Gewinde werden häufig zum Befestigen und Verbinden mechanischer Teile sowie zur Drehmomentübertragung verwendet. Je nach Verwendungszweck können sie in drei Kategorien unterteilt werden:
- Befestigungsgewinde: werden zum Befestigen und Verbinden von Teilen verwendet. Die Hauptanforderungen sind Schraubbarkeit und Verbindungszuverlässigkeit. Bei der Auswahl der Gewindearten sind gewöhnliche Gewinde und MJ-Gewinde häufiger.
- Übertragungsgewinde: werden zur Kraft- und Verschiebungsübertragung verwendet, z. B. bei Werkzeugmaschinenschrauben, und erfordern eine reibungslose Übertragung und zuverlässige Übertragungskraft. Trapezgewinde sind bei der Auswahl der Gewindearten häufiger anzutreffen.
- Enge Gewinde: werden zum Abdichten verwendet und erfordern eine dichte Verbindung, kein Austreten von Wasser, Luft und Öl. Bei der Auswahl der Gewindearten sind konische Rohrgewinde mit 55° und 60° häufiger.
Da Gewinde austauschbar und universell sind, werden sie in verschiedenen Branchen eingesetzt. Daher ist auch die Gewindeverarbeitung von entscheidender Bedeutung.
Gewindeverarbeitungstechnologie
Gewinde bezieht sich auf durchgehende Vorsprünge und Rillen mit gleichem Querschnitt, die entlang der Spirallinie auf der Oberfläche eines Zylinders oder Kegels gebildet werden. In der tatsächlichen Produktion und Verarbeitung gibt es zwei Hauptmethoden zur Verarbeitung von Innen- und Außengewinden: Schneiden und Rollen.
Gewindeschneiden
Das Schneiden ist die effizienteste und wirtschaftlichste Verarbeitungsmethode zur Bearbeitung von Gewindeteilen. Es bezieht sich im Allgemeinen auf die Methode zum Bearbeiten von Gewinden an Werkstücken mit Formwerkzeugen oder Schleifwerkzeugen, hauptsächlich Drehen, Fräsen, Gewindeschneiden, Gewindeschneiden usw. Beim Drehen und Fräsgewinde, die Antriebskette der Werkzeugmaschine sorgt dafür, dass Drehmeißel und Fräser bei jeder Drehung des Werkstücks eine Gewindebohrung präzise und gleichmäßig entlang der axialen Richtung des Werkstücks bewegen: Beim Gewindeschneiden oder Gewindeschneiden drehen sich das Werkzeug (Gewindebohrer oder Schneideisen) und das Werkstück relativ zueinander, und die zuerst geformte Gewinderille führt das Werkzeug (oder Werkstück) bei der axialen Bewegung.
Faden Turnieren
Beim Gewindedrehen unterscheidet man zwischen der Gewindebearbeitung mit herkömmlichen Drehmaschinen und der Gewindebearbeitung mit CNC-Drehmaschinen.
Um das gewünschte Gewinde auf der Drehmaschine zu schneiden, muss sichergestellt werden, dass sich die Spindel um einen Kreis dreht und der Werkzeughalter das Drehwerkzeug antreibt, um eine Steigung des bearbeiteten Gewindes zu bewegen. Diese strikte Beziehung zwischen der Spindel und dem Werkzeughalter der gewöhnlichen Drehmaschine wird durch die interne Verbindungsübertragungskette realisiert, d. h. durch das Gesamtübersetzungsverhältnis aller Übertragungspaare zwischen der Spindel und der Leitspindel. Bei der Bearbeitung unterschiedlicher Gewindesteigungen muss lediglich das Gesamtübersetzungsverhältnis aller Übertragungspaare zwischen der Spindel und der Leitspindel angepasst werden. Da sein Wert durch das Übertragungspaar in der Übertragungskette beeinflusst wird, gibt es nur wenige begrenzte Werte, sodass die Gewindesteigung des Drehens begrenzt ist.
Die rasante Entwicklung von Wissenschaft und Technologie hat hohe Anforderungen an Präzision und Komplexität mechanischer Produkte gestellt, und die Produktmodifikationen sind häufig. Dies stellt nicht nur Anforderungen an Präzision und Effizienz von Werkzeugmaschinen und Geräten, sondern auch an Vielseitigkeit und Flexibilität. Insbesondere in Industriezweigen wie der Luftfahrt, dem Schiffbau und der Waffenproduktion müssen die meisten zu bearbeitenden Komponenten hochpräzise und komplex geformt sein. Die Verwendung gewöhnlicher Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung solcher Teile ist nicht nur arbeitsintensiv und ineffizient, sondern auch schwierig, die Genauigkeit zu gewährleisten. Einige Teile können nicht einmal bearbeitet werden. Vor diesem Hintergrund werden CNC-Werkzeugmaschinen zum Mainstream der mechanischen Bearbeitungsgeräte werden.
