Vorige maand hebben we 47 roestvrijstalen behuizingen gesloopt omdat de getapte M6-draden niet door de go/no-go-meterinspectie kwamen bij de laatste kwaliteitscontrole. De tap was nieuw, het programma was bewezen, het materiaal was hetzelfde lot dat we het hele jaar al hadden gedraaid. Het bleek dat de koelvloeistofconcentratie in drie weken tijd van 8% naar 4% was gestegen, maar dat de machinist dit niet had opgemerkt. Bij roestvrij staal 304 is dat het verschil tussen een schone schroefdraad en een gescheurde schroefdraad met door het werk geharde flanken.

Draadbewerking is een van die processen waarbij alles moet kloppen – gereedschap, snelheid, voeding, koelvloeistof, materiaal, gatgrootte – anders is de draad rotzooi. En afvaldraden verschijnen pas bij de meterinspectie, wat betekent dat u al alle bewerkingstijd in het onderdeel hebt geïnvesteerd voordat u het probleem ontdekt.

Hier is een praktische vergelijking van de vier draadbewerkingsmethoden die we gebruiken, gebaseerd op duizenden onderdelen en veel afgedankte draden onderweg.

Stijf tappen is de standaard voor de meeste CNC-werkplaatsen. De spil synchroniseert de rotatie met de Z-asvoeding met precies de spoedverhouding. In theorie snijdt de kraan elke keer een perfecte draad. In de praktijk werkt het uitstekend in aluminium, messing en automatenstaal. Het werkt minder briljant in roestvrij staal, titanium en alles wat hard wordt.

Het probleem met tikken is dat je toegewijd bent. Zodra de kraan het gat binnengaat, snijdt hij een goede draad of niet - er is geen mogelijkheid om aan te passen. De tik kan halverwege de snede niet versnellen, vertragen of van richting veranderen. Als de chip niet wordt afgevoerd, raakt de kraan vol met spanen en breekt of scheurt de draad.

Snelheidslimieten voor tikkenzijn reëel en meedogenloos. In roestvrij staal 304 tikken we M6 op maximaal ongeveer 500 tpm. In aluminium 6061 kunnen we dezelfde M6-kraan laten draaien op 2.000 tpm. Het verschil zit hem niet in de tap, maar in de neiging van het materiaal om op de snijkant uit te harden. Druk de snelheid in roestvrij staal en het materiaal hardt sneller uit dan de kraan het kan snijden.

Blind gat tappenis waar de meeste problemen optreden. Chips moeten ergens heen, en in een blind gat stapelen ze zich op de bodem op. Spiraalvormige tappen trekken spanen naar boven (goed voor doorlopende gaten), tappen met spiraalvormige punten duwen spanen naar beneden (alleen goed voor doorlopende gaten). Voor blinde gaten gebruiken we spiraalvormige tappen met gecontroleerde tikkende cycli; de tap trekt zich periodiek terug om spanen te verwijderen.

Bij draadfrezen wordt gebruik gemaakt van een éénpuntsfrees die een spiraalvormig pad volgt om de draad te snijden. De frees is kleiner dan de draaddiameter, dus spiraalvormig naar binnen terwijl hij tegelijkertijd met de spoed naar beneden beweegt. Het duurt 15-30 seconden per draad (versus 2-5 seconden voor tikken), maar de voordelen zijn aanzienlijk.

Het grootste voordeel: één draadfrees snijdt elke draad met die spoed, ongeacht de diameter. Een M6x1.0 draadfrees snijdt M6x1.0, M8x1.0, M10x1.0, M12x1.0 - elk formaat met een spoed van 1,0 mm. We hebben ongeveer 15 draadfrezen op voorraad en dekken elke standaard metrische draadmaat. Vergelijk dat eens met tappen, waarbij je voor elke draadmaat EN diepte EN materiaal een aparte tap nodig hebt.

Draadfrezen produceert ook betere schroefdraden in moeilijke materialen. De snijder komt en verlaat de snede netjes. De chip is klein en gemakkelijk te verwijderen. Er is geen risico op tapbreuk; als de frees afbreekt, vervangt u deze en voert u de draad opnieuw in. Geen EDM-extractie, geen afgedankt onderdeel.

Voor linkse schroefdraad, meerstartige schroefdraad of schroefdraad met ongebruikelijke profielen (NPT, BSPT, trapeziumvormig) is draadfrezen de enige praktische CNC-methode. Je kunt geen linkse M8x1.25-tap kopen in de bouwmarkt, maar je draadfrees snijdt hem met een G-codewijziging.

De echte reden om draad te frezen: Wanneer de draadtolerantie ertoe doet. Draadgefreesde schroefdraden zijn consistent nauwkeuriger dan getapte schroefdraden, omdat de snijkrachten lager zijn en de gereedschapsdoorbuiging minimaal is. Voor schroefdraad die een krappe maat moet passeren (zoals lucht- en ruimtevaart- of hydraulische fittingen), is draadfrezen de veiligere keuze.

