VHM Gewindefräser, metrisch, für gehärtete Werkstoffe Carbide thread milling cutter for metric threads, for hardened materials

Transkript

1 d WZG VHM Gewindefräser, metrisch, für gehärtete Werkstoffe Carbide thread milling cutter for metric threads, for hardened materials für metrische ISO-Gewinde in gehärtete Stähle for ISO metric threads in hardened steel d3 h6 P d5 d6 M HRC l l1 60 P Z TiAIN-beschichtet / TiAlN-coated Z d3 d5 l l1 d P d M M M M M M M12 Nr. /No. WZG 17151/ 3 WZG 17151/ 4 WZG 17151/ 5 WZG 17151/ 6 WZG 17151/ 8 WZG 17151/10 WZG 17151/12 Richtwerte Gewindefräsen Guidelines for threadmilling WZG d6 Werkstoff Material Festigkeit Strength Vc m/min. Vorschub mm/zahn fz bei Fräserdurchmesser d () Feed per tooth [fz] in mm, depending on the cutter s Ø (conventional milling) fz (mm/z) HRC HRC HRC HRC HH 43 HRC HRC HRC Stahl / Steel 1400 N/mm² Grundsätzlich sollte im Gegenlauf gefräst werden - In principle, conventional milling (up-cut milling) is recommended (siehe Grafi k ) (see diagram Conventional milling ) - Ab >40 HRC [1300 N/mm²] wird empfohlen, in 2 Durchgängen - If the material s hardness is greater than 40 HRC [1300N/mm²], (2/3-1/3 im Ø) zu fahren 2 runs are recommended (2/3-1/3, radial) (siehe Grafi k radiale Schnittaufteilung, Seite 138) (see diagram Radial cutting index, page 140) - mit externer Kühlung fahren - Use peripheral cooling Vc fz Schnittgeschwindigkeit (m/min.) cutting speed (m/min.) Vorschub pro Schneide (mm/z) feed per fl ute (mm per tooth)

2 Verfahren und Technik des Gewindefräsens Bearbeitungskombinationen (Gegen-/) Da die Gewindefräser rechtsschneidend ausgelegt sind, ist die Drehrichtung grundsätzlich rechts. Durch Ändern der axialen Vorschubrichtung, durch Gegenlauf- oder, sind alle Gewinde kombinationen herstellbar. Eingriffs- und Vorschubverhältnisse Wird ein Verhältnis des Fräserdurchmessers von 70% zum Gewinde-Nenndurchmesser eingehalten, so ist unabhängig von der Gewinde-Profiltiefe nicht mit Profilverzerrung zu rechnen. Dieser Faktor hat sich in der Praxis bewährt. Eingriffswinkel des Gewindefräsers Beim Gewindefräsen sollte, wenn möglich Gegenlauf fräsen angewendet werden, um geringere Schnittkräfte, bessere Spanbildung, höhere Standzeit und bessere Oberflächengüte zu erzielen. Rechtsgewinde in Durchgangsloch: im Uhrzeigersinn, Gewindesteigung abwärts Das Gleichlauf-Gewindefräsen ist daran erkennbar, dass am Schneidenende der Span mit h=0 austritt h=0 h=m Rechtsgewinde in Sackloch: gegen Uhrzeigersinn, Gewindesteigung aufwärts A Gewinde-Nenn-Ø Gewindefräser- Nenn-Ø Kern-Ø des Muttergewindes Der Durchmesser des Gewindefräsers und die Profiltiefe bestimmen den Eingriffswinkel zum Gewindedurchmesser. Der Vorschub an der Schneide des Gewindefräsers wird über die Schnittgeschwindigkeit (Drehzahl) und den Vorschub pro Zahn berechnet. Bei einer Linearbewegung ist der Vorschub an der Schneide gleich dem in der Werkzeugmitte. Die Schraubeninterpolation aber verfährt in der Ebene eine Kreisbahn. Da die Werkzeugmaschinen immer mit einem Werkzeugmittelpunkt rechnen, muss ein Befehl zur Geschwindigkeitsumrechnung programmiert werden (konturbezogene Programme). Ist ein solcher Befehl nicht vorhanden oder wird mittelpunktbezogen programmiert, so muss der Vorschub vorher umgerechnet werden. Konturvorschub (vf) Mittelpunktsbahnvorschub (vm) Gewinde- Nenn-Ø (D) Fräser- Außen-Ø (d) vc = d π n 1000 n = vc 1000 [min-1] d π vf = n z fz [m/min] [mm/min] vm = vf (D - d) [mm/min] D vb = n fb [mm/min] Linksgewinde in Sackloch: im Uhrzeigersinn, Gewindesteigung aufwärts Gewindefräser-Drehrichtung axiale Vorschubrichtung Gewindesteigung Linksgewinde in Durchgangsloch: gegen Uhrzeigersinn, Gewindesteigung abwärts D = Gewinde-Nenndurchmesser [mm] d = Fräser-Außendurchmesser [mm] fb = Bohrvorschub pro Umdrehung* vb = Bohrvorschubsgeschwindigkeit* * für das Bohrgewindefräsen n = Drehzahl z = Schneidenzahl fz = Vorschub pro Zahn vc = Schnittgeschwindigkeit vf = Konturvorschub vm = Mittelpunktsbahnvorschub Die Dialogsteuerung am Bedienpult zeigt immer die Geschwindigkeit des Werkzeugmittelpunktes an. Im Trockenlauf kann leicht eine Kontrolle erfolgen. Bei Nichtbeachtung fährt der Fräser ein Vielfaches des Vorschubes, was in der Regel zum Bruch des Werkzeuges führt.

