Обработка прототипа с ЧПУ: решения для нарезания резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра

Обработка прототипов с ЧПУ часто сталкивается с серьёзными проблемами при производстве прототипов высокотехнологичных продуктов, таких как микросенсоры для медицинских приборов и прецизионные соединители для аэрокосмической отрасли:

Что касается точности обработки резьбы глубиной 10 мм в отверстиях диаметром 1,6 мм, а также допуском на погрешность ±2 мкм, поскольку, если резьба выполнена неправильно, весь набор прототипов не пройдет функциональное тестирование.

С каким производственным кошмаром вы сталкиваетесь, когда прототип вашего продукта должен обрабатывать прецизионные нити, глубина которых в несколько раз превышает диаметр волос, например, тонкие отверстия? Нарезание резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра — одна из выявленных главных проблем обработки прототипов на станках с ЧПУ, которая напрямую влияет на функциональность и возможность испытаний прототипов с высокой добавленной стоимостью.

В этой статье рассматривается эта проблема и раскрываются передовые технологии обработки с ЧПУ, которые гарантируют прецизионные допуски по резьбе, а также предлагается руководство, позволяющее использовать только высококачественные услуги по обработке прототипов с ЧПУ, чтобы гарантировать успех с первой попытки при создании критически важных прототипов.

Сводка основных ответов

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

Основные выводы:

<ул>

Нарезание резьбы небольшими глубокими отверстиями является «лакмусовой бумажкой» на этапе прототипирования, поскольку оно определяет эффективность функционального тестирования на основе его успеха или неудачи.

Точность равна производительности. Допуски на прецизионную резьбу должны быть точно указаны и соблюдены. Это числовой предел для доказательства надежности прототипа.

Технология определяет границы. Охлаждение под высоким давлением и высокоскоростные шпиндели необходимы для решения проблем удаления стружки и охлаждения, а при работе с твердыми материалами или глубокими маленькими отверстиями резьбофрезерование обеспечивает лучший метод резания.

Выбор – это стратегия. При обработке прототипов на станках с ЧПУ ваш поставщик должен обладать набором навыков и средств для решения подобных проблем с использованием новейших технологий. JS Precision – эксперт в решении подобных задач.

Почему стоит выбрать JS Precision? Руководство по нарезанию резьбы в глубоких отверстиях на станке с ЧПУ

Высококачественное производство прототипов в качестве эксперта по обработке на станках с ЧПУ и максимальное владение передовыми процессами составляют основную конкурентоспособность JS Precision, а также являются основой нашего профессионального авторитета.

Оснащенные сверхвысокоскоростным шпинделем швейцарского производства (до 60 000 об/мин) с радиальным биением ≤1 мкм, мы можем похвастаться системой центрального охлаждения высокого давления (100 бар) для точного удаления стружки и охлаждения.

За последние три года мы выполнили более 2000 небольших проектов по нарезанию резьбы в глубоких отверстиях для более 500 клиентов из медицинской и аэрокосмической промышленности, обработанных в соответствии с стандартом ISO 13485:2016. Проекты включали труднообрабатываемые материалы, такие как титановые и жаропрочные сплавы. В сложных проектах по нарезанию резьбы с соотношением глубины и диаметра >8:1 удалось добиться 100% выполнения.

Обладая более 8 лет среднего опыта в обработке прототипов, наша команда инженеров будет поддерживать вас на протяжении всего процесса, начиная от оптимизации конструкции DFM и заканчивая прецизионным контролем. Мы сократили циклы разработки прототипов клиентов на целых 40 %, что позволяет сэкономить десятки тысяч долларов на методе проб и ошибок.

<блок-цитата>

Если у вас возникли трудности с небольшим проектом по нарезанию резьбы в глубоких отверстиях, немедленно свяжитесь с командой инженеров JS Precision. Укажите свой материал, характеристики резьбы и требования к допускам, и вы получите индивидуальное решение в течение 24 часов. Позвольте нашей профессиональной команде помочь вам снизить риски и ускорить запуск продукта.

