Wie viel wissen Sie über die Bearbeitungsmethode von Gewinden in der CNC-Bearbeitung?
Bei der CNC-Bearbeitung werden Gewinde typischerweise durch Schneid- oder Umformvorgänge erzeugt.Hier sind einige häufig verwendete Thread-Verarbeitungsmethoden, die vom Anebon-Team bereitgestellt werden:
Tippen:Bei dieser Methode werden Gewinde mit einem Gewindebohrer geschnitten, einem Werkzeug mit spiralförmigen Nuten.Das Gewindeschneiden kann sowohl von Hand als auch maschinell erfolgen und eignet sich zur Herstellung von Innengewinden.
Gewindefräsen: Beim Gewindefräsen wird ein rotierendes Schneidwerkzeug mit mehreren Nuten verwendet, um Gewinde zu erzeugen.Es handelt sich um eine vielseitige Methode, die sowohl für Innen- als auch für Außengewinde verwendet werden kann.Bei größeren Gewinden oder wenn unterschiedliche Gewindegrößen und -typen erforderlich sind, wird das Gewindefräsen häufig bevorzugt.
Gewindedrehen:Bei dieser Methode wird ein auf einer Drehmaschine montiertes Einzelschneidwerkzeug verwendet, um Außengewinde zu erstellen.Das Gewindedrehen wird üblicherweise für große oder lange Gewinde verwendet und eignet sich sowohl für gerade als auch für konische Gewinde.
Gewinderollen:Beim Gewindewalzen übt eine Matrize aus gehärtetem Stahl Druck auf das Werkstück aus, um das Material zu verformen und das Gewinde zu formen.Diese Methode ist effizient und erzeugt hochwertige Fäden, sodass sie für die Massenproduktion geeignet ist.
Gewindeschleifen:Beim Gewindeschleifen handelt es sich um einen Präzisionsbearbeitungsprozess, bei dem mithilfe einer Schleifscheibe Gewinde erzeugt werden.Es wird häufig für die hochpräzise und qualitativ hochwertige Gewindeherstellung eingesetzt, insbesondere für komplexe oder spezielle Gewinde.
Bei der Auswahl einer Gewindeverarbeitungsmethode sollten Faktoren wie Gewindegröße, Genauigkeitsanforderungen, Materialeigenschaften, Produktionsvolumen und Kostenüberlegungen berücksichtigt werden.
Geschichte
Das englische Wort für Schraube ist Screw.Die Bedeutung dieses Wortes hat sich in den letzten Jahrhunderten stark verändert.Zumindest im Jahr 1725 bedeutet es „Paarung“.
Die Anwendung des Fadenprinzips lässt sich auf das spiralförmige Wasserhebewerkzeug zurückführen, das der griechische Gelehrte Archimedes im Jahr 220 v. Chr. schuf.
Im 4. Jahrhundert n. Chr. begannen Länder entlang des Mittelmeers, das Prinzip von Bolzen und Muttern auf Pressen zum Brauen von Wein anzuwenden.Damals wurden die Außengewinde alle mit einem Seil um einen zylindrischen Stab gewickelt und dann entsprechend dieser Markierung graviert, während die Innengewinde oft durch Hämmern der Außengewinde mit weicheren Materialien geformt wurden.
Bereits um 1500 tauchte in der vom Italiener Leonardo da Vinci gezeichneten Skizze des Gewindebearbeitungsgeräts die Idee auf, mithilfe der Innenschraube und des Wechselgetriebes Gewinde unterschiedlicher Steigung zu bearbeiten.Seitdem hat sich in der europäischen Uhrenindustrie die Methode des maschinellen Gewindeschneidens weiterentwickelt.
Im Jahr 1760 erhielten die britischen Brüder J. Wyatt und W. Wyatt ein Patent zum Schneiden von Holzschrauben mit einer speziellen Vorrichtung.Im Jahr 1778 stellte der Brite J. Ramsden einst ein über ein Schneckenradpaar angetriebenes Gewindeschneidgerät her, mit dem lange Gewinde mit hoher Präzision bearbeitet werden konnten.Im Jahr 1797 nutzte der Brite H. Mozley die weibliche Leitspindel und das Austauschgetriebe, um auf der von ihm verbesserten Drehmaschine Metallgewinde mit unterschiedlichen Steigungen zu drehen, und etablierte die grundlegende Methode des Gewindedrehens.
In den 1820er Jahren stellte Maudsley die ersten Gewindebohrer und Matrizen für die Gewindebearbeitung her.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts förderte die Entwicklung der Automobilindustrie die Standardisierung von Gewinden und die Entwicklung verschiedener präziser und effizienter Gewindeverarbeitungsverfahren weiter.Nach und nach wurden verschiedene automatisch öffnende Schneidköpfe und automatisch schrumpfende Gewindebohrer erfunden, und es begann, Gewindefräsen anzuwenden.
