Gwintowanie CNC, czyli gwintowanie sterowane numerycznie to technika obróbki, która polega na tworzeniu gwintów na powierzchniach metalowych za pomocą specjalistycznych maszyn CNC. Proces ten wykorzystuje precyzyjne narzędzia do stworzenia dokładnych i powtarzalnych gwintów, co jest kluczowe w produkcji przemysłowej.
Gwintowanie na tokarce CNC
Tokarka CNC jest jednym z najczęściej wykorzystywanych typów maszyn do gwintowania. Proces gwintowania na tokarce CNC polega na obróbce powierzchni zewnętrznej elementu. Maszyna, sterowana komputerowo, z dużą precyzją obrabia detale, tworząc gwinty o określonym profilu i średnicy.
Gwintowanie na frezarce CNC
Frezarka CNC to kolejne urządzenie wykorzystywane w procesie gwintowania. W przeciwieństwie do tokarki, frezarka CNC jest wykorzystywana do gwintowania otworów. Mechanizm ten składa się z obrotowego frezu, który jest sterowany numerycznie, co pozwala na wykonanie gwintu o żądanym kształcie i wielkości.
Czym są parametry gwintowania?
Parametry gwintowania, takie jak średnica, kierunek i kąt gwintu, są ustawiane za pomocą programu sterującego maszyną CNC. Inne istotne parametry to głębokość gwintu, kierunek gwintu (prawoskrętny czy lewoskrętny) oraz typ gwintu (np. metryczny, calowy). Precyzyjne ustawienie tych parametrów jest kluczowe dla prawidłowego funkcjonowania gotowego elementu. Poniżej przedstawiamy szczegółowy opis kluczowych parametrów gwintowania:
- Średnica gwintu - To jedna z najważniejszych wartości w procesie gwintowania. Średnica gwintu to odległość między przeciwnymi punktami na ściankach gwintu. Możemy rozróżnić średnicę zewnętrzną (maksymalna odległość między szczytami nici gwintu) oraz średnicę wewnętrzną (minimalna odległość między dolinami nici gwintu). Wartość ta jest zależna od typu i rozmiaru gwintu, który chcemy utworzyć.
- Kierunek gwintu - Kierunek gwintu, czyli skrętność, definiuje, czy gwint jest prawoskrętny czy lewoskrętny. Prawoskrętne gwinty zaciskają się przy obracaniu zgodnie z ruchem wskazówek zegara, podczas gdy gwinty lewoskrętne zaciskają się przy obracaniu przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Wybór kierunku gwintu zależy od zastosowania końcowego elementu.
- Kąt gwintu - Kąt gwintu to kąt mierzony między symetrycznymi ściankami profilu gwintu. Jego wartość zależy od typu gwintu – na przykład, w gwincie metrycznym kąt ten wynosi 60 stopni, podczas gdy w gwincie calowym (UNC/UNF) jest to 55 stopni.
- Głębokość gwintu - Głębokość gwintu to odległość między wierzchołkiem, a doliną nici gwintu. Jest to ważny parametr, który wpływa na wytrzymałość i funkcjonalność gwintu.
- Typ gwintu - Typ gwintu określa jego kształt i profil. Istnieje wiele różnych typów gwintów, w tym gwinty metryczne, calowe, trapezowe czy rur. Każdy z nich ma swoje specyficzne zastosowanie i wymaga użycia odpowiedniego narzędzia do jego wykonania.
Gwintowanie na obrabiarkach CNC
Gwintowanie na obrabiarkach CNC to technika, która polega na sterowanym numerycznie procesie tworzenia gwintu, zarówno zewnętrznego, jak i wewnętrznego. Używa się do tego specjalistycznych narzędzi, takich jak gwintowniki i frezy. Zaletą tej techniki jest duża precyzja i powtarzalność, co jest niezwykle istotne w produkcji seryjnej.
Gwintowanie otworów
Gwintowanie otworów jest jednym z kluczowych zastosowań gwintowania CNC. Dzięki precyzyjnemu sterowaniu numerycznemu, możliwe jest wykonanie gwintów wewnętrznych o określonych parametrach. Proces ten jest niezwykle istotny w produkcji elementów maszyn i urządzeń, gdzie dokładność gwintu może wpływać na funkcjonowanie całego systemu mechanizmów.
