Speciální spojovací prvky | Řezání závitů soustružením

Soustružení je nejuniverzálnější způsob výroby závitů, který poskytuje různé typy závitů v široké škále průměrů, stoupání a zpracovávaných materiálů. Tímto způsobem zpracování je možné dosáhnout vysoké přesnosti vzájemné polohy osy obráběného závitu vůči ostatním válcovým a koncovým plochám součásti. Závit lze vyříznout na jakékoli části součásti. Je možné získat závity s proměnným stoupáním.
Obrobek je zajištěn ve sklíčidle nebo středech soustruhu a nástroj je upevněn na podpěře a přijímá posuvný pohyb do hloubky a podél osy. Při řezání závitů jsou rotace obrobku a posuv nástroje podél osy pevně vztaženy k velikosti řezaného závitu, jmenovitě posuv podél osy je roven stoupání řezaného závitu.

Rýže. 1 Obecné schéma řezání závitů na soustruhu

Moderní nástroje (především vyměnitelné břitové destičky) umožňují práci při vysokých rychlostech a posuvech, což umožňuje provádět závitovací operace s vysokou produktivitou na CNC strojích, podle standardních cyklů zpracování závitů.
Nejpoužívanější jsou schémata soustružení s více průchody, protože v tomto případě je nejjednodušší zvolit optimální režimy zpracování a provozovat zařízení v automatickém cyklu, včetně CNC strojů.
Rozdělení celkové hloubky řezu do několika průchodů zvyšuje spolehlivost procesu a zabraňuje přetěžování hrotu závitové desky. Pro zpracování celého profilu závitu se provede asi šest průchodů. Zároveň se při každém dalším průchodu doporučuje snížit hloubku zanoření, protože se zvětšuje délka kontaktu mezi špičkou řezné hrany a obrobkem.

Typy prostupů

Existují tři možnosti rozdělení přídavku a řezání do nové hloubky při soustružení závitu. Metody se liší procesem opotřebení, tvorbou třísky a kvalitou obrobeného závitu. V praxi závisí volba způsobu zapichování na typu zařízení, zpracovávaném materiálu, stoupání řezaného závitu a geometrii řezné vložky.

Radiální ponor (obr. 2. A) nejběžnější a velmi často jediný možný způsob řezání závitů. Řezání do obrobku sleduje rádius a třísky tvoří obě strany řezného zubu ve tvaru písmene V. Po celé délce břitu dochází k rovnoměrnému opotřebení. Metoda je nejvýhodnější pro malé závity a materiály, které lze kalit řezáním (například nerezové oceli). Při obrábění velkých závitů hrozí nebezpečí vibrací.
Jednostranný boční vstup (obr. 2. B) nejpreferovanější metoda řezání závitů a většina CNC strojů má tento cyklus jako standard. Deska se zařezává do obrobku pod úhlem menším, než je úhel profilu závitu.
Velikost axiálního pohybu mezi řezy lze vypočítat pomocí vzorce:

• 0,5*a_p (radiální posuv) – pro úhel profilu závitu 60°. Pro úhel 55° se velikost axiálního pohybu vypočítá pomocí vzorce:

• 0,42*a_p (radiální posuv) – pro úhel profilu závitu 55°.

To vám umožní získat úhel přísuvu, který je o 5° menší než polovina úhlu profilu závitu (dále jen „úhel přísuvu“).
Při této metodě zpracování je řízen tok třísek a samotný proces řezání je podobný jednoduchému soustružení. Na špičce desky se vytváří méně tepla, což zvyšuje spolehlivost procesu zpracování a trvanlivost desky. Navíc je tato metoda méně náchylná na vibrace při zpracování velkých a také dlouhých závitů.
Boční oboustranný ponor (obr. 2. C) Nejčastěji se používá pro zpracování závitů s velkým stoupáním a velkými profily. Směr zanořování se mění pro každý následující průchod, dokud není vytvořen celý profil závitu. Metoda zajišťuje rovnoměrné opotřebení břitu a vyšší životnost. Jeho implementace vyžaduje speciální software na CNC strojích.

Rýže. 2 Metody zanořování pro soustružení

Počet průchodů a hloubka zanoření na jeden průchod

Pro řezání závitů je rozhodující počet průchodů a hloubka zanoření. U většiny strojů je při psaní řídicího programu nutné zadat celkovou výšku profilu závitu a hloubku zanoření pro první nebo poslední průchod.
Doporučení pro stanovení počtu průchodů a hloubky ponoru:

• aby byla zajištěna přijatelná životnost břitové destičky D_polotovary ≤ (D_max.závit + 0,14 mm);
• hloubka řezu by neměla být menší než 0,05 mm;
• Hloubka řezu při zpracování austenitické nerezové oceli musí být minimálně 0,08 mm.

Při práci s vícezubými vložkami je zvláště důležité dodržovat doporučení.
K určení počtu průchodů můžete použít vyhledávací tabulky z katalogů výrobců řezných nástrojů. Nejvhodnější počet průchodů je určen prakticky.

