Knacka och dö
Kranar och stansar är verktyg som används för att skapa skruvgängor , vilket kallas gängning . Många är skärande verktyg ; andra bildar verktyg. En kran används för att skära eller forma hondelen av paret (t.ex. en mutter ). En dyna används för att skära eller forma handelen av paret (t.ex. en bult ). Processen att skära eller forma gängor med hjälp av en tapp kallas gängning , medan processen med en stans kallas gängning .
Båda verktygen kan användas för att rensa upp en tråd, vilket kallas chasing . Men att använda en vanlig kran eller dyna för att rengöra gängor tar i allmänhet bort en del material, vilket resulterar i lösare, svagare gängor. På grund av detta rengör maskinister i allmänhet gängor med speciella tappar och stansar – kallade chasers – gjorda för detta ändamål. Chasers är gjorda av mjukare material och skär inte nya trådar. Men de sitter fortfarande tätare än faktiska fästelement och är räfflade som vanliga kranar och matriser så att skräp kan fly. Bilmekaniker använder till exempel chasers på tändstiftsgängor för att ta bort korrosion och kolansamlingar.
Historia
Medan moderna muttrar och bultar rutinmässigt görs av metall , var detta inte fallet i tidigare åldrar, när träbearbetningsverktyg användes för att tillverka mycket stora träbultar och muttrar för användning i vinschar , väderkvarnar , vattenkvarnar och mjölkvarnar av medeltiden ; Lättheten att skära och byta ut trädelar balanserades av behovet av att stå emot stora mängder vridmoment och stå emot allt tyngre belastningar. När lasterna blev allt tyngre behövdes större och starkare bultar för att motstå brott. Vissa muttrar och bultar mättes av foten eller gården. Denna utveckling ledde så småningom till ett fullständigt utbyte av trädelar med metalldelar av samma mått. När en trädel gick sönder, gick den vanligtvis sönder, slets sönder eller slets sönder. När splittorna hade slipats bort, återmonterades de återstående delarna, inkapslade i en provisorisk form av lera och smält metall hälldes i formen, så att en identisk ersättning kunde göras på plats.
Dö och knacka från Löffelholz-Codex (Nürnberg 1505)
Öppnad form från Löffelholz-Codex (Nürnberg 1505)
Metallbearbetningstappar och formar tillverkades ofta av deras användare under 1700- och 1800-talen (särskilt om användaren var skicklig på verktygstillverkning), med hjälp av verktyg som svarvar och filar för formningen och smedjan för härdning och härdning. Det var därför troligt att byggare av till exempel lok, skjutvapen eller textilmaskiner tillverkade sina egna kranar och matriser. Under 1800-talet bearbetningsindustrin kraftigt, och bruket att köpa kranar och formar från leverantörer som specialiserade sig på dem ersatte gradvis det mesta av sådant internt arbete. Joseph Clement var en sådan tidig försäljare av kranar och stansar, med början 1828. Med introduktionen av mer avancerad fräsning på 1860- och 1870-talen blev uppgifter som att skära en krans flöjter med en handfil ett minne blott. I början av 1900-talet genomgick gängslipningsövningar en betydande utveckling, vilket ytterligare utvecklade den senaste tekniken (och den tillämpade vetenskapen) för att skära skruvgängor, inklusive de för kranar och formar .
Under 1800- och 1900-talen utvecklades trådstandardisering samtidigt med teknikerna för trådgenerering, inklusive kranar och stansar.
Det största tap and die-företaget som fanns i USA var Greenfield Tap & Die (GTD) i Greenfield, Massachusetts . GTD var så avgörande för de allierade krigsinsatserna 1940–1945 att luftvärnskanoner placerades runt dess campus i väntan på en eventuell Axis-flygattack. Varumärket GTD är nu en del av Widia Products Group .