Gwintowanie CNC metalu
Ten proces jest szeroko stosowany w przemyśle metalowym. Dzięki zaawansowanej technologii CNC, możliwe jest gwintowanie różnego rodzaju metali, takich jak:
- stal,
- aluminium,
- miedź,
- tytan.
Proces ten pozwala na wykonanie bardzo precyzyjnych i powtarzalnych gwintów, które są kluczowe w wielu gałęziach przemysłu.
Czym jest walcowanie gwintów?
Walcowanie gwintów to alternatywna metoda gwintowania, która polega na odkształcaniu materiału za pomocą specjalnych rolek. Ta technika jest często stosowana tam, gdzie wymagana jest wyjątkowa wytrzymałość gwintu, jak na przykład w przemyśle motoryzacyjnym. Walcowanie gwintów może być również realizowane na maszynach CNC (sterowanych numerycznie), co zapewnia jeszcze większą precyzję i powtarzalność procesu.
Jak przebiega proces gwintowania CNC?
Proces gwintowania na maszynach CNC zaczyna się od wyboru odpowiedniego narzędzia, które jest mocowane w uchwycie maszyny. Do gwintowania zewnętrznego często stosuje się narzędzia skrawające, takie jak noże tokarskie, natomiast do gwintowania wewnętrznego używa się gwintowników lub frezów. Następnie, za pomocą oprogramowania CNC, programista maszyny ustawia wszystkie niezbędne parametry. Te obejmują m.in. średnicę gwintu, ilość nici na cal, głębokość gwintu, kierunek gwintu (prawoskrętny czy lewoskrętny) oraz typ gwintu. Po ustawieniu tych parametrów, maszyna jest gotowa do rozpoczęcia procesu gwintowania. Podczas procesu gwintowania, narzędzie skrawające obraca się z odpowiednią prędkością i przemieszcza się wzdłuż ścieżki zaprogramowanej w oprogramowaniu CNC. W wyniku tego procesu, na powierzchni obrabianej części powstaje gwint o zaprogramowanych parametrach.
W jakich produktach można zastosować gwintowanie CNC?
Gwintowanie CNC ma wiele zastosowań w różnych gałęziach przemysłu. Dzięki precyzyjności i powtarzalności procesu, sprawdza się ono idealnie w sytuacji, kiedy każdy element musi spełniać ścisłe normy. W przemyśle samochodowym, gwintowanie CNC jest wykorzystywane do produkcji wielu komponentów, takich jak:
- śruby,
- nakrętki,
- wały, i wiele innych.
W sektorze lotnictwa, precyzyjne gwinty są kluczowe dla bezpieczeństwa i niezawodności samolotów. W przemyśle ciężkim, takim jak produkcja turbin wiatrowych czy sprzętu górniczego, gwinty muszą być wyjątkowo wytrzymałe, co jest możliwe do osiągnięcia dzięki technologii gwintowania CNC.
Gwintowniki maszynowe oraz charakterystyka otworów
Gwintowniki maszynowe to narzędzia, które są specjalnie zaprojektowane do procesu gwintowania. Są bardzo wytrzymałe i trwałe, co oznacza, że mogą być używane przez długi czas bez zużycia. Otwory, w których robimy gwinty, mogą być "przelotowe" albo "nieprzelotowe". Otwory przelotowe to takie, które przechodzą przez cały materiał, a nieprzelotowe to te, które kończą się wewnątrz materiału. Gwintowanie otworów przelotowych jest zazwyczaj łatwiejsze, ponieważ wióry mogą wydostać się z drugiej strony otworu. Czasami gwintowniki są pokryte specjalnym materiałem, aby zwiększyć ich trwałość.
Czym są gwinty wewnętrzne i jak powstają?