3 Gewindefräser-Einfahrschleifen Viertelkreiseinfahrschleife 90 (WZG 17223) Bei der 90 -Einfahrschleife wird bei einer geringen Durchmesserdifferenz zwischen Werkzeug und Gewinde der größte Teil des Spanvolumens auf dem geraden Teil der Einfahrschleife entfernt. Diese Methode wird deshalb nur für eine verhältnismäßig große Durchmesserdifferenz zwischen Bohrungsmaß und Gewindefräser empfohlen. Der Vorteil bei diesem Einfahren liegt in der einfachen Programmierung und den relativ kurzen Einfahrwegen. Schraubeninterpolation (konische Gewinde) Um mit einem Gewindefräser ein exakt rundes Gewinde herzustellen, muss bei der NC- Programmierung die Kegelsteigung berücksichtigt werden. Anders als bei zylindrischen Gewinden wird dazu nicht ein 360 -Kreis gefahren, sondern es müssen vier Kreissegmente gefahren werden. Bei jedem dieser vier Kreissegmente wird die Kegelsteigung nach innen korrigiert. d Kreissegment Steigung p 2. Kreissegment 3. Kreissegment 4. Kreissegment d 2 2 Halbkreiseinfahrschleife 180 (WZG 17123) Bei der 180 -Einfahrschleife ist die Werkzeugbelastung beim Eintauchen am niedrigsten, da der Umschlingungswinkel auf der gesamten Einfahrschleife relativ klein ist. Programmierablauf Gewindefräsen (Rechtsgewinde im Gegenlauf) Startpunkt Werkzeugausgangsstellung 180 Gewindefräser 180 Endstellung Einfahrschleife Ausfahrschleife Schraubeninterpolation (zyl. Gewinde) Die Schraubeninterpolation ist eine Überlagerung von einer Kreis- und einer Linearbewegung. Durch die Art der Überlagerung von Steigungsrichtung und Drehrichtung der Kreisbewegung können verschiedene Gewinde erzeugt werden. Radiale Schnittaufteilung 2/3 1/3 1. Schnitt d 2 1 Abwicklung der Schraubenlinie 1. Schnitt 2. Schnitt 2. Schnitt Steigungs- Steigung p Schraubenlinie Umfang = x d

