Frézování závitů vs. řezání závitů: Komplexní srovnání pro přesné obrábění

Úvod:

Ve světě přesného obrábění je výběr správné metody pro vytváření závitů zásadní pro dosažení nejlepších výsledků z hlediska pevnosti, povrchové úpravy a celkové hospodárnosti. Mezi nejběžnější metody používané k vytváření závitů patří frézování závitů a řezání závitů. I když jsou obě metody účinné, každá z nich má své výhody, omezení a scénáře nejlepšího použití.

V tomto článku se ponoříme hluboko do složitosti frézování závitů a závitování, prozkoumáme, kdy je jedna metoda výhodnější než druhá, a analyzujeme faktory, jako jsou vlastnosti materiálu, velikost závitu, hloubka otvoru a objem výroby.

1. Pochopení základů frézování závitů a řezání závitů:

Frézování závitů:
Frézování závitů zahrnuje použití rotační frézy k vytváření závitů v díře. Fréza se pohybuje po povrchu po spirálové dráze a vytváří požadovaný profil závitu. Tento proces se provádí pomocí CNC frézky a nástroj má obvykle více řezných hran, které zabírají s materiálem současně.

Klepnutí:
Závitování je naproti tomu proces, při kterém se závitovací nástroj (podobný vrtáku s řeznými závity) používá k vytváření vnitřních závitů otáčením nástroje uvnitř otvoru. Závitování se obvykle provádí pomocí CNC soustruhu nebo vertikálního obráběcího centra.

2. Klíčové rozdíly:

2.1. Požadavky na nástroje:
Frézování závitů : Vyžaduje specializovanou frézu s více řeznými hranami, která dokáže vytvářet pravotočivé i levotočivé závity.

Klepnutí: Uses a single-point tool that cuts threads directly into the material, and there are different taps for different materials and thread forms.

2.2. Nastavení stroje a všestrannost:
Frézování závitů: Offers more versatility as it can be used to create a variety of threads, including larger sizes or custom profiles, on both blind and through holes. It can also be done on a CNC mill, which is more versatile in terms of general machining operations.

Klepnutí: Typically requires a dedicated tapping cycle, making it somewhat less versatile in terms of setup and customization compared to thread milling.

2.3. Přesnost vlákna:
Frézování závitů: Typically provides a higher level of accuracy and surface finish because the cutter does not have to engage the material at the same point as a tapping tool. It's also easier to adjust parameters for thread size during the milling process.

Klepnutí: Tapping may experience slight inaccuracies due to tool wear, especially in hard materials. It can also have issues like tool breakage in deeper holes or irregular threads in challenging materials.

3. Materiálové aspekty:

3.1. Tvrdé materiály (např. nerezová ocel, titan):
Frézování závitů: Ideal for hard materials as it reduces the risk of tool breakage. Thread milling also doesn’t generate as much heat as tapping, which helps maintain tool life and quality.

Klepnutí: In hard materials, tapping can be slower and more prone to tool breakage. Also, tapping deep holes in hard materials is generally not recommended because of potential tool deflection and failure.

3.2. Měkké materiály (např. hliník, mosaz):
Frézování závitů: Works well for soft materials but might be slower than tapping due to the multi-cutting-edge nature of the operation.

Klepnutí: Faster in soft materials, as it’s a more direct process with minimal setup required.

4. Faktory ovlivňující rozhodnutí:

4.1. Velikost a hloubka závitu:
Frézování závitů: Works well for larger threads (above 1/2” in diameter) and deep threads. It’s especially effective for creating internal threads that are deeper than the length of a typical tap.

Klepnutí: Best suited for shallow threads, generally under 1” in diameter. The deeper the thread, the more likely tapping will cause issues like tap breakage or thread deformation.

4.2. Doba cyklu a objem výroby:
Frézování závitů: The cycle time is generally longer due to the process’s complexity, and while it can be optimized with multi-tooth cutters, it’s not as fast as tapping in many cases. However, in low-volume or custom runs, it may be the better option due to its versatility.

Klepnutí: Tapping tends to be faster in high-volume production when making threads in shallow holes with a small diameter. The faster tool engagement allows quicker threading, especially for industries requiring large quantities of parts.

4.3. Ovládání čipu:
Frézování závitů: Thread milling produces continuous, manageable chips, reducing the risk of chip buildup and allowing for better heat dissipation.

Klepnutí: Can produce short, broken chips, which may become trapped in the hole and lead to issues like chip packing or tool clogging. Special care must be taken to ensure chip evacuation, especially in deeper holes.

5. Výhody frézování závitů:

Všestrannost: Frézováním závitů lze vytvořit širokou škálu tvarů závitů, včetně nestandardních a nadrozměrných závitů.

Přesnost: Vyšší přesnost, zejména pro větší nebo hlubší závity.

Životnost nástroje: Nástroje vydrží déle díky méně agresivnímu řezání.

Není potřeba předvrtaných děr: Frézování závitů není závislé na velikosti díry, což umožňuje větší flexibilitu ve velikostech děr.

Schopnost multitaskingu: CNC frézku lze použít pro další operace, jako je lícování, vrtání nebo frézování kontur, což zvyšuje efektivitu.

6. Výhody čepování:

Rychlost: Řezání závitů je rychlý proces, zejména pro mělké závity v měkkých materiálech.

Jednoduchost: Nastavení a nástroje jsou relativně jednoduché a nákladově efektivní ve srovnání s frézováním závitů.

Nižší náklady na nástroje: Závitořezné nástroje jsou obecně levnější než závitové frézy, takže jsou hospodárnější pro velkoobjemové aplikace s mělkými závity.

Konzistence: Ve velkoobjemových výrobních sériích má závitování tendenci být konzistentnější při vytváření závitů a lze jej snadněji automatizovat.

7. Aplikace nejvhodnější pro frézování závitů:

Velké velikosti závitů: Frézování závitů je ideální pro větší závity (nad 1/2”) nebo vysoce přesné aplikace.

Hluboké nebo slepé díry: Při práci s hlubokými dírami umožňuje frézování závitů lepší kontrolu nad vychýlením nástroje a přesností řezání závitů.

Těžkoobrobitelné materiály: Frézování závitů je často vhodnou metodou pro obtížné materiály, jako je vysokopevnostní ocel, nerezová ocel a titan.

Složité tvary závitů: Frézování závitů může snadno vytvářet nestandardní nebo zakázkové profily závitů, takže je ideální pro specializované aplikace.

8. Aplikace nejvhodnější pro klepání:

Malé, mělké závity: Řezání závitů je efektivní pro výrobu malých a mělkých závitů v měkkých až středních materiálech.

Velkoobjemová výroba: Když potřebujete rychle vyrobit velké množství závitových dílů, je závitování často ekonomičtější volbou.

Požadavky na jednoduché závity: U přímých standardních závitů je řezání závitů efektivní a cenově výhodné.

Závěr:

Závěrem lze říci, že jak frézování závitů, tak řezání závitů mají své výhody a omezení. Volba mezi těmito dvěma metodami závisí na několika faktorech, včetně tvrdosti materiálu, velikosti závitu, hloubce otvoru, objemu výroby a požadavcích na kvalitu závitu.

Pro větší, hlubší a vysoce přesné závity je často nejlepší volbou frézování závitů.

Pro menší, mělčí závity v měkčích materiálech zůstává závitování spolehlivou a rychlejší volbou.