Draadfrezen beheersen:deskundige CNC-draadsnijtechnieken en beste praktijken

Wat is draadfrezen?

We beginnen met een technische introductie tot draadfrezen. Het is een soort freesbewerking waarbij met behulp van een draadfrees interne of externe schroefdraad in een werkstuk wordt gemaakt. Bij draadfrezen roteert het gereedschap (dit is een freesproces) en volgt het een spiraalvormig gereedschapspad.

CNC-draadfrezen is een uiterst nauwkeurig proces, waarbij het snijgereedschap in coördinatie met de machine-assen beweegt, waarbij gebruik wordt gemaakt van geavanceerde interpolatietechnieken. CNC-draadsnijden biedt de gebruiker veel controle en veelzijdigheid, en is bovendien een veiliger alternatief voor andere draadsnijbewerkingen.

Belangrijke parameters bij draadfrezen

Draadsnijden is een complex freesproces met verschillende kernparameters. Deze parameters hebben betrekking op het snijproces en ook op de synchrone beweging tussen gereedschap en werkstuk.

In de volgende paragrafen worden de belangrijke draadfreesparameters beschreven.

Draadafstand

De draadspoed is misschien wel de meest bepalende parameter voor draadsnijbewerkingen. Elk draadontwerp heeft een specifieke draad, die definieert hoe ver aangrenzende draden uit elkaar liggen.

Het snijgereedschap moet volgens de schroefdraadspoeddefinitie vooruit bewegen om de juiste schroefdraadspoed te kunnen snijden. Dit heeft doorgaans invloed op het gereedschapspad en de spiraalvormige bewegingsplanning in de CAM-programmeerfase van het proces.

Spilsnelheid

Het spiltoerental bepaalt hoe snel het gereedschap langs zijn as roteert. De gebruikelijke eenheid voor het spiltoerental is het aantal omwentelingen per minuut (RPM). Machinisten selecteren het spiltoerental op basis van het werkstukmateriaal, de gereedschapsdiameter en de standtijd.

Over het algemeen verdienen hogere snelheden de voorkeur voor CNC-draadsnijden om de productiviteit en oppervlaktekwaliteit te maximaliseren. Te hoge snelheden genereren echter ook warmte en daardoor maatonnauwkeurigheden.

Snijtoevoer

De snijvoeding, gemeten in de eenheden mm/omw, mm/min of mm/tand, bepaalt hoe de draadfrees langs zijn gereedschapspad beweegt. Hogere snijvoedingen leveren snellere resultaten op, maar verslechteren de oppervlakteafwerking en nauwkeurigheid, wat de belangrijkste overwegingen zijn bij de meeste componenten met schroefdraad. Deze regels zijn vergelijkbaar met elk freesproces, zoals gleuffrezen.

Een draad met een hoge ruwheid of een slechte afwerking loopt het risico vast te lopen, waardoor overmatige kracht nodig is en het onderdeel kapot gaat.

Over het algemeen zijn voedingen in het bereik van 0,05-0,15 mm/tand de geaccepteerde industriestandaard.

Snijdiepte

De snedediepte bepaalt hoe diep het gereedschap in het werkstukoppervlak snijdt. Een kleinere snedediepte is geschikt voor moeilijk te snijden metalen, maar er zijn meer gangen nodig om de juiste draaddiepte te bereiken.

Integendeel, productie-ingenieurs geven de voorkeur aan snijden in één doorgang voor kleine schroefdraden en gemakkelijk te snijden materialen. In dit geval is de radiale snedediepte gelijk aan de draaddiepte.

Draadfrezen versus andere draadsnijbewerkingen

Draadfrezen is niet het enige type draadbewerking. Machinisten beschikken over een scala aan draadsnijtechnieken om draden te snijden. Elk proces heeft echter zijn voor- en nadelen.

Laten we eens kort kijken hoe CNC-draadsnijden presteert in vergelijking met conventionele draadsnijmethoden.

Draadfrezen versus tappen

Tappen is een draadsnijmethode waarbij de frees (een kraan) als een boor in het gat/over de schacht gaat en onderweg de schroefdraad afsnijdt.

Het belangrijkste verschil tussen deze twee methoden is dat met draadfrezen schroefdraad op verschillende diameters en spoed kan worden gesneden, terwijl een tapfrees beperkt is tot een specifieke diameter en spoed. Tappen zijn ook berucht om hun slechte spaanafvoer en incidentele breuk.

Tappen blijft echter een populaire keuze in machinewerkplaatsen vanwege de hogere snelheid en lagere kosten, die een goed koopje bieden vanwege de lagere maatnauwkeurigheid.

Draadfrezen versus draaddraaien

Het belangrijkste verschil hier is eenvoudig. Het draadsnijden gebeurt op de draaimachine, terwijl het draadfrezen gebruik maakt van een freesmachine.

