Смернице за дизајн ЦНЦ навоја: величина бушења, дубина и облачићи

Максимизирање дубине навоја не повећава механичку чврстоћу споја. Поузданост стезања причвршћивача зависи од одржавања висине навоја између 65 и 75 процената, са ефективном дубином захвата стандардизованом од 1,0 до 1,5 пута већег пречника завртња за челик и 1,5 до 2,0 пута већег пречника завртња за легуре алуминијума. Урезивање навоја дубље од ових практичних прагова повећава ризик од лома алата и трошкове обраде без пружања предности при извлачењу. Одређивање тачних пречника пилот бургија, одржавање физичког зазора у слепим рупама и компензација површинских третмана после -обраде спречавају отпадне компоненте током завршних фаза ЦНЦ обраде.

Рупе са навојем: уско грло за отпад у прецизној ЦНЦ машинској обради

У модерномвише{0}}осни ЦНЦ операције глодањаивисоко{0}}прецизни ЦНЦ процеси стругања, унутрашње нарезивање се изводи близу краја производног низа. Комплексни призматични део често пролази кроз обимно уклањање материјала, динамичку грубу обраду, 5-осирење контуре и завршну обраду отвора са уском толеранцијом пре циклуса урезивања. Када мала пилот рупа, недовољан доњи зазор или паковање металних струготина доведу до одсецања славине унутар радног предмета, извлачење сломљеног очврслог алата без оштећења околног основног метала је изузетно тешко. У многим апликацијама у ваздухопловству, медицини и полупроводницима, покварена славина доводи до моменталног растављања скупе компоненте.

Карактеристике са навојем се често третирају као стандардне аутоматизоване белешке у ЦАД софтверу. Међутим, поузданодизајн навоја цнцзахтева балансирајућа својства смицања основног материјала, динамички обртни момент резања, геометрију алата и допуштене дебљине лима. Прелазак састандардне праксе за пројектовање ЦНЦ рупадо стварања унутрашњег навоја укључује нагло повећање механичке отпорности. Ревизије у машинским радњама на високо{1}}производним линијама у Дазао Мацхинери-ју показују да више од 80 процената одбијања производње-у вези са нитима произилази из две примарне инжењерске грешке:

1. Одређивање дубине захватања навоја далеко изван зоне преноса структуралног оптерећења склопа причвршћивача.

2. Неуспех да се дефинише адекватан зазор између употребљиве пуне-дубине навоја и укупне дубине бушења слепих рупа.

Добро{0}}осмишљенЦНЦ дизајн рупа са резним резомне максимизира дужину конца. Уместо тога, балансира механичко задржавање затварача са практичним зазорима резног алата и запремином евакуације струготине.

Проценат захвата навоја и величина сврдла за ЦНЦ навоје

Честа заблуда у механичком дизајну је да унутрашњи навој мора да обезбеди 100 одсто теоријске висине навоја, што значи потпуни контакт између врха-до-корена, да би се постигла максимална чврстоћа монтаже. У производним ЦНЦ окружењима, циљање 100-постотног ангажовања навоја ствара високе ризике при машинској обради, озбиљно формирање неравнина и надувано време циклуса.

Стандардна индустријска пракса балансира висину профила навоја између 65 и 75 процената. Стандардни причвршћивачи пропадају кроз затезни лом дршке вијка много пре него што дође до смицања унутрашњег навоја када висина навоја остане унутар овог циљног опсега. Повећање висине навоја са 70 процената на 100 процената даје мање од 5 процената повећања статичке чврстоће на извлачење. Међутим, тај мањи добитак доводи до значајног пораста обртног момента нарезивања, често прекорачујући границу торзионог смицања урезница од брзорезног челика- и од чврстог карбида.

Урезнице за сечење у односу на формирање славина: Дивергенција величине бушења

Одабир исправногвеличина сврдла за ЦНЦ навојезависи од тога да ли се унутрашњи навоји секу сечењем металних струготина или се формирају пластичном деформацијом.

· Славине за сечење (Спирални врх и спирална жлеб):Ови алати секу материјал да би створили унутрашњу геометрију. Захтевају мању пилот рупу. Препоручују се за ливено гвожђе, легиране челике-високе тврдоће, пластику и не-недуктилне легуре.

