роликов с осевой резьбой для пользователей токарных станков с ЧПУ: Modern Machine Shop

Резьба с накаткой обеспечивает стабильные результаты на заготовках. Представьте себе шлифование наиболее оптимального профиля на режущем инструменте. Как только он касается металла, он начинает изнашиваться. При намотке резьбы используются закаленные штампы, которые давят на материал, вызывая его пластическую деформацию в зеркальном отображении штампов.

Каждый раз, когда умирает, катят нить, они получают стресс. Напряжение нарастает до такой степени, что материал штампов просто сдается - утомительно.До тех пор, пока плашки не выйдут из строя, будет создаваться один и тот же профиль без регулировки головки.

Вот как извлечь выгоду из присущей последовательности прокатки.

Краткий обзор

Ролик с осевой резьбой выполняет свою работу, перемещаясь от передней части (задней бабки) детали вдоль осевой линии шпинделя. За один проход три (до шести) ролика, синхронизированные с помощью планетарной зубчатой ​​передачи, придают желаемой форме, глубине и шагу наружной резьбы на заготовку.Как правило, вращение заготовки вращает ролики. В токарных станках с ЧПУ резьбонарезную головку обычно устанавливают в револьверной головке.

Форма резьбы на осевых роликах состоит из прямых кольцевых колец, которые шлифуются до шага получаемой резьбы. Рулоны расположены в головке под углом перекоса, который приближен к спиральному (ведущему) углу резьбы.

Из-за угла перекоса можно использовать обе стороны валков. Угол наклона также вызывает движение вперед, что делает головку ролика самоподачей и самооткрытием.Поскольку он проходит через заготовку, осевая головка может производить нити, которые длиннее, чем она сама.

Pick A Thread

Текущая мощность для осевых резьбовых головок варьируется от 0,06 до 9 дюймов в диаметре. Помимо стандартных 60-градусных профилей, возможны acme, опора, кулак, накатка, сплайны, специальные профили и полировка.

Как и фаска на метчике, начало витка резьбы прогрессивное. Если бы первое кольцо на осевом рулоне имело полный профиль, оно сделало бы всю работу.Для обеспечения оптимального срока службы рулонов рекомендуется использовать более прогрессивные кольца.

Можно использовать более короткую прогрессию, чтобы позволить продвинуться ближе к плечу, но это отрицательно скажется на сроке службы. Стандартные выводы выражены как 2K, 1K и 0,6 К. Числа показывают, сколько кольцевых колец являются прогрессивными. Наименьшее расстояние, которое осевая система может привить к плечу, составляет шаг в 11/2 раз, что соответствует отведению 0,6 тыс.

Параметры станка с ЧПУ

Резьбовые головки имеют диапазон действия.Большие резьбовые головки имеют больший диапазон операций. Использование наилучшей эффективности, доступной из ниточного рулона, означает рассмотрение нескольких подходящих параметров.

Мы рассмотрим эти параметры. Для простоты мы опишем использование осевой головки Fette F2, в качестве нашего примера, получая резьбу ½-13 UNC 2A длиной приблизительно три дюйма. Диапазон резьбы от 5/16 до 5/8 дюйма.

• Лошадиная сила - В общем, если на машине может поместиться головка для намотки рулона, достаточно мощности.Там, где это все еще сомнительно, была разработана формула, которая может обеспечить оценку минимальной мощности. Он основан на нашем примере ½-13 с использованием стали 4140 (28-34 Rc):
  (1,037 × 10-6) × T × P × D × S = лошадиная сила
  Где:
  Константа = (1,037 × 10-6)
  T = прочность материала на растяжение = 125000 фунтов на квадратный дюйм
  P = шаг резьбы (1/13) = 0,077 "
  D = номинальный диаметр резьбы = 0,50"
  S = скорость вращения шпинделя = 917 об / мин (120 куб. Футов в минуту)
  (1,037 × 10-6) × 125 000 × 0,077 × 0,500 × 917 = 4,6 л.с.
  Чтобы определить, достаточно ли крутящего момента, примените следующую формулу:
  5250 × л.с. = крутящий момент (фут / фунт)
  об / мин
  Где:
  Константа = 5250
  л.с. = 4.6
  об / мин = 917 (120 куб. Футов в минуту)
  5250 × 4,6 = 26,3 фута / фунт
  917

Следует отметить, что эти значения являются приблизительными и в большинстве случаев фактические эксплуатационные результаты меньше.

