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CNC旋削三角ねじの品質を改善する方法

要旨:部品には三角ねじが広く使用されており、その加工品質は製品品質を保証する上で重要な要素です。
旋削加工において、被加工物の材質によっては、異なる材料の道具の使用を必要とするパラメータを切断する異なる組の異なる切削液を選択し、異なるピッチは、異なるプログラミングを必要とします。
プロセス要因、切断方法、プログラミング、操作からこの記事。これは、品質CNCターニング三角形のスレッドを改善するための方法を説明しています。

キーワード:三角ねじ; ツール; 切削量; 切断方法; プログラミング。
スレッド接続は、エンジニアリングアプリケーションでよく使用されます。 ネジ切りは、CNC旋盤の一般的な作業です。 CNC旋盤はさまざまなスレッドを処理でき、三角形のスレッドが最も一般的です。 通常の旋盤で旋盤を回転させるよりも、CNC旋盤を使用してスレッドを回すほうが簡単で、加工効率が高いです。 スレッドを機械加工するためによく使用される方法です。 スレッディングの品質は、プロセスの選択、ツールの選択、プログラミングおよび操作などの要因によって異なります。
この論文では、GSK980TD CNCシステムを使用し、加工材料は45鋼であり、ブランクはΦ42mmバーであり、糸ピッチは1.5mmである。 ワークピースは図1に示すように機械加工され、三角ねじの回転品質を改善する方法について説明します。


図1三角ねじターニング
Figure 1. triangular thread parts
 

1. 加工品質上のプロセス因子の影響
スレッディングプロセスファクタは、スレッディングの品質に関する基本的な要因であり、
スレッド処理の品質を向上させるために、スレッド処理の技術的な要素を習得することは非常に重要です。
1. 1工具素材と工具形状の合理的な選択
切断プロセスでは、カッターは高圧、高温および大きな摩擦を受ける。 したがって、カッターは、高い硬度、高い耐熱性、良好な耐摩耗性、および十分な強度および靭性を有していなければならない。 良好な強度および靭性材料は、貧弱な硬度および耐摩耗性を有し、逆もまた同様である。 CNC旋削工具は、一般に高速度鋼、炭化物、セラミックス、超硬材料を使用していました。 ワークピースの材料に応じて、適切なツールを選択することで、部品の品質を向上させ、生産効率を高め、コストを削減することができます。

糸切削工具では、適切な材料を選択することに加えて、加工品質を向上させるために、工具形状角の妥当な選択および工具先端遷移縁の形状が非常に重要である。 旋削工具の幾何学角度には、主傾斜角、補助傾斜角、工具鼻角、刃傾斜角、すくい角、逃げ角、および補助逃げ角が含まれる。ねじ切り工具の主な角度は、工具先端の角度である。 工具のノーズ角の大きさは、ねじプロファイル、一般的な三角ねじ切り工具を直接決定し、ブレード角度は一般に10°であり、工具先端角度は59°16 'です。 ツールチップr = 0. 144P(Pはピッチ)の半径式の計算。

傾斜角は、表面粗さに最も大きな影響を与えます。 第1および第2の傾斜角が小さいほど、より大きい先端半径を有するねじ旋削工具によって生成されるねじの表面品質は低下する。 ツールの正面と背面の角度が大きいほど、ツールはシャープであり、ネジの表面の品質が高いほど強度は低くなります。

1. 2 切削量の合理的な選択
合理的に切削量を選択することは、CNC旋盤の加工品質を改善する上で非常に重要です。 切断量は、切断深さ、送り量、および切断速度を含む。 糸切り量の選択は、ワークの材質、糸のピッチの大きさ、および糸の加工位置に基づいて行われます。 糸の切断量を徐々に減らす必要があり、材質によっては糸送り量をゼロ送り量として使用することもある。 要約すると、表1に示すように、鋼材の三角ねじ山を回すために一般的に使用される切断量のリストがリストされています。