Что такое обработка прототипа с ЧПУ? Почему так важна крошечная резьба с глубокими отверстиями?

Обработка прототипа с ЧПУ играет очень важную роль от проектирования до массового производства. Нарезание резьбы небольшими глубокими отверстиями, как основной процесс, напрямую определяет эффективность функциональности прототипа.

Обработка прототипа с ЧПУ: мост от цифровой модели к физической проверке

Другими словами, Прототип обработки на станке с ЧПУ — это быстрое изготовление деталей с использованием прецизионной резки твердых заготовок под управлением компьютера для проверки конструкции и функционального тестирования. Его основная ценность заключается в высокой точности, подлинности материала и быстром повторении, поэтому это одно из наиболее важных приложений для обработки с ЧПУ на этапе разработки.

Критические точки и общие проблемы при нарезании резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра

Термин «маленькие глубокие отверстия» обозначает резьбовые отверстия, диаметр которых < 3 мм и отношение глубины к диаметру > 5:1. Обработка небольших глубоких отверстий сталкивается с тремя основными проблемами:

1. Стружковый ад: Стружка легко накапливается и забивается в ограниченном пространстве, вызывая внезапный скачок крутящего момента шпинделя и непосредственно повреждая профиль резьбы.

2. Инструментальный ад: тонкие метчики имеют чрезвычайно низкую жесткость, легко вибрируют во время обработки и могут даже мгновенно сломаться, что делает их невозможными для снятия.

3. Неэффективное охлаждение: традиционные методы внешнего охлаждения не могут доставлять охлаждающую жидкость к режущей кромке, что приводит к постоянному накоплению тепла, деформации заготовки и быстрому износу инструмента.

<блок-цитата>

Как определить, достигла ли деталь критической точки для нарезания резьбы небольших глубоких отверстий? Отправьте свои 3D-чертежи, и JS Precision предоставит бесплатный технико-экономическое обоснование, а также бесплатное «Руководство по предотвращению ошибок при нарезании резьбы в малых глубоких отверстиях с ЧПУ».

Рис. 1. Метчик вставляется в просверленное отверстие, иллюстрируя процесс нарезания резьбы при механической обработке.

Почему «почти» допуски к резьбовым отверстиям разрушают ваш функциональный прототип?

допуск прецизионных резьбовых отверстий представляет собой «спасательный круг» функциональной проверки прототипа. Небольшие отклонения допусков могут привести к сбою процесса разработки в целом.

Разоблачение прецизионных допусков резьбы: прямая связь между стандартами ISO 965 и функциональностью

Прецизионные допуски резьбы (например, класс 6H) находятся в пределах диапазона отклонений, указанного в ISO 965-1:2013, что обеспечивает равномерную силу предварительной затяжки сопрягаемых деталей, гарантирует антивибрацию, усталостную прочность и герметичность. Превышение допуска приведет к искажению результатов теста.

Цена неконтролируемых допусков

Если допуски не контролируются, возможен ряд цепных реакций.

<ул>

Это приведет к сбою процесса сборки прототипа. Следовательно, это приведет к нарушению процесса функционального тестирования.

Хуже того, это приведет к тому, что будет трудно определить причину, является ли это проблемой проектирования или производства.

Это приведет к ненужным изменениям в дизайне, что приведет к потере недель и десятков тысяч долларов.