Knacka
En kran skär eller bildar en gänga på insidan av ett hål, vilket skapar en honyta som fungerar som en mutter . De tre kranarna på bilden illustrerar de grundläggande typerna som vanligtvis används av de flesta maskinister :
- Bottenkran eller pluggkran
- Kranen som illustreras i toppen av bilden har en kontinuerlig skäregg nästan utan avsmalning — mellan 1 och 1,5 gänga avsmalning är typiskt. Denna funktion möjliggör en bottenkran för att skära gängor till botten av ett blindhål . En bottenkran används vanligtvis för att skära gängor i ett hål som redan har delvis gängats med hjälp av en av de mer avsmalnande typerna av kran; den avsmalnande änden ("tappfasning") av en bottenkran är för kort för att framgångsrikt börja in i ett ogängat hål. I USA är de vanligtvis kända som bottenkranar, men i Australien och Storbritannien är de också kända som pluggkranar.
- Mellankran, andra kran eller pluggkran
- Kranen som illustreras i mitten av bilden har avsmalnande skärkanter, som hjälper till att rikta in och starta kranen i ett ogängat hål. Antalet avsmalnande gängor varierar vanligtvis från 3 till 5. Pluggkranar är den vanligaste typen av kran. [ citat behövs ] I USA är de allmänt kända som pluggkranar, medan de i Australien och Storbritannien är allmänt kända som andra kranar.
- Taper taper
- Den lilla kranen som illustreras längst ner på bilden liknar en mellankran men har en mer uttalad avsmalning mot skärkanterna. Denna funktion ger den koniska kranen en mycket gradvis skärverkan som är mindre aggressiv än den för pluggkranen. Antalet koniska gängor varierar vanligtvis från 8 till 10. En konisk tapp används oftast när materialet är svårt att bearbeta (t.ex. legerat stål) eller tappen har en mycket liten diameter och därför benägen att gå sönder.
- Krankranar
- Ovanstående kranar kallas generellt för handkranar, eftersom de är manuellt manövrerade. Under drift måste maskinisten periodiskt vända en handkran för att bryta spånan (även känd som spån ) som bildas vid skärning. Detta förhindrar att det skurna materialet tränger ihop sig och går sönder kranen.
- Den vanligaste typen av kraftdriven kran är "spiralpunkt" pluggkran, även hänvisad till som en "pistol" kran, vars skäreggar är vinkelförskjutna i förhållande till kranens mittlinje. Denna funktion gör att kranen kontinuerligt bryter spånet och matar ut det framåt i hålet, vilket förhindrar trängsel. Spiralspetskranar används vanligtvis i hål som går hela vägen genom materialet, så att spånen kan komma ut. En annan version av den spiralformade pluggkranen är spiralkanalen, vars räfflor liknar en spiralborr . Spiralflöjtkranar används ofta i höghastighets, automatiska gängoperationer på grund av deras förmåga att fungera bra i blinda hål.
- Formtapp
- En helt annan typ av kran är en formtapp. En formningskran, alias en tappfri kran eller rulltapp, förskjuter helt enkelt metallen med kraft till en gängform när den vänds in i hålet, istället för att skära metall från sidorna av hålet som skärkranar gör. En formtapp påminner mycket om en skärtapp utan räfflor, eller nästan precis som en vanlig gänga. Det finns lober med jämna mellanrum runt tappen som faktiskt gör gängformningen när tappen förs in i ett hål av rätt storlek. Gängorna bakom loberna är något försänkta för att minska kontaktfriktionen. Eftersom kranen inte producerar spån, finns det inget behov av att periodvis backa ut kranen för att rensa bort spån, som i en skärkran kan klämma och bryta kranen. Sålunda är gängformning särskilt lämpad för att gänga blinda hål, som är svårare att gänga med en gängtapp på grund av spånuppbyggnaden i hålet. Formningskranar fungerar endast i formbara material som mjukt stål eller aluminium. Formade trådar är vanligtvis starkare än skurna trådar. Observera att gängborrstorleken skiljer sig från den som används för en skärkran som visas i de flesta gängborrtabeller, och att en exakt hålstorlek krävs eftersom ett något underdimensionerat hål kan bryta tappen. Korrekt smörjning är avgörande på grund av de inblandade friktionskrafterna, därför används en smörjolja istället för skärolja.
