Frezowanie gwintów

A+ A A-

Frezowanie gwintów - Informacje techniczne

strona w trakcie budowy

Spis treści

1. Wstęp - opis operacji
2. Informacje techniczne dotyczące frezów składanych
3. Informacje techniczne dotyczące frezów pełnowęglikowych

1. Wstęp - opis operacji

Istnieje wiele metod frezowania gwintów do których stosowane są rozmaite narzędzia. W ofercie naszej firmy przedstawiamy takie narzędzia firmy FANAR.

Cechą charakterystyczną frezowania gwintu jest dość skomplikowany - złożony a jednocześnie dokładny ruch posuwowy. Maszyny tradycyjne - manualne nie potrafią takiego zrealizować. Dlatego też taki sposób wykonania gwintów jest realizowany wyłącznie na obrabiarkach CNC z interpolacją w trzech osiach.

Istnieją 2 zasadnicze grupy frezów do tego typu obróbki:
- Frezy składane z płytkami wymiennymi: płaskimi lub spiralnymi
- Frezy pełnowęglikowe

Opis operacji  [Link do artykułu:  Frezy składane- wstęp}
Przedmiot gwintowany
może (ale nie musi) wykonywać ruch obrotowy (podobnie jak przy toczeniu gwintu). Ruchy  narzędzia są natomiast bardziej skomplikowane.
Frez wykonuje ruch obrotowy z dużą prędkością obrotową według własnej osi. Prędkość ta wywołuje odpowiednie siły krawania i wynika bezpośrednio z założonej prędkości skrawania i obliczamy ją ze znanego wzoru:
n = 1000 • Vs / ∏ d  [obr/min]  
(co wynika z przekształcenia wzoru na prędkość skrawania: Vs = ∏ d n / 1000)

Vs - prędkość skrawania [m/min]
d - średnica robocza frezu [mm]

Dodatkowo z reguły (przy nieruchomym przedmiocie) frez porusza się po pewnym okręgu wewnątrz otworu (przy gwintowaniu wewnętrznym),  lub na zewnątrz względem gwintowanego trzpienia (przy gwintowaniu zewnętrznym) z jednoczesnym posuwem wzdłużnym równym skoku gwintu. Tak więc w rzeczywistości ruch posuwowy odbywa się po spirali zbliżonej kształtem do spirali wykonywanego gwintu. Wartości takiego posuwu mieszczą się w zakresie 0,005 - 0,3 [mm/obrót-ostrze. Małe (w stosunku do przedmiotu) narzędzie - frez realizuje prędkość skrawania, a często również ruch posuwowy przy nieruchomym przedmiocie. W takim układzie warstwa skrawana na jeden obrót narzędzia (lub na jedno ostrze przy oprawkach wieloostrzowych) ma o wiele mniejszą objętość.
Taka sytuacja wymaga więc o wiele mniejszych sił, a więc i mocy i wywołuje o wiele mniejsze konsekwencje wirującej masy (drgania). Można w uproszczeniu stwierdzić, że zbieramy małe warstewki z dużą częstotliwością, zgodną z obrotami samego frezu. Powstające wióry są drobinkami i mogą być usunięte znacznie łatwiej niż wstęgowy, skręcony wiór powstający przy gwintowaniu za pomocą toczenia lub gwintowania za pomocą gwintowników i narzynek.
W ten sposób pojawia się jeszcze jedna zaleta takiej metody: możemy wykonać gwinty o dużych rozmiarach na obrabiarkach o małych mocach.
Wszystko to pozwala zwiększyć parametry skrawania (prędkość skrawania, posuw) do naprawdę dużych wartości np. prędkość skrawania dla płytek z węglików do ok. 200m/min i więcej (do zastosowania w stali węglowej).
Dla przypomnienia prędkość skrawania dla gwintowników ze stali szybkotnącej w podobnej operacji to 10-50 m/min. Wykonanie podobnego gwintu za pomocą frezowania jest znacznie szybsze i bardziej precyzyjne. Tak więc koszt jednostkowy jest znacznie niższy. Narzedzia z kolei są znacznie bardziej kosztowne (nie wspominając już kosztów samej obrabiarki)  i to powoduje, że taki sposób zaczyna być opłacalny w zasadzie dopiero przy obróbce seryjnej, masowej.

