Pokročilá technológia sústruženia závitov

Prečo je sústruženie závitov také náročné?
Požiadavky na sústruženie závitov sú vyššie ako bežné sústružnícke operácie. Rezná sila je spravidla vyššia, a polomer rezného konca závitovej vložky je menší a slabší.
Pri spracovaní vlákien, rýchlosť posuvu musí presne zodpovedať stúpaniu závitu. Za smolu 8 závity/palec (tpi), nástroj sa musí posúvať rýchlosťou posuvu 8 otáčky/palec resp 0.125 palce/revolúcia. V porovnaní s bežnými sústružníckymi aplikáciami (kde typická rýchlosť posuvu je približne 0,012ipr), rýchlosť posuvu sústruženia závitu je 10 krát vyššia. Sila na špičke závitovej spracovacej vložky môže byť 100 do 1,000 krát vyššia.

Sústruženie závitov s viaczubovou závitovou vložkou

obrázok 2: Viaczubové vložky, s viacerými zubami závitu v sérii, účinnosť spracovania závitov sa môže zlepšiť, ale rezná sila je vyššia.

Koncový polomer, ktorý nesie túto silu, je všeobecne 0.015 palce, kým polomer konvenčnej sústružníckej doštičky je 0.032 palce. Pre závitové nástroje, polomer je prísne obmedzený koreňovým polomerom povoleného tvaru závitu (jeho veľkosť určuje príslušná závitová norma). Je tiež obmedzený požadovaným rezným úkonom, pretože materiál neznesie proces rezania pri bežnom sústružení, inak dôjde k deformácii závitu.

Výsledkom je vyššia rezná sila a užší rozsah koncentrácie sily: Vložky na obrábanie závitov znášajú oveľa väčšie namáhanie ako bežné sústružnícke nástroje.

Sústruženie závitu s priečnym podávaním

Porovnanie nožov čiastočného a plného profilu
Čiastočné profilové vložky, niekedy označovaný ako “bez vrchnej časti” vložky, rezať drážky závitu bez prepichovania alebo prepichovania závitu. (Pozri obrázok 1) Nástroj môže vytvárať sériu závitov, až po najhrubšiu smolu-tj, najmenší počet závitov na palec, ktorý je povolený silou polomeru konca čepele.

Koncový polomer je navrhnutý tak, aby bol dostatočne malý, aby čepeľ mohla spracovať rôzne stúpania. Pre závity s malým stúpaním, the end radius will appear to be too small. This means that the blade must penetrate deeper when machining. Napríklad, machining an 8 tpi thread with a partial profile insert requires a thread depth of 0.108 palce. The same thread produced with a full profile blade requires only a specified depth of 0.81 palce. Preto, the full profile insert can produce a stronger thread. Navyše, the operation of machining threads with full profile inserts can be done in 4 less steps.

Thread cutting by flank transverse cutting method

Multi-tooth blade
The multi-tooth blade has a series of teeth continuously, and the cutting depth of any tooth in the thread groove is deeper than the previous tooth. (Pozri obrázok 2) With these inserts, the number of operations required to machine a thread can be reduced by 80%. The tool life is much longer than single-center inserts, because the final tooth only processes half or one-third of the metal of a given thread.
Avšak, due to their high cutting force, it is not recommended to use these inserts for the processing of thin-walled parts-because chatter may occur. Navyše, the structure for machining workpieces with these inserts must have sufficient thread clearance so that all teeth can exit cutting.

Turning thread by adjusting blade helix angle

Obrázok 3: The choice of cross-cutting feed method has a great influence on thread processing efficiency

Custom thread cutting tool for milling threads

Obrázok 4: Flank transverse cutting does not produce V-shaped chips, but produces chips similar to those in ordinary turning.

Feed per thread
The cutting depth of each pass, or the feed of each thread, is very critical in thread processing. Each connected operating channel must engage the larger part of the cutting edge of the blade. If the feed per pass is constant (this method is not recommended), the cutting force and metal removal rate will increase drastically from the previous pass to the next.
Napríklad, when using a constant feed of .010 palce / processing speed of a channel 60 ℃ thread shape, the second track material is removed 3 times the first track. As with each subsequent operation, the amount of metal removed continues to rise exponentially.

In order to avoid this increase in the amount of removal and maintain a more realistic cutting force, the thread depth should be reduced with each operation.

Cross-cut thread feed method
There are at least four thread crosscut feeding methods. (Pozri obrázok 3) Len málo ľudí zistilo, aký veľký vplyv má jedna z týchto metód na efektivitu závitových operácií.