Ниже приведена сравнительная таблица, показывающая влияние различных степеней толерантности:

Основные проблемы	Технические моменты	Ценность для бизнеса
Проблемы при нарезании резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра	Удаление стружки, склонность к поломке инструмента, недостаточное охлаждение, соотношение глубины к диаметру больше 5 и диаметр отверстия менее 3 мм являются критическими границами этого процесса.	Даже понимание трудностей может помочь избежать неудачи прототипа и сократить время разработки.
Значение допусков резьбы высокой точности	Соблюдение допусков, указанных в стандарте ISO 965 (класс 6H), обеспечивает надежное соединение.	Точность микронного уровня исключает потенциальные изменения конструкции, которые могут произойти во время массового производства.
Передовые технологии и технологические решения	Нарезание резьбы под высоким давлением с центральным выпуском, высокоскоростное нарезание резьбы, нарезание резьбы и фрезерование резьбы.	Наличие вышеперечисленных передовых технологий обеспечивает квалификацию прототипов.
Критерии выбора профессиональных поставщиков	Оцените оборудование, тематические исследования, контроль качества КИМ и DFM.	Партнеры по обеспечению качества ускоряют циклы разработки ваших продуктов.

<тело>

Как использовать передовую технологию обработки с ЧПУ, чтобы избежать нарезания резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра?

Ввиду возможности нарезания резьбы в небольших глубоких отверстиях только передовая технология обработки с ЧПУ сможет решить проблему фундаментально, гарантируя ее качество и эффективность.

Система проникающего охлаждения под высоким давлением

Основным решением является водяной шпиндель с центральным выпуском воды высокого давления 80–100 бар. СОЖ напрямую достигает зоны резания, обеспечивая мощное удаление стружки и охлаждение инструмента. Это незаменимая технология при обработке вязких материалов, которая может продлить срок службы инструмента более чем в три раза.

Сверхвысокоскоростной и сверхточный шпиндель

Высокие скорости 40 000–100 000 об/мин снижают силы резания и нагрузку на инструмент. Радиальное биение шпинделя ≤1 мкм для обеспечения качества стенки отверстия и целостности резьбы увеличивает срок службы инструмента.

Клевание и адаптивное управление

При постукивании стружки стружка удаляется посредством сегментированного продвижения и отвода, что решает проблему удаления стружки. Адаптивное управление контролирует крутящий момент в режиме реального времени, автоматически убирает инструмент в случае аномалии для защиты заготовки и инструмента, обеспечивая надежную обработку.

<блок-цитата>

Нужно совместимое решение для технологии обработки с ЧПУ? Позвоните на горячую линию технической поддержки JS Precision, укажите характеристики материала и резьбы, и инженер-технолог подберет для вас решение.

Когда нам следует отказаться от традиционного нарезания резьбы и выбрать услуги прецизионного резьбофрезерования?

Услуги по прецизионному резьбофрезерованию в некоторых случаях представляют собой более эффективный метод по сравнению с традиционным нарезанием резьбы, которое до сих пор представляло собой надежную альтернативу при обработке глубоких отверстий малого диаметра.

Принцип резьбофрезерования

Резьбофрезерование — метод механической обработки. Благодаря трехосному рычажному движению ЧПУ фреза движется по винтовой траектории, чтобы «нарезать» резьбу.

Поскольку диаметр инструмента меньше диаметра резьбового отверстия, стружка может выбрасываться вбок, что позволяет принципиально избежать «борьбы за выживание», связанной с засорением стружки при нарезании резьбы. Это усовершенствованный процесс обработки сложной резьбы при обработке прототипов с ЧПУ.

Огромные преимущества и сценарии применения резьбофрезерования

Резьбофрезерование имеет три основных преимущества перед обычным нарезанием резьбы:

1. Высокая гибкость: инструмент может обрабатывать резьбу различного диаметра и шага, что снижает затраты на инструмент.

2. Высокое качество: меньшая сила резания и меньшая термическая деформация обеспечивают гораздо лучшее качество резьбы чистоту поверхности, Ra<0,8 мкм, а точность постоянно достигает допуска 6H.

3. Высокая надежность. Благодаря отсутствию процесса обратного отвода инструмента нет риска поломки стружки и засорения, что делает этот процесс очень подходящим для обработки глухих отверстий и глубоких отверстий малого диаметра.

