Обробка різьби на верстатах з ЧПУ на ЗАТ «РЗ СИТО»
Технічне переозброєння на ЗАТ «РЗ СИТО» включає в себе: введення в експлуатацію нових обробних центрів, модернізацію наявних, оснащення новим інструментом, програмним забезпеченням, а головне творчий потенціал персоналу, що дозволяє постійно вдосконалювати технологічні можливості підприємства.
Найбільш поширені інструменти для отримання внутрішньої різьби на обробному центрі: мітчика або фрези – мітчик застосовується частіше. За даними фірм-виробників інструменту, на сьогоднішній день від 70 до 90% внутрішніх різьб виходять мітчиками, незважаючи на те, що гвинтові фрези застосовуються в промисловості з 50-х років.
Принцип фрезерування: При резьбофрезеровании профіль різьблення формується за рахунок переміщення фрези по гвинтовій лінії. Таке переміщення, звана лінійно-кругової інтерполяції або гвинтовий інтерполяцією, реалізується, в основному, на верстатах з ЧПУ (або вимагає складних спеціальних пристосувань). Саме тому різьбові фрези отримали широке поширення лише з початку 90-х років минулого століття, після масового впровадження у виробництво верстатів з ЧПУ. Кінематика процесу виглядає наступним чином – різьбова фреза опускається у попередньо просвердлений отвір на необхідну глибину різьби. Потім здійснюється радіальний підведення фрези і врізання по дузі 90° на необхідну глибину профілю. При врізання фреза піднімається на ? кроку різьби. Після врізування фреза робить повний оборот на потрібному діаметрі піднімаючись при цьому на крок різьби і потім виходить з профілю також по дузі 90°. Якщо глибина різьби в отворі більше довжини ріжучої кромки фрези, фреза робить кілька обертів.
Мітчик або фреза. Достоїнства і недоліки.
Дуже коротко розглянемо основні достоїнства і недоліки кожного способу отримання різьби:
Верстат. Якщо система ЧПУ верстата не дозволяє реалізувати гвинтову інтерполяцію, то єдиною можливістю обробки нарізування різьби є її мітчиком. У більшість сучасних систем ЧПУ гвинтові інтерполяція є стандартною функцією. При модернізації обладнання з установкою системи ЧПУ, уточнювати наявність цієї функції обов’язково.
Крім наявності в системі ЧПУ функції гвинтовий інтерполяції, персонал повинен володіти необхідною кваліфікацією для складання керуючої програми фрезерування різьблення. За даними фірм, що виробляють різьбові фрези, близько 80% проблем, що виникають при застосуванні різьбових фрез, викликано помилками в програмуванні.
– Стандарт. Перевага різьбових фрез незаперечно, якщо необхідно виготовити отвір зі стандартним профілем різьби, але з відмінними від стандартних іншими параметрами різьби. В цьому випадку потрібно виготовлення спеціального мітчика, строк поставки якої становить 6-8 тижнів. Різьбова фреза за рахунок корекції на діаметр обробки і зміни кількості проходів може обробляти будь-які різьбові отвори з даним профілем різьби.
– Різьбові фрези мають перевагу при обробці глухих отворів. Мітчик завжди вимагає зазору між дном отвори і торцем мітчика з-за наявності на метчике забірного конуса. Тобто мітчик ніколи не може нарізати різьбу в глухому отворі “в упор”. Застосування різьбовий фрези дозволяє вирішити цю проблему, так як відстань від торця фрези до першої ріжучої кромки вкрай мало.
– Оброблюваний матеріал. Гвинтові фрези забезпечують обробку більш широкого діапазону матеріалів, ніж мітчики. Стандартні мітчики стикаються з труднощами при обробці матеріалів з твердістю вище 30 HRC або в тих випадках, коли оброблюваний матеріал має тверді включення. У цих випадках можливі поломки або швидкий знос стандартних інструментів, або отримання бракованої різьби. Застосування спеціальних інструментів вирішує цю проблему, але збільшує вартість обробки.
-Застосування різьбових фрез є практично єдино надійним способом отримання різьбових отворів у важкооброблюваних матеріалів. Гвинтові фрези працюють краще при обробці гуми, яка може стискатися навколо мітчика. З фрезами це не може статися, так як вони не мають повного контакту з заготовкою.
