Filetarea pe un strung: metode, configurare și ghid pas cu pas

Ce este filetarea strungului și de ce contează

Filetarea pe un strung este procesul de tăiere a unei caneluri elicoidale cu profil uniform de-a lungul suprafeței unei piese de prelucrat rotative. Rezultatul este un filet - caracteristica mecanică fundamentală care permite șuruburilor, șuruburilor, piulițelor, fitingurilor și arborilor de precizie să se cupleze și să transmită sarcina. Aproape fiecare ansamblu fabricat care fixează, etanșează sau ajustează se bazează pe componente filetate, făcând filetarea strungului una dintre cele mai importante abilități din orice atelier de mașini.

Principiul de bază este simplu: axul de strung rotește piesa de prelucrat în timp ce unealta de tăiere se mișcă longitudinal cu o viteză de avans sincronizată precis cu viteza axului. Această sincronizare - menținută prin cutia de viteze și șurubul - determină pasul filetului rezultat. Întrerupeți sincronizarea și elica se defectează. Menține-l precis pe fiecare trecere, iar unealta urmărește aceeași canelură mai adânc cu fiecare tăietură succesivă până când firul ajunge la forma și adâncimea corecte.

Filetarea strungului este utilizată în industrii, inclusiv în industria aerospațială, auto, producția de dispozitive medicale, fabricarea matrițelor și producția industrială generală. Indiferent dacă piesa este un șurub de instrument cu pas fin sau un fiting hidraulic cu filet gros, strungul rămâne cea mai flexibilă platformă pentru producerea de forme de filet personalizate, cu diametru mare sau nestandard, pe care robinetele și matrițele standard nu le pot găzdui.

Trei metode principale de filetare pe un strung

Nu există o singură modalitate „corectă” de filet pe un strung - metoda corectă depinde de dimensiunea filetului, cantitatea, precizia necesară și sculele disponibile. Trei abordări acoperă marea majoritate a aplicațiilor magazinului.

Tăiere cu filet într-un singur punct

Filetarea într-un singur punct folosește o sculă de tăiere șlefuită sau indexată la profilul filetului exact - de obicei 60° pentru filetele metrice Unificate (UN) și ISO - montate în stâlpul sculei. Scula traversează piesa de prelucrat în sincronizare cu rotația axului, făcând treceri repetate și tăind progresiv mai adânc cu fiecare. Această metodă oferă cea mai mare flexibilitate: orice pas, orice diametru, orice formă de filet pe care o poate replica unealta. Este alegerea preferată pentru filete personalizate, diametre mari și situații în care geometria precisă a filetului este critică. Compensația este timpul - fiecare fir necesită mai multe treceri și o atenție atentă a operatorului.

Filetarea cu robinete și matrițe

Pentru dimensiuni standard de filet în diametre mai mici, robineții (pentru filete interne) și matrițe (pentru filete externe) oferă timpi de ciclu semnificativ mai rapid. Piesa de prelucrat este ținută în mandrina de strung, iar robinetul sau matrița este ghidată de contrapunt pentru a asigura alinierea axială. Această metodă este potrivită pentru lucrul repetitiv pe materiale mai moi, cum ar fi aluminiul și oțelul moale, unde toleranțele claselor de filet sunt moderate. Nu este adecvat pentru diametre mari, pasuri nestandard sau materiale predispuse la rupere la robinet în condiții rigide.

Frezarea filetului

Pe strungurile CNC și centrele de prelucrare, frezarea filetului cu o freză rotativă urmând un traseu elicoidal al sculei produce filete cu finisare excelentă a suprafeței și control dimensional. Frezarea filetului este deosebit de valoroasă pentru fire de diametru mare, materiale dure sau exotice și situații în care un robinet spart ar fi catastrofal. De asemenea, permite producerea atât a filetelor interne cât și externe cu aceeași unealtă în multe cazuri. Pentru aplicațiile în care frezarea filetului este strategia preferată, sculele concepute special oferă cele mai bune rezultate - consultați secțiunea de mai jos despre când să alegeți această abordare în locul strunjirii într-un singur punct.

Scule și configurare: A face corect înainte de a tăia

Filetarea este mai puțin îngăduitoare decât rotirea sau îndreptarea — erorile de configurare se propagă prin fiecare trecere și sunt dificil de corectat odată ce începe tăierea. Investește timp în configurare înainte de a lua primul cip.

