, за исключением того, что угол подачи несколько меньше 30 °. Это дает преимущества метода боковой подачи при одновременном устранении проблем с тренировочной кромкой вставки. Угол подачи 29½º обычно дает наилучшие результаты, но на практике угол подачи от 25 до 29½º обычно является приемлемым.

d) Подача попеременного бока — не рекомендуется

Этот метод использует обе стороны вставки для формирования резьбы и продлевает срок службы инструмента, поскольку используются обе стороны носика вставки. В действительности, этот метод может привести к проблемам с потоком стружки, которые могут повлиять на чистоту поверхности и срок службы инструмента. Этот метод обычно используется для очень больших смол и таких форм, как ACME, TRAPEZE и т. Д.

Компенсация угла зазора

Возможность точного наклона пластины в направлении резки путем изменения угла наклона спирали, вероятно, является одной из самых мощных особенностей системы укладки.

Эта особенность обеспечивает более качественную резьбу, потому что пластина не будет трутся по боковой поверхности формы резьбы, а также продлит срок службы инструмента, поскольку силы резания равномерно распределяются по всей длине режущей кромки.

На приведенной выше схеме режущая кромка пластины слева параллельна центральной линии заготовки. Обратите внимание, что зазоры под передней кромкой и задней кромкой вставки не равны. В случае многих форм резьбы, особенно с более крупными шагами, это неравенство может привести к тому, что боковая поверхность будет тереться о сторону вставки.

С помощью системы наковальни (диаграмма угла наклона спирали появляется в большинстве каталогов, позволяющая легко выбрать правильную прокладку, которая будет использоваться для рассматриваемого применения), надлежащая наковальня будет наклонять режущую кромку пластины (в направлении подачи) в плоскости, перпендикулярной углу спирали нити. Углы зазора под передней и задней кромками пластины будут одинаковыми. Это гарантирует, что вставка будет тереться по сторонам резьбы, и износ кромок будет развиваться равномерно.

Допуски резьбы

Большинство производителей указывают допуск на резьбу, для которого подходят их вставки, и важно, чтобы инженеры-технологи приняли это к сведению.

Хотя могут быть изготовлены вставки, которые подходят для других резьб, определенных допусками, обычно необходимо связаться с производителем, чтобы изготовить эти инструменты по специальному заказу.

миниатюризация

Успех системы укладки привел к тому, что производители ищут аналогичные применения для отверстий меньшего и меньшего диаметра.

Система укладки, как правило, позволяет формировать резьбу в отверстиях диаметром до 1/2 дюйма. Для меньших диаметров до диаметра приблизительно 0,3 дюйма доступны сменные вставки с 2 или 3 кромками.

Мини-вкладыши для нарезания резьбы предлагают много преимуществ по сравнению с традиционной обработкой небольших отверстий. Качество формируемой резьбы обычно выше, конструкция вставки позволяет стружке вытекать из отверстия с небольшим повреждением резьбы и значительно индексирует затраты на оснастку для обработки.

Этот инструмент обычно доступен в широком ассортименте карбидов и покрытий, что дает инженеру-технологу возможность выбирать оптимальный набор условий.

Карбид, используемый в этих применениях, позволяет обрабатывать на более низких скоростях, чем обычно, связанных с резьбонарезанием. Это скорее результат ограничений станка, чем возможностей оснастки.

Для отверстий, которые даже меньше 0,3 ", микро-набор инструментов предлагает полный пакет обработки в дополнение к резьбонарезанию. Это включает в себя токарную обработку, копирование, снятие фаски, а также радиальную и осевую канавку.

Эти особые потребности

Несмотря на широкий спектр инструментов, доступных для, казалось бы, бесконечных приложений, всегда существует та «особая» проблема, для которой стандартная оснастка не дает ответа.

В одном из этих случаев производитель столкнулся с проблемой изготовления десятков тысяч латунных фитингов с использованием шпиндельного станка Schutte 6. На компоненте должны были быть сформированы две нити, и предыдущий способ изготовления производил каждую нить по одной за раз. Таким образом, потребовался более эффективный метод, и компания обратилась к своему поставщику инструментов.

Поставщик предложил инновационное решение — использовать две резьбовые фрезерные вставки на специальном держателе, позволяющие обрабатывать обе резьбы одновременно. Вставки были использованы в стиле многопоточных токарных вставок. Клиент успешно проделал более 70 000 компонентов без замены вкладышей! Помимо экономии затрат на инвентарь по сравнению с предыдущим методом, была достигнута значительная экономия производительности.

Это всего лишь один пример тысяч специальных приложений, которые решаются из года в год. Если

Ваша заявка не решается с помощью стандартного инструмента, не стесняйтесь обращаться к поставщику инструмента, вы будете удивлены его инновационными решениями!

