Tecnología avanzada para torneado de roscas
¿Por qué son tan altos los requisitos para el torneado de roscas?
Los requisitos para el torneado de roscas son más altos que los de las operaciones de torneado ordinarias. La fuerza de corte es generalmente mayor y el radio del extremo de corte del inserto roscado es más pequeño y más débil.
En el procesamiento de roscas, la velocidad de avance debe corresponder exactamente al paso de la rosca. Para un paso de 8 hilos / pulgada (tpi), la herramienta debe avanzar a una velocidad de avance de 8 revoluciones / pulgada o 0,125 pulgadas / revolución. En comparación con las aplicaciones de torneado ordinarias (donde la tasa de avance típica es de aproximadamente 0.012ipr), la tasa de avance del torneado de roscas es 10 veces mayor. La fuerza en la punta del inserto de procesamiento roscado puede ser de 100 a 1000 veces mayor.
Figura 2: Plaquitas de dientes múltiples, con varios dientes de rosca en serie, la eficiencia del procesamiento de roscas puede mejorarse, pero la fuerza de corte es mayor.
El radio final que soporta esta fuerza es generalmente de 0,015 pulgadas, mientras que el radio de una plaquita giratoria convencional es de 0,032 pulgadas. Para herramientas roscadas, el radio está estrictamente limitado por el radio de raíz de la forma de rosca permitida (su tamaño está especificado por el estándar de rosca correspondiente). También está limitado por la acción de corte requerida, porque el material no puede resistir el proceso de corte en el torneado ordinario, de lo contrario se producirá la deformación de la rosca.
Los resultados de una fuerza de corte más alta y un rango de concentración de fuerza más estrecho son: Las plaquitas de mecanizado de roscas soportan una tensión mucho mayor que las herramientas de torneado generales.
Comparación de las cuchillas con perfil parciales y completas
Las plaquitas de perfil parcial, a veces llamadas plaquitas "no rematadas", cortan las ranuras de la rosca sin crestar o crestar la rosca. (Consulte la Figura 1) Una herramienta puede producir una serie de hilos, hasta el paso más grueso, es decir, el número más pequeño de hilos por pulgada, que está permitido por la fuerza del radio del extremo de la hoja.
El radio final está diseñado para ser lo suficientemente pequeño como para que la hoja pueda procesar varios pasos. Para roscas de paso pequeño, el radio final parecerá demasiado pequeño. Esto significa que la hoja debe penetrar más profundamente al mecanizar. Por ejemplo, el mecanizado de una rosca de 8 tpi con un inserto de perfil parcial requiere una profundidad de rosca de 0.108 pulgadas. La misma rosca producida con una hoja de perfil completo requiere solo una profundidad específica de 0,81 pulgadas. Por lo tanto, la plaquita de perfil completo puede producir una rosca más fuerte. Además, la operación de mecanizado de roscas con insertos de perfil completo se puede realizar en 4 pasos menos.
Hoja de varios dientes
La hoja de varios dientes tiene una serie de dientes de forma continua, y la profundidad de corte de cualquier diente en la ranura de la rosca es más profunda que la del diente anterior. (Ver Figura 2) Con estos insertos, el número de operaciones necesarias para mecanizar un hilo se puede reducir en un 80%. La vida de la herramienta es mucho más larga que la de las plaquitas de un solo centro, porque el diente final solo procesa la mitad o un tercio del metal de una rosca determinada.
However, 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. In addition, the structure for machining workpieces with these inserts must have sufficient thread clearance so that all teeth can exit cutting.
Figure 3: The choice of cross-cutting feed method has a great influence on thread processing efficiency
Figure 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.
For example, when using a constant 0.010 inch feed/track speed to machine a 60°C thread shape, the material removed by the second gear is 3 times that of the first gear. As with each subsequent operation, the amount of metal removed continues to rise exponentially.
Para evitar este aumento en la cantidad de remoción y mantener una fuerza de corte más realista, la profundidad de la rosca debe reducirse con cada operación.
Método de alimentación de hilo de corte transversal
Hay al menos cuatro métodos de alimentación de corte transversal de hilo. (Ver Figura 3) Pocas personas han descubierto cuánto impacto tiene uno de estos métodos en la efectividad de las operaciones de subprocesamiento.
• Avance transversal de hilo radial
• Aunque este puede ser el método más utilizado para enhebrar, de hecho es el método menos recomendado. Dado que la herramienta se alimenta radialmente (perpendicular a la línea central de la pieza de trabajo), el metal se elimina de ambos lados del flanco de la rosca, lo que produce virutas en forma de V. Tales virutas son difíciles de romper, por lo que el flujo de virutas es un problema. Además, debido al mayor calor y presión en ambos lados del extremo de la hoja, la vida útil de la herramienta suele ser más corta que en otros métodos de alimentación de corte transversal.