Alegerea dintre inserții de profil parțial și complet

Pentru sculele indexabile, alegerea între inserții cu profil parțial (fără topping) și profil complet este semnificativă. Inserțiile cu profil parțial taie flancurile filetului și rădăcina, dar lasă creasta neatinsă, permițând unei inserții să se ocupe de o serie de pasuri. Inserțiile cu profil complet taie forma completă a filetului - flancuri, rădăcină și creastă - în mai puține treceri, producând un filet mai puternic și eliminând necesitatea unei operații separate de crestare. Pentru lucrările de producție pe un singur pas, inserțiile cu profil complet sunt mai eficiente. Pentru magazinele care filetează o mare varietate de pasuri cu investiții minime în scule, inserțiile cu profil parțial oferă o flexibilitate mai bună. Inserțiile cu mai mulți dinți, care poartă mai mulți dinți în serie la tăieturi progresiv mai adânci, pot reduce numărul de treceri cu până la 80%, dar necesită o configurație rigidă și o ușurare adecvată a firului la sfârșitul tăieturii.

Unghi de repaus compus

La un strung manual, suportul compus este de obicei setat la 29° (sau 29,5°) pentru tăierea firelor standard de 60°. Această metodă modificată de introducere pe flanc direcționează forța de tăiere în primul rând pe un flanc al sculei, reducând sarcina de așchii și acumularea de căldură în comparație cu alimentarea directă cu plonjare. Unghiul compus simplifică, de asemenea, gestionarea cadranului între treceri - cadranul de alimentare încrucișată este pus la zero după fiecare trecere, eliminând necesitatea de a urmări alimentarea cumulativă. Pentru materialele dificile, reducerea ușor a unghiului compus sub 29° prin abordarea „modificată a flancului” poate reduce și mai mult forțele de tăiere și tendința de vibrație.

Selectarea vitezei

Filetarea necesită viteze semnificativ mai mici ale axului decât rotirea cu același diametru în condiții normale de tăiere. Un punct de plecare obișnuit este un sfert din viteza de rotație pentru acel material și diametru. În special la strungurile manuale, viteza mai mică oferă operatorului timp să decupleze jumătatea piuliței și să retragă unealta înainte de a ajunge la curățarea filetului sau umărul. Pentru filetarea CNC, viteze mai mari sunt fezabile deoarece retragerea sculei este programată - dar evacuarea așchiilor și încărcarea sculei se îmbunătățesc la viteze moderate, în special în oțel și inox.

Pas cu pas: Tăierea firelor externe

Următoarea procedură se aplică filetării externe într-un singur punct pe un strung manual cu motor, care rămâne abilitatea de bază pentru înțelegerea tuturor metodelor de filetare a strungului.

1. Rotiți diametrul major. Prelucrați piesa de prelucrat OD la diametrul major al filetului. Pentru majoritatea filetelor Unified, acesta este diametrul nominal cu o toleranță mică (de exemplu, 0,750" pentru un filet 3/4-10 UNC).
2. Tăiați o teșitură. Adăugați o teșitură de 45° la capătul de început al filetului, reducând la puțin sub diametrul minor. Acest lucru protejează începutul firului și ajută partea de împerechere să se cupleze fără probleme.
3. Tăiați un relief de fir (decupaj). Acolo unde este permis, tăiați o canelură la punctul de curățare a filetului puțin mai îngust decât diametrul minor al firului. Acest lucru permite sculei să iasă în siguranță din tăietură fără a trage peste piesa de prelucrat și oferă o terminare curată a filetului.
4. Setați cutia de viteze. Configurați cutia de viteze cu schimbare rapidă la TPI (filete pe inch) sau pasul necesar, făcând referire la diagrama de filet și avans de pe capul strungului.
5. Setați repausul compus la 29°. Aliniați compusul la dreapta pentru firele din dreapta.
6. Aliniați instrumentul de filetare. Utilizați un calibre central (gabariță coadă de pește) pentru a seta unealta perpendicular pe axa piesei de prelucrat, cu vârful sculei pe înălțimea centrului.
7. Luați o trecere de zgârietură. Fără lichid de tăiere, faceți o trecere de 0,001–0,002" peste piesa de prelucrat. Opriți strungul și verificați pasul cu un indicator pentru pasul șuruburilor înainte de a tăia mai adânc.
8. Tăiați la adâncime în treceri progresive. Aplicați fluid de tăiere și alimentați compusul în 0,005–0,020" pentru trecerile timpurii, reducând la 0,001–0,002" pe măsură ce filetul se apropie de adâncimea finală. Adâncimea totală pentru un filet de 60° este calculată ca 0,6495 împărțit la TPI pentru filete unificate.
9. Terminați cu o trecere de primăvară. La adâncimea finală, efectuați o trecere suplimentară cu zero avans suplimentar pentru a elimina deformarea reziduală și pentru a îmbunătăți finisarea suprafeței.
10. Teșiți creasta filetului. O teșitură ușoară de-a lungul crestei protejează firul de deteriorare în timpul manipulării și asamblarii.

