Mit der Popularität von CNC-Werkzeugmaschinen wird die Gewindefrästechnologie zunehmend in der Maschinenbauindustrie eingesetzt. Gewindefräsen ist ein Verfahren zum Formen von Gewinden durch spiralförmiges Interpolationsfräsen unter Verwendung eines Gewindefräser durch die Dreiachsenverbindung einer CNC-Werkzeugmaschine. Der Fräser bewegt sich bei jeder Kreisbewegung auf der horizontalen Ebene eine Teilung in einer geraden Linie in der vertikalen Ebene. Gewindefräsen hat viele Vorteile, wie z. B. hohe Verarbeitungseffizienz, hohe Gewindequalität, gute Werkzeugvielseitigkeit und gute Verarbeitungssicherheit. Derzeit sind viele Arten von Gewindefräswerkzeugen im Einsatz. Dieser Artikel analysiert sieben gängige Gewindefräser aus der Perspektive der Anwendungseigenschaften, der Werkzeugstruktur und der Verarbeitungstechnologie.
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Der Gewindefräser mit Maschinenklemmung ist das am häufigsten verwendete und kostengünstigste Werkzeug beim Gewindefräsen. Sein Aufbau ähnelt dem eines gewöhnlichen Gewindefräsers mit Maschinenklemmung und besteht aus einer wiederverwendbaren Werkzeugleiste und einem leicht austauschbaren Einsatz. Wenn Sie ein konisches Gewinde bearbeiten müssen, können Sie auch eine spezielle Werkzeugleiste und einen Einsatz zum Bearbeiten konischer Gewinde verwenden. Dieser Einsatz verfügt über mehrere Gewindeschneidzähne.
Das Werkzeug kann mehrere Gewindezähne gleichzeitig bearbeiten, indem es entlang der Spirallinie bearbeitet. Wenn Sie beispielsweise einen Fräser mit 5 2-mm-Gewindeschneidzähnen verwenden, können Sie 5 Gewindezähne mit einer Gewindetiefe von 10 mm bearbeiten, indem Sie entlang der Spirallinie bearbeiten. Um die Bearbeitungseffizienz weiter zu verbessern, können Sie einen Gewindefräser mit mehrschneidiger Maschinenklemmung verwenden.
Durch Erhöhen der Anzahl der Schneidkanten kann die Vorschubgeschwindigkeit deutlich verbessert werden, jedoch beeinträchtigen die radialen und axialen Positionierungsfehler zwischen den einzelnen Einsätzen, die über den Umfang verteilt sind, die Genauigkeit der Gewindebearbeitung. Wenn Sie mit der Gewindegenauigkeit des Gewindefräsers mit mehrschneidiger Maschinenklemmung nicht zufrieden sind, können Sie auch versuchen, nur einen Einsatz zur Bearbeitung einzubauen.
Bei der Auswahl eines Gewindefräsers mit Maschinenklemmung sollten Sie versuchen, eine Werkzeugleiste mit größerem Durchmesser und ein geeignetes Klingenmaterial zu verwenden, basierend auf Faktoren wie Durchmesser, Tiefe und Werkstückmaterial des zu bearbeitenden Gewindes. Die Gewindebearbeitungstiefe des Gewindefräsers mit Maschinenklemmung wird durch die effektive Schnitttiefe der Werkzeugleiste bestimmt. Da die Einsatzlänge geringer ist als die effektive Schnitttiefe der Werkzeugleiste, muss das zu bearbeitende Gewinde, wenn seine Tiefe größer ist als die Einsatzlänge, schichtweise bearbeitet werden.
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Integralgewindefräser bestehen meist aus integralen Hartmetallmaterialien, einige sind auch beschichtet. Der Integralgewindefräser hat eine kompakte Struktur und eignet sich besser für die Bearbeitung von Gewinden mit mittlerem und kleinem Durchmesser. Es gibt auch Integralgewindefräser für die Bearbeitung von konischen Gewinden. Diese Art von Werkzeug weist eine gute Steifigkeit auf, insbesondere der Integralgewindefräser mit Spiralnuten, der die Schnittlast effektiv reduzieren und die Bearbeitungseffizienz bei der Bearbeitung von Materialien mit hoher Härte verbessern kann.