In den frühen 1930er Jahren kam das Gewindeschleifen auf.
Obwohl die Gewindewalztechnologie im frühen 19. Jahrhundert patentiert wurde, verlief die Entwicklung aufgrund der Schwierigkeit bei der Formenherstellung sehr langsam.Erst im Zweiten Weltkrieg (1942–1945) konnte das Problem aufgrund der Anforderungen der Munitionsproduktion und der Entwicklung der Gewindeschleiftechnik gelöst werden.Das Präzisionsproblem des Formenbaus hat eine rasante Entwicklung erfahren.
Der Thread ist hauptsächlich in Verbindungsthread und Übertragungsthread unterteilt
Die Verarbeitungsmethoden für Verbindungsgewinde sind hauptsächlich: Gewindeschneiden, Gewindeschneiden, Gewindeschneiden, Rollen, Rollen usw.
Für das Übertragungsgewinde sind die Hauptbearbeitungsverfahren: Grob- und Feindrehen – Schleifen, Wirbelfräsen – Grob- und Feindrehen usw.
Die erste Kategorie: Gewindeschneiden
Bezieht sich im Allgemeinen auf die Methode zur Bearbeitung von Gewinden an Werkstücken mit Formwerkzeugen oder Schleifwerkzeugen, hauptsächlich einschließlich Drehen, Fräsen, Gewindeschneiden und Gewindeschleifen, Schleifen und Wirbelschneiden.Beim Drehen, Fräsen und Schleifen von Gewinden sorgt die Übertragungskette der Werkzeugmaschine bei jeder Drehung des Werkstücks dafür, dass das Drehwerkzeug, der Fräser oder die Schleifscheibe eine Führung präzise und gleichmäßig entlang der Achse des Werkstücks bewegt.Beim Gewindeschneiden oder Gewindeschneiden führen das Werkzeug (Gewindebohrer oder Matrize) und das Werkstück eine relative Drehbewegung aus, und die erste gebildete Gewindenut führt das Werkzeug (oder Werkstück) so, dass es sich axial bewegt.
1. Gewindedrehen
Zum Drehen von Gewinden auf einer Drehmaschine kann ein Formdrehmeißel oder ein Gewindekamm verwendet werden.Das Gewindedrehen mit einem formgebenden Drehmeißel ist aufgrund des einfachen Aufbaus des Werkzeugs eine gängige Methode zur Einzelstück- und Kleinserienfertigung von Gewindewerkstücken;Das Drehen von Gewinden mit einem Gewindekammwerkzeug weist eine hohe Produktionseffizienz auf, die Werkzeugstruktur ist jedoch komplex und eignet sich nur für die Produktion mittlerer und großer Serien. Drehen von Werkstücken mit kurzem Gewinde und feiner Steigung.Die Steigungsgenauigkeit beim Trapezgewindedrehen auf gewöhnlichen Drehmaschinen kann im Allgemeinen nur die Klassen 8 bis 9 erreichen (JB2886-81, das gleiche unten);Die Bearbeitung von Gewinden auf speziellen Gewindedrehmaschinen kann die Produktivität oder Genauigkeit erheblich verbessern.
2. Gewindefräsen
Prototyp CNC-Fräsenmit einem Scheibenschneider oder Kammschneider auf einer Gewindefräsmaschine.
Scheibenfräser werden hauptsächlich zum Fräsen trapezförmiger Außengewinde an Werkstücken wie Gewindestangen und Schnecken eingesetzt.Der kammförmige Fräser wird zum Fräsen von Innen- und Außengewinden sowie Kegelgewinden verwendet.Da es mit einem mehrschneidigen Fräser gefräst wird und die Länge seines Arbeitsteils größer ist als die Länge des bearbeiteten Gewindes, muss das Werkstück zur Bearbeitung nur 1,25 bis 1,5 Umdrehungen gedreht werden.Fertig, die Produktivität ist hoch.Die Steigungsgenauigkeit beim Gewindefräsen kann im Allgemeinen 8–9 Grad erreichen und die Oberflächenrauheit beträgt R5–0,63 Mikrometer.Dieses Verfahren eignet sich für die Serienfertigung von Gewindewerkstücken mit allgemeiner Präzision oder für die Grobbearbeitung vor dem Schleifen.