 
三角ねじ切り量
表1.鋼材の三角ねじ共通切削量表
糸切り速度はより低く選択する必要があります。 CNC旋盤のスレッドは主にスピンドルエンコーダに依存します。 スピンドル速度が高すぎる場合、エンコーダが送信する位置決めパルスは、「オーバーシュート」により壊れた歯をねじ込む可能性があります。ほとんどのCNC旋盤プログラミングは以下のようになります。
 
CNC旋盤プログラミング


1.切削液の3合理的な選択
切削液を合理的に使用することにより、温度上昇による加工誤差を低減することができ、切削液により工具とワーク表面との間に潤滑膜が形成されます。鉄スクラップを除去して工具とワークの摩擦を低減し、摩耗、工具寿命の増加、およびワークの錆の防止に役立ちます。
CNC旋削に一般的に使用される切削液は、5%〜25%の濃度を有するエマルジョンである。また、切削液としてオイルを使用するものもあります。鋳鉄のような脆い材料を切断する場合、切削チップが切削液と容易に混合して工作機械のサドルの動きを妨げるため、切削液は使用されない。糸を回すとき、少量のオイルをブラッシングすることができます。スチール、アルミニウムおよびその他のプラスチック金属を高速度スチールカッターで切断する場合は、切削液を使用してください。切削液の流れが炭化物工具を完全に冷却することができるとき、工具の耐用年数を改善することができる。したがって、鋼材やプラスチック材を加工する場合は、切削液を使用する方が良いです。


1.4 合理的なワークホールディング方式の選択
ワークのクランプはしっかりしていて、十分な剛性を持っていなければなりません。シャフト部品は、一般に、3つの顎の自己センタリングチャックで直接クランプされます。加工長さを確保することを前提として、ワークの伸長長さを短くするほどワークの加工剛性を確保する上で、ロッドの中心線とスピンドルの中心線とをできるだけ一致させることができ、ナイフを叩くのを避けるように。工作物の取り付け方法は合理的でなければならず、さもなければ工作物の加工品質に悪影響を及ぼし、CNC旋盤の高精度加工の優位性を発揮することはできません。

2、スレッド切削送り方法
糸切り方法は、糸ピッチの大きさに応じて局所的に決定される。工作機械、ワーク材質、インサートジオメトリの影響を受けます。直線糸切削送り方法には、ストレートイン切削、斜め傾斜切削、および左右の交互サイドフィードが含まれる。図2に示すように、糸通し方法の正しい選択は、糸通しの品質にとっても重要です。
 
スレッド旋削送りモード
図2.スレッド回転送りモード
 
ストレートカッティングは、糸道具が半径方向の切断とも呼ばれる半径方向の直接送りであることを意味する。糸カッタの刃先が切削に関与しているため、切削工具の軸方向の切削力が相殺され、工具が均一に摩耗する。軸方向の切断力に起因するスレッドの回転を減らし、ねじれの現象を引き起こし、加工されたねじの形状が明確で、品質が良い。しかし、特に3mmピッチ以上に回転する場合、力の集中、チップ抜け不良、および直糸切断中の不十分な放熱のために、切削深さが大きく、ブレードがすばやく摩耗し、ねじの直径に誤差が生じやすくなります。ストレートインカット法は、3mm以下のねじ回しに適しています。傾斜カッティングとは、工具を半径方向から27〜30°回転させることです。

スレッド旋削では、その片刃切断のために工具に応力が少なく、チップが流動し、放熱効果が良好であるため、機械加工されたスレッドの表面粗さはわずかに低くなります。しかしながら、ブレードは比較的損傷し易く、摩耗し易く、その結果、機械加工された糸の表面は真っ直ぐでなく、摩耗により工具先端の角度が変化しやすくなり、加工される糸形状の精度が悪くなる。したがって、ねじピッチが3mm以上のねじには斜め切削が適しています。