Фрезерование резьбы

Принцип винта был изобретен в третьем веке до нашей эры Архимедом. Промышленное производство винтовых резьб началось после 1850 года по технологии токарного станка. Спустя более ста лет, в конце 20-го века, было налажено резьбонарезное производство.

Без винтов промышленная революция не состоялась бы. Без технологии фрезерования резьбы эффективные средства производства были бы просто мечтой.

Появление 3-осевых фрезерных станков с ЧПУ с винтовой интерполяцией открыло путь к технологии фрезерования резьбы. Спиральная интерполяция — это одновременное перемещение инструмента в патроне по осям «X», «Y» и по оси «Z», перпендикулярным плоскости «X» и «Y».

Фрезерование резьбы представляет собой систему, основанную на индексируемых многозубых вставках. Резец вращается вокруг своей оси и одновременно движется по спиральной траектории. Вставки имеют точную шлифовку, так что каждый зуб соответствует спецификации необходимой формы резьбы и образует один шаг резьбы. В конце одного оборота каждый зуб завершил формирование одного шага, которые объединяются, чтобы дать нить по всей длине вставки.

преимущества

Существует множество практических преимуществ этой технологии формования нитей, каждая из которых обеспечивает экономию средств и более высокий уровень производительности.

— позволяет обрабатывать большие заготовки, не монтируемые на токарном станке

— несимметричные детали легко обрабатываются

— все операции могут быть выполнены в одной установке зажима

— для нарезания резьбы большого диаметра требуется значительно меньше энергии, чем для метчиков

— нет верхнего предела диаметров, внешнего или внутреннего

— короткие фишки для удобства управления

— глухие отверстия не требуют канавки для снятия нити

— один держатель инструмента может использоваться как для внутренней, так и для внешней резьбы

— одна вставка может использоваться как для правой, так и для левой резьбы

— значительное снижение стоимости инвентаря, так как небольшой набор инструментов охватывает широкий спектр применений

— сменные вставки

— подходит для обработки твердых материалов

— высокое качество поверхности

— программа ЧПУ может быть правильной для диаметра и длины во время производства

прерванные порезы без особых условий

— одна вставка подходит для широкого спектра материала заготовки

— короткое время обработки благодаря высокой скорости и высокой скорости подачи

— низкие силы резания, позволяющие обрабатывать детали с тонкими стенками

С таким выдающимся списком преимуществ совершенно ясно, почему эта технология развивается такими быстрыми темпами.

Методы подачи

Как резьбонарезной станок входит и выходит из заготовки?

Тангенциальный подход — лучший метод!

При этом методе инструмент плавно входит и выходит из заготовки. На заготовке не осталось никаких следов и нет вибрации, даже с более твердыми материалами.

Хотя это требует немного более сложного программирования, чем радиальный подход (см. Ниже), этот метод рекомендуется для обработки резьб самого высокого качества.

1-2: быстрый подход

2-3: ввод инструмента по тангенциальной дуге с одновременной подачей по оси z

3-4: спиральное движение по одной полной орбите (360 °)

4-5: выход инструмента по тангенциальной дуге с продолжающейся подачей по оси z

5-6: быстрый возврат

Радиальный подход

Это самый простой способ. О радиальном подходе стоит отметить две характеристики:

· Небольшая вертикальная отметка может быть оставлена ​​в точке входа (и выхода). Это не имеет значения для самой темы.

· При использовании этого метода с очень твердыми материалами инструмент может иметь тенденцию вибрировать при приближении к полной глубине резания.

Примечание: радиальная подача при входе на полную глубину профиля должна составлять только 1/3 от последующей круговой подачи!

1-2: радиальный вход

2-3: спиральное движение по одной полной орбите (360 °)

3-4: радиальный выход

Грубая резьба

Резьбы с крупным шагом определяются как результат сочетания небольшого диаметра резьбы и относительно большого шага. Поскольку в отличие от нарезания резьбы, операция фрезерования резьбы не дает точной копии профиля вкладыша. Этот факт может вызвать искажение профиля, особенно при обработке внутренней резьбы.

Искажение может быть вызвано одним или несколькими из следующих параметров; диаметр резьбы, диаметр инструмента, шаг и угол профиля. В этом отношении всегда необходимо обращаться к рекомендациям производителя.

Генератор программ с ЧПУ

Чтобы избежать ошибок программирования, производители предоставляют программное обеспечение для облегчения работы. В то время как можно изучить методы, это походит на теперь уже не существующее правило понижения, которое было настигнуто карманными калькуляторами.

Резюме,

Информация в этой статье просто затрагивает поверхность двух наиболее популярных методов работы с потоками. Технология нанесения покрытий, конструкции стружколома, спеченные вставки и спеченные стружколомы обеспечивают лучшую производительность.

Разработка резьбонарезного инструмента будет продолжена в обозримом будущем.

Автор: Стюарт Палмер, консультант по маркетингу

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *