Gjengefresing vs banking: En omfattende sammenligning for presisjonsmaskinering

Introduksjon:

I verden av presisjonsmaskinering er det avgjørende å velge riktig metode for å lage gjenger for å oppnå de beste resultatene når det gjelder styrke, overflatefinish og total kostnadseffektivitet. Blant de vanligste metodene som brukes for å lage gjenger er gjengefresing og tapping. Selv om begge metodene er effektive, har de hver sine fordeler, begrensninger og best-bruksscenarier.

I denne artikkelen skal vi dykke dypt ned i vanskelighetene med gjengefresing og -tapping, utforske når den ene metoden er å foretrekke fremfor den andre, og analysere faktorer som materialegenskaper, gjengestørrelse, hulldybde og produksjonsvolum.

1. Forstå det grunnleggende om gjengefresing og gjengeboring:

Trådfresing:
Gjengefresing innebærer å bruke en roterende kutter for å lage gjenger i et hull. Kutteren beveger seg langs overflaten i en spiralformet bane, og danner den ønskede gjengeprofilen. Denne prosessen utføres ved hjelp av en CNC-fresemaskin, og verktøyet har vanligvis flere skjærekanter som griper inn i materialet samtidig.

Tapping:
Tapping, derimot, er en prosess der et tappeverktøy (ligner på en borkrone med skjærende gjenger) brukes til å lage innvendige gjenger ved å rotere verktøyet inne i hullet. Tapping gjøres vanligvis ved hjelp av en CNC dreiebenk eller vertikalt maskineringssenter.

2. Hovedforskjeller:

2.1. Verktøykrav:
Trådfresing : Krever en spesialisert fres med flere skjærekanter, som kan lage både høyre- og venstregjenger.

Tapping: Bruker et enkeltpunktsverktøy som skjærer tråder direkte inn i materialet, og det finnes ulike tappekraner for ulike materialer og gjengeformer.

2.2. Maskinoppsett og allsidighet:
Trådfresing: 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.

Tapping: Krever vanligvis en dedikert tappesyklus, noe som gjør den noe mindre allsidig når det gjelder oppsett og tilpasning sammenlignet med gjengefresing.

2.3. Trådnøyaktighet:
Trådfresing: 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.

Tapping: Tapping kan oppleve små unøyaktigheter på grunn av verktøyslitasje, spesielt i harde materialer. Det kan også ha problemer som verktøybrudd i dypere hull eller uregelmessige gjenger i utfordrende materialer.

3. Materielle hensyn:

3.1. Harde materialer (f.eks. rustfritt stål, titan):
Trådfresing: 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.

Tapping: I harde materialer kan bankingen være langsommere og mer utsatt for verktøybrudd. Dessuten anbefales generelt ikke å tappe dype hull i harde materialer på grunn av potensiell verktøyavbøyning og feil.

3.2. Myke materialer (f.eks. aluminium, messing):
Trådfresing: Works well for soft materials but might be slower than tapping due to the multi-cutting-edge nature of the operation.

Tapping: Raskere i myke materialer, siden det er en mer direkte prosess med minimalt med oppsett.

4. Faktorer som påvirker avgjørelsen:

4.1. Trådstørrelse og -dybde:
Trådfresing: 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.

Tapping: Passer best for grunne gjenger, vanligvis under 1" i diameter. Jo dypere gjengen er, desto mer sannsynlig vil tapping forårsake problemer som kranbrudd eller gjengedeformasjon.

4.2. Syklustid og produksjonsvolum:
Trådfresing: 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.

Tapping: Tapping har en tendens til å gå raskere i høyvolumproduksjon når du lager gjenger i grunne hull med liten diameter. Det raskere verktøyinngrepet gir raskere gjenging, spesielt for industrier som krever store mengder deler.

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

Tapping: Kan produsere korte, ødelagte spon, som kan bli fanget i hullet og føre til problemer som sponpakking eller tilstopping av verktøy. Spesiell forsiktighet må utvises for å sikre sponevakuering, spesielt i dypere hull.

5. Fordeler med gjengefresing:

Allsidighet: Gjengefresing kan skape en lang rekke gjengeformer, inkludert ikke-standard og overdimensjonerte gjenger.

Presisjon: Høyere nøyaktighet, spesielt for større eller dypere gjenger.

Verktøylevetid: Verktøy varer lenger på grunn av den mindre aggressive kuttehandlingen.

Ikke behov for forhåndsborede hull: Gjengefresing er ikke avhengig av størrelsen på hullet, noe som gir større fleksibilitet i hullstørrelser.

Multi-tasking-evne: En CNC-fresemaskin kan brukes til andre operasjoner, for eksempel flate, boring eller konturfresing, noe som øker effektiviteten.

6. Fordeler med tapping:

Hastighet: Banking er en rask prosess, spesielt for grunne tråder i myke materialer.

Enkelhet: Oppsettet og verktøyet er relativt enkelt og kostnadseffektivt sammenlignet med gjengefresing.

Lavere verktøykostnader: Gjengeverktøy er generelt billigere enn gjengefreser, noe som gjør det mer økonomisk for applikasjoner med store volum og grunne gjenger.

Konsistens: I produksjonskjøringer med store volum har tapping en tendens til å være mer konsistent i tråddannelse og er lettere å automatisere.

7. Applikasjoner som er best egnet for gjengefresing:

Store gjengestørrelser: Gjengefresing er ideell for større gjenger (over 1/2”) eller høypresisjonsapplikasjoner.

Dype eller blinde hull: Når du arbeider med dype hull, gir gjengefresing bedre kontroll over verktøyets avbøyning og gjengenøyaktighet.

Materialer som er vanskelige å maskinere: Gjengefresing er ofte metoden for vanskelige materialer som høyfast stål, rustfritt stål og titan.

Komplekse gjengeformer: Gjengefresing kan enkelt lage ikke-standard eller tilpassede gjengeprofiler, noe som gjør den ideell for nisjeapplikasjoner.

8. Programmer som er best egnet for tapping:

Små, grunne tråder: Banking er effektivt for å lage små og grunne tråder i myke til middels materialer.

Høyvolumsproduksjon: Når du trenger å produsere et stort antall gjengede deler raskt, er tapping ofte det mer økonomiske valget.

Enkle trådkrav: For enkle, standard gjenger er tappingen effektiv og kostnadseffektiv.

Konklusjon:

Avslutningsvis har både gjengefresing og tapping sine respektive fordeler og begrensninger. Valget mellom de to metodene avhenger av flere faktorer, inkludert materialhardhet, gjengestørrelse, hulldybde, produksjonsvolum og krav til gjengekvalitet.

For større, dypere og høypresisjonsgjenger er gjengefresing ofte det overlegne valget.

For mindre, grunnere tråder i mykere materialer, er banking fortsatt et pålitelig og raskere alternativ.