Gewindefräser zur Bearbeitung von Innengewinden
3. Gewindeschleifen
Es wird hauptsächlich zur Bearbeitung von Präzisionsgewinden gehärteter Werkstücke auf Gewindeschleifmaschinen eingesetzt.Je nach Querschnittsform der Schleifscheibe kann diese in zwei Typen unterteilt werden: Einlinien-Schleifscheibe und Mehrlinien-Schleifscheibe.Die Teilungsgenauigkeit des einzeiligen Schleifscheibenschleifens kann 5–6 Stufen betragen, die Oberflächenrauheit beträgt R1,25–0,08 Mikrometer und das Abrichten der Schleifscheibe ist bequemer.Dieses Verfahren eignet sich zum Schleifen von Präzisionsgewindespindeln, Gewindelehren, Schnecken, kleinen Chargen von Gewindewerkstücken und zum HinterschleifenPräzisionsdrehteil.
Das Mehrlinien-Schleifscheibenschleifen wird in zwei Arten unterteilt: das Längsschleifverfahren und das Tauchschleifverfahren.Beim Längsschleifverfahren ist die Breite der Schleifscheibe kleiner als die Länge des zu schleifenden Gewindes und das Gewinde kann durch ein- oder mehrmaliges Längsverschieben der Schleifscheibe auf das endgültige Maß geschliffen werden.Beim Einstechschleifverfahren ist die Breite der Schleifscheibe größer als die Länge des zu schleifenden Gewindes.
Die Schleifscheibe schneidet radial in die Werkstückoberfläche ein und nach ca. 1,25 Umdrehungen kann das Werkstück geschliffen werden.Die Produktivität ist hoch, aber die Präzision ist etwas geringer und das Abrichten der Schleifscheibe ist komplizierter.Das Tauchschleifverfahren eignet sich zum Hinterschleifen von Gewindebohrern in großen Stückzahlen und zum Schleifen einiger Gewinde zur Befestigung.
4. Gewindeschleifen
Der Gewindeschleifer mit Mutter oder Schraube besteht aus weichen Materialien wie Gusseisen und demCNC-Drehteiledes bearbeiteten Gewindes am Werkstück, das einen Steigungsfehler aufweist, wird in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gedreht, um die Steigungsgenauigkeit zu verbessern.Gehärtete Innengewinde werden in der Regel auch geschliffen, um Verformungen zu vermeiden und die Genauigkeit zu verbessern.
5. Gewindeschneiden und Gewindeschneiden
Klopfen
Um das Innengewinde zu bearbeiten, muss der Gewindebohrer mit einem bestimmten Drehmoment in das vorgebohrte untere Loch am Werkstück geschraubt werden.
Einfädeln
Dabei wird mit der Matrize das Außengewinde am Stangen- (oder Rohr-) Werkstück geschnitten.Die Bearbeitungsgenauigkeit beim Gewindeschneiden oder Gewindeschneiden hängt von der Genauigkeit des Gewindebohrers oder der Matrize ab.
Obwohl es viele Methoden zur Bearbeitung von Innen- und Außengewinden gibt, können Innengewinde mit kleinem Durchmesser nur durch Gewindebohrer bearbeitet werden.Das Gewindeschneiden und Gewindeschneiden kann von Hand oder mit Drehmaschinen, Bohrmaschinen, Gewindeschneidmaschinen und Gewindeschneidmaschinen erfolgen.
Die zweite Kategorie: Gewinderollen
Ein Bearbeitungsverfahren, bei dem das Werkstück durch einen formgebenden Walzstempel plastisch verformt wird, um Gewinde zu erhalten.Das Gewinderollen erfolgt im Allgemeinen auf einer Gewinderollmaschine oder einem Drehautomaten mit automatisch öffnendem und schließendem Gewinderollkopf.Außengewinde für die Massenproduktion von Standard-Verbindungselementen und anderen Gewindeverbindungen.Der Außendurchmesser des gerollten Gewindes beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 25 mm, die Länge beträgt nicht mehr als 100 mm, die Gewindegenauigkeit kann Stufe 2 (GB197-63) erreichen und der Durchmesser des verwendeten Rohlings entspricht in etwa der Steigung Durchmesser des verarbeiteten Fadens.Beim Walzen können im Allgemeinen keine Innengewinde verarbeitet werden. Bei Werkstücken aus weichen Materialien können jedoch rillenlose Extrusionsgewindebohrer zum Kaltfließpressen von Innengewinden verwendet werden (der maximale Durchmesser kann etwa 30 mm erreichen). Das Funktionsprinzip ähnelt dem Gewindeschneiden.Das zum Kaltfließpressen von Innengewinden erforderliche Drehmoment beträgt ca
Doppelt so hoch wie beim Gewindeschneiden, und die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität sind etwas höher als beim Gewindeschneiden.