Die Gewindebearbeitung von CNC-Drehmaschinen basiert auf dem erfassten Spindeldrehsignal, um den Vorschub des Schrittmotors zu steuern, die für das Gewindedrehen erforderliche Proportionalitätsbeziehung zu realisieren und Gewinde auszuschneiden, die den Anforderungen entsprechen. Die Gewindebearbeitung wird durch die Kombination von Steuerungssystem, Spindelsystem und Antriebssystem abgeschlossen. Sie löst die beim Gewindedrehen von CNC-Drehmaschinen vorhandenen Probleme durch den Anschluss inkrementeller fotoelektrischer Encoder sowie durch die Erkennung, Berechnung und Verarbeitung von CNC-Systemen. Die Berechnungsmethode zur Teilungskompensation eliminiert den Teilungsbearbeitungsfehler. Die bearbeiteten Teile sind nicht nur hochpräzise, sondern können auch die Arbeitsintensität des Bedieners verringern und die Bearbeitungseffizienz verbessern. Der unvermeidliche Trend des Gewindedrehens von CNC-Drehmaschinen eignet sich für die Bearbeitung großer Mengen von Teilen mit komplexen Formen.
Faden Manrichten
Das Gewindefräsen wird im Allgemeinen auf einer speziellen Gewindefräsmaschine durchgeführt. Je nach der unterschiedlichen Struktur des verwendeten Fräsers kann es in zwei Methoden unterteilt werden.
- Fräsen mit einem scheibenförmigen Gewindefräser. Mit dieser Methode werden im Allgemeinen große Getriebegewinde bearbeitet. Aufgrund der geringen Bearbeitungsgenauigkeit wird es normalerweise nur für die Grobbearbeitung verwendet, und dann wird die Feinbearbeitung durch Drehen durchgeführt.
- Fräsen mit einem kammförmigen Gewindefräser. Er wird im Allgemeinen zum Bearbeiten kurzer dreieckiger Innen- und Außengewinde mit kleiner Steigung verwendet. Die Bearbeitungseffizienz ist hoch, die Genauigkeit jedoch gering.
Es gibt drei Arten von Bewegungen im Verarbeitungsprozess, nämlich: schnelle Drehung des Fräsers; langsame Drehung des Werkstücks. Längsbewegung des Fräsers oder des Werkstücks. In der Serien- und Massenproduktion wird das Fräsen häufig zur Bearbeitung von Gewinden verwendet.
Tippen und TGewindeschneiden
Beim Gewindeschneiden wird der Gewindebohrer mit einem bestimmten Drehmoment in das vorgebohrte Bodenloch des Werkstücks geschraubt, um das Innengewinde herzustellen. Für kleine Innengewinde ist das Gewindeschneiden fast die einzige effektive Bearbeitungsmethode.
Bei der Einzelstück-Kleinserienfertigung kann das Gewindeschneiden manuell mit einem Gewindebohrer erfolgen. Bei großen Chargen sollte die Bearbeitung mit einem Maschinengewindebohrer auf einer Drehbank, Bohrmaschine oder Gewindeschneidmaschine erfolgen, und die Bearbeitungseffizienz ist höher als beim Gewindedrehen. Beispielsweise kann der Dreher bei der Bearbeitung einiger häufig verwendeter Muttern zuerst das untere Loch bohren und abschneiden und dann den Gewindebohrer verwenden, um den Gewindeteil zu bearbeiten, was nicht nur die Bearbeitungsintensität des Bedieners verringert, sondern auch die Produktqualität und Arbeitseffizienz verbessert.
Beim Gewindeschneiden wird mit einer Schneide ein Außengewinde in ein Stangen- (oder Rohr-)Werkstück geschnitten. Der Gewindedurchmesser des Gewindes beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 16 mm. Diese Verarbeitungsmethode eignet sich für die Verarbeitung von Teilen mit kleineren Chargen.
Der Nachteil des Gewindeschneidens und -fräsens besteht in der geringen Bearbeitungsgenauigkeit. Daher wird es hauptsächlich für gewöhnliche Gewinde mit geringer Bearbeitungsgenauigkeit verwendet.
Faden GSchälen
Es wird häufig für die Bearbeitung von gehärteten Gewinden verwendet, wie z. B. Gewindebohrer, Gewindelehren, Gewinderollräder und Gewinde an Präzisionsgetriebeschrauben. Um die durch die Wärmebehandlung verursachte Verformung zu korrigieren und die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern, ist Schleifen erforderlich. Das Gewindeschleifen wird im Allgemeinen auf einer speziellen Gewindeschleifmaschine durchgeführt. Vor dem Schleifen kann das Gewinde durch Drehen, Fräsen usw. grob bearbeitet werden. Bei kleinen Präzisionsgewinden können diese auch direkt geschnitten werden. Der Bearbeitungsbereich ist relativ klein.
