Analysieren Sie, wie die Bearbeitung von Tieflochgewinden an Teilen aus speziellem Material durchgeführt werden kann

Bei Teilen aus Sonderwerkstoffen ist die Bearbeitung von Tieflochgewinden schwieriger durchzuführen. Beispielsweise ist das Gewindeschneiden tiefer Löcher in einem Titanlegierungsteil eine große Herausforderung. Wenn das Teil verschrottet wird, weil der abgebrochene Gewindebohrer an einem kurz vor der Fertigstellung stehenden Teil schabt, ist dies sehr unwirtschaftlich. Um Kratzer zu vermeiden, sind daher das richtige Werkzeug und die richtige Gewindeschneidtechnik erforderlich.

Zunächst müssen wir definieren, was ein tiefes Loch ist und warum es besonderer Aufmerksamkeit bedarf. Beim Bohren werden Löcher mit einer Tiefe von mehr als dem Dreifachen des Lochdurchmessers als Tieflöcher bezeichnet. Tieflochgewindeschneiden bedeutet, dass die Gewindetiefe mehr als das 1,5-fache des Gewindebohrerdurchmessers beträgt. Wenn beispielsweise ein Gewindebohrer mit einem Durchmesser von 1/4 Zoll verwendet wird, um ein Gewinde mit einer Tiefe von 3 Zoll zu bearbeiten.8

Die Bearbeitung eines Tieflochgewindes erfordert einen langen Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück. Gleichzeitig werden beim Bearbeitungsprozess mehr Schneidwärme und eine höhere Schnittkraft erzeugt. Daher ist das Gewindeschneiden in kleinen, tiefen Löchern aus speziellen Materialien (z. B. Titanteilen) anfällig für Werkzeugbruch und Gewindeungleichmäßigkeiten.

Um dieses Problem zu lösen, können zwei Lösungen gewählt werden: (1) Erhöhen Sie den Durchmesser des Lochs vor dem Gewindeschneiden. (2) Verwenden Sie einen speziell für das Gewindeschneiden tiefer Löcher entwickelten Gewindebohrer.

1. Erhöhen Sie vor dem Gewindeschneiden den Durchmesser des Lochs

Für die Gewindeverarbeitung ist ein passendes Gewindegrundloch sehr wichtig. Ein etwas größeres Gewindebodenloch kann die beim Gewindeschneiden entstehende Schneidwärme und Schneidkraft wirksam reduzieren. Es verringert aber auch die Kontaktrate des Gewindes.

Das National Standards and Technical Committee schreibt vor, dass bei tiefen Löchern nur 50 % der gesamten Gewindehöhe in die Lochwand eingeschnitten werden dürfen. Dies ist besonders wichtig beim Gewindeschneiden kleiner Löcher aus Sondermaterialien und schwer zu verarbeitenden Materialien. Denn durch die Verringerung der Gewindehöhe an der Lochwand nimmt zwar die Gewindekontaktrate ab, die Gewindelänge nimmt jedoch zu, sodass die zuverlässige Verbindung des Gewindes weiterhin aufrechterhalten werden kann.

Die Durchmesserzunahme des Gewindebodenlochs hängt hauptsächlich von der erforderlichen Gewindekontaktrate und der Anzahl der Gewindeköpfe pro Zoll ab. Basierend auf den beiden oben genannten Werten kann der richtige Durchmesser des Gewindebodenlochs mithilfe empirischer Formeln berechnet werden.

2. Schnittparameter

Da Titanteile schwierig zu bearbeiten sind, ist eine umfassende Berücksichtigung der Schnittparameter und der Werkzeuggeometrie erforderlich.

Schnitt geschwindigkeit

Da Titanlegierungen eine große Elastizität und Verformungsrate aufweisen, muss sie eine relativ kleine Schnittgeschwindigkeit annehmen. Bei der Bearbeitung kleiner Löcher in Titanlegierungsteilen beträgt die empfohlene Umfangsschnittgeschwindigkeit 10–14 Zoll/min. Wir raten davon ab, eine niedrigere Drehzahl zu verwenden, da dies zu einer Kaltverfestigung des Werkstücks führt. Achten Sie außerdem auf die Schnittwärme, die durch Werkzeugbruch entsteht.

Spanflöten

Beim Tieflochgewindeschneiden ist es notwendig, die Anzahl der Gewindeschneidnuten zu reduzieren, um den Spanraum jeder Nut zu vergrößern. Auf diese Weise können beim Zurückziehen des Gewindebohrers mehr Eisenspäne entnommen werden, wodurch das Risiko einer Werkzeugbeschädigung durch Verstopfen der Eisenspäne verringert wird. Andererseits verringert sich jedoch durch die Vergrößerung der Spannut des Gewindebohrers der Kerndurchmesser, sodass die Festigkeit des Gewindebohrers beeinträchtigt wird. Dies wirkt sich also auch auf die Schnittgeschwindigkeit aus. Darüber hinaus lassen sich Späne mit Gewindebohrern mit Spiralnut leichter entfernen als mit Gewindebohrer mit gerader Nut.

Vordere und hintere Ecken

Ein kleiner Spanwinkel kann die Schneidkantenfestigkeit verbessern und dadurch die Werkzeugstandzeit erhöhen; während ein großer Spanwinkel das Schneiden von Metall mit langen Spänen begünstigt. Daher müssen bei der Bearbeitung von Titanlegierungen diese beiden Faktoren umfassend berücksichtigt und ein geeigneter Spanwinkel gewählt werden.

Durch den großen Freiwinkel kann die Reibung zwischen Werkzeug und Spänen verringert werden. Daher muss der Gewindeschneidwinkel manchmal 40° betragen. Bei der Bearbeitung von Titanmetall wird am Gewindebohrer ein großer Freiwinkel geschliffen, was die Spanabfuhr begünstigt. Darüber hinaus sind die vollgeschliffenen Gewindebohrer und die Gewindebohrer mit Schneidenrückenschliff auch für das Gewindeschneiden von Vorteil.

Kühlmittel

Bei der Bearbeitung von Sonderwerkstoffen muss darauf geachtet werden, dass die Schneidflüssigkeit bis zur Schneidkante gelangt. Um den Kühlmittelfluss zu verbessern, empfiehlt es sich, auf der Rückseite des Hahns eine Kühlnut zu öffnen. Wenn der Durchmesser groß genug ist, kann eine interne Kühlzapfstelle in Betracht gezogen werden.

3. Anwendungsbeispiele

Ein bestimmter Hersteller von Flugzeugteilen muss an einem Teil Tieflochgewindeschneiden durchführen. Das Teilmaterial ist eine Titanlegierung der Güteklasse 7. Bei der Bearbeitung beträgt die Umfangsschnittgeschwindigkeit 13 Zoll/min, gleichzeitig kommt Kühlmittel zum Einsatz.

Um die Genauigkeit der Teile sicherzustellen, sollte der Bediener die Gewindebohrer rechtzeitig austauschen, bevor sie stumpf werden. Wenn der Gewindebohrer abgenutzt ist, verändert sich das Geräusch, das beim Schneidvorgang entsteht. Durch Abhören dieser Geräusche vor der Bearbeitung kann der Bediener die Anzahl der Gewindelöcher bestimmen, die bearbeitet werden können, bevor der Gewindebohrer verschleißt.

Die Fabrik verfügt an jeder Zapfanlage über zwei Zapfstationen, die mit den gleichen Zapfhähnen ausgestattet sind. Wenn einer der Wasserhähne abgenutzt ist, kann er rechtzeitig problemlos ausgetauscht werden