• Avance de corte transversal de flanco de hilo
En este método, la dirección transversal es paralela a uno de los flancos de la rosca, lo que generalmente significa que la herramienta avanza en línea recta a 30 ° C. Las virutas son similares a las que se producen en el torneado ordinario. (Ver Figura 4.) En comparación con el corte transversal radial, las virutas producidas con este método son más fáciles de moldear y se descargan fácilmente desde el filo, con mejor difusión térmica. Sin embargo, en este método de avance transversal, el borde de salida de la hoja roza contra el flanco del diente y no corta. Esto quemará las roscas, lo que provocará una mala rugosidad de la superficie e incluso vibraciones.
• Avance de corte transversal de flanco de diente de rosca modificado (recomendado)
Este método es similar al método de avance de corte transversal de flanco de rosca, excepto que el ángulo de corte transversal es menor que el ángulo de rosca, es decir, menos de 30 ℃. Este método conserva las ventajas del método de corte transversal del flanco de rosca, al tiempo que evita los problemas causados por el borde de fuga de la hoja. Un ángulo de corte transversal de 291/2 ℃ generalmente produce los mejores resultados, pero en la operación real, un ángulo de corte transversal en el rango de 25 ～ 291/2 ℃ es aceptable.
Figura 5: Al ajustar el ángulo de hélice cuchilla, tal como la hoja "inclinado" a la derecha, el ángulo libre debajo de los bordes frontal y posterior de la cuchilla puede ser equilibrado, que puede producir un desgaste más uniforme.
• Alimentación de corte transversal de flanco de rosca alternativo
Este método alimenta alternativamente a lo largo de los dos flancos del hilo, por lo que utiliza los dos flancos de la hoja para formar el hilo. Este método puede garantizar una mayor vida útil de la herramienta, ya que se utilizan ambos lados del extremo de la hoja. Pero también puede causar problemas de flujo de virutas. Este problema puede afectar la rugosidad de la superficie y la vida útil de la herramienta. Este método generalmente solo se usa para roscas cuadriláteras oblicuas y trapezoidales (imperiales) de paso grande.
Compensación del ángulo de rosca de holgura
Ciertas plaquitas de mecanizado de roscas y sistemas de portaherramientas tienen la capacidad de inclinar con precisión la plaquita en la dirección de corte cambiando el ángulo de la hélice. Esta característica puede producir hilos de mayor calidad, ya que evita la cuchilla roce contra el flanco de la rosca. También puede prolongar la vida útil de la herramienta porque la fuerza de corte se distribuye uniformemente en toda la longitud del filo.
No hay ningún inserto de corte que esté inclinado de esta manera. La forma de hacer que el borde de corte sea paralelo a la línea central de la pieza de trabajo - Se formará un ángulo de separación desigual debajo del borde de ataque y el borde de salida de la hoja. (Ver Figura 5) Especialmente para pasos más gruesos, esta disparidad puede causar fricción en el flanco del diente.
El sistema ajustable permite inclinar el ángulo de la hoja a través del posicionamiento del portaherramientas (generalmente con calzas). El ajuste preciso logrará ángulos de borde anterior y posterior similares, asegurando un desarrollo uniforme del desgaste de la hoja.
Figura 6: Esta herramienta de corte de roscas personalizada se utiliza para mecanizar dos roscas independientes en un torno de seis ejes. En el pasado, los subprocesos se procesaban de uno en uno. La plaquita utilizada aquí fue en realidad originalmente diseñada para fresas de roscas, pero se utiliza aquí como plaquita de torneado
Miniaturización y especialización de insertos de corte de roscas
Las herramientas de plaquita intercambiables para tornear roscas internas en orificios con un diámetro de aproximadamente 0,3 pulgadas están ahora disponibles en el mercado.
Son muchas las ventajas de mecanizar agujeros tan pequeños en roscas mediante torneado. La calidad de la rosca a mecanizar suele ser relativamente alta, la estructura de la hoja permite que las virutas fluyan fuera del orificio y rara vez daña la rosca, y la hoja puede indexarse, por lo que el costo de la herramienta es bajo.
Los grados de carburo cementado utilizados en estas aplicaciones son generalmente los que permiten el procesamiento a velocidades superficiales más bajas. Para el mecanizado de roscas internas en orificios pequeños, las limitaciones de las máquinas herramienta son generalmente otros problemas además de las bajas velocidades superficiales.