Вот основная таблица сравнения резьбофрезерования и обычного нарезания резьбы:

Класс допуска	Сценарии применения	Точность подбора	Риск сбоя	Достоверность теста
6H (точный класс)	Ключевые компоненты для медицины и аэрокосмической промышленности	Очень маленький зазор, равномерная предварительная нагрузка	<0.5%	более 99% достоверных данных
7H (общая оценка)	Общие механические детали	Умеренный зазор	5%-8%	Приблизительно 85%, вероятность ошибочной оценки
7H (общая оценка)	Некритичные соединения	Увеличенный зазор	>15%	<70%, не может отражать истинный дизайн

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр> <блок-цитата>

Хотите увидеть больше историй успеха услуг по прецизионному резьбофрезерованию? Посетите библиотеку примеров JS Precision прямо сейчас, чтобы просмотреть аналогичные проектные решения в медицинской и аэрокосмической областях, или свяжитесь с нами для получения подробных технических параметров и видеороликов об обработке.

Рис. 2. Фрезерование резьбы – это процесс, в котором используются вращающиеся режущие инструменты для обработки резьбы вдоль траектории резьбы.

Какие отрасли промышленности больше всего нуждаются в профессиональных услугах по нарезанию резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра на станках с ЧПУ?

Услуги по обработке прототипов с ЧПУ, связанные с нарезанием глубоких отверстий малого диаметра, незаменимы в высокоточных отраслях, таких как медицина, аэрокосмическая промышленность и высокотехнологичная электроника.

Размеры для сравнения	Обычное нарезание резьбы	Резьбофрезерование	Преимущества	Применимые различия
Удаление чипа	Плохой, склонен к засорению	Хорошее боковое удаление стружки	Резьбофрезерование	Выберите фрезерование для соотношения глубины к диаметру > 5:1
Срок службы инструмента	Короткие, 50–100 отверстий	Длинный, 500–800 отверстий	Резьбофрезерование	Выберите фрезерование твердых материалов
Точность обработки	Средний, оценка 7H	Высокий стабильный класс 6H	Резьбофрезерование	Выберите фрезерование для точных прототипов
Требования к оборудованию	Обычный шпиндель	Высокоточная трехосная связь	Обычное нарезание резьбы	Выберите нарезание для простых резьб
Процент брака	5%-10%	<1%	Резьбофрезерование	Выберите фрезерование для мелкосерийных прототипов

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

Почему они предпочитают обращаться к профессиональным поставщикам услуг?

Компании в этих секторах прибегают к аутсорсингу услуг по обработке прототипов с ЧПУ по следующим причинам:

<ул>

У них нет такого оборудования , как сверхскоростные системы охлаждения под высоким давлением.

Они не могут позволить себе затраты на метод проб и ошибок при использовании микроинструментов.

Им требуется опыт поставщика в области проектирования для обеспечения технологичности, который может помочь им в проектировании деталей с учетом обработки на станках с ЧПУ.

Пример использования: JS Precision помогает справиться с глубоким отверстием M1,6x10 и создать прототип миниатюрного датчика с нулевым дефектом

Обработка глубоких отверстий малого диаметра — настоящее испытание возможностей создания прототипов на станках с ЧПУ. Следующий пример демонстрирует техническое мастерство JS Precision.

Вызов

Определенной аэрокосмической компании требуется корпус датчика давления, изготовленный из нержавеющей стали 17-4PH (H1100, HRC 40-45), с резьбой M1,6 × 10 мм (отношение глубины к диаметру>6:1) для механической обработки, с допуском уровня 6H и 100 % пройдены испытания стопорного манометра. Первая партия из 5 штук будет использована для строгих испытаний на вибрацию.

Прецизионное решение JS

Команда инженеров JS Precision после углубленного анализа пришла к индивидуальному решению обработки:

1. Выбор процесса: Принимая во внимание высокую твердость материала и большую глубину отверстия, отказываются от традиционного нарезания резьбы и применяются услуги прецизионного резьбофрезерования, чтобы избежать проблем с резкой и удалением стружки в корне.