Dla lepszego zrozumienia tych ruchów wyobraźmy sobie jak porusza się np. Księżyc dookoła Ziemi. Wykonuje ruch obrotowy wokół własnej osi i jednocześnie porusza się po okręgu wokół Ziemi.


frez gwint zasada

Przeanalizujmy to na przykładzie:

Frez składany:  np SR0012F14 i płytka 14 I 2.0 ISO  [linki?]
- średnica robocza d = 12 [mm]
- jedna płytka A = 14 [mm]
- prędkość skrawania Vs = np. 150 [m/min]
- posuw P = 0,10 mm/ostrze
- gwint M16 na głębokość ok 14mm

wyliczona prędkośc obrotową n = ok. 4780 obr/min.
Tak wysoka prędkośc obrotowa przy nacinaniu gwintu !!!

W takim razie prędkość posuwu liniowego wynosi ok. 478 mm/min (ok 8mm/s). Z taką prędkością liniową narzędzie - ostrze wędruje po tej spiralnej drodze (scieżce narzędzia z rysunku). Taka ścieżka to w przybliżeniu długość okręgu dla średnicy A =4 [mm]  czyli ok. 12,56 [mm] (∏ ). Na takiej średnicy porusza się frez o średnicy D = 12 [mm] w otworze gwintowanym Do = M16
[
Oznaczenia z poniższego schematu].
Zaznaczono na nim również drogę dojazdu i odjazdu narzędzia do punktu bazowego o współrzędnych [A/2, A/2].
Tak więc czas roboczy nacięcia gwintu o długości nie większej niż A (rozmiar płytki - 14 mm) wynosi ok. 1,5 [s].
Dla większych średnic można zastosować frezy wielopłytkowe co jeszcze obniży ten czas: dwukrotnie dla dwóch płytek  itd,  gdyż podany posuw zdefiniowany jest na jedno ostrze.
Oczywiście nacięcie dłuższego gwintu potrwa nieco dłużej, bo wydłuży się droga narzedzia. Dla lepszego zrozumienia nie liczymy oczywiście czasów dojścia i odejścia narzędzia na punkty bazowe. Ale to są ułamki sekund w porównaniu z ruchem roboczym.
Nawet najlepszy gwintownik maszynowy będzie potrzebował ok 3 - 4 [s] dla takiej operacji (przy założeniu obrotów ok. n = 200). Jeżeli jeszcze weźmiemy pod uwagę, że niektóre typy frezów (DMT-H) również wykonują otwór i fazują gwint, to przewaga czasowa frezów staje się miażdżąca (modne słowo często słyszane w telewizji przy innych porównaniach).
Gdy rośnie średnica gwintu zaczynamy obserwować wzrost tej różnicy w czasie operacji, oczywiście na korzyść frezowania. Zmniejsza się także zasadniczo różnica w koszcie samych narzędzi i koszt frezów zaczyna być w pewnym momencie mniejszy niż koszt np odpowiednich gwintowników (na przykład dla gwintu wewnętrznego  ok. M30).

frez gwint posuw

Dobór średnicy narzędzia dla frezów składanych i pełnowęglikowych do gwintowania wewnętrznego

Przy gwintowaniu zewnętrznym nie ma w zasadzie żadnych wytycznych w zakresie średnicy zewnętrznej frezu pełnowęglikowego lub składanego (oprawki do płytek). Możemy dobrać dowolną średnicę z warunkiem dobrania skoku lub zamocowania płytki o odpowiednim skoku (dla frezów składanych). Przy gwintowaniu wewnętrznym sprawa się komplikuje, bo frez musi zmieścić się w otworze z odpowiednim luzem. Nie może on zaczepiać przy obrocie o przeciwległą powierzchnię w otworze.

