Gewindeschneidtechnik · Thread Cutting Technology

Aufnahmen und Gewindeschneidapparate · Tap Holders and Tapping Attachments 814 Soft- synchro Speed- synchro KSN MQL MMS SFM SWITCH- MASTER GR, GR-S HF EM Zubehör Accessories Product Finder Tech. Info 7.4 Synchrone Gewindeherstellung 7.4 Rigid tapping Warum synchrone Gewindeherstellung mit starren Spannzangen- Aufnahmen nicht zu optimalen Werkzeugstandzeiten führt. Bei der Herstellung eines Gewindes auf einer CNC-Maschine mit Gewinde- bohrern oder -formern (nachfolgend zur Vereinfachung mit Gewinde- werkzeug bezeichnet) muss die Geschwindigkeit der Drehbewegung der Maschinenspindel mit der Geschwindigkeit der Vorschubachse erfasst, verrechnet und synchronisiert werden. Bei der Verrechnung der Gewindesteigung und der Schnittgeschwindigkeit, aus der sich die Vorschubgeschwindigkeit ableitet, entstehen Fehler durch Parameter, die bei der Regelung nicht berücksichtigt werden können. Zu erwähnen sind hier die zwei Haupteinflussgrößen: 1. Einflussgrößen durch das CNC-Bearbeitungszentrum Rechnergeschwindigkeit, Auflösung der Achsensensorik (lineare Achse, Drehachse, C-Achse), mechanischer Zustand der Maschine. 2. Einflussgrößen durch das Gewindewerkzeug a) Toleranzen der Gewindesteigung nach DIN EN 22857 b) Temperaturgang der Gewindesteigung, Längenausdehnung des Gewindewerkzeugs bei t Arbeit ≠ t Messen 1. Einflussgrößen durch das CNC-Bearbeitungszentrum Das Schneiden und Formen von Gewinden mit Synchronspindeln erfordert wegen des Formschlusses zwischen Werkzeug und Werkstück ein ständiges µ-genaues Überwachen und Regeln der Vorschubachsen- bewegung in Relation zur Drehbewegung der Werkzeugspindel. Damit unterscheidet sich die Gewindeherstellung von sonst bekannten Bearbeitungen wie z.B. Bohren, Reiben oder Fräsen. Bei diesen Bear- beitungen wird von der Steuerung lediglich eine exakte Linearbewegung zur Positionierung gefordert, da diese Werkzeuge nicht formschlüssig mit dem Werkstück verbunden sind. Dies hat zur Folge, dass das Haupt- augenmerk der Maschinenhersteller auf der Kontrolle der Linearachsen liegt. In der Praxis werden heute zur Regelung der Rotationsachse lediglich Rotgeber mit 256 Impulsen pro Spindelumdrehung (360°) eingesetzt. Dies entspricht einem Winkel und somit Überwachungsloch von 1,4° pro Impuls. P Es entstehen Axialkräfte bei der Gewindebearbeitung durch Regelungsfehler oder Regelungsungenauigkeiten. Beispiel: Gewindewerkzeug M10 Gewindesteigung 1,5 mm Mögliche unkontrollierte Spindeldrehung 1,4° P Möglicher axialer Positionsfehler von ca. 5,8 µm zwischen Gewindewerkzeug-Sollposition und Maschinenspindel-Istposition Why synchronous thread production with rigid collet holders will not result in optimum tool lives. When producing a thread on a CNC machine with taps or cold-forming taps (for simplicity’s sake, we will call them threading tools in the following) the speed of the rotation movement of the machine spindle with the speed of the feed axis must be registered, accounted and synchronised. When accounting the threading tool pitch and the cutting speed – giving the feed speed, faults may occur caused by parameters not being considered during the control. Two main influencing variables are: 1. Influencing factors by the CNC machining centre Computer speed, resolution of the axis detection (linear axis, turning axis, C-axis), mechanical condition of the machine. 2. Influencing factors by the threading tool a) Tolerances of the thread pitch acc. to DIN EN 22857 b) Change of thread pitch and length of the threading tool when t Work ≠ t Measurement 1. Influencing factors by the CNC machining centre Regarding the formfitting between tool and workpiece, the cutting and forming of threads with synchronous spindles requires permanent µ-exact control and adjusting of the feed axis movement in relation to the rotation movement of the tool spindle. Thus the thread production differs from other known kinds of machining eg drilling, reaming or milling. These processings only require an exact linear movement of the control for positioning purposes, as these tools are not connected formfitting with the workpiece. Consequently, the main emphasis of machine manufacturers is on the control of the linear axis. In practice today simply rotary pick-ups with 256 impulses per spindle rotation (360°) are used to control the rotation axis. This corresponds to an angle and so a control gap of 1.4° per impulse. P Axial forces during thread machining arise caused by control faults or control inaccuracies. Example: Tap M10 Thread pitch 1.5 mm Possible uncontrolled spindle rotation 1.4° P Possible axial position fault of about 5.8 µm between threading tool specified position and machine spindle real position. Diagramm Maschinenspindeldrehpositionsfehler /axiale Steigungsfehler (gewindesteigungsabhängig) Auswirkung des Fehlers der Maschinendrehbewegung auf das Gewindewerkzeug Graph machine spindle turning position fault /axial pitch fault (depends on thread pitch) Effect of machine turning movement fault on the tool 0,1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 Gewindesteigung P = 1,5 mm Thread pitch P = 1.5 mm möglicher maschinenbedingter Steigungsfehler possible machine-sided pitch fault Axialer Fehler Axial fault [Grad · Degree ] [µm] Winkelfehler Angle fault