· Славине за обликовање (хладно обликовање или ваљане славине):Ови алати пластично померају метал без стварања струготина. Они производе већу чврстоћу на замор дуж профила навоја и елиминишу проблеме евакуације струготине у слепим рупама. Међутим, славине за формирање захтевају веће пилот бушење и погодне су само за дуктилне материјале са степеном истезања изнад 10 процената, као што су Ал6061-Т6, Ал7075-О, легуре бакра, аустенитни нерђајући челици и нискоугљенични челици.

Ризици од испупчења танких зидова{0} са славинама за формирање ваљака

Иако славине за формирање ваљака елиминишу проблеме са чишћењем струготине, оне стварају велике силе радијалног померања према споља у основном материјалу. Када се унутрашњи навој формира близу спољне ивице или унутар танког кућишта које нарушаваминималне ЦНЦ смернице за дебљину зида, овај радијални притисак гура дуктилни метал напоље.

У Дазао Мацхинери-у, инспекције машина за прецизно координатно мерење на кућиштима сензора са танким-зидовима откриле су микро-избочине у распону од 0,025 мм до 0,060 мм на референтним површинама у близини М4 рупица са навојем{5}}. Ово спољашње пластично померање проузроковало је да делови не испуњавају геометријске толеранције спољне коверте. Када дизајнирате унутрашње навоје у близини зидова тањих од 1,5 пута од номиналног пречника навоја, одредите резне славине или ЦНЦ глодање навоја уместо формирања уреза, или изаберите нешто већу пилот рупу да бисте смањили напон померања.

Дубина захвата ЦНЦ навоја: закон опадајућег приноса

Одређивање пуне{0}}дубина навоја од три или четири пута већег од номиналног пречника под претпоставком да дубљи навоји стварају јаче структуралне спојеве је инжењерска грешка. Структурална расподела оптерећења и динамика еластичне деформације показују да унутрашњи навоји обезбеђују смањење поврата изнад одређених прагова дубине.

Механика дистрибуције оптерећења преко укључених нити

Када се причвршћивач са навојем затегне у унутрашњи навој, аксијално оптерећење стезања се неравномерно распоређује на захваћене кораке због диференцијалног напрезања нагиба:

· Први корак навоја апсорбује приближно 38 процената до 40 процената укупног аксијалног оптерећења.

· Други корак навоја апсорбује приближно 22 до 25 процената преосталог оптерећења.

· Трећи корак навоја апсорбује приближно 15 до 18 процената оптерећења.

· Четврти, пети и шести навој заједно носе мање од 15 процената оптерећења.

· Сваки корак навоја изнад шестог носи занемарљиво статичко или динамичко затезно оптерећење.

Продужење дубине навоја изван механичких захтева не повећава чврстоћу споја, али значајно подиже производне опасности.

Смернице за дубину ангажовања према класи материјала

Да се ​​утврди практичнаДубина захвата ЦНЦ навоја, отпорност на смицање унутрашњег основног материјала мора одговарати чврстоћи причвршћивача отпорној на затезање. -Подробне техничке публикације као што је нашаинжењерски водич за ЦНЦ обраду алуминијуманагласити дубину поравнања навоја са механичким својствима основног метала:

Примена установљенаДФМ принципи за ЦНЦ обраду алуминијумаосигурава да унутрашњи навоји обезбеђују пун интегритет спојева без непотребне дубине.

Микро{0}}паковање чипова у дубоким слепим рупама

СпецифицирањеЦНЦ дубина навоја слепе рупевећи од 2,5 пута од номиналног пречника представља озбиљне ризике обраде. Када спирална жлебова славина ради дубље од 2,5 пута свог пречника, расхладна течност машине под високим{3}}притиском не може лако да стигне до активне зоне сечења на дну шупљине.

У дуктилним легурама као што су нерђајући челик Ал6061-Т6 и 316Л, дугачке струготине се спакују у доње зазоре и поново секу дуж бокова навоја. Ово ствара микро-цепање на површини зуба-која носи 60{{9} степени. Иако рупа може проћи стандардну ручну инспекцију Го-гауге-а, ове микро-трговине делују као тачке концентрације напона под динамичким оптерећењем замором, смањујући радни век за преко 30 процената. У производњи, ово паковање струготине изазива изненадно везивање славине и лом алата.