W katalogu FANAR znajdujemy bardzo przydatny wykres doboru takiego narzędzia.
Na osi pionowej mamy skok gwintu P [mm] lub TPI [ilość zwojów/cal]  a
na osi poziomej średnicę zewnętrzną gwintu d [mm].
D to średnica narzędzia - freza

dobor srednicy frezowanie gwintow fanar

Na czerwono zaznaczony jest przykład doboru średnicy freza dla gwintu M25x1,5.
Wybrana jest maksymalna możliwa średnica freza D=21

2. Informacje techniczne dotyczące frezów składanych do gwintów

FREZY i PŁYTKI PŁASKIE

Oznaczenie płytek (płaskich) do frezów do gwintow
frez gwint plytka plaska

oznaczenie plytek frez fanar

Oznaczenie oprawek do powyższych płytek

frezy gwint 1plytka

Na zdjęciu oprawka na jedną płytką - istnieją oprawki wielopłytkowe i z długimi chwytami. Szczegóły w artykule: Frezy składane do gwintów

ident oprawek frez gwint

Prędkość skrawania dla frezów składanych z płytkami (płaskimi) - węglik MT7

ISO Materiał Prędkość skrawania
Vs [m/min]
P Stale o niskiej i średniej zawartości węgla 115 - 280
Stale o dużej zawartości węgla 130 - 200
Stale stopowe ulepszone 105 - 180
M Stale nierdzewne 130 - 190
Stale odlewne 150 - 190
K Żeliwo 80 - 70
N Metale nieżelazne i aluminium 180 - 340
Tworzywa sztuczne, termoplasty, duroplasty 115 - 460
S Stopy niklu, tytanu 25 - 90

MT7 - bardzo drobnoziarnisty gatunek węglika z powłoką PVD - TiAIN. Do pracy z dużymi prędkościami skrawania do szerokiej gamy materiałów

zalecany posuw: 0,05 - 0,15 mm / obrót (ostrze)

Frezy i płytki spiralne

frez gwint spir ISO

Oznaczenie płytek spiralnych

frez gwint płytki spir oznacz

 

Oznaczenie oprawek do powyższych płytek spiralnych

frez gwint spir opr1

Na zdjęciu jedna z oprawek . więcej w artykule: Frezy składane do gwintów

 

frez gwint spir oznacz 

Prędkość skrawania dla frezów składanych z płytkami spiralnymi - węglik MT7

ISO Materiał Prędkość skrawania
Vs [m/min]
P Stale o niskiej i średniej zawartości węgla 145 - 360
Stale o dużej zawartości węgla 165 - 255
Stale stopowe ulepszone 135 - 230
M Stale nierdzewne 165 - 245
Stale odlewne 190 - 245
K Żeliwo 100 - 220
N Metale nieżelazne 230 - 440
Tworzywa sztuczne, termoplasty, duroplasty 145 - 590
S Stopy niklu, tytanu 30 - 115

posuw 0,05 - 0,15 mm / obrót (ostrze)

3. Informacje techniczne dotyczące frezów pełnowęglikowych

Szczegółowe typy frezów węglikowych z ich wymiarami i oznaczeniami zostały opisane w artykule: Frezy monolityczne do gwintów.

Frezy pełnowęglikowe MT

Oznaczenia

Frezy gwint MTpelnoweglikowe

 Tabela prędkości skrawania dla pełnowęglikowych frezów MT, MTB, MTZ, EMT

ISO Materiał Prędkość
skrawania Vs [m/min]
Posuw [mm/ostrze] dla D [mm]
Ø2 Ø3 Ø4 Ø6 Ø8 Ø10 Ø12 Ø14 Ø16 Ø20 Ø25
P Stale o niskiej i średniej zawartości węgla do 0,55% C 100 - 250 0,03 0,04 0,04 0,06 0,07 0,08 0,09 0,11 0,12 0,15 0,18
Stale o dużej zawartości węgla ≥ 0,55% C 110 - 180 0,02 0,03 0,03 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,12 0,15
Stale stopowe ulepszane 90 - 60 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,06 0,07 0,08 0,10
M   Stale nierdzewne - łatwo obrabialne 60 - 160 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09 0,11
Stale nierdzewne - austenityczne 60 - 120 0,02 0,02 0,03  0,03 0,04 0,05 0,05 0,06 0,07 0,08 0,10
Stale odlewne 130 - 170 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04  0,05 0,05 0,06 0,07 0,08 0,10
K Żeliwo 70 - 150 0,03 0,04 0,04 0,06 0,07 0,08 0,09 0,11 0,12 0,15 0,18
N
  