Hål
Oavsett om det är manuellt eller automatiskt, börjar bearbetningen av gängning med att man formar (vanligtvis genom borrning) och något försänker ett hål till en diameter som är något mindre än kranens största diameter. Den korrekta håldiametern finns listad på en storlekstabell för borr och gäng, en standardreferens i många maskinverkstäder . Den korrekta diametern för borren kallas gängborrstorleken . Utan ett gängborrdiagram kan du beräkna rätt gängborrdiameter med:
där är gängborrstorleken, är gängtappens huvuddiameter (t.ex. ⅜ tum för en ⅜"-16 gängtapp), och är gängstigningen (16 i fallet med en ⅜"-16 gängtapp) . För en ⅜"-16 tapp, skulle ovanstående formel ge 5 ⁄ 16 som ett resultat, vilket är den korrekta gängborrdiametern för en ⅜"-16 tapp. Ovanstående formel resulterar i slutändan i en tråd på ungefär 75 procent.
Den korrekta gängborrdiametern för gängtappar i metrisk storlek beräknas med:
där är gängborrstorleken, är gängans huvuddiameter (t.ex. 10 mm för en M10×1,5 gängtapp), och stigningen är gängans stigning ( 1,5 mm i fallet med en standard M10-kran) och därför är den korrekta borrstorleken 8,5 mm. Detta fungerar för både fina och grova stigningar och ger också en gänga på ungefär 75 procent.
Tryck på sekvens
Med mjuka eller medelhårda material, såsom plast , aluminium eller mjukt stål , är det vanligt att använda en mellankran (plugg) för att skära av gängorna. Om gängorna måste sträcka sig till botten av ett blindhål, använder maskinisten en mellankran (plugg) för att skära gängor tills gängans spets når botten, och växlar sedan till en bottenkran för att avsluta. Maskinisten måste ofta mata ut spån för att undvika att kranen fastnar eller går sönder. Med hårda material kan maskinisten börja med en konisk kran, vars mindre kraftiga diameterövergång minskar det vridmoment som krävs för att skära gängor. För att gänga till botten av ett blindhål följer maskinisten konisk kran med en mellantapp (plugg) och sedan en bottenkran för att avsluta.
Maskintappning
Tappning kan antingen åstadkommas genom att gänga för hand genom att använda en uppsättning tappningar (första tapp, andra tapp & sista (avslutande) gängtapp) eller använda en maskin för att göra gängningen, såsom en svarv, radiell borrmaskin , bänkborrmaskin , borrmaskin av pelartyp, vertikalfräsmaskiner, HMC, VMC. Maskintappning är snabbare och i allmänhet mer exakt eftersom mänskliga fel elimineras. Sluttappning åstadkommes med enkel tappning.
Även om maskintappning i allmänhet är mer exakt, har tappningsoperationer traditionellt sett varit mycket svåra att utföra på grund av frekventa tappbrott och inkonsekvent gängningskvalitet.
Vanliga orsaker till att kranen går sönder är:
- Tryckrelaterade problem:
- Slitage av kran kan inte lätt kvantifieras (användning av utslitna kranar)
- Användning av kran med felaktig krangeometri för en viss applikation.
- Användning av kranar av icke-standard eller sämre kvalitet.
- Igensättning med chips .
- Felinriktning mellan kran och hål.
- Över- eller undermatning av kranen, vilket orsakar brott i spänning eller kompression.
- Användning av felaktigt och/eller otillräckligt skärsmörjmedel.
- Avsaknad av vridmomentbegränsande funktion.
- Felaktigt eller nollflytande för användning med skruvmaskiner (rekommenderad matning 0,1 långsammare för att etablera flyt för 40 tpi eller högre och 0,15 långsammare för 40 tpi eller finare)
- Felaktig spindelhastighet.
För att övervinna dessa problem krävs speciella verktygshållare för att minimera risken för kranbrott vid gängning. Dessa klassificeras vanligtvis som konventionella verktygshållare och CNC-verktygshållare.