Геометријско раздвајање: дубина навоја наспрам дубине бушења у слепим рупама

Дизајнирање слепог отвора са навојем захтева одржавање јасне геометријске разлике између употребљиве пуне-дубине навоја и укупне дубине пробушеног отвора. Аутоматизована ЦАД подешавања често постављају дно пилот бургије само један или два корака дубље од облачића навоја. На ЦНЦ обрадном центру, овај недостатак зазора води директно до судара славине, сабијања струготине и огољених улазних навоја. Разумевањедубина навоја наспрам дубине бушењаизбегава ове производне проблеме.

Практична размака у слепим рупама

Стандардне славине не могу да генеришу пуне-навоје профила до крајњег врха алатке зато што зупци за сечење напред имају укошени вод:

· Конусне славине:Садржи седам до десет корака оловне ивице. Користи се за ручно покретање или чврсте легиране челике.

· Утикачи:Садржи три до пет корака оловне ивице. Стандардно за пролазне и дубоке слепе рупе.

· Доње славине:Садржи један до два корака оловног закошења. Потребно када пуни навоји морају досећи близу дна слепе рупе.

Да би спречили судар врха славине са конусном тачком за бушење и обезбедили адекватан простор за струготине, машинци одржавају тампон зону. Практично правило је да се додају најмање четири корака дубине навоја испод употребљивог навоја, плус стандардни додатак за врх конусне тачке бушења.

На пример, рупа М6 са кораком од 1,0 мм која захтева 12,0 мм пуног навоја се обично буши до укупне дубине од 17,0 мм. Захтевање пуних навоја близу дна плитке избушене шупљине доводи до секундарних ручних операција{5}}урезивања дна, што значајно повећавафактори трошкова ЦНЦ обраде алуминијума.

Упуштачи и уклањање ивица за улаз рупа

Рупа са навојем без улазне ивице ствара недостатке у монтажи. Док славина сече почетни корак, аксијалне силе резања повлаче неподржани основни метал нагоре, стварајући подигнути неравнине око периметра рупе. Овај подигнути метал спречава да компоненте које се спајају потпуно поравнају на референтној површини.

СтандардСмернице за дизајн ЦНЦ навојапрепоручујемо искошење од 90 до 120 степени на улазу у рупу. Спољни пречник скошења треба да буде нешто већи од номиналног пречника навоја, обично око десет процената шири. Ово задржава први корак навоја испод монтажне површине и елиминише секундарно ручно уклањање ивица.

Дебљина оплата и скупљање пречника корака

Главни проблем у дизајну настаје када су стандардне толеранције навоја специфициране на компонентама које су третиране површине, као што су елоксирање типа ИИ или типа ИИИ (тврди премаз), електроникловање или електро{0}}галвански премази.

Пошто унутрашњи навоји имају бокове зуба под углом од 60-, премаз нанет на површину се акумулира са обе стране сваког зуба. У пракси, ово ствара смањење димензија унутрашњег пречника корака једнако отприлике четири пута дебљини премаза на једној површини.

Ако алуминијумски део захтева стандардни М4 унутрашњи навој праћен слојем тврде анодизације од 25 микрометара (0,0010 инча), нагомилавање премаза-смањује зазор унутрашњег пречника корака за приближно 100 микрометара. Пошто ово смањење троши цео стандардни опсег толеранције, готов део неће проћи инспекцију мерача навоја и проузроковати заглављивање причвршћивача током монтаже.

Одржавање исправногтолеранције ЦНЦ обраде алуминијумана обложеним деловима захтева коришћење великих славина (као што су класе 6Г или 7Г) или подешавање радијалних помака алата за глодање навоја током обраде. Технички цртежи треба да јасно наведу да се толеранција навоја примењује након површинског премаза, указујући на захтеве за машинском обрадом превелике пре облагања.

ЦНЦ глодање навоја наспрам урезивања и уметака са навојем

ЕвалуатингЦНЦ глодање навоја наспрам урезивањаи уметци са навојем зависе од пречника рупе, обима производње, обрадивости материјала и потребних сервисних циклуса.

