Phay ren trong gia công chi tiết CNC
Phay ren là một phương pháp rất linh hoạt và chính xác để sản xuất ren trong và ren ngoài trên các trung tâm gia công CNC. Không giống như taro ren thông thường, phay ren sử dụng một công cụ cắt quay có biên dạng ren cụ thể để nội suy dạng ren một cách xoắn ốc. Phương pháp này mang lại khả năng kiểm soát, tính linh hoạt và độ tin cậy vượt trội, đặc biệt đối với các vật liệu khó và các ứng dụng quan trọng.
Nguyên tắc cơ bản
Phay ren hoạt động theo nguyên tắc nội suy xoắn ốc - chuyển động phối hợp đồng thời ba-trục trong đó dao quay quanh trục của chính nó trong khi tâm dao đi theo đường xoắn ốc trong mặt phẳng X-Y và trục Z- tiến lên với tốc độ được đồng bộ hóa với đầu ren. Điều này tạo ra biên dạng ren thông qua đường bao của các cạnh cắt của dụng cụ khi nó xoắn ốc qua vật liệu phôi.
Các loại dụng cụ phay ren
Máy nghiền ren cacbua rắnlà các công cụ vững chắc-cấu hình đầy đủ hoặc một phần{1}}cấu hình được sử dụng cho các luồng vừa và nhỏ yêu cầu độ chính xác cao.Nhà máy ren có thể lập chỉ mụcthiết kế kiểu hộp mực tính năng-với các hạt dao có thể thay thế được, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ren lớn và nguyên công thô trong đó hiệu quả chi phí là vấn đề quan trọng.Máy nghiền ren đa dạngcho phép một công cụ duy nhất tạo ra nhiều bước ren, mang lại sự linh hoạt cho các cửa hàng việc làm muốn giảm lượng tồn kho dụng cụ.Máy nghiền ren một điểmcó một lưỡi cắt và yêu cầu nhiều đường chuyền, phù hợp với đường kính lớn, bước răng tùy chỉnh và các ứng dụng gia công thô nặng.
Phương pháp phay ren
Phương pháp nội suy vòng tròn là phương pháp tiêu chuẩn trong đó phay leo được ưu tiên. Dụng cụ đi vào lỗ khoan trước{1}}theo hướng xuyên tâm, sau đó đi theo đường xoắn ốc. Trong quá trình vào, dao sẽ lao xuống độ sâu bắt đầu ren và tiến hướng tâm đến đường kính cắt. Giai đoạn cắt xoắn ốc bao gồm chuyển động tròn 360-độ với bước tiến Z-trên mỗi vòng quay bằng với bước ren. Cuối cùng, dao thoát ra bằng cách rút triệt để về tâm trước khi rút dao theo trục Z.
Để tính toán đường chạy dao, đường kính dao cho ren trong bằng đường kính danh nghĩa trừ đi độ sâu ren nhân với hai. Bán kính nội suy xoắn ốc bằng đường kính danh nghĩa trừ đi đường kính dụng cụ, chia cho hai.
Phay ren theo cấu hình đầy đủ{0}}sử dụng các công cụ khớp với dạng ren chính xác, chẳng hạn như cấu hình thống nhất 60-độ hoặc cấu hình Whitworth 55 độ. Cách tiếp cận này hoàn thành chuỗi trong một lần chuyển nhưng yêu cầu một công cụ cụ thể cho từng quảng cáo chiêu hàng. Phay ren biên dạng từng phần sử dụng các công cụ chỉ cắt đỉnh ren và chân ren, yêu cầu nhiều đường xuyên tâm, nhưng một công cụ có thể bao gồm nhiều bước ren.
Phay ren ngoài liên quan đến việc xoay phôi trên bàn quay bằng trục thứ tư hoặc để dụng cụ nội suy xoắn ốc xung quanh phôi cố định. Phương pháp này thường được sử dụng cho các trục lớn, vít me và bánh răng sâu và yêu cầu có đủ khoảng trống xung quanh phôi để tiếp cận dụng cụ.
Ưu điểm so với khai thác
Phay ren mang lại tuổi thọ dụng cụ dài hơn vì tải cắt được phân bổ trên nhiều me và đường chuyền thay vì tập trung vào một vài cạnh. Khả năng kiểm soát chip rất tuyệt vời, tạo ra các chip ngắn có thể quản lý được thay vì các chip dài có nguy cơ đóng gói trong vòi. Tính linh hoạt của vật liệu mở rộng cho tất cả các vật liệu bao gồm cả thép cứng lên đến HRC 65, trong khi việc khai thác có những hạn chế đối với hợp kim cứng.
Một công cụ có thể bao phủ nhiều loại đường kính cho cùng một bước, mang lại sự linh hoạt về kích thước ren mà việc tiện ren không thể sánh được. Trong các lỗ mù, phay ren có thể tạo ra các ren ngay dưới đáy mà không có vùng ren chưa hoàn chỉnh mà tarô yêu cầu. Chất lượng ren thu được có bề mặt hoàn thiện vượt trội và độ khít chính xác.
Nếu máy nghiền ren bị hỏng, việc phục hồi sẽ dễ dàng vì dụng cụ này nhỏ hơn đường kính ren. Vòi bị hỏng rất khó tháo và có thể bị kẹt vĩnh viễn. Phay ren yêu cầu mô-men xoắn thấp hơn, khiến nó phù hợp hơn với các ren lớn trên máy có công suất hạn chế. Công cụ tương tự có thể tạo ra cả ren trái và ren phải-bằng cách đảo ngược hướng trục chính, trong khi việc chạm chỉ yêu cầu các thao tác chạm tay trái-riêng biệt.