Filetare internă pe strung

Filetele interioare sunt mai dificile decât filetele externe din mai multe motive: alezajul restricționează accesul și vizibilitatea sculei, așchiile trebuie evacuate dintr-un spațiu restrâns și nu există un echivalent al canelurii de degajare a filetului pentru a oferi un punct de ieșire confortabil al sculei. În ciuda acestor provocări, strungul este pe deplin capabil să producă filete interne de înaltă calitate, folosind fie metode de filetare, fie de bară de alezat într-un singur punct.

Forarea gaurii pilot

Înainte de orice operație de filetare internă, orificiul pilot trebuie să fie găurit la dimensiunea corectă a burghiului de robinet - de obicei, diametrul minor al filetului, lăsând material suficient pentru flancurile filetului. Pentru o angajare standard a filetului de 75% (prestabilit în industrie pentru majoritatea aplicațiilor), tabelele de găurit cu robinet publicate oferă direct diametrul corect. Folosind burghie din carbură de tungsten pentru orificiul pilot asigură o geometrie curată, precisă a alezajului în oțel și aliaje mai dure, ceea ce îmbunătățește direct calitatea filetului care urmează.

Apăsând pe strung

Pentru filete interioare mai mici (de obicei sub 3/8" / M10), filetarea cu un robinet ghidat de mandrina de foraj contrapunctului este cea mai eficientă abordare. Robinetul trebuie pornit coliniar cu axa alezajului - contrapunctul asigură această aliniere. Aplicați lichid de tăiere, avansați robinetul cu o presiune ușoară contrapoză și lăsați robinetul să se alimenteze singur odată ce este cuplat și șterge așchiile invers.

Filetare internă cu un singur punct

Pentru filete interne mai mari sau unde riscul de rupere a robinetului este inacceptabil, filetarea într-un singur punct cu o bară de filetare internă este abordarea corectă. Procedura reflectă filetarea exterioară, dar necesită o sculă din stânga care rulează în sens invers (tăiere din interior spre exterior), ceea ce reduce vibrația și îmbunătățește spațiul de așchiere. Operatorul trebuie să monitorizeze cu atenție adâncimea filetului, deoarece alezajul împiedică referința vizuală directă disponibilă pe filetele externe. Dacă alezajul necesită dimensionare înainte de filetare, precizie alezoare din carbură solidă poate aduce orificiul pilot la diametrul exact cu un finisaj excelent, oferind un punct de plecare mai bun pentru geometria filetului.

Sfaturi specifice materialelor pentru o mai bună calitate a firului

Comportamentul de tăiere a filetului variază semnificativ în funcție de materialul piesei de prelucrat. Aplicarea setărilor generice pe toate materialele duce la finisare slabă, uzură a sculei și inexactitate dimensională. Următoarele îndrumări acoperă cele mai frecvente trei categorii de materiale întâlnite în filetarea strungului.

Aliaje de aluminiu

Aluminiul este moale și foarte conductiv termic, ceea ce sună avantajos - dar tendința sa către marginea încorporată (BUE) pe unealta de tăiere este o problemă persistentă în filetare. BUE depune aluminiu pe flancul sculei, schimbând eficient profilul filetului și degradând finisajul suprafeței. Folosiți o inserție ascuțită, lustruită, cu o geometrie pozitivă ridicată. WD-40 sau un fluid de tăiere din aluminiu dedicat aplicat generos în timpul fiecărei treceri previne BUE și produce flancuri curate și strălucitoare. Viteza axului poate fi mai mare decât cea a oțelului, dar jumătatea piuliței trebuie totuși decuplată curat înainte ca unealta să atingă curățarea.

Oțel carbon și aliat

Oțelul este materialul standard de filetare, iar uneltele bine selectate îl gestionează în mod fiabil. Utilizați un ulei de filetare sulfurat (ulei de filet închis) - oferă lubrifierea la presiune extremă necesară la interfața sculă-piesa de prelucrat în condițiile cu viteză mare de avans ale tăierii filetului. Pentru oțelurile aliate întărite peste 40 HRC, luați în considerare inserțiile din carbură cu profil complet cu o acoperire dură TiAlN sau similară, mai degrabă decât sculele HSS. Reduceți adâncimea de tăiere per trecere în raport cu oțelul recoapt și creșteți numărul de treceri pentru a controla forțele de tăiere.