Die Schneide des integrierten Gewindefräsers ist mit Gewindebearbeitungszähnen bedeckt. Die gesamte Gewindebearbeitung kann durch Bearbeitung entlang der Spirallinie für einen Kreis abgeschlossen werden. Es ist keine geschichtete Bearbeitung wie bei maschinengespannten Werkzeugen erforderlich, daher ist die Bearbeitungseffizienz hoch, der Preis jedoch relativ hoch.
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Der Aufbau des integrierten Gewindefräsers mit Anfasfunktion ähnelt dem des gewöhnlichen integrierten Gewindefräsers, jedoch befindet sich an der Wurzel der Schneide eine spezielle Anfaskante, mit der die Fase des Gewindeendes während der Gewindebearbeitung bearbeitet werden kann. Es gibt drei Möglichkeiten, Fasen zu bearbeiten. Wenn der Werkzeugdurchmesser groß genug ist, kann die Anfaskante direkt zum Ansenken der Fase verwendet werden. Diese Methode ist auf die Bearbeitung der Fase des Innengewindelochs beschränkt.
Wenn der Werkzeugdurchmesser klein ist, kann die Anfaskante verwendet werden, um die Fase durch Kreisbewegungen zu bearbeiten. Wenn jedoch die Anfaskante an der Wurzel der Schneide zum Anfasen verwendet wird, ist zu beachten, dass zwischen dem Gewindeschneidteil des Werkzeugs und dem Gewinde ein gewisser Abstand vorhanden sein sollte, um Störungen zu vermeiden. Wenn die zu bearbeitende Gewindetiefe geringer ist als die effektive Schnittlänge des Werkzeugs, kann das Werkzeug die Anfasfunktion nicht erfüllen. Daher sollten bei der Auswahl des Werkzeugs die effektive Schnittlänge und die Gewindetiefe aufeinander abgestimmt sein.
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Der Gewindebohrfräser besteht aus Vollhartmetall und ist ein effizientes Werkzeug zum Bearbeiten von Innengewinden mit kleinem und mittlerem Durchmesser. Der Gewindebohrfräser kann das Bohren von Gewindegrundlöchern, das Anfasen von Lochmündungen und die Innengewindebearbeitung in einem Durchgang erledigen, wodurch die Anzahl der verwendeten Werkzeuge reduziert wird. Der Nachteil dieses Werkzeugs besteht jedoch darin, dass es wenig vielseitig einsetzbar und relativ teuer ist. Das Werkzeug besteht aus drei Teilen: dem Bohrteil des Kopfes, dem Gewindefrästeil in der Mitte und der Anfaskante an der Wurzel der Schneide.
Der Durchmesser des Bohrteils ist der Bodendurchmesser des Gewindes, das das Werkzeug verarbeiten kann. Begrenzt durch den Durchmesser des Bohrteils kann ein Gewindebohrfräser nur eine Spezifikation des Innengewindes verarbeiten. Bei der Auswahl eines Gewindebohrfräsers sollten nicht nur die Spezifikationen des zu verarbeitenden Gewindelochs berücksichtigt werden, sondern auch die Übereinstimmung der effektiven Verarbeitungslänge des Werkzeugs mit der Tiefe des zu verarbeitenden Lochs beachtet werden, da sonst die Anfasfunktion nicht erreicht werden kann.
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Der Gewindespiralbohrfräser ist ebenfalls ein Vollhartmetallwerkzeug für eine effiziente Innengewindebearbeitung und kann auch das Bodenloch und das Gewinde gleichzeitig bearbeiten. Das Ende des Werkzeugs hat eine Schneide wie ein Schaftfräser. Da der Steigungswinkel des Gewindes nicht groß ist, schneidet die Endschneide, wenn das Werkzeug eine Spiralbewegung ausführt, um das Gewinde zu bearbeiten, zuerst das Werkstückmaterial ab, um das untere Loch zu bearbeiten, und dann wird das Gewinde von der Rückseite des Werkzeugs bearbeitet. Einige Spiralbohrfräser für Gewinde haben auch Fasenkanten, die gleichzeitig die Fase der Lochmündung bearbeiten können. Das Werkzeug hat eine hohe Verarbeitungseffizienz und ist vielseitiger als der Gewindebohrfräser. Der Innengewindeöffnungsbereich, den das Werkzeug bearbeiten kann, beträgt d ~ 2d (d ist der Durchmesser des Fräserkörpers).