Obróbka gwintów wewnętrznych odbywa się przy użyciu jednokrawędziowego narzędzia do gwintowania zamiast konwencjonalnego gwintownika. Gdy części mają wewnętrzne otwory wymagające gwintowania, konieczne jest usunięcie rzeczywistych gwintów z modelu CAD, pozostawiając jedynie średnicę nadrzędną. Prawidłowo stworzone oprogramowanie jest w stanie zidentyfikować otwór podlegający gwintowaniu, jeśli:
- Mieści się w ramach średnic odpowiedniego gwintu,
- Wyrównany jest z jedną z trzech głównych osi frezowania,
- Jest ortogonalny do osi obrotu w tokarce.
Możliwe jest także gwintowanie wewnętrzne na obrabianych elementach tokarskich. Wiele z opisanych technik może być zastosowanych do gwintowania na tokarce za pomocą narzędzi pod napięciem, choć dostępne gwinty mogą być bardziej ograniczone niż w przypadku frezowania. Zakres gwintów UNC i UNF wynosi od #4-40 do ½-20, a gwinty metryczne oscylują w okolicy od M3 do M10. Z użyciem aktywnych oprzyrządowań, możliwe jest wykonanie gwintów promieniowych, osiowych i centralnych. To wpływa na gwintowanie, gdyż niektóre gwinty dostępne są jedynie w pozycji centralnej. Podczas obróbki z gwintem wewnętrznym, otwór może być głębszy, niż możliwości narzędzia do gwintowania. W takim wypadku istnieje kilka możliwości do rozważenia, zależnie od konkretnych wymagań. Opisujemy je poniżej:
- Użycie głębszego narzędzia - Jeśli dostępne są dłuższe narzędzia do gwintowania, mogą one być wykorzystane do obróbki głębszych otworów. Warto jednak zauważyć, że dłuższe narzędzia mogą być mniej stabilne i będą zwiększyć ryzyko pęknięcia lub uszkodzenia.
- Obróbka ręczna - Jeżeli maszyna nie jest w stanie dokonać gwintowania do wymaganej głębokości, obróbka ręczna może być alternatywą dla tego procesu. Oznacza to jednak dodatkowe koszty i czas.
- Zmiana projektu - W niektórych przypadkach możliwe jest zaprojektowanie części, aby zmniejszyć głębokość gwintu, nie wpływając jednocześnie na jej funkcjonalność.
- Użycie technologii gwintowania bez wywijania - W przypadku otworów o dużych głębokościach, technologia gwintowania bez wywijania, takie jak gwintowanie na sucho, może być odpowiednim rozwiązaniem. Pozwala to na utworzenie gwintów na dużą głębokość bez konieczności usuwania wiórów.
Każda z powyższych opcji ma swoje zalety i wady, dlatego wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od specyficznych wymagań danego projektu i ograniczeń narzędziowych. Ważne jest, aby rozważać te czynniki podczas projektowania części i planowania procesu gwintowania.
Czym są gwinty zewnętrzne i jak działają?
Integracja tokarek do procesów technologicznych umożliwiła nam zwiększenie oferty wykonania gwintów zewnętrznych. Jesteśmy w stanie oferować różne rozmiary gwintów zewnętrznych, pod warunkiem, że twoje części są zgodne z procesem toczenia. Stosujemy narzędzie do gwintowania niestandardowego, które jest dostosowane do konkretnych rozmiarów gwintów, głębokości i lokalizacji w geometrii części. Nowoczesna technika toczenia, którą stosujemy umożliwia stworzenie gwintów zewnętrznych na linii środkowej części - podobnie jak narzędzia sterowane numerycznie pozwalają one na gwintowanie otworów wewnętrznych, o ile przestrzegane są te same wytyczne co w procesie frezowania. Nie ogranicza się to tylko do otworów centralnych - gwinty można również wykonywać na otworach osiowych i promieniowych.
Jak tworzyć gwinty zewnętrzne?
