Kan dit CNC-tapcentrum gelijktijdig omgekeerd tappen en draadfrezen uitvoeren?

De moderne CNC-tapcentrum kan omgekeerd tappen en draadfrezen uitvoeren, en op veel geavanceerde modellen kunnen beide bewerkingen binnen hetzelfde bewerkingsprogramma worden uitgevoerd zonder handmatige tussenkomst. Of ze echter echt "gelijktijdig" op hetzelfde gat in hetzelfde gat voorkomen, hangt af van het spilontwerp, de besturingsarchitectuur en de gereedschapsopstelling van de machine. In de praktijk schakelen hoogwaardige CNC-tapcentra binnen enkele seconden tussen deze bewerkingen met behulp van automatische gereedschapswisselaars (ATC), waardoor het proces functioneel naadloos is voor productieomgevingen.

In dit artikel wordt uiteengezet hoe omgekeerd tappen en draadfrezen werken op een CNC-tapcentrum, welke hardware- en softwaremogelijkheden vereist zijn en hoe u kunt evalueren of een specifieke machine aan uw draadsnijbehoeften voldoet.

Wat is omgekeerd tappen op een CNC-tapcentrum?

Omgekeerd tappen, ook wel terugtappen of star tappen met omkering genoemd, is een draadsnijproces waarbij de spil in één richting draait om de tap in het werkstuk te drijven, en vervolgens de rotatie omkeert om deze netjes terug te trekken. Dit is een standaardfunctie op vrijwel alle moderne CNC-tapcentra die hiermee zijn uitgerust stijve tapfunctionaliteit .

In de starre tapmodus synchroniseert de CNC-controller de rotatiesnelheid (RPM) van de spil met de voedingssnelheid van de Z-as, in nauwkeurige verhouding tot de spoed van de tap. Voor het tappen van een M8×1,25-schroefdraad bij 1000 tpm is bijvoorbeeld een Z-asvoeding nodig van precies 1.250 mm/min . Tijdens het terugtrekken keert de spil terug naar dezelfde gesynchroniseerde snelheid, waardoor draadbeschadiging en tapbreuk worden voorkomen.

De belangrijkste G-codes die hiervoor worden gebruikt op veelgebruikte CNC-tapcentrumbesturingssystemen zijn onder meer:

• G84 — Standaard starre tapcyclus (tappen met de klok mee, terugtrekken tegen de klok in)
• G74 — Omgekeerde tapcyclus (tappen tegen de klok in, terugtrekken met de klok mee), gebruikt voor linkse schroefdraad
• G84.2 / G84.3 — Uitgebreide starre tapcycli beschikbaar op Fanuc- en Mitsubishi-controllers voor verbeterde synchronisatienauwkeurigheid

De meeste CNC-tapcentra van gerenommeerde bouwers bereiken binnenin een spindelomkering 0,05 tot 0,1 seconden , waardoor de impact op de cyclustijd tijdens tapruns met een hoog volume wordt geminimaliseerd.

Wat is draadfrezen op een CNC-tapcentrum?

Bij draadfrezen wordt gebruik gemaakt van een roterend draadfreesgereedschap met meerdere spiralen dat in een spiraalvormig interpolatiepad rond de binnenomtrek van de boring beweegt om het draadprofiel te snijden. In tegenstelling tot tappen wordt de snijkracht over meerdere passages verdeeld, waardoor het ideaal is voor:

• Harde materialen zoals gehard gereedschapsstaal (boven 45 HRC) of Inconel
• Schroefdraad met grote diameter (meestal M20 en hoger) waarbij het tapkoppel onpraktisch zou zijn
• Blinde gaten waar spaanafvoer van cruciaal belang is
• Situaties waarbij zowel rechtse als linkse schroefdraad nodig is met één enkel gereedschap

Draadfrezen op een CNC-tapcentrum vereist gelijktijdige interpolatie over 3 assen (X-, Y- en Z-assen bewegen gelijktijdig), wat wordt ondersteund door vrijwel alle moderne CNC-controllers, waaronder Fanuc 0i-MF, Siemens 828D en Mitsubishi M80. Een typische draadfreescyclus voor een M16×2.0-draad in roestvrij staal kan een spiltoerental gebruiken van 3.500 tpm met een spiraalvormige voedingssnelheid van 800mm/min .

Kan een CNC-tapcentrum beide bewerkingen in hetzelfde programma uitvoeren?

Absoluut. Een CNC-tapcentrum met een automatische gereedschapswisselaar (ATC) kan binnen één CNC-programma omgekeerd tappen op sommige gaten en draadfrezen op andere uitvoeren. De machine selecteert het juiste gereedschap uit het magazijn en schakelt automatisch over van bewerking. Op een machine met een ATC met 24 gereedschappen en een gereedschapswisseltijd van minder dan 1,5 seconde (chip-naar-chip), is deze overgang vrijwel onmerkbaar in de totale cyclustijd.