Các thông số quy trình quan trọng
Tốc độ cắt thường dao động từ 80 đến 150 mét mỗi phút đối với thép và 150 đến 300 mét mỗi phút đối với nhôm, với mức giảm đối với vật liệu cứng. Bước tiến trên mỗi răng thường rơi vào khoảng 0,05 đến 0,15 mm tùy thuộc vào vật liệu và bước ren. Nguồn cấp trục Z-phải khớp chính xác với bước ren trên mỗi vòng quay để duy trì độ chính xác.
Đối với các công cụ cấu hình đầy đủ, việc tương tác xuyên tâm bao gồm 100 phần trăm độ sâu của luồng trong một lần truyền. Các công cụ biên dạng một phần-sử dụng các bước chuyển hướng tâm từ 0,05 đến 0,10 mm mỗi lần vượt qua.
Yêu cầu-gia công sơ bộ bao gồm khoan một lỗ có đường kính xấp xỉ bằng đường kính danh nghĩa trừ đi bước, mặc dù điều này thay đổi tùy theo tiêu chuẩn ren. Lỗ phải thẳng, đúng vị trí-và có đủ độ sâu cho ren cộng với khe hở. Một mũi vát hoặc mũi khoét 45 độ ở lối vào lỗ hỗ trợ việc đưa dụng cụ vào và ngăn ngừa sự hình thành gờ.
Lập trình CNC cơ bản
Chương trình mã G- kiểu Fanuc điển hình bắt đầu bằng cách định vị tâm lỗ, kích hoạt bù chiều dài dao và chất làm mát, sau đó tăng tốc đến mặt phẳng khe hở. Dao tiến tới độ sâu bắt đầu ren, việc bù dao sẽ kích hoạt trong quá trình tiếp cận hướng tâm và thực hiện phép nội suy xoắn ốc bằng lệnh chuyển động tròn thích hợp. Nhiều vòng xoắn ốc lặp lại cho đủ chiều dài ren yêu cầu, sau đó quá trình bù sẽ bị hủy và dao sẽ rút lại.
Những cân nhắc chính về lập trình bao gồm việc chọn đúng hướng nội suy xoắn ốc theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ{0}}để khớp với tay ren. Việc bù dao cắt phải duy trì hoạt động trong quá trình chuyển động xoắn ốc. Độ chính xác của bước phụ thuộc vào sự đồng bộ hóa chính xác giữa tốc độ trục xoay và bước tiến của trục Z-. Đường vào của máy nghiền ren nên sử dụng đường vào theo đường xoắn ốc hoặc đường dốc thay vì lao thẳng để tránh hư hỏng dụng cụ.
Những thách thức và giải pháp chung
Ren quá khổ hoặc quá nhỏ thường là do dụng cụ bị mòn, bù đường kính dụng cụ không chính xác hoặc lỗi bước. Giải pháp bao gồm việc xác minh đầu vào đường kính dao, kiểm tra độ mài mòn và hiệu chỉnh máy. Bề mặt hoàn thiện kém thường xuất phát từ độ cứng không đủ, dụng cụ bị mòn hoặc tốc độ và bước tiến không phù hợp. Giải quyết vấn đề này đòi hỏi phải giảm phần nhô ra của dụng cụ, tăng độ cứng và tối ưu hóa các thông số cắt.
Tiếng kêu và độ rung thường biểu thị phần nhô ra của dụng cụ dài, thành mỏng hoặc sự cộng hưởng hài hòa. Các giải pháp bao gồm sử dụng dụng cụ ngắn nhất có thể, giảm độ sâu cắt và điều chỉnh tốc độ trục chính để tránh tần số cộng hưởng. Sự gãy dụng cụ ở điểm vào thường là kết quả của việc lao thẳng hướng tâm hoặc góc vào không chính xác. Việc sử dụng lối vào đoạn đường dốc xoắn ốc và giảm tốc độ tiến dao vào sẽ ngăn ngừa được lỗi này. Ren côn có thể chỉ ra lỗi hình học máy, độ lệch dụng cụ hoặc tăng trưởng nhiệt. Kiểm tra độ vuông góc của máy, thực hiện các bước gia công thô và hoàn thiện cũng như sử dụng chất làm mát sẽ giải quyết một cách nhất quán các vấn đề này.
Ứng dụng và ngành công nghiệp
Trong ngành hàng không vũ trụ, phay ren tạo ra ốc vít titan và Inconel có dung sai tới hạn. Ngành dầu khí sử dụng phương pháp này cho các đường ống API có đường kính-lớn và các kết nối chuỗi khoan. Các ứng dụng ô tô bao gồm ren khối động cơ và các bộ phận truyền động. Sản xuất y tế dựa vào phay ren cho vít xương và ren cấy ghép bằng vật liệu titan hoặc PEEK. Ngành công nghiệp khuôn mẫu sản xuất ren bằng thép công cụ được tôi cứng lên đến HRC 65 cho chốt đẩy. Các ứng dụng máy móc thông thường bao gồm các chủ đề tùy chỉnh, công việc sửa chữa và phát triển nguyên mẫu trong đó tính linh hoạt là điều cần thiết.