Draadsnijden is meer geschikt voor cilindrische onderdelen met grote diameters en concentriciteitseisen. Draadfrezen is daarentegen veelzijdiger in termen van gereedschapspaden en het hanteren van complexe geometrieën.

Draadfrezen versus draadrollen

Draadwalsen is een vormproces waarbij geen materiaal wordt gesneden zoals bij frezen.
Draadrollen houdt in dat het werkstuk tussen smeedmatrijzen wordt geplaatst, waarbij het draadontwerp in het oppervlak wordt gesneden. Ze vormen de schroefdraad op het werkstukoppervlak door temperatuur en druk uit te oefenen. Dit levert doorgaans sterkere en gladdere draden op als gevolg van het koude smeedproces.

Draadwalsen vereist echter gespecialiseerde en dure apparatuur en is niet zo veelzijdig als draadfrezen wat betreft draadgeometrie en controle.

Soorten draadfrezen

Draadfrezen is een veelzijdig proces waarbij productie-ingenieurs en technici over een aantal frezen beschikken. De volgende secties behandelen de belangrijkste soorten CNC-draadsnijgereedschappen.

Rechte fluit

Draadfrezen met rechte spaankamer hebben snijkanten parallel aan de gereedschapsas. Deze configuratie maakt ze stijf en perfect voor gebruik met zachte materialen en draadsnijbewerkingen op lage snelheid. Over het algemeen zorgt hun stijfheid ervoor dat ze bestand zijn tegen doorbuiging en breuk.

Omdat er echter geen spiraalhoek is, kan de spaanafvoer bij gebruik van rechte spaangroeffrezen een uitdaging zijn. Daarom is het gebruik ervan beperkt tot ondiepe draden.

Spiraalvormige fluit

Spiraalvormige fluitfrezen hebben, zoals de naam al doet vermoeden, een spiraalhoek in de snijkanten, waardoor ze hun karakteristieke spiraalvormige vorm krijgen. De spiraalhoek helpt bij het lastbeheer en de spaanafvoer, waardoor ze geschikt zijn voor moeilijk te snijden materialen.

Draadfrezen met spiraalgroef zijn beter geschikt voor agressieve snijparameters en ondersteunen hoge snelheden en voedingen zonder problemen zoals trillingen en geratel.

Enkel profiel

Enkelprofielfrezen, ook wel enkelpuntsfrezen, hebben aan het einde van hun lengte slechts één rij tanden. Dit ontwerpkenmerk maakt ze zeer veelzijdig, omdat de machinisten dan afzonderlijke controle over elke draad krijgen.

Deze draadfrezen verdienen de voorkeur voor draadsnijden op maat, zoals schroefdraad met variabele spoed.

Een nadeel hiervan is echter dat ze een groot aantal passages nodig hebben om de draad te voltooien, aangezien ze slechts één snijkant hebben. Daarom zijn ze geen populaire keuze voor standaard draadontwerpen.

Interne/externe treden

De schroefdraad kan inwendig zijn, zoals bij schroefdraad in gaten, of uitwendig, zoals bij bouten of tapeinden. Voor beide draadtypen bestaan gespecialiseerde draadfrezen.

Bij interne CNC-draadsnijbewerkingen is er bijvoorbeeld niet veel ruimte voor het gereedschap omdat het zich in een gat bevindt; Daarom hebben interne draadsnijders een kotterbaar ontwerp met een kleine uitstekende snijkant.

Frezen met externe draad lijken meer op vingerfrezen met normale spaankamers, gereedschapsgeometrie en schroefdraad.

Voordelen en beperkingen van draadfrezen

Draadfrezen is niet de enige bewerking waarbij schroefdraad in werkstukken wordt gesneden. Omdat er alternatieve keuzes beschikbaar zijn, hebben ingenieurs de luxe om het beste draadsnijproces voor hun toepassing te kiezen.

Voordelen van draadfrezen

• Flexibiliteit :CNC-draadfrezen is zeer veelzijdig. Een frees met één draad kan verschillende soorten schroefdraad, draadgroottes en spoed snijden.
• Betere controle :Draadfrezen geeft machinisten betere controle bij het omgaan met problemen zoals draadsnijden in blinde gaten, moeilijk te snijden materialen en gereedschapsbreuk.
• Kwaliteit :CNC-draadsnijden produceert over het algemeen gladde en braamvrije draden in vergelijking met andere draadsnijtechnieken. Dit is vooral te danken aan de nauwkeurige besturing op CNC-niveau en de kwaliteit van de draadfrezen.
• Betere spaanafvoer :Optimale spaanafvoerprogramma's en hoge bewegingsnauwkeurigheid leiden tot een efficiëntere en veiligere spaanafvoer bij CNC-draadbewerkingen.