De onderstaande tabel vergelijkt de twee bewerkingen naast elkaar om duidelijk te maken wanneer elke methode de voorkeur heeft:

Machinevereisten voor ondersteuning van beide bewerkingen

Niet elk CNC-tapcentrum is even capabel. Om zowel het omgekeerd tappen als het draadfrezen betrouwbaar uit te kunnen voeren, moet de machine aan de volgende specificaties voldoen:

Spindelprestaties

De spil moet een breed toerentalbereik ondersteunen. Omgekeerd tikken voor kleine tikken (M2–M6) kan snelheden vereisen van 3.000–8.000 tpm , terwijl draadfrezen voor grotere schroefdraden in staal misschien alleen maar nodig is 1.500–3.500 tpm met een hoger koppel. Een spil met een vermogen van minimaal 7,5 kW en 47 Nm koppel omvat de meeste productiescenario's.

CNC-controllermogelijkheden

De controller moet zowel voorgeprogrammeerde tapcycli (G84, G74) als spiraalvormige interpolatie voor draadfrezen ondersteunen. Controleurs zoals Fanuc 0i-MF Plus, Siemens 840D sl en Mitsubishi M80 ze ondersteunen allemaal native deze functies. Controleer of uw specifieke controllerversie standaard spiraalvormige interpolatie bevat, en niet als betaalde optie.

Compatibiliteit met gereedschapshouders

Stijf tappen vereist een solide, niet-compenserende gereedschapshouder voor maximale synchronisatienauwkeurigheid. Draadfrezen profiteert van zeer nauwkeurige spantanghouders (ER-serie) of hydraulische klauwplaten met rondloop hieronder 0,003 mm , wat een directe invloed heeft op de draadkwaliteit en oppervlakteafwerking.

Koelsysteem

Voor draadfrezen in diepe gaten, koelmiddel door de spil bij 40–70 bar wordt ten zeerste aanbevolen om spanen uit het spiraalvormige pad te spoelen. Onvoldoende spaanafvoer is een van de meest voorkomende oorzaken van draadfrezen en oppervlaktedefecten.

Toepassingsvoorbeeld in de echte wereld

Overweeg een hydraulisch spruitstukblok gemaakt van 316 roestvrij staal. Het onderdeel vereist:

1. Vierentwintig M6×1.0 doorlopende gaten getapt met omgekeerd tappen (G84 starre cyclus) bij 4.500 tpm
2. Vier M30×2.0-poortdraden gemaakt via draadfrezen met behulp van spiraalvormige interpolatie bij 2.200 RPM
3. Twee M12×1,75 linkse schroefdraad met G74 omgekeerde tapcyclus

Een CNC-tapcentrum met een ATC met 32 gereedschappen verwerkt alle drie de bewerkingen in één opstelling, waarbij de controller voor elke functie automatisch het juiste gereedschap en de juiste cyclus aanroept. Totale bewerkingstijd voor alle draadsnijbewerkingen: ongeveer 6,5 minuten , vergeleken met meer dan 20 minuten bij verwerking op afzonderlijke machines. Dit illustreert het belangrijkste productievoordeel van het combineren van beide mogelijkheden op één enkel CNC-tapcentrum.

Algemene beperkingen waar u zich bewust van moet zijn

Hoewel de mogelijkheid bestaat, moeten gebruikers zich bewust zijn van de volgende praktische beperkingen bij het configureren van een CNC-tapcentrum voor beide bewerkingen:

• Grootte gereedschapsmagazijn: Het tegelijkertijd draaien van zowel tapsets als draadfrezen vergt snel gereedschapzakken. Een magazijn met minder dan 16 gereedschappen kan de flexibiliteit bij complexe onderdelen beperken.
• Controllerlicenties: Bij sommige CNC-tapcentra op instapniveau is spiraalinterpolatie standaard uitgeschakeld; Voor het activeren ervan is mogelijk een betaalde softwarelicentie van de fabrikant van de controller vereist.
• Spindeloriëntatie: Draadfrezen vereist een nauwkeurige positionering van de C-as van de spil in sommige geavanceerde cycli; Controleer indien nodig of uw machine dit ondersteunt.
• Programmeringscomplexiteit: Draadfrezen met G-code is complexer dan een eenvoudige G84-tapcyclus. Gebruik CAM-software met een postprocessor voor draadfrezen om programmeerfouten te verminderen.

Het goed gespecificeerde CNC-tapcentrum is volledig in staat om omgekeerd tappen en draadfrezen uit te voeren – hetzij in afwisselende volgorde binnen hetzelfde programma, hetzij als speciale bewerkingen op verschillende kenmerken van hetzelfde onderdeel. De sleutel is ervoor te zorgen dat de machine beschikt over een rigide tapsynchronisatie, ondersteuning voor 3-assige spiraalinterpolatie, een capabele CNC-controller en voldoende gereedschapsmagazijncapaciteit. Voor fabrikanten die complexe onderdelen in harde materialen produceren, verkort de combinatie van beide draadsnijstrategieën op één enkel CNC-tapcentrum de insteltijd aanzienlijk, verbetert de consistentie en verlaagt de totale productiekosten.