2. Инструменты и параметры: Изготовленные на заказ сверхмелкозернистые карбидные резьбофрезы (диаметр 0,8 мм) в сочетании со сверхвысокоскоростной резкой (45 000 об/мин) с микронной точностью скорости подачи (0,005 мм/зуб) и масляным туманом для минимизации термической деформации.

3. Контроль качества: Помимо выполнения 100%-ной проверки годности/непроходимости резьбовых частей, была проведена оптическая проекция с большим увеличением для анализа и измерения профиля резьбы, а также была использована координатно-измерительная машина КИМ для проверки значения отклонения делительного диаметра.

Результаты

Наконец, все 5 деталей-прототипов из первой партии успешно прошли испытания с шероховатостью поверхности Ra < 0,8 мкм по резьбе, при этом отклонение делительного диаметра находится в пределах ±1,5 мкм. Испытание клиента на вибрацию прошло за один раз, без признаков ослабления резьбового соединения, что полностью соответствует требованиям для использования в аэрокосмической среде.

Весь проект, от подтверждения чертежа до получения принятого прототипа, занял всего 5 рабочих дней, что сэкономило нашему клиенту более 3 недель на пробах и ошибках.

<блок-цитата>

Хотите обеспечить бездефектную поставку для вашего проекта по нарезанию резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра? Свяжитесь с JS Precision прямо сейчас, расскажите им о задачах и требованиях вашего проекта, и мы повторим наш успешный опыт, обеспечив полную поддержку процесса, от проектирования процесса до проверки качества, что позволит избежать обходных путей при разработке прототипа.

Рис. 3. Датчик давления с установочной резьбой

Как выбрать подходящего партнера по прототипу станка с ЧПУ для вашего проекта?

Выбор подходящего партнера по производству прототипов с ЧПУ может ускорить разработку продукта. Четырехэтапный метод оценки поможет вам точно выбрать подходящего партнера.

Четырехэтапный метод оценки: комплексный анализ от оборудования до средств связи

Хороший партнер в разработке прототипа для обработки на станке с ЧПУ. Помимо обработки, изучает риски, оптимизирует конструкции для экономии затрат и повышения эффективности, а также сокращает время выхода на рынок.

<ул>

Техническая консультация: Проверьте скорость шпинделя высокого давления, максимальную скорость и т. д.

Проверка качества. Проверка процессов проверки резьбы (проверка годности/непроходимости или КИМ), чтобы предотвратить возможные проблемы с качеством.

Углубленный анализ процесса. Узнайте о процессе и причинах адаптации материала, а также оцените способность предлагать решения.

Оценка сотрудничества: Оцените их активное предложение по Проектирование для производства при оценке потенциала их сотрудничества.

Не только обработка: отношение к поставщикам как к стратегическому продолжению команды разработчиков

Идеальный партнер по прототипированию станков с ЧПУ должен не только уметь обрабатывать, но также предлагать ранние предупреждения или альтернативные решения и оптимизацию конструкции. Раннее предупреждение означает раннее предупреждение о риске, а оптимизация дизайна — оптимизация дизайна.

Часто задаваемые вопросы

Q1: Какие материалы чаще всего используются для нарезания резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра? Какие из них труднее всего обрабатывать?

Для нарезания резьбы отверстий малого диаметра и глубоких отверстий в основном используются нержавеющие стали (и их разновидности, такие как 304 и 316) и алюминиевые сплавы. Заготовки из титановых сплавов, заготовки из жаропрочных сплавов и закаленные литейные стали труднее всего обрабатывать, поскольку их требования к эффективности охлаждения и производительности инструмента чрезвычайно высоки.

Вопрос 2: Какая глубина отверстия считается «глубокой» и какие специальные процессы требуются?