Verktygshållare för gängning
Olika verktygshållare kan användas för gängning beroende på användarens krav:
Hjälpmedel för handklappning (enkla jiggar och fixturer)
Det största problemet med enkel handtappning är att korrekt rikta in kranen med hålet så att de är koaxiala - med andra ord, går in rakt istället för i vinkel. Operatören måste få denna inriktning nära ideal för att producera bra gängor och inte bryta kranen. Ju djupare gängdjupet är, desto mer uttalad blir effekten av vinkelfelet. Med ett djup på 1 eller 2 diametrar spelar det ingen roll. Med djup över 2 diametrar blir felet för uttalat för att ignoreras. Ett annat faktum om inriktning är att det första gängsnittet eller två fastställer riktningen som resten av gängorna kommer att följa. Du kan inte korrigera vinkeln efter den första tråden eller två.
För att hjälpa till med denna inriktningsuppgift kan flera typer av jiggar och fixturer användas för att ge korrekt geometri (dvs. exakt koaxialitet med hålet) utan att behöva använda frihandsskicklighet för att approximera det:
- Handtappare: En enkel fixtur analog med en arborpress i sin grundform. Dess spindel hålls således exakt vinkelrätt mot verket. Standardkranar hålls i spindeln och operatören vrider spindeln manuellt via ett styre. Denna fixtur undviker behovet för operatören att noggrant och skickligt approximera vinkelräthet, vilket även för en skicklig operatör lätt kan resultera i ett 2–5° fel.
- Tapping guide, eller "tap and reamer aligner/holder", en enkel konisk guide gled över en kran när man använde ett vanligt kranhandtag. Precis som med en handtappare är grundprincipen helt enkelt en jigg eller fixtur för att ge korrekt inriktning.
Huvud för verktygsmaskiner
- Knapptillbehör: dessa kan vara normala (tillgängliga i en rad kranstorlekar) eller snabbväxling
- Snabbväxlingsborr- och gängchuckar (varianter tillgängliga för både CNC och manuella styrverktyg)
- Styva gängtillbehör (för CNC)
I allmänhet krävs följande funktioner för gänghållare:
- Dubbelchuckning: kranen hålls i punkter med både dess cirkulära och kvadratiska tvärsnitt. Att gripa den cirkulära sektionen säkerställer koncentricitet till maskinspindeln, och grepp om fyrkanten ger positiv rotationsdrift.
- Säkerhetskoppling: Den inbyggda säkerhetsmekanismen fungerar så snart den inställda vridmomentgränsen uppnås för att rädda kranen från brott.
- Float radiell parallell: små snedställningar tas om hand av denna flottör.
- Längdkompensation: inbyggd längdkompensation tar hand om små tryck eller drag till spindeln eller matningsskillnaden.
Tapningsfallstudier med typiska exempel på avtappningsoperationer i olika miljöer visas på source machinetoolaid.com [ 1]
Avtappningsstationer
- Tappningsstationer är arbetsbord med ett gänghuvud fäst vid änden av en arm av strömavtagare som liknar den på en lampa med balanserad arm . Operatören styr gänghuvudet till varje (redan borrat) hål och knackar snabbt på det.
- Borr- och gängningscentra , vars namn låter som det på gängstationer, är faktiskt lätta, prisvärda bearbetningscentra med 2, 2,5 eller 3 axlar som är designade för ett liv med huvudsakligen borrning och gängning med begränsad fräsanvändning.
Kranar med dubbla bly och instickskranar behöver olika hastigheter och matningar och olika starthålsdiametrar än andra kranar.
Tappborrstorlekar
| Imperial tap- och borrstorlekstabell | Metrisk tapp- och borrstorlekstabell | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dö
En stans skär en yttre gänga på cylindriskt material, såsom en stång, vilket skapar en hangängad del som fungerar som en bult . Dies är vanligtvis gjorda i två stilar: solid och justerbar. En justerbar form kan justeras antingen med en integrerad skruv eller med en uppsättning skruvar som sätts in i formhållaren (benämnt "matrisstock"). Inbyggda justerskruvar kan vara anordnade att arbeta axiellt, där justerskruvens rörelse in i ett gängat hål i formen tvingar upp formens slitssektion, eller tangentiellt där en skruv som är gängad på ena sidan av slitsen vilar mot motsatta sidan. sidan av slitsen. Formar utan integrerade skruvar justeras inuti formstocken med radiellt anordnade skruvar. Två skruvar i stocken går in i fördjupningar på vardera sidan av skåran, och tenderar att klämma skåran stängd, medan en tredje skruv med en avsmalnande spets skruvar in i skåran som tvingar upp den. Att arbeta dessa tre skruvar mot varandra justerar formen.