Vorteile des Gewinderollens: ①Die Oberflächenrauheit ist geringer als beim Drehen, Fräsen und Schleifen;②Die Oberfläche des Gewindes kann nach dem Walzen durch Kalthärtung die Festigkeit und Härte erhöhen;③Hohe Materialausnutzung;④Die Produktivität wird im Vergleich zur Schneidbearbeitung verdoppelt und ist leicht zu automatisieren.⑤ Die Lebensdauer des Walzwerkzeugs ist sehr lang.Das Rollgewinde erfordert jedoch, dass die Härte des Werkstückmaterials HRC40 nicht überschreitet;die Anforderungen an die Maßhaltigkeit des Rohlings sind hoch;Die Präzision und Härte der Rollform sind ebenfalls hoch und es ist schwierig, die Form herzustellen.Es ist nicht zum Einrollen von Gewinden mit asymmetrischen Zahnformen geeignet.
Entsprechend den unterschiedlichen Walzwerkzeugen kann das Gewindewalzen in zwei Arten unterteilt werden: Gewindewalzen und Gewindewalzen.
6. Reiben
Zwei Gewinderollbretter mit Gewindeprofil sind einander gegenüber mit einer halben Steigung versetzt angeordnet, das statische Brett ist feststehend und das bewegliche Brett führt eine hin- und hergehende lineare Bewegung parallel zum statischen Brett aus.Wenn daskundenspezifisch bearbeitete TeileWird zwischen den beiden Platten zugeführt, bewegt sich die bewegliche Platte vorwärts und reibt das Werkstück, wodurch sich dessen Oberfläche plastisch verformt und Gewinde bildet (Abbildung 6 [Gewinderollen]).
7. Gewinderollen
Es gibt drei Arten des Gewinderollens: Radial-Gewinderollen, Tangential-Gewinderollen und Rollkopf-Gewinderollen.
① Radiales Gewinderollen: 2 (oder 3) Gewinderollräder mit Gewindeprofil werden auf parallelen Wellen montiert, das Werkstück wird auf die Unterlage zwischen den beiden Rädern gelegt und die beiden Räder drehen sich mit gleicher Geschwindigkeit in die gleiche Richtung (Abbildung 7). [Radiales Gewindewalzen]), von denen eines auch eine radiale Vorschubbewegung ausführt.Das Werkstück dreht sich unter dem Antrieb des Gewinderollrades und die Oberfläche wird radial extrudiert, um Gewinde zu bilden.Für einige Leitspindeln, die keine hohe Präzision erfordern, kann eine ähnliche Methode auch zum Rollformen verwendet werden.
②Tangentiales Gewinderollen: Das Rollwerkzeug wird auch als Planetengewinderollen bezeichnet und besteht aus einem rotierenden zentralen Gewinderollrad und drei festen bogenförmigen Drahtplatten (Abbildung 8 [tangentiales Gewinderollen]).Beim Gewindewalzen kann das Werkstück kontinuierlich zugeführt werden, sodass die Produktivität höher ist als beim Gewindewalzen und Radialgewindewalzen.
③Rollkopf-Gewindewalzen: Es wird auf einer automatischen Drehmaschine durchgeführt und wird im Allgemeinen zur Bearbeitung kurzer Gewinde an Werkstücken verwendet.Im Rollkopf befinden sich 3 bis 4 Gewinderollräder, die gleichmäßig am Außenumfang des Werkstücks verteilt sind (Abbildung 9 [Gewinderollkopf]).Beim Gewindewalzen dreht sich das Werkstück und der Rollkopf führt einen axialen Vorschub durch, um das Werkstück aus dem Gewinde zu rollen.
8. EDM-Gewindeverarbeitung
Bei der gewöhnlichen Gewindebearbeitung kommen im Allgemeinen Bearbeitungszentren oder Gewindeschneidgeräte und -werkzeuge zum Einsatz, manchmal ist auch manuelles Gewindeschneiden möglich.In einigen Sonderfällen ist es jedoch nicht einfach, mit der oben genannten Methode gute Bearbeitungsergebnisse zu erzielen, z. B. wenn aufgrund von Nachlässigkeit oder aufgrund von Materialbeschränkungen, z. B. beim direkten Gewindeschneiden von Hartmetallwerkstücken, Gewinde nach der Wärmebehandlung von Teilen verarbeitet werden müssen.Zu diesem Zeitpunkt ist es notwendig, die Bearbeitungsmethode des EDM zu berücksichtigen.
Verglichen mit demMetall-CNC-BearbeitungBei der Methode ist die Reihenfolge der EDM-Methode dieselbe und das untere Loch muss zuerst gebohrt werden, und der Durchmesser des unteren Lochs sollte entsprechend den Arbeitsbedingungen bestimmt werden.Die Elektrode muss in eine Fadenform verarbeitet werden und die Elektrode muss sich während der Verarbeitung drehen können.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19.06.2023