Gwintowanie CNC – jak uniknąć błędów?

 

Gwintowanie CNC – jak uniknąć problemów i niepotrzebnych kosztów?

Gwint jest jednym z najczęściej wykonywanych elementów podczas obróbki CNC. Na rysunku technicznym może wyglądać jak niewielki szczegół, ale jego wykonanie wymaga odpowiedniego doboru narzędzia, parametrów obróbki i kontroli jakości.

Błędy przy gwintowaniu mogą oznaczać nie tylko brak możliwości montażu części. W produkcji seryjnej nawet niewielki problem z narzędziem może doprowadzić do powstania całej partii wadliwych detali.

Dlatego już na etapie projektowania warto zastanowić się, jaki rodzaj gwintu jest rzeczywiście potrzebny i jak wpłynie on na koszt wykonania elementu.

W skrócie

Z tego artykułu dowiesz się:

• co wpływa na jakość gwintu wykonywanego na CNC,
• kiedy stosować gwintowanie gwintownikiem, a kiedy frezowanie gwintu,
• dlaczego materiał ma duże znaczenie,
• jakie błędy najczęściej prowadzą do uszkodzenia gwintu,
• jak ograniczyć koszt wykonania gwintowanych detali.

Nie każdy gwint wykonuje się w taki sam sposób

Sposób wykonania gwintu zależy między innymi od jego średnicy, długości, rodzaju, materiału oraz wielkości produkcji.

W CNC najczęściej stosuje się gwintowanie za pomocą gwintownika, ale w wielu przypadkach możliwe jest również frezowanie gwintu.

Gwintownik pozwala szybko wykonać dużą liczbę otworów, dlatego dobrze sprawdza się w produkcji seryjnej.

Frezowanie gwintu daje większą elastyczność. Jednym narzędziem można często wykonać różne średnice gwintów, a proces może być korzystniejszy przy małych seriach lub w przypadku materiałów trudnych w obróbce.

Materiał ma ogromne znaczenie

Gwintowanie aluminium, stali konstrukcyjnej i stali nierdzewnej wymaga innego podejścia.

Materiały ciągliwe mogą powodować problemy z odprowadzaniem wiórów, natomiast twardsze materiały zwiększają obciążenie narzędzia.

Szczególnie wymagające mogą być gwinty wykonywane w:

• stali nierdzewnej,
• materiałach hartowanych,
• tytanie,
• stopach niklu.

W takich przypadkach odpowiedni dobór narzędzia i chłodzenia ma bezpośredni wpływ na trwałość procesu.

Głęboki gwint może znacząco zwiększyć koszt

W dokumentacji technicznej często określana jest przede wszystkim średnica i długość gwintu. Tymczasem głęboki otwór gwintowany może być znacznie bardziej wymagający od krótkiego.

Im głębszy otwór, tym większe znaczenie mają:

• odprowadzanie wiórów,
• sztywność narzędzia,
• chłodzenie,
• dokładność wykonania otworu przygotowawczego.

Jeżeli konstrukcja nie wymaga bardzo głębokiego gwintu, jego skrócenie może uprościć proces i ograniczyć ryzyko uszkodzenia narzędzia.

Gwintownik czy frez do gwintów?

Wybór technologii powinien wynikać z konkretnego zastosowania.

Gwintownik będzie dobrym rozwiązaniem przy dużej liczbie identycznych otworów. Proces jest szybki i łatwy do powtarzania.

Frezowanie gwintu daje większą elastyczność i może być korzystne przy małych seriach, dużych średnicach oraz materiałach wymagających szczególnej kontroli procesu.

Frezowanie ma również tę zaletę, że w przypadku uszkodzenia narzędzia ryzyko zakleszczenia go w detalu może być mniejsze niż podczas tradycyjnego gwintowania.

Najczęstszy błąd? Zły otwór pod gwint

Jakość gwintu zależy nie tylko od samego narzędzia.

Kluczowe znaczenie ma również prawidłowe przygotowanie otworu.

Jeżeli otwór jest zbyt mały, narzędzie może zostać przeciążone. Jeżeli jest zbyt duży, uzyskany gwint może nie spełniać wymaganych parametrów.

Znaczenie ma również głębokość otworu, jego prostoliniowość oraz odpowiednie usunięcie zadziorów.

Dlatego przygotowanie otworu powinno być traktowane jako część całego procesu gwintowania, a nie oddzielna operacja.

Przykład z produkcji

Producent aluminiowych korpusów miał problem z pękającymi gwintownikami podczas wykonywania kilkuset otworów w każdej serii.

Sama geometria detalu nie uległa zmianie, dlatego początkowo podejrzewano wadę narzędzi. Analiza procesu wykazała jednak, że problemem było nieprawidłowe przygotowanie otworów oraz niewłaściwe parametry gwintowania.

Po zmianie sposobu przygotowania otworu i parametrów procesu liczba uszkodzonych narzędzi wyraźnie spadła.

To pokazuje, że koszt gwintowania zależy od całego procesu, a nie tylko od ceny gwintownika.

Jak projektować gwinty, żeby nie przepłacać?

Konstruktor powinien przede wszystkim określić, jaka funkcja jest wymagana od połączenia.

Nie zawsze potrzebny jest najbardziej precyzyjny rodzaj gwintu czy bardzo duża głębokość zazębienia.

Warto również unikać projektowania gwintów w miejscach trudnodostępnych dla standardowych narzędzi. Jeżeli można zastosować typowy wymiar i powszechnie dostępne narzędzie, produkcja będzie zazwyczaj prostsza i bardziej przewidywalna.

W przypadku dużych serii nawet niewielkie uproszczenie procesu może przynieść zauważalne oszczędności.

Co powinien wiedzieć technolog i dział zakupów?

Technolog powinien analizować gwint razem z otworem przygotowawczym, materiałem i sposobem mocowania detalu.

Dział zakupów powinien natomiast zwrócić uwagę, czy cena obejmuje wszystkie wymagane operacje oraz kontrolę gwintów.

W przypadku produkcji seryjnej warto również zapytać wykonawcę o przewidywaną trwałość narzędzi. Częste wymiany gwintowników mogą znacząco zmienić rzeczywisty koszt wykonania detalu.

Wnioski

Gwintowanie CNC jest stosunkowo prostą operacją, ale wymaga odpowiedniego przygotowania. Na koszt i jakość wpływają materiał, średnica i głębokość otworu, sposób wykonania gwintu, narzędzie oraz parametry obróbki.

Najlepsze efekty daje projektowanie gwintu z uwzględnieniem możliwości technologicznych już na etapie przygotowania dokumentacji. W produkcji seryjnej szczególnie ważne jest natomiast monitorowanie trwałości narzędzi i stabilności całego procesu.

Dobrze zaprojektowany gwint to nie tylko poprawne połączenie, ale również prostsza i tańsza produkcja.