Integrerade skruvar verkar vara vanliga i USA men är nästan okända i Storbritannien och Europa.
Matriserna som visas i bilden till höger är justerbara:
- uppe till vänster: en äldre delad form, med övre justerskruv
- nedre vänster: en stans i ett stycke med justerskruv på toppen
- mitten: en stans i ett stycke med sidojusteringsskruv (syns knappt på hela bilden)
- höger: två dynor utan integrerade justerskruvar
Solida stansar skär en nominell gängform och djup, vars noggrannhet är beroende av precisionen som stansen tillverkades med och effekterna av slitage. Justerbara stansar kan komprimeras något eller expanderas för att ge viss kompensation för slitage, eller för att uppnå olika klasser av gängpassning (klass A, B och mer sällan, C). Justerbara kranar finns också men är inte vanliga. Dessa har en spets som är delad genom räfflorna och en axiell skruv som tvingar isär skäreggarna något.
Arbetsstycket (ämnet) som ska gängas, som vanligtvis är något mindre i diameter än stansens större diameter, ges en liten avsmalning (fasning) i den ände som ska gängas. Denna fas hjälper till att centrera formen på ämnet och minskar kraften som krävs för att starta gängskärningen. När tärningen väl har börjat matas den själv. Periodisk omkastning av tärningen krävs ofta för att bryta chipet och förhindra trängsel.
Dienut s , även känd som rethreading dies , är stansar gjorda för att rensa upp skadade gängor, har ingen split för storleksändring och är gjorda av en sexkantig stång så att en skiftnyckel kan användas för att vända dem. Processen att reparera skadade trådar kallas "jaga". Omgängningsverktyg kan inte användas för att skära nya trådar eftersom de saknar spånbildande tänder. Emellertid är den yttre profilen av en tärning inte strikt kartlagd till dess funktion. Tillverkare av formar har producerat modeller i hex-form som är avsedda för att skapa nya gängor. Dessa verkar identiska med solida formar i alla aspekter förutom den yttre formen. Sexkantiga gängskärningsdynor används med en formstam med sexkantiga hållningsegenskaper.
Smörjmedel
Användningen av ett lämpligt smörjmedel är viktigt vid de flesta gäng- och gängoperationer. Rekommenderade smörjmedel för vissa vanliga material är följande:
- Kol (milt) stål
- Petroleumbaserad eller syntetisk skärolja.
- Legerat stål
- Petroleumbaserad skärolja blandad med en liten mängd (cirka 10 procent) fotogen eller mineralsprit . Denna blandning är även lämplig för användning med rostfritt stål .
- Gjutjärn Inget
- smörjmedel. En luftblästring med låg hastighet bör användas för att rensa spån.
- Aluminium
- Fotogen eller mineralsprit blandat med en liten mängd (15–25 procent) petroleumbaserad skärolja. I vissa fall är produkter som WD-40 , CRC 5-56 och 3-In-One Oil acceptabla ersättningar.
- Mässing
- Fotogen eller mineralsprit.
- Brons
- Fotogen eller mineralsprit blandat med en liten mängd (10–15 procent) petroleumbaserad skärolja.
Bibliografi
- Degarmo, E. Paul; Black, JT.; Kohser, Ronald A. (2003). Materials and Processes in Manufacturing (9:e upplagan). Wiley. ISBN 0-471-65653-4 .
- Roe, Joseph Wickham (1916), engelska och amerikanska verktygsbyggare , New Haven, Connecticut: Yale University Press, LCCN 16011753 . Omtryckt av McGraw-Hill, New York och London, 1926 ( LCCN 27-24075 ); och av Lindsay Publications, Inc., Bradley, Illinois ( ISBN 978-0-917914-73-7 ).