工具を半径方向に送り込むたびに工具が左右に一定距離移動し、工具の片側のみが切削工具に入ることができます。交互に左右に回す。この方法の煩雑なプログラミングのために、上記の2つの操作と同じくらい便利ではなく、3mm以上のピッチで一般的な旋盤やスレッド処理に一般的に使用されています。


3、三角ねじCNC旋削プログラミング
GSK980TDを例にとると、このシステムのスレッド加工命令は、同じピッチねじ切り命令G32、可変ピッチねじ切りG34、Z軸タップ周期指令G33、ねじ切り周期指令G92、複数のねじ切り周期指令G76 G32命令とG92命令は、一定のピッチで直線スレッド、テーパスレッド、エンドスレッドを処理できます。 切断方法は、ストレートイン切断とサイド・トゥ・サイドの交互切断です。 G32命令は単一のプログラムセグメントに属します。 何回か切ると、プログラミングは長くなり、一般的には使用されません。 G92コマンドの切断方法は、直線切断と交互の左右切断に属します。 命令処理スレッドの直径の誤差が大きいため、高精度の歯であるため、一般的に小ピッチの高精度スレッドの処理に使用されます。


G76命令はスレッドストリッピングを使用してストレートスレッドとテーパスレッドを処理できます。それは片側ナイフ糸切断を実現することができる。ナイフの量は徐々に減少し、これは工具を保護し、糸の精度を向上させるのに有益であるが、面糸を処理することができない。この命令は、処理能力とプログラミング効率の面でより合理的であるため、広く使用されています。
上記の解析に基づいて、図1はスレッド加工のG92コマンドを示し、G92コマンドのスレッドパスを図3に示します。
点Aはスレッドの始点(終点)です。
点Bはねじ切りの開始点です。
L1は糸カッターの切断量(L1≧2P)、
L0は糸の実効切断量、
L2は糸切れ量(L2≧0.5P)、
L3はスレッドの引き出し幅です(スレッドにアンダーカットがない場合はピッチに応じて設定され、アンダーカットがある場合は0に設定されます)。
点Cは切断終了点です。
点Dは、糸の半径方向および後退の終点である。

 
3.ツールパスG92命令
image 3. Tool path G92 instruction
 
4、スレッド処理操作スキル
円形の旋削工具とは異なり、糸カッターの工具設定技術はその位置を正確に示すことができます。 ねじ軸の位置合わせは、通常、工具先端がワークピースの原点と一致するかどうかのオペレータによる視覚的測定に基づいています。
オペレータの視覚的誤差のために糸の軸方向の要求が高い場合、工具の不正確さが容易に生じ、オーバーカットが生じる。 この問題を解決するために、作業者は工具を設定する際に軸方向および半径方向のマージンを予約することができます。 (糸の長軸は一般に0.5mm~1mmに維持され、糸の短軸は一般に0.2mm~0.5mmに維持される)。
最初の試運転後、測定後に工具オフセット(軸方向±W、ラジアル方向±U)が調整され、オーバーカットが発生しないようにします。 糸カッターを何度も使用した後、特にステンレス鋼やニッケル合金のような高硬度材料を加工する場合、工具の摩耗が速く、測定が必要であり、測定が完了した後にワークを取り外すことができます。 工具摩耗則を把握するためには、プログラムを実行する前にツール補正を変更して、スレッドの処理品質と生産効率を向上させることができます


5.結論
実際の加工・製作では、ワークの材質やピッチ等に応じて適切な工具を選択するだけでなく、ピッチや加工特性に合わせて適切なプログラミング方法を選択し、スレッド加工指示を柔軟に使用することができます。 組み合わせ、ループコマンド(G76)、および単一セグメントコマンド(G32)を使用して、各コマンドの特殊機能を十分に活用し、スレッドの品質を保証します。 上記の知識を適切に使用することで、スレッド処理の適格性を効果的に向上させ、三角形スレッドの処理品質を保証することができる。
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