Vzorec pro výpočet hloubky zanoření na jeden průchod.

Způsoby, jak zlepšit výsledky zpracování

1. Postupné zmenšování hloubky přísuvu = konstantní plocha průřezu třísek, která se odebírá při každém průchodu (obr. 3a)
V závislosti na výšce profilu závitu je počáteční hloubka zanoření 0,2-0,35 mm, poté se postupně snižuje na 0,09-0,02 mm. Poslední průchod může být bez zanoření (čištění), aby se eliminovaly chyby spojené s chybami v mechanismech stroje. Při použití břitových destiček s geometrií C se čištění průchodů nedoporučuje, protože to může vést ke zhoršení procesu tvorby třísky. Uvedený poměr hloubky zanoření se nejčastěji používá na moderních CNC strojích.
2. Konstantní hloubka zanoření = nejlepší tvorba třísky a dlouhá životnost nástroje (obr. 3b).
Tato metoda je oblíbená u strojů nové generace. Protože Když je hloubka zanoření konstantní, tloušťka třísky je také konstantní a tvorba třísky může být optimalizována. Počáteční hodnota hloubky zanoření by měla být 0,12-0,18 mm. Přesná hodnota závisí na hloubce řezu posledního průchodu, která musí být minimálně 0,08 mm.

Varování!

• Pro úzké tolerance závitu se doporučuje použít brusný průchod s nulovou hodnotou penetrace.
• U materiálů s vysokou tvrdostí by měl být počet průchodů zvýšen.
• Při řezání závitů v materiálech, které mají tendenci při zpracování tvrdnout, například nerezové oceli, by hloubka řezu neměla být menší než 0,08 mm.

Typy závitových vložek

Kompletní profilové vložky (vysoce výkonné řezání závitů)
Desky tohoto typu jsou nejpoužívanější. Zcela tvoří profil závitu:

• je zajištěna přesná výška závitu a také poloměry v horní a spodní části profilu, což zaručuje požadovanou pevnost závitu;
• deska zpracovává horní část profilu závitu;
• není nutné přesné předběžné zpracování průměru závitu;
• po odříznutí závitu není třeba odstraňovat otřepy;
• Přídavek na průměr závitu by měl být 0,03-0,07 mm.
• Každý profil a rozteč vyžaduje samostatnou desku.

Při zpracování materiálů, které podléhají povrchovému zpevnění řezáním, byste neměli volit příliš malé hloubky pronikání. Plnoprofilové břitové destičky mají obvykle větší poloměr špičky než částečné profilové břitové destičky a při práci s nimi vyžadují více průchodů.

Rýže. 4 Plné profilové desky

Destičky s neúplným profilem (řezání závitů s minimálním rozsahem nástrojů)
Tento typ břitové destičky neobrábí horní část profilu závitu, takže je nutné přesné opracování průměru tyče / otvoru pro vnější / vnitřní závity, přičemž:

• Jedna břitová destička může být použita pro řadu stoupání závitu se stejným úhlem stoupání. — sníží se počet destiček na skladě.
• Univerzální použití destičky s poloměrem hrotu orientovaným na nejmenší stoupání závitu vede ke snížení životnosti nástroje.

To je způsobeno tím, že každý profil závitu musí mít svůj vlastní poloměr desky.

Vícebřité destičky (vysoká produktivita a nákladově efektivní řezání závitů v hromadné výrobě)
Vložky mají dva nebo více zubů a fungují podobně jako vložky s plným profilem. První nebo počáteční zuby desky mají neúplný a poslední zub – plná výška profilu závitu, v tomto případě:

• počet průchodů je snížen, což zvyšuje životnost nástroje, zvyšuje produktivitu zpracování a snižuje náklady;
• produktivita se zvyšuje o násobek počtu zubů na řezné desce;
• je potřeba více prostoru pro výstup desky z řezné zóny, protože délka pracovní části byla zvětšena;
• musí být zajištěna vysoká tuhost systému AIDS, protože řezání s vícezubými destičkami vytváří vysoké řezné síly;
• Tyto desky jsou k dispozici pouze pro nejběžnější profily a stoupání závitů;
• Zvláštní pozornost je třeba věnovat dodržení doporučení pro hloubku řezu.

Rýže. 5 Vícezubá vložka.

Jak řídit tok čipů

Směr toku třísky lze měnit změnou směru řezu a úhlu zanoření, což je důležité zejména při řezání vnitřních závitů a závitů s velkým stoupáním, kdy vznikají problémy s vibracemi a tvorbou třísek. Úhel zanoření by měl být o 3-5° menší než úhel profilu závitu, aby byla zajištěna dobrá kvalita obrobeného povrchu a zabránilo se nadměrnému opotřebení řezných hran.