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Das Tiefgewindefräswerkzeug ist ein einzahniger Gewindefräser. Ein gewöhnlicher Gewindefräser hat mehrere Gewindebearbeitungszähne an seiner Klinge, und die Kontaktfläche zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück ist groß, die Schnittkraft ist ebenfalls groß, und der Werkzeugdurchmesser muss beim Bearbeiten von Innengewinden kleiner sein als die Gewindeöffnung. Da der Durchmesser des Fräserkörpers begrenzt ist, wird die Steifigkeit des Fräsers beeinträchtigt, und der Fräser wird beim Fräsen von Gewinden einer einseitigen Kraft ausgesetzt.
Beim Fräsen tieferer Gewinde neigt der Fräser dazu, loszulassen, was die Genauigkeit der Gewindebearbeitung beeinträchtigt. Daher beträgt die effektive Schnitttiefe eines allgemeinen Gewindefräsers etwa das Doppelte des Durchmessers seines Fräserkörpers. Die Verwendung eines einzahnigen Tiefgewindefräsers kann die oben genannten Mängel besser überwinden. Durch die Reduzierung der Schnittkraft kann die Gewindebearbeitungstiefe erheblich erhöht werden und die effektive Schnitttiefe des Werkzeugs kann das 3- bis 4-fache des Durchmessers des Fräserkörpers erreichen.
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Vielseitigkeit und Effizienz sind ein deutlicher Widerspruch bei Gewindefräsern. Einige Werkzeuge mit zusammengesetzten Funktionen haben eine hohe Verarbeitungseffizienz, aber eine geringe Vielseitigkeit, während Werkzeuge mit guter Vielseitigkeit oft nicht effizient sind. Um dieses Problem zu lösen, haben viele Werkzeughersteller ein modulares Gewindefräswerkzeugsystem entwickelt. Das Werkzeug besteht im Allgemeinen aus einem Werkzeughalter, einer Senk- und Anfasklinge und einem Universalgewindefräser. Je nach Verarbeitungsanforderungen können unterschiedliche Arten von Senk- und Anfasklingen und Gewindefräsern ausgewählt werden. Dieses Werkzeugsystem hat eine gute Vielseitigkeit und eine hohe Verarbeitungseffizienz, aber die Werkzeugkosten sind hoch.
Oben wurden die Funktionen und Eigenschaften mehrerer häufig verwendeter Gewindefräswerkzeuge beschrieben. Beim Fräsen von Gewinden ist auch die Kühlung entscheidend. Es wird empfohlen, Werkzeugmaschinen und Werkzeuge mit interner Kühlfunktion zu verwenden. Wenn sich das Werkzeug mit hoher Geschwindigkeit dreht, kann externes Kühlmittel aufgrund der Zentrifugalkraft nur schwer eindringen. Neben der guten Kühlung des Werkzeugs ist die interne Kühlmethode wichtiger, da Hochdruckkühlmittel beim Bearbeiten von Lochgewinden dabei hilft, Späne zu entfernen. Beim Bearbeiten von Innengewindelöchern mit kleinem Durchmesser ist insbesondere ein höherer interner Kühldruck erforderlich, um eine reibungslose Spanentfernung zu gewährleisten. Darüber hinaus sollten bei der Auswahl von Gewindefräswerkzeugen spezifische Verarbeitungsanforderungen umfassend berücksichtigt werden, wie z. B. Produktionscharge, Anzahl der Schraubenlöcher, Werkstückmaterial, Gewindegenauigkeit, Größenspezifikationen und viele andere Faktoren, und die Werkzeuge sollten umfassend ausgewählt werden.
