La filettatura trapezoidale è un componente meccanico fondamentale in molte applicazioni, noto per la sua capacità di trasformare il movimento rotatorio in movimento lineare. Questo tipo di filettatura prende il titolo dalla sua particolare forma. La caratteristica principale di questo tipo di filettatura si riscontra nella capacità di trasmettere un movimento e sopportare un coefficiente d’attrito molto elevato. Ciò rende una vite con tale filetto del tipo autobloccante.
Cos'è la Filettatura Trapezoidale e A Cosa Serve?
Nella pratica, le viti a profilo trapezoidali vengono utilizzate per trasformare il loro movimento rotatorio o circolare, in movimento lineare. Quando si parla di viti e madreviti con filettatura trapezoidale ci si riferisce quindi ad articoli meccanici che vengono utilizzati per il fissaggio e per la movimentazione. I campi d’impiego sono diversi, a partire dal fai da te fino al mondo dell’industria. Nel dettaglio, la filettatura trapezoidale trova ampia applicazione nelle attrezzature di produzione.
La Sfida della Realizzazione di Filettature Trapezoidali
La realizzazione di filettature trapezoidali non è un'impresa semplice, richiede esperienza e attrezzature adeguate. Se si conoscono le tabelle ISO per quanto riguarda i passi per ciascun diametro, si ha la possibilità di impostare il foglio di calcolo come meglio si crede, adattandolo e arricchendolo con quello che serve. Tuttavia, a volte per necessità lavorativa può servire un passo molto più piccolo su un Tr30x6, ad esempio un Tr30x3. Questa è una filettatura trapezoidale 30 passo fine.
Le filettature trapezoidali si costruiscono come le filettature normali metriche o a passo inglese, ma cambia l'utensile che è a forma trapezoidale. Ci sono tabelle apposite da consultare. Una fresa universale ARNO, un tornio MISAL (detto TITANIC) o un pantografo sono esempi di macchinari che possono essere impiegati.
Per realizzare filettature trapezoidali di precisione, specialmente se devono lavorare su una macchina a controllo numerico (CNC), è essenziale che la macchina sia "fresca" e dotata di una vite madre ben messa per non avere un passo disomogeneo. Se sono lunghe, è assolutamente necessario lavorare con la lunetta a seguire perché altrimenti flettono, e filettare "alla francese" perché la trapezoidale è abbastanza impegnativa, dato che si devono lavorare i fianchi e anche il fondo largo (quindi è quasi come fare una gola e filettare assieme).
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Il top sarebbe farsi l'utensile trapezio, un finitore per il fianco destro e uno per il fianco sinistro. Se poi se ne devono fare più di una e devono lavorare assieme (quindi essere uguali) bisogna essere dei tornitori non da poco. È per questo che si consiglia di comprarle se devono lavorare sul serio; se invece si vuole fare esperienza è un altro discorso. Fare delle viti trapezoidali non è semplice, bisogna avere un po' di esperienza. E se servono abbastanza precise, meglio prenderle già fatte.
Servizi di Tornitura Filettatura Trapezoidale Conto Terzi
Molte aziende si specializzano nella realizzazione di questi componenti su misura. Panozzo Srl, ad esempio, realizza viti trapezoidali su disegno attraverso filettatura ad asportazione di truciolo, garantendo controllo di passo, diametri e tolleranze. Eseguono filettature esterne per viti e filettature per chiocciole in conto terzi, con possibilità di passi fuori standard e filettature parziali quando richiesto dal progetto. La lavorazione è svolta con filettatrici ad asportazione di truciolo, curando passo, diametri e quote funzionali per l’accoppiamento con la relativa chiocciola.
Aspetti Tecnici e Lavorazione CNC delle Filettature Trapezoidali
L'angolo del profilo della filettatura trapezoidale metrica è di 30 gradi e il passo è compreso tra 1,5 e 8 mm. In teoria, gli inserti filettati trapezoidali standard in metallo duro possono essere acquistati e torniti. Per le filettature trapezoidali a passo grande con passo superiore a 8 mm, poiché non esiste un inserto filettato trapezoidale standard in metallo duro, finora vengono ancora utilizzati utensili di deformazione. Tuttavia, la qualità della superficie dell'auto non sarà molto buona e l'efficienza di elaborazione non sarà elevata. Esiste un principio per l'utilizzo degli utensili da tornio CNC: si dovrebbero utilizzare il più possibile utensili di tornitura standard, comprese le lame standard. Non utilizzare strumenti di formatura se non assolutamente necessario.
Per affrontare queste sfide, si possono adottare diverse strategie nella lavorazione CNC:
- Avanzamento dritto (Metodo X): Il taglia-filo diritto X avanza ad intermittenza fino alla profondità dei denti. Quando la filettatura trapezoidale viene lavorata in questo modo, tutti e tre i lati dello strumento di tornitura del filo partecipano al processo di taglio, il che si traduce in difficoltà nella rimozione delle trucioli, un aumento della forza di taglio e del calore di taglio e una forte usura della punta dell'utensile. Questo metodo di torni CNC può essere implementato con il comando G92.
- Avanzamento obliquo (Metodo obliquo): Il tagliafilo rotante obliquo si sposta obliquamente nella profondità dei denti lungo la direzione dell'angolo dei denti. Quando il filo trapezoidale viene lavorato in questo modo, lo strumento di tornitura del filo ha sempre un solo bordo laterale per partecipare al taglio, in modo che la rimozione del truciolo sia relativamente liscia, la forza e la condizione di calore del tagliente siano migliorate, e non è facile provocare il fenomeno del "coltello" durante la svolta. Questo metodo può essere implementato su torni CNC usando il comando G76.