Lámání třísky při řezání závitu

Kontrola třísky při řezání závitu je velmi důležitá záležitost, protože řezání závitu je obvykle jednou z posledních operací a díl nemůže být poškozen. Lámání třísek je důležité i u automatů, kdy člověk neustále nesleduje zpracování. Odtokové třísky se mohou obalit kolem pohyblivých částí stroje, poškodit již zpracované povrchy, uvíznout v dopravníku atd.
Destičky se symetrickou geometrií (typ C) dobře lámou třísky, jejich princip fungování je podobný jako u běžných soustružnických břitových destiček. Proces řezání závitů je plně řízený, lámání třísky, vysoce kvalitní povrchová úprava a předvídatelná životnost břitu. Vznikají tenké třísky, které se snadno stočí v požadovaném směru. Pro zajištění vysoké kvality zpracování na obou stranách profilu závitu lze poslední průchod provést radiálním zanořením.

Výběr způsobu zpracování a nástroje v závislosti na typu závitu

Způsob řezání závitu závisí na konfiguraci součásti a uspořádání stroje. Řezání závitů s posuvem ve směru sklíčidla je nejběžnější způsob. K obrábění ze sklíčidla dochází také například při výrobě pravého závitu levým nástrojem nebo naopak. V tomto případě je nutné vyrovnat záporný úhel stoupání závitu výměnou nosné desky.
Výhodou použití pravé frézy pro pravé závity a levé frézy pro levé závity je, že poskytuje maximální oporu pro břitovou destičku v kapse a řezné síly tlačí břitovou destičku proti referenčním plochám. Za dobrých podmínek obrábění je však přijatelný opačný směr řezu.
Směr posuvu při řezání závitů vpravo nebo vlevo nemá vliv na správnou výrobu profilu závitu.
Při výběru metody je třeba vzít v úvahu směr řezných sil. Je žádoucí, aby směřovaly dovnitř sedla vložky, zejména při práci s vícezubými vložkami.

Soustružení vnitřních závitů

Soustružení vnitřních závitů se nerozšířilo tak jako soustružení vnějších závitů. Díky konzolovému uložení nástroje je obtížné řezat dlouhé závity o průměru menším než 20 mm.
Soustružení vnitřních závitů lze provádět pomocí vzorů podobných těm, které se používají pro vnější závity, stejně jako jednootáčkové hřebeny a vícenožové samozavírací hlavy. Všechny zuby jednootáčkového hřebene jsou umístěny na neúplném závitu závitu (profilový řezný vzor); to umožňuje výrobu dílů s malým házením závitu.

Speciální případy řezání závitů

Netrojúhelníkové závitování
Při řezání závitů jiných profilů než trojúhelníkových se dosahuje výrazného zvýšení produktivity sekvenčním víceprůchodovým soustružením s několika frézami různých profilů. Navíc pouze poslední dokončovací fréza má plný profil řezaného závitu. V tomto případě mohou být hrubovací a dokončovací zdvihy prováděny různými řeznými rychlostmi a nástroj lze měnit ručně nebo automaticky.

Soustružení vícechodých závitů.
Po zpracování každé spirálové drážky se rozdělení na další přístup provádí třemi způsoby:

1. Obrobek spolu s vřetenem se otočí o 1/z otáčky se stacionárním vodicím šroubem (z je počet startů řezaného závitu);
2. Fréza se posouvá podél osy obrobku o stoupání řezaného šroubu;
3. Obrobek se otáčí o 1/z otáčky za přítomnosti unášecí čelní desky s přesně umístěnými dělicími drážkami nebo speciálního sklíčidla s odpovídající dělicí stupnicí.

Nastavením příslušného počtu odstřihovačů lze navíc odstřihnout všechny začátek závitu současně. Vzdálenost mezi frézami v tomto případě musí přesně odpovídat stoupání řezaného vícechodého závitu.

Produktivní jednoprůchodové soustružení vnějších závitů se samootevírací víceřeznou hlavou.
V tomto případě je celý přídavek rozdělen mezi několik současně pracujících fréz, které mají axiální a radiální posunutí každého nože vzhledem k předchozímu. Hodnota radiálního posunutí odpovídá radiálnímu posuvu každé frézy. Všechny frézy jsou umístěny v hlavě na jednu otáčku, což umožňuje řezat závity s krátkým doběhem. Frézy lze vybavit rychlovýměnnými, neostřicími břitovými destičkami, které jsou mechanicky upevněny. Pracovní posuv hlavy se provádí z vodícího šroubu stroje. Na konci pracovního zdvihu se frézy automaticky oddálí a poté se hlava vrátí zrychlenou rychlostí do původní polohy. Hlava může obsahovat 5-12 fréz v závislosti na průměru zpracovávaného závitu. Jednoprůchodové řezání je výrazně lepší v produktivitě než víceprůchodové řezání řezačkou v automatickém cyklu.

Seznam zdrojů
Yakukhin V.G. “Vytváření nití.” „Řezání závitů. Technická příručka Sandvik Coromant.