• Radiálny závit priečneho posuvu

•Aj keď to môže byť najbežnejšie používaná metóda na spracovanie závitov, je to skutočne najmenej odporúčaná metóda. Keďže nástroj je podávaný radiálne (kolmo na stredovú čiaru obrobku), kov sa odstráni z oboch strán boku závitu, výsledkom sú triesky v tvare V. Takéto triesky sa ťažko lámu, takže tok triesok je problém. Navyše, v dôsledku vyššieho tepla a tlaku na oboch stranách konca čepele, životnosť nástroja je zvyčajne kratšia ako pri iných metódach priečneho posuvu.

• krížový posuv boku závitu
Pri tejto metóde, priečny smer je rovnobežný s jedným z bokov závitu, čo vo všeobecnosti znamená, že nástroj sa pri 30 °C posúva v priamom smere. Štiepky sú podobné tým, ktoré sa vyrábajú pri bežnom sústružení. (Pozri obrázok 4.) V porovnaní s radiálnym priečnym rezom, triesky vyrobené týmto spôsobom sa ľahšie tvarujú a ľahko sa odvádzajú z reznej hrany, s lepšou tepelnou difúziou. Avšak, pri tejto metóde priečneho podávania, zadná hrana čepele sa trie o bok zuba a nereže. Tým sa spália vlákna, čo má za následok slabú drsnosť povrchu a dokonca chvenie.

• Upravený priečny rezný posuv bokov zubov závitu (odporúčané)
Táto metóda je podobná metóde podávania priečneho rezu bokov závitu, až na to, že priečny uhol rezu je menší ako uhol závitu - tzn, menej ako 30 ℃. This method retains the advantages of the thread flank transverse cutting method, while avoiding the problems caused by the trailing edge of the blade. A cross-cut angle of 291/2 ℃ generally produces the best results, but in actual operation, a cross-cut angle in the range of 25～291/2 ℃ is acceptable.

Obrázok 5: By adjusting the blade helix angle, such as the “inclined” blade on the right, the clearance angle under the front and back edges of the blade can be balanced, which can produce more uniform wear.

• Alternate thread flank transverse cutting feed
This method alternately feeds along the two flank of the thread, so it uses the two flank of the blade to form the thread. This method can guarantee a longer tool life, because both sides of the blade end are used. But it can also cause chip flow problems —
This problem may affect the surface roughness and tool life. This method is usually only used for large pitch and (imperial) trapezoidal and oblique quadrilateral threads.

Clearance thread angle compensation
Certain thread machining inserts and tool holder systems have the ability to accurately tilt the insert in the cutting direction by changing the helix angle. This feature can produce higher-quality threads because it prevents the blade from rubbing against the flank of the thread. It can also provide longer tool life because the cutting force is evenly distributed over the entire length of the cutting edge.

There is no cutting insert that is inclined in this way- The way to make the cutting edge parallel to the centerline of the workpiece- An unequal clearance angle will be formed under the leading edge and trailing edge of the blade. (Pozri obrázok 5) Especially for thicker pitches, this disparity may cause friction in the tooth flank.

The adjustable system allows the angle of the blade to be tilted through the positioning of the tool chuck (usually with shims). Precise adjustment will achieve similar leading and trailing edge angles, ensuring uniform development of blade wear.

Obrázok 6: This custom thread cutting tool is used to machine two independent threads on a six-spindle lathe. In the past, threads were processed one at a time. The insert used here was actually originally intended for thread milling cutters, but it is used here as a turning insert

Miniaturization and specialization of thread cutting inserts
Nástroje s vymeniteľnými doštičkami na sústruženie vnútorných závitov na otvoroch s priemerom približne 0.3 palce sú teraz dostupné na trhu.

Obrábanie takýchto malých otvorov do závitov sústružením má mnoho výhod. Kvalita závitu, ktorý sa má obrábať, je zvyčajne relatívne vysoká, štruktúra čepele umožňuje vytekanie triesok z otvoru a zriedkavo poškodzuje závit, a čepeľ je možné indexovať, takže cena nástroja je nízka.

Typy slinutého karbidu používané v týchto aplikáciách sú vo všeobecnosti také, ktoré umožňujú spracovanie pri nižších povrchových rýchlostiach. Na obrábanie vnútorných závitov v malých otvoroch, Obmedzenia obrábacích strojov sú vo všeobecnosti iné problémy ako nízke povrchové rýchlosti.

Technologický pokrok, ktorý ľudia dosiahli, rozšíril rozsah použitia nástrojov na sústruženie závitov, and the turning of internal threads into small holes is one example. Avšak, despite the expansion of the scope of application of standard tools, manufacturers still have to encounter specific problems, which creates room for the existence of customized tools. (Pozri obrázok 6) The special tool developed in cooperation with the tool supplier is an option that cannot be ignored when searching for the correct threading tool for a specific job.