Los avances tecnológicos que ha realizado la gente han ampliado el ámbito de aplicación de las herramientas de torneado de roscas, y el torneado de roscas internas en pequeños orificios es un ejemplo. Sin embargo, a pesar de la ampliación del ámbito de aplicación de las herramientas estándar, los fabricantes todavía tienen que encontrar problemas específicos, lo que crea espacio para la existencia de herramientas personalizadas. (Ver Figura 6) La herramienta especial desarrollada en cooperación con el proveedor de la herramienta es una opción que no se puede ignorar al buscar la herramienta de roscado correcta para un trabajo específico.
Los requisitos para el torneado de roscas son más altos que los de las operaciones de torneado ordinarias. La fuerza de corte es generalmente mayor y el radio del extremo de corte del inserto roscado es más pequeño y más débil.
En el procesamiento de roscas, la velocidad de avance debe corresponder exactamente al paso de la rosca. Para un paso de 8 hilos / pulgada (tpi), la herramienta debe avanzar a una velocidad de avance de 8 revoluciones / pulgada o 0,125 pulgadas / revolución. En comparación con las aplicaciones de torneado ordinarias (donde la tasa de avance típica es de aproximadamente 0.012ipr), la tasa de avance del torneado de roscas es 10 veces mayor. La fuerza en la punta del inserto de procesamiento roscado puede ser de 100 a 1000 veces mayor.
Figura 2: Plaquitas de dientes múltiples, con varios dientes de rosca en serie, la eficiencia del procesamiento de roscas puede mejorarse, pero la fuerza de corte es mayor.
El radio final que soporta esta fuerza es generalmente de 0,015 pulgadas, mientras que el radio de una plaquita giratoria convencional es de 0,032 pulgadas. Para herramientas roscadas, el radio está estrictamente limitado por el radio de raíz de la forma de rosca permitida (su tamaño está especificado por el estándar de rosca correspondiente). También está limitado por la acción de corte requerida, porque el material no puede resistir el proceso de corte en el torneado ordinario, de lo contrario se producirá la deformación de la rosca.
Los resultados de una fuerza de corte más alta y un rango de concentración de fuerza más estrecho son: Las plaquitas de mecanizado de roscas soportan una tensión mucho mayor que las herramientas de torneado generales.
Comparación de las cuchillas con perfil parciales y completas
Las plaquitas de perfil parcial, a veces llamadas plaquitas "no rematadas", cortan las ranuras de la rosca sin crestar o crestar la rosca. (Consulte la Figura 1) Una herramienta puede producir una serie de hilos, hasta el paso más grueso, es decir, el número más pequeño de hilos por pulgada, que está permitido por la fuerza del radio del extremo de la hoja.
El radio final está diseñado para ser lo suficientemente pequeño como para que la hoja pueda procesar varios pasos. Para roscas de paso pequeño, el radio final parecerá demasiado pequeño. Esto significa que la hoja debe penetrar más profundamente al mecanizar. Por ejemplo, el mecanizado de una rosca de 8 tpi con un inserto de perfil parcial requiere una profundidad de rosca de 0.108 pulgadas. La misma rosca producida con una hoja de perfil completo requiere solo una profundidad específica de 0,81 pulgadas. Por lo tanto, la plaquita de perfil completo puede producir una rosca más fuerte. Además, la operación de mecanizado de roscas con insertos de perfil completo se puede realizar en 4 pasos menos.
Hoja de varios dientes
La hoja de varios dientes tiene una serie de dientes de forma continua, y la profundidad de corte de cualquier diente en la ranura de la rosca es más profunda que la del diente anterior. (Ver Figura 2) Con estos insertos, el número de operaciones necesarias para mecanizar un hilo se puede reducir en un 80%. La vida de la herramienta es mucho más larga que la de las plaquitas de un solo centro, porque el diente final solo procesa la mitad o un tercio del metal de una rosca determinada.
However, 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. In addition, the structure for machining workpieces with these inserts must have sufficient thread clearance so that all teeth can exit cutting.
Figure 3: The choice of cross-cutting feed method has a great influence on thread processing efficiency
Figure 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.
For example, when using a constant 0.010 inch feed/track speed to machine a 60°C thread shape, the material removed by the second gear is 3 times that of the first gear. As with each subsequent operation, the amount of metal removed continues to rise exponentially.
Para evitar este aumento en la cantidad de remoción y mantener una fuerza de corte más realista, la profundidad de la rosca debe reducirse con cada operación.
Método de alimentación de hilo de corte transversal
Hay al menos cuatro métodos de alimentación de corte transversal de hilo. (Ver Figura 3) Pocas personas han descubierto cuánto impacto tiene uno de estos métodos en la efectividad de las operaciones de subprocesamiento.