Aluminium ≤ 12% Si, Cu 150 - 350 0,03 0,04 0,04 0,06 0,07 0,08 0,09 0,11 0,12 0,15 0,18
Aluminium > 12% Si 100 - 250 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,06 0,07 0,08 0,10
Tworzywa sztuczne, termoplasty, duroplasty 100 - 400 0,05 0,06 0,07 0,08 0,10 0,11 0,12 0,13 0,15 0,18 0,22
S Stopy niklu, tytanu 20 - 80 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04 0,05

Dla narzędzi z długą częścią roboczą zredukować posuw o ok 40%

Tabela prędkości skrawania dla pełnowęglikowych frezów MTQ

ISO Materiał Prędkość skrawania
Vs [m/min]
Posuw [mm/ostrze] dla średnicy D [mm]
Ø10 Ø12 Ø14 Ø16 Ø20 Ø25
P Stale o niskiej i średniej zaartości węgla 100 - 250 0,06 0,07 0,07 0,08 0,10 0,12
Stale o dużej zawartości węgla 110 - 180 0,05 0,05 0,06 0,07 0,09 0,10
Stale stopowe ulepszane 90 - 160 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06 0,07
M Stale nierdzewne - łatwo obrabialne 60 - 160 0,04 0,04 0,05 0,06 0,06 0,08
Stale nierdzewne austenityczne 60 - 120 0,04 0,04 0,04 0,05 0,06 0,07
Stale odlewane 130 - 170 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06 0,07
K Żeliwa 70 - 150 0,06 0,07 0,07 0,07 0,10 0,12
N Aluminium do 12% Si, Cu 150 - 350 0,06 0,07 0,07 0,08 0,10 0,12
Aluminium ponad 12% Si 100 - 250 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06 0,07
Tworzywa sztuczne, duroplasty, termoplasty 100 - 400 0,08 0,09 0,10 0,11 0,13 0,15
S Stopy niklu i stopy tytanu 20 - 80 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03

frez gwint MTQ fazy

 

Oznaczenie frezów do małych gwintów

frez gwint MTS oznacz

 

frez gwint MTI oznacz

Tabela doboru prędkości obrotowej i posuwu dla frezów MTS, MTI

ISO

Materiał Prędkość skrawania
Vs [m/min]
Posuw {mm/ostrze] dla D [mm]
Ø1 Ø1,5 Ø2 Ø3 Ø4 Ø5 Ø6 Ø7 Ø8 Ø9 Ø10 Ø12 Ø14 Ø16
P Stale o niskiej i średniej zawartości węgla do 0,55% C 60 - 120 0,04 0,05 0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,14 0,15 0,16 0,16 0,17 0,18 0,18
Stale o dużej zawartości węgla ponad 0,55% C 60 - 90 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,09 0,10 0,12 0,13 0,14 0,14 0,16 0,17 0,18
Stale stopowe ulepszane 50 - 80 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,06 0,07 0,07 0,08 0,09 0,10 0,12 0,13 0,14
M Stale nierdzewne łatwo obrabiane 70 - 100 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13
Stale nierdzewne austenityczne 60 - 90 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13
Stale odlewane 70 - 90 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,06 0,07 0,07 0,08 0,09 0,10 0,12 0,13 0,14
K Żeliwa 40 - 80 0,04 0,05 0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,14 0,15 0,16 0,16 0,17 0,18 0,18
N Aluminium do 12% Si, Cu 100 - 200 0,04 0,05 0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,14 0,15 0,16 0,16 0,17 0,18 0,18
Aluminium ponad 12% Si 60 - 140 0,03 0,03 0,03 0,04 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,13 0,14
Tworzywa sztuczne, termoplasty, duroplasty 50 - 200 0,09 0,10 0,11 0,12 0,14 0,16 0,18 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 0,20 0,20
S Stopy niklu, tytanu 20 - 40 0,03 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06 0,06 0,06 0,07 0,07 0,07 0,08 0,08

