Secretele filetării pe maşini CNC

De ce nu se obţine durabilitatea optimă a tarodului în cazul filetării pe maşini-unelte CNC cu prindere rigidă? În cazul filetării pe maşini-unelte CNC rotaţia sculei va trebui sincronizată cu avansul axial. În procesul de sincronizare apar, întotdeauna, erori date de:

1. Influenţa maşinii-unelte CNC

Datorită contactului bine definit între piesă şi tarod, procesul de filetare necesită o sincronizare permanentă, foarte precisă (de ordinul µm) între avansul tarodului şi turaţia arborelui principal. Datorită acestei condiţii, procesul de tarodare diferă de alte procedee de aşchiere, cum sunt găurirea, alezarea, frezarea. Acestea necesită numai un control exact al mişcărilor liniare. Astfel, pentru producătorii de maşini-unelte sarcina importantă este controlul exact al mişcărilor liniare.

La ora actuală, controlul rotaţiei arborelui principal se realizează cu 256 de impulsuri la o rotaţie completă (360°). Acesta corespunde unui increment unghiular de control 1,4°, care, la rândul lui, generează un decalaj între deplasarea axială şi rotaţie. Astfel, în tarod ia naştere o forţă axială în timpul prelucrării.

Exemplu:

În cazul unui tarod M10, cu pas de 1,5mm, între două impulsuri de control al rotaţiei arborelui de 1,4° poate să apară o eroare de deplasare axială a tarodului de 5,8 µm.

În plus, viteza de calcul a echipamentului CNC nu este întotdeauna capabilă să gestioneze numărul mare de impulsuri ale controlului rotaţiei în toată gama de turaţii de la n=0 până la n=nmax şi să sincronizeze în mod corespunzător avansul.

Măsurările făcute demonstreză că la o maşină-unealtă CNC, care lucrează cu 256 de impulsuri pe rotaţie, forţa axială apărută creşte odată cu creşterea turaţiei.

Diagrama din figura 1 (a, b) arată că, în cazul unui tarod M10, la turaţia de 500 rot/min, forţa axială este 1900 N, iar la turaţia de 2000 rot/min creşte la 2500 N.

2. Influenţa tarodului

a.) Toleranţa cumulată de pas:

Standardul DIN EN 22857 defineşte toleranţa cu­mulată de pas admisă pentru sculele de filetat. Pentru un tarod M10 cu pas de 1,5 mm, se admite o toleranţă de +/-8 µmmăsurată pe 7 paşi.

b.) Variaţia pasului şi a lungimii tarodului în timpul procesului de filetare:

În timpul procesului de filetare, temperatura de lucru a tarodului este mult mai mare decât temperatura de 20°C la care s-a făcut măsurarea lui. Pentru un tarod de M10, cu lungime totală de 100 mm, o variaţie de temperatură de la 20°C la 40°C cauzează o modificare a lungimii cu 32 µm. Această modificare a lungimii se regăseşte şi pe partea dinţilor tarodului. Considerând cei 7 paşi ai tarodului M10, conform DIN EN 22857, modificarea lungimii peste 7 paşi =10,5 mm va fi de 3,4 µm.

În concluzie, pentru a obţine efectul total al tuturor factorilor mai sus menţionaţi, se însumează variaţia de lungime pentru fiecare factor în parte.

Astfel, diagrama din figura 2 reprezintă suma efecte­lor cauzate de maşina unealtă CNC (5,8 µm), de eroa­rea cumulată de pas (8 µm) şi de variaţia temperaturii (3,4  µm).

În cazul tarodului M10 se poate obţine o eroare axială de până la 17 µm, ceea ce cauzează o forţă axială în tarod de2800 N. Această forţă solicită flancurile tarodului, generând o uzură prematură a tăişului.

 Această eroare calculată teoretic poate fi demonstrată practic. S-a utilizat tarodul M10 în materialul C45, la turaţia de 500 rot/min, respectiv la 2000 rot/min. S-au testat trei tipuri de prinderi ale tarodului:

a.) Prinderea rigidă în bucşă elastică;

b.) Port-tarodul EMUGE Softsynchro®, cu compensare de lungime la compresie şi întindere;

c.) Port-tarodul uzual cu amortizare axială.

În urma testului s-au obţinut următoarele rezultate:

• forţa axială creşte cu creşterea turaţiei;
• forţa axială apărută în procesul de filetare este mult mai mare în cazul utilizării prinderii rigide, faţă de utilizarea port-tarodului EMUGE Softsynchro®;
• utilizarea port-tarodului uzual, cu amortizare axială nu asigură o reducere substanţială a forţei axiale.

Care este motivul performanţei remarcabile a folosirii port-tarodului EMUGE Softsynchro® cu compensare minimă a lungimii? Caracteristica lui cea mai importantă este soluţia constructivă patentată, prin care se separă complet transmiterea cuplului de forţa axială.

Caracteristicile de funcţionare sunt:

• transmiterea exactă a cuplului;
• permite compensarea minimală în cazul în care forţa axială depăşeşte valoarea forţei  pretensionării;
• protejează tăişul tarodului prin elementul din elastomer înglobat.

Port-tarozii Softsynchro®, patentaţi de EMUGE, sunt soluţia optimă pentru filetarea pe maşini-unelte CNC.

Avantajele utilizării:

• face posibilă filetarea cu tarozii mici (M0,5-M3),
• creşte substanţial durabiltatea tarodului,
• permite  filetarea la  turaţii mari,
• protejează lăgăruirea maşinii în cazul utilizării tarozilor mari (peste M36).

Gama dimensională a port-tarozilor Softsynchro® constă din 7 dimensiuni diferite pentru fixarea tarozilor de la M0,5 la M76.