• Время цикла - Время прокатки осевой резьбы можно рассчитать по одной формуле:
  60 × L = время (секунды)
  P × об / мин
  Где:
  Константа = 60
  L = длина = 3 "
  P = шаг резьбы (1/13) = 0,077 "
  об / мин = 917
  60 × 3 = 2,5 с
  0,077 × 917

• Скорости - Для большинства осевых систем рекомендуемая скорость составляет от 60 до 300 м.ч.Это не очень конкретно. Реально, скорость от 100 до 150 SFM должна охватывать большинство приложений. Мы использовали 120 SFM в нашем примере.
  Существует простой метод оптимизации скорости нарезания резьбы для токарного станка. Наименьшее количество нагрузки на шпиндель означает, что материал течет с наименьшим сопротивлением. Используя измеритель нагрузки шпинделя, встроенный в большинство токарных центров с ЧПУ, можно определить наилучшие обороты для применения.

Запустите проект по намотке резьбы примерно от 100 до 120 кубических футов в минуту и ​​увеличьте скорость с шагом 50-100 об / мин.Следите за точкой скорости, которая производит наименьшее количество нагрузки. Это будет оптимальная частота вращения для применения, автоматически учитывающая материал, твердость, диаметр, шаг, размер головки и мощность.

• Подача - Поскольку в осевой системе используются прямые кольцевые кольца, расположенные в головке под углом наклона, головки имеют самоподачу - один шаг резьбы за оборот. Для нашего (1 / 2-13) потока это 0,0769 ipr (дюймов на оборот).
  Но поскольку головка самоподающая, скорость подачи приблизительно равна 0.От 001 до 0,002 дюйма меньше шага может компенсировать удлинение материала и помогает обеспечить оптимальный срок службы рулона. Более оптимальные результаты будут получены при подаче резьбонарезной головки на 0,075 имп.
• Длина резьбы. Исключением из вышеупомянутого правила является комбинация шага и длины резьбы с расстоянием открытия головки. Другими словами, необходимо учитывать расстояние открытия головки или она открывается до конца хода.
  Наш F2 имеет расстояние открытия 0.120 дюймов Используя 0,002 дюйма под шагом в качестве скорости подачи (0,075 ipr), мы можем произвести приблизительно 60 нитей, прежде чем головка откроется - 0,120 / 0,002 = 60.

Следовательно, максимальная длина резьбы на 0,002 дюйма меньше шага (60 х 0,075 дюйма) будет составлять 4,5 дюйма. Если вам нужна нить длиной 4,75 дюйма, вы видите проблему.

В этом случае, если длина нити будет больше 4,5 дюймов, то подача на 0,001 дюйма меньше шага (0,076 ipr) даст вам приблизительно девять дюймов длины нити.

Если длина вашей нити превышает девять дюймов, просто подайте под шагом на пару дюймов, а затем подайте с шагом для баланса длины нити. Вы по-прежнему встроили «поплавок» для самостоятельной подачи, а возможности ЧПУ делают это простым.

Чтобы активировать открытие головки, запрограммируйте 0,5-секундное задержание в конце хода по оси Z. Это позволит сборке переднего конца самостоятельно продвигаться вперед достаточно, чтобы расцепить ролики - создавая зазор между роликами и резьбовой частью - следовательно, открывая головку.

Параметры заготовки

Прокатка резьбы применяется для самых разнообразных материалов и конфигураций заготовок. Процесс холодной штамповки не удаляет заготовку, чтобы сделать нить, а переставляет ее. Поэтому для получения точных результатов важно повернуть исходный материал до правильного диаметра заготовки.