Oțel inoxidabil

Oțelul inoxidabil este cel mai solicitant material comun de filetare. Tendința sa de întărire înseamnă că o unealtă care se află în tăietură fără a avansa va întări suprafața dinaintea acesteia, făcând trecerile ulterioare din ce în ce mai dificile. Fiecare trecere trebuie să avanseze scula - nu faceți niciodată o trecere de oprire cu avans zero, cu excepția trecerii intenționate cu arc la adâncimea finală. Utilizați un fluid de tăiere special formulat pentru inox, mențineți viteza constantă a axului pe parcursul fiecărei treceri și selectați o inserție de filetare cu o margine ascuțită și geometrie pozitivă. Reduceți viteza de filetare cu 30–40% în comparație cu oțelul carbon cu diametru echivalent.

Metode de inspecție a filetului

Un filet care arată corect din punct de vedere vizual poate fi încă în afara toleranței pentru diametrul pasului - dimensiunea filetului cea mai critică din punct de vedere funcțional. Inspecția de încredere necesită instrumentele potrivite și o înțelegere clară a ceea ce măsoară fiecare metodă.

Indicatorul pasului filetului (verificare a trecerii la zgârietură)

Înainte de a tăia la adâncime, verificați pasul trecerii zgârieturii cu un indicator de pas al șurubului. Această unealtă ieftină confirmă că cutia de viteze este reglată corect și că sincronizarea produce pasul dorit al filetului. Durează treizeci de secunde și detectează erorile de setare a cutiei de viteze înainte ca acestea să devină ireversibile.

Calibre pentru filet Go/No-Go

Calibrele cu inele de filet (pentru filete externe) și calibrele pentru filet (pentru filete interne) oferă cea mai practică verificare la nivelul atelierului a conformității cu clasa filetului. Calibrul Go trebuie să se cupleze pe toată lungimea firului; indicatorul No-Go nu trebuie să se angajeze mai mult de două ture. Acest sistem de două verificări confirmă că filetul se află atât în ​​limitele minime cât și în limitele maxime ale diametrului pasului pentru clasa de potrivire specificată - de obicei 2A/2B pentru aplicații generale sau 3A/3B pentru potriviri de precizie.

Măsurare cu trei fire

Pentru cea mai mare precizie pe filetele exterioare - în special în camera de scule și contexte de inspecție - metoda cu trei fire măsoară diametrul pas direct cu un micrometru. Trei fire cu diametru calibrat sunt plasate în canelurile filetului (două pe o parte, unul pe cealaltă), iar citirea micrometrului este convertită în diametrul pas folosind formula standard pentru forma filetului. Această metodă este independentă de uzura calibrelor de filet și oferă o măsurătoare trasabilă pe care calibrele inelare nu nu pot.

Verificarea potrivirii părții de împerechere

În lucrările de reparații și prototipuri în care manometrele de precizie nu sunt disponibile, montarea piesei de împerechere reală (sau a unei piulițe/șuruburi bune cunoscute) oferă o verificare practică. Un fir care se cuplează fără probleme, cu senzația corectă - fără clătinare, fără legare, cuplu constant pe tot parcursul angajării - este acceptabil din punct de vedere funcțional pentru majoritatea aplicațiilor necritice. Pentru filete de precizie sau critice pentru siguranță, această abordare nu înlocuiește calibrarea calibrată.

Când să alegeți frezarea filetului față de filetarea strungului

Filetarea cu strung într-un singur punct este instrumentul potrivit pentru majoritatea sarcinilor de filetare, dar există situații în care frezarea filetului este alegerea superioară - iar recunoașterea acestora evită lupta inutilă cu o metodă care funcționează împotriva aplicației.

Frezarea filetului excelează atunci când diametrul filetului este mare în raport cu ceea ce sculele cu un singur punct pot gestiona eficient, când materialul piesei de prelucrat este dur (peste 50 HRC), când geometria găurii traversante sau a găurii oarbe face dificilă recuperarea ruperii filetului sau când o unealtă de frezat cu un singur filet trebuie să producă mai multe diametre de pas prin ajustarea traseului programat al sculei. De asemenea, frezarea filetului nu produce nicio împingere axială asupra piesei de prelucrat în timpul tăierii, făcându-l de preferat pentru piese cu pereți subțiri sau delicate, unde forțele de filetare ar putea provoca distorsiuni.

Pe strunguri CNC și centre de prelucrare, construite special freze cu filet combină rate mari de îndepărtare a materialului cu toleranțe strânse și finisare excelentă a suprafeței - în special în oțel inoxidabil, titan și oțeluri de scule călite, unde filetarea strungului cu precizia necesară este lentă și necesită unelte intensive. Evaluarea împreună a specificațiilor filetului, a materialului, a dimensiunii lotului și a capacității disponibile a mașinii oferă cea mai clară imagine a metodei care oferă cel mai bun rezultat pentru o anumită lucrare.