Rollendes Gewinde
Beim Gewinderollen wird Metall mithilfe von Rollwerkzeugen gepresst und plastisch verformt, um Gewinde zu formen. Die Metallfasern von gerollten Gewinden sind durchgehend, während die Metallfasern von geschnittenen Gewinden unterbrochen sind. Aus der Mikrostrukturanalyse geht hervor, dass gerollte Gewinde einzigartige Vorteile haben:
- Durch das Rollen von Gewinden lässt sich die Oberflächengüte verbessern, und es entsteht nicht so leicht Abfall.
- Dadurch werden Härte und Festigkeit des Oberflächenmetalls des zu bearbeitenden Werkstücks verbessert. Insbesondere die Oberflächenhärte der Zahnsohle wird erheblich erhöht, was die Zugfestigkeit und Scherfestigkeit des Gewindes im Vergleich zu einem gedrehten Gewinde verbessern und dadurch die Verschleißfestigkeit und Lebensdauer des Gewindes erhöhen kann.
- Dadurch lässt sich der Werkzeugverbrauch reduzieren, die Produktionseffizienz ist um ein Vielfaches bis Dutzende Male höher als beim Gewindeschneiden und eine Automatisierung lässt sich leichter realisieren.
- Beim Walzen handelt es sich um eine spanlose Bearbeitung, bei der Material gespart werden kann.
Das Gewinderollen wird im Allgemeinen auf einer Gewinderollmaschine, einer Gewinderollmaschine oder einer automatischen Drehmaschine durchgeführt, die mit einem automatisch öffnenden und schließenden Gewinderollkopf ausgestattet ist. Es eignet sich für die Massenproduktion von Außengewinden von Standardbefestigungen und anderen Gewindeverbindungen. Der Rollprozess stellt sicher, dass die Materialfasern nicht geschnitten werden, die Richtung der Metallflusslinien vernünftig ist, ein Kaltverfestigungseffekt auftritt und Restspannungen auf der Oberfläche verbleiben. Die Festigkeit des gerollten Gewindes ist 30 bis 401 TP3T höher als die Dauerfestigkeit des geschnittenen Gewindes. Wenn das Gewinde nach der Wärmebehandlung gerollt wird, kann seine Dauerfestigkeit um 70 bis 1001 TP3T erhöht werden.
Der Außendurchmesser des gerollten Gewindes beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 25 mm und die Länge nicht mehr als 100 mm. Der Durchmesser des verwendeten Rohlings entspricht ungefähr dem mittleren Durchmesser des verarbeiteten Gewindes. Die Härte des Materials darf die Konzentration nicht überschreiten, da dies zu vorzeitigen Ermüdungsschäden führen kann. Beim Rollen können im Allgemeinen keine Innengewinde verarbeitet werden. Je nach den verschiedenen Walzwerkzeugen kann das Gewinderollen in Gewinderollen und Gewindewalzen unterteilt werden.
Rolling Faden
Beim Gewinderollen werden zwei Gewinderollplatten mit Gewinderillen verwendet, um das Werkstück so zusammenzudrücken, dass auf der Oberfläche des Werkstücks das gewünschte Gewinde entsteht.
Beim Rollen des Gewindes ist eine der beiden Gewinderollplatten an der Werkzeugmaschine befestigt und die andere bewegt sich linear mit dem Werkzeugschlitten der Maschine. Auf diese Weise wird das Werkstück angetrieben und dreht sich im Uhrzeigersinn. Ein Hub der beweglichen Gewinderollplatte reicht gerade aus, um das Gewinde des Werkstücks vollständig herauszupressen.
Faden Rolling
Beim Gewindewalzen werden auf beiden Seiten der Gewindewalzmaschine zwei gleich große Gewindewalzräder auf den Hauptwellen installiert. Die Hauptwellen treiben sie an, sodass sie sich in die gleiche Richtung drehen und sich allmählich einander nähern. Gemäß der Struktur allgemeiner Gewindewalzmaschinen ist eine Hauptwelle fest und bewegt sich nicht (feste Hauptwelle genannt), und die andere Hauptwelle kann sich in horizontaler Richtung bewegen (bewegliche Hauptwelle genannt).