4 Thread milling process and technology Machining combinations (reverse rotation/synchronous milling) As the thread milling cutters are designed for right hand cutting, the direction of rotation is generally clockwise. By altering the axial direction of feed through reverse rotation or synchronous milling, all thread combinations can be produced. Pressure angle and feed ratio If the milling cutter diameter to the nominal thread diameter ratio of 70% is adhered to, a profile distortion, irrespective of the profile depth of the thread, should not occur. This factor is well proven. reverse rotation milling synchronous milling pressure angle of thread milling cutter A nom. thread diameter nom. Ø of thread milling cutter core Ø of internal thread For thread milling, synchronous milling should be applied whenever possible, in order to achieve lower cutting forces, improved chip formation, longer tool life and better surface quality. RH cutting in through hole: reverse rotation clockwise circle, downward pitch LH cutting in blind hole: reverse rotation clockwise circle, upward pitch Synchronous thread milling can be identified when the cutting edge emerges with a chip thickness h=0 direction of rotation of the thread milling cutter axial direction of feed pitch h=0 h=m RH cutting in blind hole: synchronous rotation anticlockwise circle, upward pitch LH cutting in through hole: synchronous rotation anticlockwise circle, downward pitch The diameter of the thread milling cutter and the profile depth determine the pressure angle to the thread diameter. The feed at the cutting edge of the thread milling cutter is calculated by the cutting speed (revolutions) and the feed rate per tooth. With linear movement, the feed rate at the cutting edge is identical to that at the tool s centre. However, the helical interpolation follows the path of a circle in the plane. As the machine tool always calculates to the tool s centre, a command must be programmed for converting the cutting speed (contour related program). If such a command does not exist or the program is centre-related, the feed rate must be converted first. contour feed (vf) path centre point feed (vm) nom. Ø (D) D = Ø nom. of thread [mm] d = milling cutter nom. Ø [mm] fb = drilling feed per revolution* vb = drilling feed speed* * thread drilling/milling milling cutter Ø (d) vc = d π n 1000 n = vc 1000 [min-1] d π vf = n z fz [m/min] [mm/min] vm = vf (D - d) [mm/min] D vb = n fb [mm/min] n = revolutions z = number of teeth fz = feed per tooth vc = cutting speed vf = contour feed vm = centre point path feed The interactive control at the control panel indicates the speed at the centre point of the tool. When running with no load this is simple to check. If disregarded, the milling cutter runs at a speed many times faster than the feed which generally leads to tool breakages.

5 Thread milling cutter entry cycles 90 Quarter circle entry cycle (WZG 17223) With an entry cycle of 90 and a small difference in diameter between the tool and the thread, a large part of the total chip volume is removed during the linear section of the entry cycle. This method is therefore only recommended for relatively large differences in diameter between hole size and thread milling cutter. The advantages presented by this entry method are simple programming and a quite short entry path. Helical interpolation (conical thread) In order to produce a perfectly round thread with a thread milling cutter, it is necessary to consider the taper when doing the NC progamming. In contrast to cylindrical threads, the machining path is not a 360º circle but four segments of a circle. With every one of the four segments the taper is corrected inwards. d circle segment pitch p 2. circle segment 3. circle segment 4. circle segment d Semicircle entry cycle (WZG 17123) With a 180 entry cycle, the loading on the tool is the lowest when plunging, as the angle of contact is r elatively small during the complete entry cycle. Programming sequence for thread milling (Conventional, up-cut right-hand thread milling) starting point starting position of tool 180 entry path thread milling 180 exit path end position Radial cutting index Helical interpolation (cyl. thread) Helical interpolation is the overlaying of circular and linear movement. Different threads can be produced by the form of overlaying the direction of pitch and the direction of rotation of the circular movement. 1st cut 2nd cut 2/3 1/3 1st cut (conventional up-cut milling) 2nd cut (conventional up-cut milling) d 2 1 development of helical line helix pitch p helix line circumference = x d