Draadsnijden (enkelpunts draadsnijden op een draaibank) is de methode voor uitwendige schroefdraad op assen, stangen en gedraaide componenten. Het snijgereedschap is een gevormd inzetstuk dat past bij het schroefdraadprofiel. De draaibank synchroniseert de spilrotatie met de Z-asvoeding, waardoor meerdere passen met toenemende diepte worden gemaakt totdat de schroefdraad compleet is.

Draadsnijden werkt voor elke externe draad: metrisch, UNC, UNF, BSW, Acme, trapeziumvormig, aangepaste profielen. Het inzetstuk is goedkoop ($10-25) en één inzetstuk snijdt elke diameter van die steek. Wij draaien alles van M3 stelschroeven tot M80 schroefassen.

De meervoudige aanpak is de sleutel tot kwaliteit. Voor een typische M10x1,5 externe schroefdraad zijn 8-12 passages nodig, waarbij telkens 0,05-0,15 mm materiaal uit de schroefdraaddiepte wordt verwijderd. De lichtdoorgangen voorkomen verharding in roestvast staal en titanium. De laatste veerpassage (nul snedediepte) ruimt eventuele doorbuigingen ten opzichte van de voorgaande passages op.

Draadsnijden versus matrijzen draadsnijden: Matrijzen draadsnijden (een matrijs met de hand langs een as laten lopen of met een matrijshouder op de losse kop van de draaibank) is snel voor eenmalige klussen. Maar matrijsdraden hebben een slechte concentriciteit (de matrijs lijnt zichzelf uit, wat betekent dat de draad volgt wat het oppervlak van de as hem ook geeft). Draadsnijden produceert schroefdraden die concentrisch zijn met de lagertappen van de as, omdat beide in dezelfde opstelling worden gesneden.

Draadrolvormen (ook wel draadrollen genoemd) snijdt het materiaal niet, maar verplaatst het. De rolmatrijs drukt in het werkstukoppervlak en vormt het materiaal koud in het schroefdraadprofiel. De draadkammen worden gevormd door materiaal van de wortels te verplaatsen.

Het resultaat is een sterkere draad. Het koude bewerkingsproces verhoogt de hardheid van het draadoppervlak met 10-30% (bewerkte verharding is hier een voordeel, geen probleem). De korrelstructuur volgt de draadcontour in plaats van eroverheen te snijden. De vermoeiingssterkte van gewalste draden is 30-50% hoger dan die van gesneden draden.

Rolvormen werkt op elk ductiel materiaal: aluminium, messing, zacht staal, roestvrij staal. Het werkt NIET op harde materialen (gehard staal, titanium) of broze materialen (gietijzer, sommige kunststoffen).

De beperking is de complexiteit van de installatie. De rolmatrijzen moeten nauwkeurig worden uitgelijnd met de middellijn van het werkstuk en de voedingssnelheid moet exact overeenkomen met de spoed. Op een CNC-draaibank gebruiken we een draadrolhulpstuk dat op de gereedschapspaal wordt gemonteerd. De installatie duurt 30-60 minuten per draadmaat.

Voor binnendraad: Begin met tappen. Als het materiaal makkelijk is (aluminium, messing) en het gat door is, is tappen het snelste en goedkoopste. Schakel over op draadfrezen als het materiaal roestvrij of titanium is, als het een blind gat is, als u meerdere draadmaten nodig heeft of als een gebroken tap catastrofaal zou zijn (duur onderdeel, laat in het bewerkingsproces).

Voor uitwendige schroefdraad: Begin met draadsnijden. Het is de standaard voor CNC-draaibanken. Voeg rolvormen toe als de draad maximale vermoeiingssterkte nodig heeft (motorassen, ophangingscomponenten, high-cycle bevestigingsmiddelen).

Voor productie van grote volumes: Tappen wint aan snelheid en kosten voor gemakkelijke materialen. Draadfrezen wint voor moeilijke materialen waarbij de levensduur van de tap kort is (je gaat voor $ 500 aan tappen op een roestvrijstalen run van 10.000 stuks - een draadfrees van $ 80 doet hetzelfde werk).

Nog een laatste ding dat mensen overrompelt: de gatdiameter is belangrijker dan je denkt voor interne schroefdraden. De tap (of draadfrees) snijdt niet het volledige draadprofiel uit massief materiaal. Het gat is voorgeboord tot een specifieke diameter en het draadsnijgereedschap snijdt alleen de laatste 30-50% van de draaddiepte. Als je het gat te groot boort, krijg je ondiepe draden die strippen. Boor het te klein en de tap breekt (of de draadfrees klappert). De juiste tapboormaat voor M6x1.0 is 5,0 mm, niet 5,1 mm of 4,9 mm. Dat verschil van 0,1 mm is de marge tussen een goede draad en een afgedankt onderdeel.