– Гнучкість і контроль обробки. Якщо оцінювати гнучкість виробництва, гвинтові фрези мають велику перевагу перед мітчиками. Одна і та ж різьбова фреза з певним кроком може обробляти будь-яку різьбу з цим кроком діаметром більше діаметра різьби. Ще більше переваг дає застосування фрези зі змінними пластинами. В цьому випадку в одному корпусі можуть бути встановлені пластини з різним кроком. Єдиним обмеженням є перевищення діаметру оброблюваного отвору над діаметром фрези. У цьому ж корпусі можуть бути встановлені пластини для обробки різьби іншого профілю. При нарізуванні різьблення мітчиком для кожного типорозміру різьблення потрібно свій мітчик. Така гнучкість при застосуванні різьбових фрез скорочує витрати на інструмент, що звільняє гнізда в інструментальному магазині, скорочує час на наладку і час допоміжних переміщень. Аналогічно скорочуються витрати при обробці правої і лівої різьби. При застосуванні фрези все обмежується лише зміною керуючої програми.
– При застосуванні фрези оператор верстата може контролювати і/або змінювати параметри переміщення по осях, забезпечуючи отримання різьби високої точності. При обробці мітчиком зміна параметрів різьби неможливо. Таким чином, при застосуванні різьбових фрез істотно скорочується кількість бракованих або відправлені на доопрацювання різьблення деталей. Оператор верстата може виконати пробний прохід на менший діаметр різьби, ввести необхідну корекцію і гарантовано отримати придатну різьблення.
-Можливість контролювати і управляти процесом обробки різьби є незаперечною перевагою різьбових фрез. В разі поломки мітчика деталь або бракується, або мітчик витягується електроіскровим способом. І в тому, і в іншому випадку необхідні істотні витрати. Якщо нарізування різьби є заключною операцією при обробці деталі трудомісткістю більше тисячі нормо-годин, то небезпека поломки мітчика може послужити досить вагомим аргументом на користь застосування різьбовий фрези. При застосуванні фрези в разі її поломки залишки фрези або пластини падають в отвір і можуть бути легко вилучені. Додатковою перевагою різьбових фрез є те, що можна керувати положенням початкової точки різьби і забезпечити наприклад певне положення електрода свічки, що значно покращує роботу сучасних інжекторних двигунів.
– Продуктивність. У загальному випадку, гвинтові фрези мають більш високу продуктивність, ніж мітчики. При фрезеруванні фреза заходить на прискореної подачі в отвір на повну глибину різьби і піднімається по спіралі вгору до виходу з отвору, на відміну від мітчика, який на робочій подачі проходить весь шлях двічі – вниз і вгору.
– Якість обробки. Що стосується точності обробки, і мітчики, і гвинтові фрези дозволяють отримувати отвори у відповідності з вимогами креслення. Якщо мова йде про високоточною різьбі, то тут переваги застосування різьбових фрез незаперечні.
При нарізуванні різьблення мітчиком в стандартному патроні зі змінною вставкою під мітчик забезпечується точність обробки на рівні ±0,1 мм. Застосування жорсткого різьбонарізного патрона посилює допуск до ±0,05 мм. Різьбова фреза забезпечує точність обробки на рівні ±0,01 мм, Якість обробленої поверхні після різьбовий фрези вище, ніж після мітчика. Це легко побачити при аналізі зрізів різьблення, виконаної різними способами. Різьба після мітчика має гіршу шорсткою. Це пояснюється тим, що при обробці мітчиком (особливо глухих отворів) стружка, що утворилася при різанні одним із зубів, часто підхоплюється іншими зубами і псує поверхню. Це не є істотним недоліком застосування мітчиків, але якість поверхні після фрези вище, оскільки фреза починає обробку від дна отвору і піднімається вгору, залишаючи все більше місця для стружки.
Зовнішня різьба
Зовнішні різьби обробляються на верстатах типу обробний центр значно рідше, ніж внутрішні. Якщо все ж виникає така необхідність, для цієї мети використовуються або плашки, або різьбові фрези. Теоретично плашки застосовуються на верстатах в тих же умовах, що і мітчики. Крім стандартних вставок під мітчики до резьбонарезным патронам з компенсацією, випускаються також вставки під плашки. Обробка в цьому випадку аналогічна обробці мітчиком.
Фрезерування зовнішньої різьби за всіма характеристиками повністю аналогічно фрезеруванню внутрішньої різьби. Для даної операції застосовується той самий інструмент, що і для фрезерування внутрішньої різьби.
Висновок: Фрезерування різьблення є серйозною альтернативою застосуванню мітчиків при обробці різьби на оброблювальних центрах. Остаточне рішення про вибір того чи іншого методу обробки можна прийняти, лише оцінивши економічну ефективність такого рішення. Оцінка за цим критерієм обов’язково повинна бути комплексною і включати кілька складових – вартість самого інструмента, стійкість інструменту (вартість інструменту, віднесена до одного отвору), час обробки отвори (перенесена на один отвір вартість станкочаса).
З розвитком можливостей технології програмного управління і появою нових конструкцій інструмента і нових зносостійких покриттів резьбофрезы витіснять мітчики з промислового використання.
Начальник БРУП А. Б. Остропольський
Джерело