- Avanzamento sfalsato (Metodo di scanalatura a gola): L'utensile per filettare sfalsato alimenta le profondità dei denti lungo gli spazi sfalsati nella direzione dell'angolo dei denti. Questo metodo è simile al metodo obliquo e può anch'esso essere implementato su un tornio CNC utilizzando il comando G76. Questo metodo utilizza una lama di scanalatura per tagliare grossolanamente la scanalatura del filetto e uno strumento di tornitura con filettatura trapezoidale per lavorare su entrambi i lati della filettatura.
La misurazione della filettatura trapezoidale può avvenire tramite misurazione integrata (con calibro del filo), misurazione a tre aghi e misurazione ad ago singolo. La misura a tre aghi e la misurazione ad ago singolo del diametro centrale sono calcolate con formule specifiche.
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Esempio di Programmazione CNC per Filettatura Trapezoidale (G76)
Per lavorare facilmente la filettatura trapezoidale su macchine utensili CNC, la chiave è selezionare opportunamente le istruzioni di lavorazione della filettatura trapezoidale, tipicamente il comando G76, e impostare accuratamente i parametri del comando G76. Questi valori vengono generalmente calcolati analizzando il filo trapezoidale.
Calcolo delle dimensioni del filo trapezoidale
Si consideri un esempio di filettatura trapezoidale con le seguenti dimensioni calcolate:
| Parametro | Valore Calcolato |
|---|---|
| Diametro grande d | 36 (da 360-0.375, ipotizzando errore di battitura e valore nominale 36) |
| Diametro medio d2 | 33 |
| Altezza del dente h3 | 3.5 |
| Percorso d3 | 29 |
| Larghezza di cresta f | 2.196 |
| Larghezza inferiore W | 1.928 |
| Misura M (con barra 3,1mm) | 32.88 |
Successivamente si procede con la scrittura del programma NC.
Programma NC di esempio (G76)
Un esempio di programma per filettatura trapezoidale con avanzamento obliquo nel processo di taglio del filo (come mostrato in Fig. 2b) è il seguente:
O0308;
G98;
T0202;
M03 S400;
G00 X37.0 Z3.0;
G76 P020530 Q50 R0.08; (Impostare la finitura due volte, il sovrametallo di finitura è 0,16 mm, la quantità di smusso è uguale a 0,5 volte il passo, l'angolo del dente è 30 °, la profondità minima di taglio è 0,05 mm.)
G76 X28.75 Z-40.0 P3500 Q600 F6.0; (Impostare l'altezza del filo su 3,5 mm e il primo coltello per tagliare la profondità a 0,6 mm.)
G00 X150.0 M05;
M30
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Nel sistema FANUC-0i, è anche possibile utilizzare un metodo di taglio del filo sfalsato (come mostrato in Figura 2c). La programmazione G76 è la seguente:
G76 X28.75 Z-40.0 K3500 D600 F6.0 A30.0 P2;
K: altezza del profilo della filettatura.
D: La quantità di cibo arretrato al primo pasto.
A: angolo del dente.
P2: taglio del filo interfogliato.
Calcolo del valore di offset dell'utensile sull'asse Z
Nella lavorazione effettiva della filettatura trapezoidale, poiché la larghezza della punta della lama non è uguale alla larghezza del fondo della scanalatura, il diametro della filettatura non può essere controllato correttamente attraverso un singolo taglio del ciclo G76. Per risolvere questo problema, l'utensile può essere utilizzato dopo la lavorazione a ciclo Z e quindi G76. Per migliorare l'efficienza della lavorazione, è meglio eseguire solo un processo di offset. Pertanto, è necessario calcolare con precisione l'offset nella direzione Z. Sia M la misura - Teoria M = 2AO1 = δ, quindi AO1 = δ / 2. L'offset della direzione Z, EF = 2AO2 = δ × tan15 ° = 0,268δ.
Durante l'elaborazione effettiva, al termine di un ciclo, il valore misurato M viene misurato con tre pin per calcolare l'offset Z dell'utensile, quindi l'offset Z viene impostato nella compensazione lunghezza utensile o nella memoria usura e G76 viene nuovamente utilizzato per il ciclo in lavorazione. Ciò consente un controllo accurato una tantum del diametro della filettatura e altri parametri.
Considerazioni sulla Fabbricazione di Madreviti (Chiocciole)
Se si devono realizzare anche le madreviti (chiocciole), si deve considerare attentamente il materiale. Secondo alcuni, se sono destinate a una CNC, le chiocciole dovrebbero essere in Derlin o Teflon, perché il bronzo prende gioco subito. Le chiocciole in materiale plastico si possono ricavare facendo un maschio dalla vite stessa, ottenendo un gioco quasi nullo se il lavoro è ben eseguito.
Per concludere, per una lavorazione efficace di filettature trapezoidali su macchine utensili CNC, è cruciale:
- Selezionare le istruzioni di lavorazione appropriate, generalmente il comando G76.
- Impostare accuratamente i parametri del comando G76, derivandoli da un'analisi dettagliata del filo trapezoidale.
- Calcolare con precisione il valore di offset dell'utensile Z basandosi sul diametro mediano misurato iniziale, per controllare con esattezza il diametro della filettatura trapezoidale.
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