• Avance transversal de hilo radial
• Aunque este puede ser el método más utilizado para enhebrar, de hecho es el método menos recomendado. Dado que la herramienta se alimenta radialmente (perpendicular a la línea central de la pieza de trabajo), el metal se elimina de ambos lados del flanco de la rosca, lo que produce virutas en forma de V. Tales virutas son difíciles de romper, por lo que el flujo de virutas es un problema. Además, debido al mayor calor y presión en ambos lados del extremo de la hoja, la vida útil de la herramienta suele ser más corta que en otros métodos de alimentación de corte transversal.
• Avance de corte transversal de flanco de hilo
En este método, la dirección transversal es paralela a uno de los flancos de la rosca, lo que generalmente significa que la herramienta avanza en línea recta a 30 ° C. Las virutas son similares a las que se producen en el torneado ordinario. (Ver Figura 4.) En comparación con el corte transversal radial, las virutas producidas con este método son más fáciles de moldear y se descargan fácilmente desde el filo, con mejor difusión térmica. Sin embargo, en este método de avance transversal, el borde de salida de la hoja roza contra el flanco del diente y no corta. Esto quemará las roscas, lo que provocará una mala rugosidad de la superficie e incluso vibraciones.
• Avance de corte transversal de flanco de diente de rosca modificado (recomendado)
Este método es similar al método de avance de corte transversal de flanco de rosca, excepto que el ángulo de corte transversal es menor que el ángulo de rosca, es decir, menos de 30 ℃. Este método conserva las ventajas del método de corte transversal del flanco de rosca, al tiempo que evita los problemas causados por el borde de fuga de la hoja. Un ángulo de corte transversal de 291/2 ℃ generalmente produce los mejores resultados, pero en la operación real, un ángulo de corte transversal en el rango de 25 ～ 291/2 ℃ es aceptable.
• Alimentación de corte transversal de flanco de rosca alternativo
Este método alimenta alternativamente a lo largo de los dos flancos del hilo, por lo que utiliza los dos flancos de la hoja para formar el hilo. Este método puede garantizar una mayor vida útil de la herramienta, ya que se utilizan ambos lados del extremo de la hoja. Pero también puede causar problemas de flujo de virutas. Este problema puede afectar la rugosidad de la superficie y la vida útil de la herramienta. Este método generalmente solo se usa para roscas cuadriláteras oblicuas y trapezoidales (imperiales) de paso grande.
Compensación del ángulo de rosca de holgura
Ciertas plaquitas de mecanizado de roscas y sistemas de portaherramientas tienen la capacidad de inclinar con precisión la plaquita en la dirección de corte cambiando el ángulo de la hélice. Esta característica puede producir hilos de mayor calidad, ya que evita la cuchilla roce contra el flanco de la rosca. También puede prolongar la vida útil de la herramienta porque la fuerza de corte se distribuye uniformemente en toda la longitud del filo.
No hay ningún inserto de corte que esté inclinado de esta manera. La forma de hacer que el borde de corte sea paralelo a la línea central de la pieza de trabajo - Se formará un ángulo de separación desigual debajo del borde de ataque y el borde de salida de la hoja. (Ver Figura 5) Especialmente para pasos más gruesos, esta disparidad puede causar fricción en el flanco del diente.
El sistema ajustable permite inclinar el ángulo de la hoja a través del posicionamiento del portaherramientas (generalmente con calzas). El ajuste preciso logrará ángulos de borde anterior y posterior similares, asegurando un desarrollo uniforme del desgaste de la hoja.
Miniaturización y especialización de insertos de corte de roscas
Las herramientas de plaquita intercambiables para tornear roscas internas en orificios con un diámetro de aproximadamente 0,3 pulgadas están ahora disponibles en el mercado.
Son muchas las ventajas de mecanizar agujeros tan pequeños en roscas mediante torneado. La calidad de la rosca a mecanizar suele ser relativamente alta, la estructura de la hoja permite que las virutas fluyan fuera del orificio y rara vez daña la rosca, y la hoja puede indexarse, por lo que el costo de la herramienta es bajo.
Los grados de carburo cementado utilizados en estas aplicaciones son generalmente los que permiten el procesamiento a velocidades superficiales más bajas. Para el mecanizado de roscas internas en orificios pequeños, las limitaciones de las máquinas herramienta son generalmente otros problemas además de las bajas velocidades superficiales.
Los avances tecnológicos que ha realizado la gente han ampliado el ámbito de aplicación de las herramientas de torneado de roscas, y el torneado de roscas internas en pequeños orificios es un ejemplo. Sin embargo, a pesar de la ampliación del ámbito de aplicación de las herramientas estándar, los fabricantes todavía tienen que encontrar problemas específicos, lo que crea espacio para la existencia de herramientas personalizadas. (Ver Figura 6) La herramienta especial desarrollada en cooperación con el proveedor de la herramienta es una opción que no se puede ignorar al buscar la herramienta de roscado correcta para un trabajo específico.