Для нарезания резьбы при соотношении глубины к диаметру более 3:1 требуется деликатное нарезание резьбы, тогда как соотношение глубины и диаметра выше 5:1 требует специальных операций нарезания резьбы, таких как нарезание резьбы или фрезерование.

В3: Как указать требования к небольшим резьбовым отверстиям на чертежах?

На чертежах должно быть четко указано: спецификация резьбы (например, M2x0,4), класс допуска (например, 6H), эффективная глубина резьбы, тип дна отверстия (отверстие с плоским дном или кончик сверла), а также состояние материала и термообработки.

В4: Что дороже: резьбофрезерование или традиционное нарезание резьбы?

С точки зрения стоимости инструмента, резьбофрезы считаются более дорогостоящими. Но, принимая во внимание такие факторы , как стойкость инструмента, надежность, гибкость и процент брака, общая стоимость фрезерования резьбы при обработке глубоких отверстий твердых материалов или обработке прототипов может быть меньше.

Вопрос 5: Как обеспечить качество пилотного отверстия перед нарезанием резьбы в небольших глубоких отверстиях?

Для обеспечения качественного пилотного отверстия следует использовать высокоточное сверло высокой жесткости, при этом сверление должно выполняться в цикле сверла с просверливанием при условии сохранения острой режущей кромки сверла. Это очень важные предпосылки для изготовления отверстий под резьбу. Вертикальность и точность диаметра нижнего отверстия являются важными предпосылками для успешного нарезания резьбы.

Вопрос 6: Каковы меры, если кран сломается внутри отверстия?

После того, как кран сломался, можно использовать электроэрозионный станок для отрезания сломанной части. Однако это трудоемкий процесс. На практике лучше избегать поломок до того, как это произойдет.

Вопрос 7: Как проверить, соответствует ли заявленная поставщиком высокая точность?

Решение проблемы проверки высокой точности заключается в том, чтобы потребовать от производителя проверять результаты контроля резьб с сопоставимыми характеристиками, в частности диаметров шага резьбы, измеренных с помощью КИМ, вместо того, чтобы просто удовлетворяться утверждением о том, что калибр прошел успешно или не прошел.

Вопрос 8: Какими уникальными преимуществами обладает JS Precision при решении таких сложных задач?

JS Precision оснащена сверхвысокоскоростными шпинделями швейцарского уровня (до 60 000 об/мин) и системами охлаждения под высоким давлением. Компания может похвастаться многочисленными успешными примерами нарезания резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра для медицинской и аэрокосмической промышленности и обеспечивает полную инженерную поддержку, от DFM до прецизионного контроля.

Сводка

Нарезание резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра не является непреодолимым барьером для производства, а скорее испытательным полигоном возможностей прототипной обработки с ЧПУ. Выбор компании с новейшим оборудованием, знанием процессов и полноценной системой качества превратит этот «производственный кошмар» в «яркий прототип».

Благодаря многолетнему опыту компания JS Precision является мастером в нарезании резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра с микронной точностью на ваших высококачественных прототипах.

Действуйте прямо сейчас! Загрузите свои 3D-проекты и получите бесплатный пакет отчета DFM и ценового предложения менее чем за 24 часа. Позвольте команде экспертов JS Precision проложить вам путь и начать разработку инновационных механизмов с помощью наших точных производственных решений.

Featured Blogs

No data

Промышленность	Материал	Спецификация резьбы	Соотношение сторон	Допуск	Годовой спрос
Медицинские устройства	Ti-6Al-4V, 316L	M1.2-M2.5	5:1–8:1	6H+	800–1200 циклов
Аэрокосмическая отрасль	Инконель 718, TC4	M2-M3.5	6:1–10:1	6H	500–800 циклов
Высококачественная электроника	Алюминий 6061, PEEK	M1.6-M2.0	4:1–6:1	6–7 часов	1200–1500 циклов
Точные инструменты	SUS304, H62	M1.0–M1.8	5:1–7:1	6H	700–900 циклов