Nadelen van draadfrezen

• CNC-afhankelijkheid :Draadfrezen kan niet gemakkelijk met een hoge nauwkeurigheid op een handmatige freesmachine worden uitgevoerd. Daarom moeten operators voor precisietoepassingen vertrouwen op een CNC-machine voor het produceren van schroefdraad.
• Gereedschapskosten :Draadfrezen hebben speciale geometrische kenmerken, waardoor ze duurder zijn dan gewone frezen.
• Hoge snelheidsvereiste :Voor fijn CNC-draadsnijden zijn machines met hoge snelheid nodig, die niet altijd in elke machinewerkplaats verkrijgbaar zijn.

Beste praktijken voor CNC-draadfrezen

Deskundigen op het gebied van verspanen volgen een aantal best practices bij het plannen van een CNC-draadfreesbewerking. De volgende punten vatten deze richtlijnen samen:

• Spiraalvormige interpolatie :Spiraalvormige gereedschapsbanen zijn de beste methode voor het programmeren van CNC-draadfreesbewerkingen. Het is het beste om standaardcodes zoals G32/G33 te gebruiken voor draadsnijbewerkingen.
• Afschuining/voorgeboord startgat :Experts raden aan om afschuiningen of voorgeboorde gaten te gebruiken voordat u begint met draadfrezen. Deze kenmerken geleiden de draadsnijder naar de juiste positie, verminderen de snijbelasting en zorgen voor een soepele intrede in de snede.
• Klimfrezen :Meelopend frezen verdient de voorkeur voor CNC-draadsnijden, omdat hierdoor een glad oppervlak ontstaat. Bij conventioneel frezen schuurt de frees tegen het schroefdraadoppervlak en heeft een lagere standtijd als gevolg van hitte en wrijving.
• Multi-pass snijden :Het in één keer bewerken van de gehele schroefdraad (één snedediepte) kan leiden tot een ruwe oppervlakteafwerking en hoge snijkrachten. Meerdere radiale passages kunnen de draadkwaliteit drastisch verbeteren.
• Kleine freesdiameter :De freesdiameter heeft invloed op het gereedschapspad. Een kleine frees heeft een snijpad met een grotere diameter nodig, waardoor het midden zeer dicht bij het draadsnijoppervlak kan komen. Dit verkleint de kans op vormfouten in het draadprofiel.
• Toolpath optimaliseren :Toolpath-functies zoals entry/exit en interpolatietechnieken kunnen worden geoptimaliseerd in CAM-software, wat minder trillingen, freesfouten en kwaliteitsproblemen oplevert.
• Koelvloeistofstrategie :Het aanbrengen van koelvloeistof beïnvloedt de kwaliteit van het bewerkte oppervlak. Bepaalde materialen, zoals roestvrij staal, worden gebruikt voor effectieve smering in de snijzone, maar in sommige gevallen verdient droog bewerken de voorkeur om thermische schokken op het snijvlak te voorkomen.

Veel voorkomende toepassingen van draadfrezen

CNC-draadfrezen is een universeel proces in elke machinewerkplaats. Omdat de meeste mechanische componenten deel uitmaken van grotere samenstellingen, is het gebruikelijk dat u schroefdraadkenmerken tegenkomt.

Hier is een lijst met enkele veel voorkomende industriële toepassingen van draadfrezen:

• Automotorblokken :Bouten zijn de eerste keuze voor het monteren van verschillende motorblokken. Bovendien zijn de meeste sensoren, net als temperatuursensoren, ook voorzien van schroefdraad voor installatie.
• Medisch :Botschroeven en tandheelkundige implantaten maken doorgaans gebruik van precisie-draadfreesonderdelen voor een stevige en comfortabele bevestiging.
• Behuizingen:Behuizingen met meerdere componenten zijn voorzien van fijne schroefdraad voor het opbergen van bevestigingsschroeven. Bijvoorbeeld elektronische behuizingen en smartphonebehuizingen.
• Luchtvaartbeugels en behuizingen :Panelen, elektronische behuizingen en beugels in de lucht- en ruimtevaartindustrie worden vaak samengevoegd via componenten met schroefdraad die zijn geproduceerd met superprecieze CNC-draadfreesbewerkingen.

WayKen levert uiterst nauwkeurige CNC-freesdiensten voor metalen en kunststoffen, ter ondersteuning van zowel prototyping als productie in kleine volumes. Uitgerust met geavanceerde 3- tot 5-assige bewerkingscentra, verwerkt het team complexe geometrieën, fijne details en nauwe toleranties met consistente nauwkeurigheid. Van lucht- en ruimtevaart- en auto-onderdelen tot medische apparaten en elektronische behuizingen, CNC-freesbewerkingen zijn geoptimaliseerd voor efficiëntie, oppervlaktekwaliteit en betrouwbaarheid, waardoor onderdelen voldoen aan de veeleisende eisen van diverse industrieën.

Om deze discussie over draadfrezen af te ronden:CNC-draadsnijden is een van de belangrijkste bewerkingstechnieken om mechanische schroefdraden te produceren. Ze bieden verschillende voordelen, zoals hoge stijfheid, maatnauwkeurigheid en veelzijdigheid met betrekking tot verschillende soorten schroefdraad.