Parameter für erfolgreiches Wirbeln

Jan 25, 2024

Beim Gewindewirbeln müssen Sie sich nicht darum kümmern, den Faden zwischen den Segmenten zu vermischen, was zu einem besseren Gesamtfinish führt. Foto mit freundlicher Genehmigung von INDEX.

Beim Gewindewirbeln handelt es sich um einen Prozess, der einen unterbrochenen Frässchnitt verwendet, bei dem der Durchmesser der Rohmaterialstange in einem Durchgang auf ein fertiges Gewinde reduziert wird. Ein spezieller Aufsatz dient speziell zur Aufnahme der Gewindeschneider, in die die Gewindeform eingeschliffen ist. In der Maschine ist dieser Aufsatz schwenkbar, so dass der Bediener ihn auf den passenden Steigungswinkel für die Gewindespezifikationen einstellen kann.

„Es ist wirklich ein schnellerer Prozess mit hoher Oberflächenqualität“, sagte Thomas Mittmann, Inhaber, Mittmann Inc., Rigaud, Que. „Es gibt keine Gratbildung wie beim Fräsen und keine Faltenbildung wie beim Gewindewalzen.“

Gewindewirbeln ist eine großartige Option für Betriebe, die lange, komplexe Gewinde auf einer Langdrehmaschine herstellen möchten, da die Maschine damit den gesamten Gewindeabschnitt in einem Durchgang bearbeiten kann.

„Bei traditionelleren Methoden kommt es letztendlich zu sehr langen Zykluszeiten zum Erzeugen von Gewinden, da das Gewinde auf eine Länge von etwa 25 mm segmentiert werden muss, was viele Durchgänge erfordert“, sagte Scott Laprade, Anwendungs- und technischer Support bei Genevieve Swiss Industries Inc., Westfield, Mass. „Wenn der Faden länger als 25 mm ist, müssen Sie das Material herausholen, mit dem nächsten Segment beginnen und mehrere Durchgänge durchführen, egal wie viele es auch braucht. Das kann extrem zeitaufwändig sein.“ , insbesondere in Umgebungen mit hoher Produktivität.“

Beim Gewindewirbeln müssen Sie sich nicht darum kümmern, den Faden zwischen den Segmenten zu vermischen, was zu einem besseren Gesamtfinish führt. Wenn das Gewinde über eine große Distanz lang ist, ist das Gewindewirbeln viel schneller als das einfache Anspitzen.

„Wenn Sie einige der medizinischen Teile und bestimmte Formen nehmen, habe ich gehört, dass Kunden 71 oder 130 Durchgänge benötigen, um dieses Gewinde zu erstellen“, sagte Patrick O'Neal, leitender Anwendungsingenieur, INDEX Corp., Noblesville, Indiana.

O'Neal erklärte, dass Betriebe, die Standard-Whitworth-Gewinde oder Einpunktgewinde mit einem Winkel von 60 Grad herstellen müssen, das Gewindewirbeln wahrscheinlich nicht in Betracht ziehen würden, da es für diese Anwendungen nicht geeignet ist und die Kosten für den Wirbeleinsatz möglicherweise höher sind unerschwinglich.

„Für medizinische Hersteller liegen die meisten Bestellungen von Implantatschrauben zwischen 1.500 und 5.000 Stück pro Produktionslauf“, sagte Melissa Singher, leitende Produkt- und CT-Koordinatorin bei NTK Cutting Tools, Wixom, Michigan.

Das Gewindewirbeln ist für hochproduktive Arbeiten konzipiert, insbesondere für Knochenschrauben, die komplexere Formen aufweisen, darunter tiefe Gewinde, mehrere Steigungen und eine einzigartige Gewindesteigung.

„Abhängig von der Art des Fadens und der Länge des Fadens kann es sein, dass man weniger als 60 Sekunden braucht, um etwas herzustellen, was mit anderen Methoden normalerweise ein paar Minuten gedauert hätte“, sagte Laprade.

Das Gewindewirbeln ist für das effiziente Gewindeschneiden in Hochleistungsumgebungen konzipiert, insbesondere für Knochenschrauben, die komplexere Formen aufweisen, darunter tiefe Gewindegänge, mehrere Steigungen und eine einzigartige Gewindesteigung. Foto mit freundlicher Genehmigung von NTK Cutting Tools.

Er fügte hinzu, dass einige Leute nicht erkennen, dass das Gewindewirbeln einem Fräsen sehr ähnlich ist. Bei mehr als neun bis zwölf Schneiden sind diese Zähne gleichmäßiger über das Werkstück verteilt, was im Allgemeinen zu einer besseren Oberflächengüte, höheren Geschwindigkeiten und Vorschüben sowie einer längeren Werkzeugstandzeit führt als Optionen mit nur einer Schneide.