Dieses Bearbeitungsverfahren muss auf der Gewinderollmaschine angewendet werden, und das zu bearbeitende Gewinde muss mit einem Gewinderollrad mit dieser Gewindespezifikation fertiggestellt werden. Der Bediener passt die Installation des Gewinderollrads an, um das Werkstück entlang der Vorschubrichtung des Gewinderollrads zwischen den beiden Gewinderollrädern zu platzieren, und hält es am Ende vorsichtig mit der Hand fest. Das Werkstück befindet sich zwischen den Gewinderollwellen und wird von ihnen angetrieben, um sich in die entgegengesetzte Richtung zu drehen. Auf diese Weise wird das Gewinde auf der Oberfläche des Gewinderollrads unter Einwirkung einer radialen Kraft in das Werkstück gedrückt, so dass das Gewinde auf der Oberfläche des Werkstücks gebildet wird.
Das durch Gewinderollen bearbeitete Gewinde weist nicht nur eine gute Oberflächenqualität auf, sondern verbessert auch die Dauerfestigkeit des Gewindes erheblich und eignet sich für die Gewindebearbeitung im großen Maßstab in der Serienproduktion.
Zu berücksichtigende Faktoren bei der Gewindeverarbeitung
Wie bei anderen Oberflächentypen gelten auch für Gewinde bestimmte Anforderungen an Maßgenauigkeit, Form- und Positionsgenauigkeit sowie Oberflächenqualität. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Verwendung und Nutzungsanforderungen sind auch die technischen Anforderungen unterschiedlich. Durch die Analyse der oben genannten Multithread-Verarbeitungsmethoden werden die Faktoren ermittelt, die bei der Verarbeitung eines bestimmten Teils umfassend berücksichtigt werden müssen.
Werkstückform
Wenn Sie auf ein relativ kleines Werkstück mit Innengewinde stoßen, wird die Gewindebearbeitung im Allgemeinen durch Gewindeschneiden auf einer Dreh- oder Bohrmaschine abgeschlossen. Bolzen und Schrauben werden im Allgemeinen auf einer Gewinderollmaschine gerollt. Wenn das Werkstück groß ist, wird das Gewinde im Allgemeinen auf einer Drehmaschine fertiggestellt.
Genauigkeit der Gewindegröße
Wenn die Genauigkeitsanforderungen an die Gewindegröße gering sind, können Sie das Gewinde drehen oder mit einem Gewindebohrer und Schneideisen bearbeiten oder das Gewinde fräsen, wie bei normalen Bolzen und Schrauben. Im Gegensatz dazu müssen hochpräzise Gewinde gerollt werden, um die Anforderungen an die Teilegenauigkeit zu erfüllen, wie z. B. Präzisionsbolzen.
Werkstückstoff und Wärmebehandlung
Abhängig vom Material des Werkstücks und der Festigkeit nach der Wärmebehandlung ist das Gewinde nach der Wärmebehandlung schwer zu bearbeiten. Wenn die Gewindestruktur geeignet ist, wird die Außengewindebearbeitung normalerweise durch Walzen abgeschlossen, was nicht nur einfach zu verarbeiten ist, sondern auch die Festigkeit des Teils verbessern kann.
Produktionsart, Bedingungen und technische Anforderungen
Manchmal können bolzenartige Strukturteile zwar gerollt werden, aber da das Rollen des Gewindes aufgrund der Gewindefestigkeit und Oberflächenqualität die erste Wahl sein sollte, wird das Gewinde in Anbetracht der Kleinserienfertigung und der Einzelteilproduktion bearbeitet. Gleichzeitig muss es auch auf den Zeichnungsanforderungen basieren. Einige Teilezeichnungen erfordern das Rollen des Gewindes. Schließlich ist es notwendig, die Produktionsbedingungen der Einheit zu erfüllen und die vorhandene Werkzeugausrüstung der Einheit zu verwenden, um die Gewindebearbeitung so weit wie möglich abzuschließen.
Oben wurden hauptsächlich die Gewindeverarbeitungsmethoden erörtert und die wichtigsten Faktoren analysiert, die bei der Gewindeverarbeitung berücksichtigt werden müssen. Nachdem wir mehrere gängige Gewindeverarbeitungsmethoden verstanden haben, sollten wir sie beim Erstellen von Prozessanweisungen umfassend berücksichtigen, einschließlich Produktionstyp, Prozessausrüstung, Montage- und technischen Anforderungen, Auswahl der Gewindegrößengenauigkeit, Wärmebehandlung und anderen Faktoren. Entsprechend den Prozessmerkmalen jeder Verarbeitungsmethode sollten wir den geeigneten Herstellungsprozess sowie vorherige und nachfolgende Prozesse auswählen, um die Montageanforderungen und Zeichnungsanforderungen schließlich zu erfüllen. Auf diese Weise können wir die geeignete Verarbeitungsmethode für die Gewinde in der tatsächlichen Produktion auswählen und danach streben, die Gewindeverarbeitung auf die einfachste, wirtschaftlichste und effizienteste Weise abzuschließen.