frez gwint MTS fazy

Frezy DMT(H) 3 w 1 Wiercenie, frezowanie , fazowanie

Oznaczenie

frez gwint DMT oznacz

Tabela doboru prędkości obrotowej i posuwu dla frezów DMT

ISO Materiał Prędkość skrawania
Vs [m/min]
Posuw {mm/ostrze] dla D [mm]
Ø3 Ø4 Ø5 Ø6 Ø8 Ø9 Ø10 Ø12
P Stale o niskiej i średniej zawartości węgla do 0,55% C 60 - 120 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,05 0,05
Stale o dużej zawartości węgla ponad 0,55% C 60 - 90 0,015 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04 0,05
Stale stopowe ulepszane 50 - 80 0,015 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04
M Stale nierdzewne łatwo obrabiane 70 - 100 0,015 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03
Stale nierdzewne austenityczne 60 -90 0,015 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03
Stale odlewane 70 - 90 0,015 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04
K Żeliwo 40 - 80 0,02 0,03 0,03  0,04 0,05 0,05 0,05 0,05
N Aluminium do 12% Si , Cu 100 - 200 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,05 0,05
Aluminium ponad 12% Si 60 - 140 0,015 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03
Tworzywa sztuczne, duroplasty, termoplasty 50 - 200 0,03 0,04 0,05  0,05 0,06 0,06 0,06 0,06

 

Tabela doboru prędkości obrotoqwej i posuwu dla frezów DMTH

ISO Materiał Prędkość skrawania
Vs [m/min]
Posuw {mm/ostrze] dla D {mm]
Ø2 Ø3 Ø4 Ø5 Ø6 Ø8 Ø9 Ø10 Ø12
P Stale o niskiej i średniej zawartości węgla do 0,55% C 60 - 120 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,05 0,05
Stale o dużej zawartości węgla ponad 0,55% C 60 - 90 0,02  0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04 0,05
Stale stopowe ulepszane 50 - 80 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04
M Stale nierdzewne łatwo obrabiane 70 - 100 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03
Stale nierdzewne austenityczne 60 - 90 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03
Stale odlewane 70 - 90 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04
K Żeliwo 40 - 80 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,05 0,05
N Aluminium do 12% Si, Cu 100 - 200 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,05 0,05
Aluminium ponad 10% Si 60 - 140 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03
Tworzywa sztuczne, termoplasty, duroplasty 50 - 200 0,04 0,04 0,05 0,05 0,05 0,06 0,06 0,06 0,06
S Stopy niklu, tytanu, i żarowytrzymałe 20 - 40 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,06 0,06 0,06
H Stale 45 - 50 HRC 60 - 70 0,02 0,02 0,02 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,05
Stale 50 - 55 HRC 50 - 60 0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04

 Frezy MTSH, MTH  HARDCUT

Oznaczenie

frez gwint MTSH oznacz

 

Tabela doboru prędkości obrotowej i posuwu dla frezów MTSH HARDCUT

Gwint lewy - użyć kodu M04

ISO Materiał Twardość
[HRC]
Prędkość skrawania
Vs [m/min]

Posuw {mm/ostrze dla D[mm]

Ø1 Ø1,5 Ø2 Ø3 Ø4 Ø5 Ø6 Ø7 Ø8 Ø9 Ø10 Ø12 Ø14 Ø16
S Stpy niklu, tytanu i zarowytrzymałe   20 - 40 0,03 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06 0,06 0,06 0,07 0,07 0,07 0,08 0,08
H stale utwardzone 41 - 50 60 - 70 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,06 0,06 0,07 0,07 0,08 0,08 0,09 0,10 0,11
51 - 55 50 - 60 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,06 0,06 0,07 0,07 0,08 0,09 0,10
56 - 62 40 - 50 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09

 

frez gwint MTSH etapy

 

Tabela doboru prędkości obrotowej i posuwu dla frezów MTH HARDCUT

ISO Materiał Twardość
[HRC]
Prędkość skrawania
Vs [m/min]
Posuw [mm/ostrze] dla D[mm]
Ø2,5 Ø3 Ø4 Ø5 Ø6 Ø7 Ø8 Ø9 Ø10
S Stpu niklu, tytanu i żarowytrzymałe   20 - 50 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04
H Stale utwardzone, żeliwa 45 - 50 70 - 80 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,06 0,07
51 - 55 60 - 70 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06
56 - 62 40 - 50 0,005 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05

frez gwint MTH etapy

 

 

 

 

 

Tagged under: imadło,

Odwiedza nas 187 gości oraz 0 użytkowników.

fundusze unia stopka