Када одредити ЦНЦ глодање навоја

Глодање навоја је пожељније у односу на стандардно урезивање када:

1. Пречник рупе прелази М12 (0,500 инча), где се обртни момент урезивања приближава границама обртног момента вретена.

2. Основни материјал је тежак за машинску обраду, као што су титанијум степена 5, инконел 718 или претходно{3}}каљени алатни челици изнад 45 ХРЦ.

3. Пуни навоји морају досећи близу дна плитке слепе рупе, остављајући испод 1,5 корака доњег зазора.

4. Управљање радијусима путање алата за балансирањеЦНЦ дизајн радијуса углова и цена обрадена особине сложеног дела.

Када навести уметке жичаних навоја

Директно урезивање у лаке легуре (Ал6061-Т6, Ал7075, АЗ91Д магнезијум) се не препоручује за делове који су подложни честом растављању одржавања. Вишеструко затезање челичних вијака у алуминијумске навоје узрокује кидање трења и уклања унутрашње навоје током времена. Одређивање нарезних рупа за Хелицоил или Кеенсерт уметке распоређује затезна оптерећења преко већег пречника у основном металу, стварајући издржљив интерфејс од нерђајућег челика.

Стандарди нити, избор и облачићи за 2Д/3Д цртеже

РазумевањеУНЦ вс УНФ вс метрички навоји ЦНЦпомаже у оптимизацији ефикасности монтаже и механичког интегритета спојева:

· Метричка груба (ИСО 261 / 68-1):Глобални стандард. Обезбеђује избалансирану брзину монтаже, предвидљив обртни момент-однос напетости и избалансиран отпор унакрсним-навојима.

· УНЦ (Уједињени национални груби):Одликује се дубљим профилима навоја са већим кораком. Препоручује се за ливене материјале ниже чврстоће, алуминијум и опште конструкцијске склопове где је потребна брза монтажа и висока отпорност на скидање навоја.

· УНФ (Уједињена национална казна):Одликује се мањим кораком и мањом дубином навоја, обезбеђујући већу површину затезног напрезања на дршци завртња. Пружа већу отпорност на вибрације и финију резолуцију подешавања у аутомобилским везама и ваздухопловним инструментима. Међутим, УНФ нити су подложније унакрсном{2}}провлачењу и брзо се захватају у контаминираним или смрдљивим окружењима.

Облачићи за стандардни 2Д инжењерски цртеж

Двосмислени описи цртежа узрокују кашњења у програмирању и налоге за инжењерске промене. А комплетанОблачић за ЦНЦ рупу са навојеммора да дефинише профил навоја, корак, класу уклапања, корисну дубину, дубину бушења и захтеве за накнадном{0}}обрадом.

Стандардни формат метричког облачића:
М8 к 1.25 - 6Х - ТХД 16,0 МИН ПУН ТХД - БУШЕЊЕ 21,0 МАКС

Номинални метрички главни пречник: 8 мм

Корак навоја: 1,25 мм

Класа толеранције: 6Х Интернал Фит

Минимална корисна пуна дубина навоја: 16,0 мм

Максимална дозвољена дубина пилотског бушења: 21,0 мм

Стандардни обједињени формат облачића:
1/4-20 УНЦ - 2Б - ТХД .500 МИН - БУШЕЊЕ .688 МАКС

Смернице за ЦАД моделирање: избегавање физичких свепт нити

Немојте моделирати физички пометнуту 3Д спиралну геометрију у ЦАД датотекама које се достављају за ЦНЦ производњу. Физички преглед нити генерише густе површинске мреже које повећавају величину СТЕП и Парасолид датотека са мегабајта на гигабајте. Ово може да сруши ЦАМ софтвер, оштети алгоритме за препознавање{3}}функција и погрешно поравна путање алата. Моделирајте навојне карактеристике као једноставне цилиндричне рупе које одговарају номиналном пречнику бургије за славину или главном пречнику и представљају спецификације навоја користећи козметичке метаподатке навоја и повезане 2Д ПДФ техничке цртеже.