• Диаметр заготовки - большинство резьбовых профилей симметричны, поэтому расстояние над линией шага равно расстоянию ниже линии шага.Поскольку объем материала в каждой области одинаков, диаметр начальной заготовки приблизительно равен диаметру шага накачиваемой нити.
  Вот эталонное уравнение, которое вы можете использовать для 60-градусных нитей формы:
  Номинальный диаметр - (0,72 × Шаг) = начальный диаметр заготовки (ссылка)
  Где:
  Константа = 0,72
  Номинальный диаметр = 0,50 "(равно OD без допуски вычтены)
  Шаг = 1/13 = 0,077 "
  0,50- (0,72 × 0,077") = 0,464 "(начальный диаметр заготовки)
  Большая часть материала, который смещен ниже линии шага, будет течь выше линии шага.Однако некоторые материалы будут сжаты, а некоторые вытянуты. Этот расчет только для справки.

Окончательный диаметр заготовки будет определен после регулировки накатной головки резьбы для получения конечного диаметра шага детали. Затем можно внести изменения в диаметр заготовки, чтобы получить номинальный диаметр детали.

Поскольку площадь вдоль линии шага резьбы больше, чем площадь на гребне нити, изменение диаметра заготовки будет оказывать большее влияние на основной диаметр.Отношение диаметра заготовки к основному диаметру составляет примерно 1: 3.

• Допуск на диаметр заготовки - при использовании отношения 1: 3 допуск на диаметр заготовки в этом случае может составлять примерно одну треть от основного допуска резьбы. Хорошее эмпирическое правило заключается в том, что допуск на диаметр заготовки не должен превышать половины допуска на диаметр резьбы.
• Угол снятия фаски. Распространенная ошибка при намотке резьбы начинается с угла на предварительно свернутой заготовке, равного углу, который должен быть получен на готовой детали.Как и диаметр заготовки, угол наклона фаски будет меняться в зависимости от смещения материала в процессе намотки резьбы.
  Предварительно свернутый угол фаски изменится примерно на 15 градусов от центральной линии детали. Например, угол в 30 градусов будет смещен наружу примерно на 45 градусов.

Рекомендуются предварительно скошенные углы фаски от 10 до 30 градусов от осевой линии детали. Для более прочных материалов и более грубых шагов следует использовать меньшие углы от 10 до 20 градусов.

При угле наклона фаски более 30 градусов смещенный материал будет прижиматься к передней стороне резьбового ролика. Боковая сила, которая не находится на носителе задней фланг, позволит сократить рулонную жизнь и может привести к повреждению резьбы валкам.

Начальный диаметр угла снятия фаски также важен. Для осевой системы она должна быть на половину высоты одного зуба (приблизительно от 0,020 до 0,040 дюйма) меньше, чем малый диаметр резьбы. Если начальный диаметр угла фаски слишком велик, некоторый материал будет вытекать вперед и привести к тому, что поверхность детали станет вогнутой.Это условие может отрицательно сказаться на сроке службы катушки.

• Подрезка - Подрезка или нет, следует следовать тем же рекомендациям для фаски. Подрезка не является необходимой для операции прокатки, если сопутствующая часть может обеспечить биение резьбы. Если деталь имеет подрез, начальный диаметр угла фаски должен быть меньше, чем минимальный диаметр конечной резьбы, иначе валки оставят следы в этой области.

Регулировка ролика

Обычно используются два метода регулировки ролика: либо точная резьбовая деталь, либо калибр-пробка (точеный диаметр), диаметр которого равен корню резьбы или меньшему диаметру.Поместите это между роликами и «закройте» их, пока они не вступят в контакт. Это будет начальная настройка.

Пожалуйста, примите во внимание, что усилие ролика будет больше, чем ваша начальная установка для ручной фиксации. Вы можете предположить, что рулоны должны быть отрегулированы немного меньше - от половины до одной отметки в отрицательном направлении на калибровочной шкале.