Podobnie jak przy gwintach wewnętrznych, projektowanie gwintów zewnętrznych dla części obrabianych na tokarkach wymaga usunięcia rzeczywistych gwintów z modelu CAD, aby oprogramowanie mogło je zidentyfikować. Dodatkowo, gwinty zewnętrzne powinny być modelowane z myślą o frezowaniu, a nie toczeniu. Gwinty zewnętrzne są rzadziej projektowane na częściach w porównaniu do gwintów wewnętrznych, jednak jesteśmy w stanie skutecznie je wykonać. Gwinty zewnętrzne są tworzone połową średnicy narzędzia, po czym obrabiana część jest obracana o 180 stopni, a gwinty na przeciwnej stronie są wykonywane w ten sam sposób. W przypadku dużych, grubszych gwintów zewnętrznych, ta metoda działa dobrze. Gwinty zewnętrzne o niewielkich rozmiarach, takie jak 6-32,są trudniejsze do wyprodukowania za pomocą frezu kulowego lub płaskiego, z uwagi na to, że większy promień pozostałby przy podstawie gwintu, gdy skok jest zbyt mały. W takim przypadku, konieczne może być przeprowadzenie procesu przez narzędzie do obróbki gwintów, aby usunąć nadmiar materiału.
Rola momentu obrotowego podczas procesu gwintowania
Moment obrotowy, który jest zastosowany do wrzeciona maszyny CNC jest jednym z najważniejszych aspektów procesu gwintowania. Odpowiada on za siłę, która jest używana do obracania gwintownika, umożliwiając mu skrawanie materiału. Musi on być wystarczająco duży, aby gwintownik mógł przeciąć materiał i utworzyć gwint, ale nie na tyle duży, aby uszkodzić narzędzie lub materiał. Ponadto zbyt duży moment obrotowy może prowadzić do nadmiernego zużycia narzędzia, a nawet do jego złamania. Z drugiej strony, zbyt niski moment obrotowy może spowodować, że gwintownik nie będzie w stanie prawidłowo przyciąć materiału, co może prowadzić do wadliwości gwintu.
Regulacja momentu obrotowego
W maszynach CNC moment obrotowy można regulować, co pozwala na dokładne dostosowanie go do wymogów konkretnego zadania. Dostosowanie momentu obrotowego do materiału i rozmiaru gwintu, który ma być utworzony, jest kluczowe dla osiągnięcia optymalnych wyników.Niezwykle istotne jest również monitorowanie i nadzorowanie
momentu obrotowego podczas procesu gwintowania. Nagłe skoki momentu obrotowego mogą wskazywać na problemy, takie jak np. zablokowany gwintownik, co może prowadzić do uszkodzenia maszyny lub narzędzia. Wiele maszyn CNC ma wbudowane systemy monitorowania, które mogą automatycznie zatrzymać cały proces, jeśli moment obrotowy przekracza bezpieczny zakres.
Podsumowanie
Gwintowanie CNC to proces, w którym tworzymy gwinty w otworach, czy wzory na powierzchni otworu. Kiedy robimy to na maszynie, używamy gwintowników maszynowych. Podczas gwintowania istotne jest uważne dobranie parametrów skrawania, takich jak prędkość skrawania i posuw. Prędkość skrawania to szybkość, z jaką gwintownik przemieszcza się przez materiał, podczas gdy posuw to odległość, jaką gwintownik przesuwa się na jeden obrót. Dla przykładu, jeśli prędkość skrawania wynosi 800, oznacza to, że gwintownik przemieszcza się z prędkością 800 metrów na minutę. Moment obrotowy to siła, którą musimy zastosować do wrzeciona (część maszyny, która obraca gwintownik), aby obracało się z odpowiednią prędkością. To jest ważne, ponieważ zbyt duża siła może uszkodzić gwintownik lub materiał, a zbyt mała - może spowodować, że gwintowanie nie będzie skuteczne. Aby poprawnie wykonać proces gwintowania, należy posiadać odpowiednie umiejętności i wiedzę. Obejmuje to umiejętność właściwego doboru gwintowników, ustawienia parametrów skrawania i prawidłowego obsługiwania maszyny. Bez tego proces gwintowania może być trudny i potencjalnie niebezpieczny, a także doprowadzić do uszkodzenia materiału, czy narzędzi. Nasza firma i wykwalifikowany personel pomoże Ci przejść przez ten trudny proces.