Корен у машинској радњи-Анализа узрока: студије случаја компаније Дазао Мацхинери

Студија случаја 1: М2 микро-поломљена славина у медицинским кућиштима Ал6061-Т6

· Компонента:Основна плоча оптичког сензора за ендоскопску хирургију.

· Инцидент квара:На цртежу купца су наведене 24 слепе рупе са М2 к 0.4 - 6Х облачићем. Корисна дубина навоја је означена на 5,0 мм, са максималном дозвољеном дубином пилотског бушења од 5,8 мм (остављајући доњи размак од 0,8 мм, једнако као два корака навоја). Чврсто нарезивање помоћу спиралних жљебова од брзог челика- резултирало је стопом лома од 22 процента у првој производној серији.

· Анализа основног узрока:На дубини од 5,0 мм (2,5 пута од пречника алата), расхладна течност-под високим притиском није успела да истисне компактне алуминијумске микро-чипове из уских канала жлебова. Чипови су се повукли унутар уског доњег зазора, узрокујући збијање струготине које је заглавило врх славине након преокретања вретена.

· Корективна радња:Инжењери у Дазао Мацхинери-у су радили са клијентом да подесе дозвољену дубину пилот бушења на 6,8 мм, обезбеђујући довољно простора за накупљање струготине. Процес је такође пребачен на једно-облику од чврстог карбида микро-глодало за глодање навоја који се окреће при 18.000 о/мин са-едукацијом ваздуха под високим притиском. Лом славине је пао на нулу, а отпадни део је елиминисан.

Студија случаја 2: Зарезивање причвршћивача на прирубницама високог притиска од 316Л нерђајућег челика{2}}

· Компонента:Прирубница тела морског подводног вентила.

· Инцидент квара:Током завршне монтаже, завртњи од нерђајућег челика класе А4-80 затегнути су у слепе рупе М10 к 1,5 заплењене и одсечене при само 65 процената од циљног монтажног момента од 45 Н·м.

· Анализа основног узрока:Инспекција је открила два превида у производњи:

1. На цртежу су изостављени улазни упуштачи. Оловни навој се откотрљао нагоре током тапкања, стварајући интерференцију која је прикљештила затварач испод главе завртња.

2. Бушилица за навоје је била величине 8,40 мм, стварајући превише чврсто захватање навоја од 78 процената. У аустенитном нерђајућем челику 316Л, ово чврсто спајање је изазвало екстремно трење, узрокујући распад пасивног хром-оксида и хладно-разбијање шава под оптерећењем.

· Корективна радња:Величина сврдла је повећана на 8,60 мм, смањујући захватање навоја на 63 процента уз задржавање структуралне чврстоће извлачења. Додан је улазни упуштач под углом од 90- и примењен је протокол за монтажу против загријавања молибден дисулфида, елиминишући хабање затварача на следећим партијама.

ДФМ Брза{0}}Контролна листа за ЦНЦ дизајн навоја

Пре пуштања инжењерских цртежа у производњу, проверите спецификације унутрашњег навоја у односу на ову ДФМ контролну листу:

 Провера дубине ангажовања:Да ли је дубина навоја ограничена на 1,0 до 1,5 пречника вијка за челик или 1,5 до 2,0 пута пречника вијка за алуминијум?

 Зазор слепе рупе:Да ли је укупна дубина бушења најмање четири корака дубља од потребног употребљивог навоја, плус додатак за место бушења?

 Улазна ивица:Да ли је назначено упуштање од 90 до 120 степени са спољним пречником нешто већим од главног пречника?

 Додатак за оплату:Ако је потребна тврда анодизација или никл без електронике, да ли су толеранције пред{0}}плоче превелике величине експлицитно дефинисане?

 Близина танког{0}}зида:Да ли су елементи са навојем у близини танких спољашњих зидова подешени да користе славине за сечење или глодање навоја уместо формирања ваљака?

 Стандардна величина алата:Да ли се облачићи у низу подударају са стандардним-не-метричким показатељима или УН-овим висинама да би се избегли трошкови прилагођених алата?

 3Д ЦАД чистоћа:Да ли су ЦАД модели ослобођени физички превучених спиралних нити, користећи козметичке метаподатке и повезане 2Д ПДФ цртеже?