Gängfräsning vs gängning: En omfattande jämförelse för precisionsbearbetning

Introduktion:

I världen av precisionsbearbetning är valet av rätt metod för att skapa gängor avgörande för att uppnå bästa resultat vad gäller hållfasthet, ytfinish och total kostnadseffektivitet. Bland de vanligaste metoderna som används för att skapa gängor är gängfräsning och gängning. Även om båda metoderna är effektiva, har de var och en sina fördelar, begränsningar och bästa användningsscenarier.

I den här artikeln kommer vi att dyka djupt in i krångligheterna med gängfräsning och gängning, utforska när den ena metoden är att föredra framför den andra, och analysera faktorer som materialegenskaper, gängstorlek, håldjup och produktionsvolym.

1. Förstå grunderna för gängfräsning och gängning:

Gängfräsning:
Gängfräsning innebär att man använder en roterande fräs för att skapa gängor i ett hål. Skäraren rör sig längs ytan i en spiralformad bana och bildar den önskade gängprofilen. Denna process utförs med en CNC-fräsmaskin, och verktyget har vanligtvis flera skäreggar som samverkar med materialet samtidigt.

Knacka:
Tappning, å andra sidan, är en process där ett gängverktyg (liknande en borr med skärande gängor) används för att skapa invändiga gängor genom att rotera verktyget inuti hålet. Tappning görs vanligtvis med en CNC-svarv eller vertikalt bearbetningscenter.

2. Viktiga skillnader:

2.1. Verktygskrav:
Trådfräsning : Kräver en specialiserad fräs med flera skäreggar, som kan skapa både höger- och vänstergänga.

Knacka: Uses a single-point tool that cuts threads directly into the material, and there are different taps for different materials and thread forms.

2.2. Maskininstallation och mångsidighet:
Gängfräsning: Offers more versatility as it can be used to create a variety of threads, including larger sizes or custom profiles, on both blind and through holes. It can also be done on a CNC mill, which is more versatile in terms of general machining operations.

Knacka: Typically requires a dedicated tapping cycle, making it somewhat less versatile in terms of setup and customization compared to thread milling.

2.3. Trådnoggrannhet:
Gängfräsning: Typically provides a higher level of accuracy and surface finish because the cutter does not have to engage the material at the same point as a tapping tool. It's also easier to adjust parameters for thread size during the milling process.

Knacka: Tapping may experience slight inaccuracies due to tool wear, especially in hard materials. It can also have issues like tool breakage in deeper holes or irregular threads in challenging materials.

3. Materialöverväganden:

3.1. Hårda material (t.ex. rostfritt stål, titan):
Gängfräsning: Ideal for hard materials as it reduces the risk of tool breakage. Thread milling also doesn’t generate as much heat as tapping, which helps maintain tool life and quality.

Knacka: In hard materials, tapping can be slower and more prone to tool breakage. Also, tapping deep holes in hard materials is generally not recommended because of potential tool deflection and failure.

3.2. Mjuka material (t.ex. aluminium, mässing):
Gängfräsning: Works well for soft materials but might be slower than tapping due to the multi-cutting-edge nature of the operation.

Knacka: Faster in soft materials, as it’s a more direct process with minimal setup required.

4. Faktorer som påverkar beslutet:

4.1. Trådstorlek och djup:
Gängfräsning: Works well for larger threads (above 1/2” in diameter) and deep threads. It’s especially effective for creating internal threads that are deeper than the length of a typical tap.

Knacka: Best suited for shallow threads, generally under 1” in diameter. The deeper the thread, the more likely tapping will cause issues like tap breakage or thread deformation.

4.2. Cykeltid och produktionsvolym:
Gängfräsning: The cycle time is generally longer due to the process’s complexity, and while it can be optimized with multi-tooth cutters, it’s not as fast as tapping in many cases. However, in low-volume or custom runs, it may be the better option due to its versatility.

Knacka: Tapping tends to be faster in high-volume production when making threads in shallow holes with a small diameter. The faster tool engagement allows quicker threading, especially for industries requiring large quantities of parts.

4.3. Chipkontroll:
Gängfräsning: Thread milling produces continuous, manageable chips, reducing the risk of chip buildup and allowing for better heat dissipation.

Knacka: Can produce short, broken chips, which may become trapped in the hole and lead to issues like chip packing or tool clogging. Special care must be taken to ensure chip evacuation, especially in deeper holes.

5. Fördelar med gängfräsning:

Mångsidighet: Gängfräsning kan skapa en mängd olika gängformer, inklusive icke-standardiserade och överdimensionerade gängor.

Precision: Högre noggrannhet, speciellt för större eller djupare trådar.

Verktygslivslängd: Verktygen håller längre på grund av den mindre aggressiva skärverkan.

Inget behov av förborrade hål: Gängfräsning är inte beroende av hålets storlek, vilket möjliggör större flexibilitet i hålstorlekar.

Multi-tasking-förmåga: En CNC-fräsmaskin kan användas för andra operationer, såsom planering, borrning eller konturfräsning, vilket ökar effektiviteten.

6. Fördelar med att knacka:

Hastighet: Tappning är en snabb process, särskilt för grunda trådar i mjuka material.

Enkelhet: Installationen och verktygen är relativt enkla och kostnadseffektiva jämfört med gängfräsning.

Lägre verktygskostnader: Gängverktyg är generellt sett billigare än gängfräsar, vilket gör det mer ekonomiskt för applikationer med stora volymer och grunda gängor.

Konsistens: I produktionskörningar med stora volymer tenderar gängning att vara mer konsekvent vid gängbildning och är lättare att automatisera.

7. Applikationer som är bäst lämpade för gängfräsning:

Stora gängstorlekar: Gängfräsning är idealisk för större gängor (över 1/2”) eller högprecisionsapplikationer.

Djupa eller blinda hål: När det gäller djupa hål, ger gängfräsning bättre kontroll över verktygsavböjning och gängnoggrannhet.

Svårbearbetade material: Gängfräsning är ofta den bästa metoden för svåra material som höghållfast stål, rostfritt stål och titan.

Komplexa gängformer: Gängfräsning kan enkelt skapa icke-standardiserade eller anpassade gängprofiler, vilket gör den idealisk för nischapplikationer.

8. Applikationer som är bäst lämpade för avlyssning:

Små, grunda trådar: Tappning är effektiv för att göra små och grunda trådar i mjuka till medelstora material.

Högvolymproduktion: När du behöver producera ett stort antal gängade delar snabbt är gängning ofta det mer ekonomiska valet.

Enkla gängkrav: För enkla standardgängor är gängning effektiv och kostnadseffektiv.

Slutsats:

Sammanfattningsvis har både gängfräsning och gängning sina respektive fördelar och begränsningar. Valet mellan de två metoderna beror på flera faktorer, inklusive materialhårdhet, gängstorlek, håldjup, produktionsvolym och krav på gängkvalitet.

För större, djupare och högprecisionsgängor är gängfräsning ofta det överlägsna valet.

För mindre, grundare gängor i mjukare material förblir gängning ett pålitligt och snabbare alternativ.