„Die Kantenfestigkeit von Einzelschneideinsätzen ist tendenziell schwächer, was durch die Freiwinkel, die zum Formen des Gewindes erforderlich sind, noch verstärkt wird“, sagte Singher. „Wirbeleinsätze haben stärkere Kanten, da der Spielraum durch Drehen der Spindel erreicht wird.“

Da die Spindel nahe an der Führungsbuchse oder einer verlängerten Buchse arbeitet, sorgt die Wirbeltechnologie für Halt und Steifigkeit, was besonders bei langen Bauteilen mit kleinen Durchmessern von Vorteil ist. Diese Steifigkeit führt auch zu feinsten Oberflächengüten.

Gewindewirbeln ist eine großartige Option für die Massenproduktion komplexer Schrauben. Allerdings wies Mittmann darauf hin, dass Maschinen- und Gewindewirbelgeräte den Durchmesser und die Gewindegröße, die gewirbelt werden können, begrenzen. Die Entscheidung für das Gewindewirbeln hängt daher stark von der Anwendung und den Teilespezifikationen ab.

Beim Gewindewirbeln stehen Herstellern zwei Optionen zur Verfügung: eine spezielle Wirbelmaschine oder eine Langdrehmaschine.

Eine spezielle Wirbelmaschine produziert ausschließlich Gewinde, das ist alles. Ein Bediener lädt einen großen Rohling hinein und die Maschine wirbelt eine Spirale darauf, sei es für eine Schneckenpumpenschnecke oder ein langes Gewindeteil.

„Die Herausforderung bei der Entscheidung für eine spezielle Gewindewirbelmaschine besteht darin, dass Teile neben dem Gewindewirbeln möglicherweise noch andere Bearbeitungsvorgänge erfordern“, sagte Mittmann. „Kann die Maschine auch Dreh- und Fräsoperationen (Plan- und Außendurchmesser) durchführen? Dies kann auf einer vorhandenen Langdrehmaschine durch Hinzufügen einer Gewindewirbeleinheit erfolgen? Das sind wichtige Dinge, die es zu beachten gilt.“

Eine Langdrehmaschine, insbesondere ihre Führungsbuchsen und der verschiebbare Spindelstock, eignet sich gut zum Gewindewirbeln und kann effektiv Gewinde herstellen. O'Neal bemerkte, dass der Bediener mit einer Swiss-Type-Maschine direkt an die Führungsbuchse herankommen kann und die Steifigkeit für extrem lange Gewinde in einem Durchgang erhalten bleibt. Wenn dies auf einer herkömmlichen Maschine geschehen würde, müsste der Bediener das Teil herausziehen und Inspektionen dort durchführen, wo die Durchläufe unterbrochen wurden, was den Prozess äußerst umständlich machen würde.

„Man kann Gewindewirbel auf einer 5-Achsen-Fräsmaschine durchführen“, sagte Laprade. „Aber es ist sehr anwendungsspezifisch und wird eigentlich nur zum Erzeugen eines kürzeren Gewindes verwendet, einfach weil der Fräser nicht über den Unterstützungsmechanismus wie der CNC Swiss verfügt.“

Es ist wichtig, die Leistungsfähigkeit einer Schweizer CNC-Drehmaschine zu verstehen, insbesondere, ob die Maschinenmarke und das Maschinenmodell eine Gewindewirbelspindel adaptieren können. Der Einstieg in das Gewindewirbeln erfordert, dass Werkstätten mit Werkzeuglieferanten und -herstellern zusammenarbeiten, um die Einsätze an die spezifische Gewindeform anzupassen und die Einrichtung und Programmierung auf der Schweizer CNC-Drehmaschine erfolgreich abzuschließen.

Bei mehr als neun bis zwölf Schneiden sind die Zähne gleichmäßig über das Werkstück verteilt, was zu einer besseren Oberflächengüte, höheren Geschwindigkeiten und Vorschüben sowie einer längeren Werkzeugstandzeit als bei Einzelschneide-Optionen führt. Foto mit freundlicher Genehmigung von NTK Cutting Tools.