Важно понимать, что там, где установлены рулоны, получается корень (второстепенный) диаметр резьбы и углы боковой поверхности.В свою очередь, боковые углы математически определяют диаметр шага резьбы.

Количество материала, которое мы смещаем по «диаметру заготовки», даст конечный наружный или основной диаметр резьбы. Дело в том, чтобы сначала отрегулировать рулоны по диаметру шага. (Вам следует побеспокоиться о большом диаметре позже.) После измерения первой тестовой детали любые дальнейшие изменения настройки должны быть небольшими - менее одной четверти метки на калибровочной шкале.

Поместите предварительно отрегулированную головку в револьверную головку станка, переместитесь на ноль по оси X и поверните открытые роликовые нити по оси Z по диаметру заготовки.Перемещайте револьверную головку / головку вперед до тех пор, пока поверхность рулонов не окажется там, где вы хотите, чтобы нить закончилась.

Вот подсказка: если задействовано плечо, закройте головку / рулоны вниз на диаметр заготовки. Слегка откройте головку и, повернув один рулон, сдвиньте ее вперед по оси Z, пока рулон не остановится - вы попали в плечо. Укажите эту позицию на контроле и выполните резервное копирование от 0,005 до 0,020 дюйма. Укажите эту позицию на регуляторе и введите ее как конец перемещения по оси Z. Вы обманули машину.

Когда вы снимаете деталь и закрываете головку, сборка переднего конца физически сдвигается назад на фиксированную величину (в зависимости от размера головки и производителя). В процессе работы, когда головка находится в конце хода по оси Z, она будет делать короткие замыкания на эту фиксированную величину. С запаздыванием от 1/2 до 1 секунды, запрограммированным в конце хода по оси Z, узел переднего конца будет самоподвижаться вперед и самораскрываться в ранее установленном положении.

Находясь в этой позиции, давайте сделаем так называемую «быструю проверку» на выравнивание.Вручную закройте голову / скатайте на заготовку. Если у нас хорошее выравнивание, все три рулона будут соприкасаться с диаметром заготовки примерно в одно и то же время. Вращая рулоны, попытайтесь найти первый и последний рулон, который вступает в контакт.

Теперь позвони в суд. Этот метод даст вам представление о выравнивании головы и направлении любого смещения. Конечная цель - установить ролики на заготовку правильного размера, чтобы получить указанный размер и качество резьбы.

Автоматическое закрытие

Как мы уже видели, резьбовой ролик открывается автоматически в расчетной точке его хода. Автоматическое закрытие обычно выполняется в течение нормального цикла машины. К сожалению, различия в станках с ЧПУ затрудняют предоставление единого метода закрытия. Осевые головки обычно имеют ручку, которую можно использовать для ручного закрытия головки. Эту ручку или приспособление можно использовать для автоматического закрытия головы.

Например, головка может быть расположена таким образом, чтобы стандартный указатель револьвера проводил рукоятку мимо неподвижного объекта, такого как нижняя крышка, вторая револьверная головка, задняя бабка, кронштейн и т. Д., Таким образом, автоматически закрывая головку.

Программирование

Был написан программный образец для накатывания резьбы ½-13 длиной 3 дюйма, расположенной на станции 8 на револьверной головке. После того, как нить накатана, мы индексируем на станцию ​​10 и перемещаем головку к предварительно установленной угловой скобке, чтобы сбросить (закрыть) головку.

в закрытии

Хороший производитель резьбонарезных головок должен предоставить квалифицированную техническую поддержку не только для своего оборудования, но и для предложений по вашему применению. В равной степени важно, чтобы вы предоставили производителю оборудования для нарезания резьбы как можно больше информации о задании, а именно: оттиск детали, материал (включая твердость более 30 Rc), количество, станок, операции, заготовка прутка, патрон, задняя бабка и / или между центрами.Как и в случае с нарезкой, существуют разные методы, используемые при намотке резьбы. Какая система лучше, зависит главным образом от вышеуказанных факторов.

,