„Üblicherweise arbeitet man bei der Ersteinrichtung und den ersten Durchläufen mit dem Ingenieursteam des Werkzeugherstellers zusammen, um die frühe Produktion zu überwachen und das System einzustellen, um konsistente Produktionsläufe zu erreichen“, sagte Singher. „Es ist auch immer eine gute Idee, einen Ersatz-TW-Fräserkörper und Wendeschneidplatten in Betracht zu ziehen.“

„Wir haben Kunden, die Gewinde mit einem Durchmesser von nur 1,5 bis 2 mm und einem Durchmesser von 15 bis 16 mm wünschen“, sagte Laprade. „Es ist eine echte Bandbreite und hängt stark von der Materialart ab. Ich habe Kunden, die PEEK-Kunststoffe in medizinischer Qualität zu aggressiven Luft- und Raumfahrtlegierungen verarbeiten. Ich habe auch Hochtemperaturlegierungen gesehen, alle Arten von Edelstahl, und Titan ist sehr beliebt.“ beliebt in der medizinischen Industrie. Die verwendete Materialart bestimmt Geschwindigkeit und Vorschub.“

Allerdings hängt die Drehzahl der Hauptspindel von der Anzahl der Einsätze ab, ob diese nun 4, 6, 9 oder mehr beträgt. Laut Singher wird die Drehzahl der Hauptspindel zwischen 8 und 30 U/min liegen, während der Wirbelschneider zwischen 1.000 und 4.000 U/min laufen soll. Der Vorschub entspricht der Steigung des Gewindes.

„Der Fräserkörperstil muss mit der Maschine und dem Spindelmodell übereinstimmen, die für die Herstellung des Gewindes verwendet werden“, sagte Singher. „Für die Gestaltung der Einsätze müssen die entsprechenden Informationen bereitgestellt werden: detaillierte Zeichnung des Teils mit Gewindeabmessungen, erforderlichen Toleranzen, Stangenmaterialdurchmesser und Materialtyp. Es ist wichtig, möglichst viele Informationen über die Spezifikationen der Gewindeform bereitzustellen.“ Erstellen Sie die exakten Einsätze und stellen Sie den Erfolg sicher.“

Das Hochgeschwindigkeitswirbeln wurde entwickelt, um den besonderen Herausforderungen in der Medizinindustrie, insbesondere bei unkonventionellen Gewindegeometrien, gerecht zu werden.

„Wir sehen immer häufiger Schrauben, die einen geraden Hauptteil, dann aber einen konischen oder Radius-Nebenteil haben“, sagte O'Neal. „Für diese unkonventionellen Gewinde können Hersteller einen speziellen Einsatz entwickeln, einen Topping-Einsatz, der das Hauptgewinde genauso erzeugt wie das Nebengewinde. Das ist einer der großen Vorteile des Hochgeschwindigkeits-Gewindewirbelns.“

Beim Hochgeschwindigkeits-Gewindewirbeln wird die Gewindewirbeleinheit mit der C-Achse der Maschine synchronisiert. Dadurch kann sich die Spindel wie auf einer herkömmlichen Drehmaschine drehen. Um das Gewindemaß beibehalten zu können, wird das Drehwerkzeug davor gesetzt. Anschließend erzeugt die Wirbeleinheit gleichzeitig dieses konische, radiale Gewinde.

Das Hochgeschwindigkeitswirbeln ermöglicht auch mehrere Gewindegänge, unabhängig davon, ob es sich um zwei oder vier verschiedene Gewindegänge handelt. O'Neal erklärte, dass mit herkömmlichen Methoden zwei oder vier Gewindegänge hergestellt werden können, aber sobald die Vorderseite der Schraube geriffelt ist, was ein selbstschneidendes Merkmal ist, das meist bei Knochenschrauben zu finden ist, kann der Bediener nicht mehr mit einem Doppelgewinde darüber hinweggehen -geführtes Gewinde, da das Gewinde aufgrund der Fräseinheit nicht aufgenommen werden kann.

„Mit dieser Technologie sind beide Spindeln synchronisiert und wir haben die Möglichkeit, davon abzuhängen“, sagte O'Neal. „Da beim Riffelungsprozess immer Grate entstehen, kann der Rillenbereich gefräst werden, da die Maschine tatsächlich das mehrgängige Gewinde aufnehmen, entgraten und dann in den Rest der Schraube einführen kann. Berichten zufolge wird ein Hochgeschwindigkeits-Gewindewirbeln durchgeführt.“ bis zu 30 Prozent schneller, da der Bediener jetzt nicht mehr zwischen dem Drehwerkzeug und dem Gewindeschneidwerkzeug hin und her wechseln muss; wir können dies einfach auf einmal über die gesamte Länge der Schraube erledigen.“

Mitherausgeberin Lindsay Luminoso ist unter [email protected] erreichbar.

Gewindewirbeln ist ein schneller Prozess mit hoher Oberflächengüte. Es entsteht keine Gratbildung wie beim Fräsen und keine Faltenbildung wie beim Gewindewalzen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Mittmann.

Genevieve Swiss Industries, www.genswiss.com

INDEX Traub, us.index-traub.com

Mittmann, www.mittmann.com

NTK Cutting Tools, www.ntkcuttingtools.com