Guida Completa alla Tornitura della Filettatura Trapezoidale: Parametri e Procedure

La filettatura trapezoidale, identificata come Tr, è lo standard di riferimento quando si deve trasformare un moto rotatorio in lineare con continuità e capacità di carico. È la scelta naturale per viti di avanzamento, martinetti, morse e sistemi di posizionamento, dove contano scorrevolezza, resistenza all’usura e ripetibilità più che la pura compattezza del profilo. Il profilo a fianchi inclinati offre una superficie di contatto superiore rispetto alla metrica, distribuendo meglio gli sforzi e garantendo tenuta nel tempo.

Una filettatura trapezoidale è una filettatura in grado di trasmettere un movimento e di sopportare un coefficiente d’attrito elevato. Ciò solitamente significa che la parte filettata della vite è autobloccante e, pertanto, ha il vantaggio di non dover essere fissata separatamente in una posizione di partenza. Come si può facilmente intendere dal nome stesso, questa 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. Cosa significa? 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.

Una sezione di questo tipo di filettatura corrisponde ad un trapezio isoscele con un angolo di 15°. L'angolo del profilo della filettatura trapezoidale metrica è di 30 gradi e il passo è compreso tra 1,5 e 8 mm. La notazione Tr D×P (per esempio Tr 20×4) indica diametro nominale (D) e passo (P). Un passo maggiore incrementa l’avanzamento per giro e può accelerare gli spostamenti, ma richiede più coppia e un setup coerente. Il senso di filettatura va sempre verificato: RH (destrorso) è lo standard, ma in alcune applicazioni è necessario il LH (sinistrorso) per coerenza con il verso del moto e i sistemi di bloccaggio.

Esistono filettature trapezoidali tonde in base alla norma DIN 30295. Siamo inoltre in grado di produrre viti e chiocciole a profilo trapezoidale conformi a qualsiasi standard internazionale, come per esempio ACME, STUB ACME e quelli dell’industria petrolifera. Siamo normalmente in grado di realizzare viti lunghe fino a 7.500 mm in un pezzo unico. Oltre alle filettature trapezoidali standard e ai dadi filettati trapezoidali corrispondenti, produciamo anche filettature speciali con dimensioni diverse da quelle standard. Qui sono riportate le dimensioni nominali dei vari profili di filettature e le dimensioni nominali per le filettature trapezoidali metriche ISO conformi alla norma DIN 103. Per noi basta sapere quali sono le specifiche tecniche per il componente desiderato. Alla realizzazione tecnica ci pensiamo noi, è il nostro compito.

Leggi anche: Realizzazione Artigianale Penne in Legno

Metodi di Lavorazione della Filettatura Trapezoidale su Torni CNC

La tornitura delle filettature trapezoidali su macchine a controllo numerico può essere realizzata attraverso diverse strategie di taglio, ognuna con le proprie peculiarità:

1. Metodo di Avanzamento Dritto

   Il taglia-filo diritto X avanza ad intermittenza fino alla profondità dei denti (Figura 2a). 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. Quando la quantità di mangime è troppo grande, possono verificarsi anche "coltello" e "coltello". Questo metodo di torni CNC può essere implementato con il comando G92, ma è chiaro che questo metodo non è desiderabile.

2. Metodo di Avanzamento Obliquo

   Il tagliafilo rotante obliquo si sposta obliquamente nella profondità dei denti lungo la direzione dell'angolo dei denti (Fig. 2b). 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.

3. Metodo di Avanzamento Sfalsato

   L'utensile per filettare sfalsato alimenta le profondità dei denti lungo gli spazi sfalsati nella direzione dell'angolo dei denti (Figura 2c). Questo metodo è simile al metodo obliquo e può anche essere implementato su un tornio CNC utilizzando il comando G76.

4. Metodo di Scanalatura a Gola

   Questo metodo utilizza una lama di scanalatura per tagliare grossolanamente la scanalatura del filetto ((Fig. 2d) e utilizza uno strumento di tornitura con filettatura trapezoidale per lavorare su entrambi i lati della filettatura. Torni CNC.

   Leggi anche: Tornitura CNC: Precisione e Qualità

Misurazione della Filettatura Trapezoidale

La corretta misurazione della filettatura trapezoidale è fondamentale per garantire la precisione e la funzionalità del componente. Le tecniche di misurazione includono:

• Misurazione Integrata

  La misurazione integrata viene misurata con un calibro del filo.

• Misurazione a Tre Aghi e a Ago Singolo

  La misura a tre aghi e la misurazione ad ago singolo del diametro centrale sono mostrate in Fig. 3 e sono calcolate come segue:

  • M = d2 + 4.864dD - 1.866P (dove dD indica il diametro della sonda di misurazione e P indica il passo).
  • A = (M + d0) / 2 (dove d0 rappresenta il diametro esterno effettivo del pezzo).

  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.

Programmazione su Tornio CNC con Comando G76: Esempio Pratico

La programmazione della filettatura trapezoidale su torni CNC, in particolare con il comando G76, richiede un'attenta preparazione e calcolo dei parametri. Di seguito, un esempio dettagliato:

Leggi anche: Precisione nella Tornitura Lenti

Calcolo delle Dimensioni della Filettatura Trapezoidale

Consideriamo un esempio di filettatura trapezoidale, come mostrato nella Figura 4, per la preparazione di istruzioni G76 di prova. Dobbiamo calcolare le sue dimensioni principali:

• Diametro grande (d): d = 360-0.375
• Diametro medio (d2): d-0.5P = 36-3 = 33. Controllando la tabella per determinarne la tolleranza, d2 = 33-0.118 -0.453.
• Altezza del dente (h3): 0.5P + ac = 3.5.
• Percorso (d3): d-2 h3 = 29. Controllando la tabella per determinarne la tolleranza, d3 = 290-0.537.
• Larghezza di cresta (f): 0.366P = 2.196.
• Larghezza inferiore (W): 0.366P-0.536ac = 2.196-0.268 = 1.928.
• Misura con barra di misurazione (M): Misurando il diametro mediano con una barra di misurazione di 3,1 mm, la sua dimensione di misura M = d2 + 4.864dD-1.866P = 32.88. Determinando la sua tolleranza in base alla tolleranza del diametro, M = 32.88-0.118-0.453.

Programma NC con Comando G76

Di seguito è riportato un esempio di programma NC che utilizza il comando G76 per la tornitura della filettatura trapezoidale. La procedura adotta l'approccio di avanzamento obliquo lungo l'angolo del profilo dentale nel processo di taglio del filo, come mostrato in Fig. 2b.

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.)G00150.0 M05;M30

Nel sistema FANUC-0i, talvolta 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;

Dove i parametri specifici per G76 sono:

• K: altezza del profilo della filettatura.
• D: la quantità di materiale rimosso al primo passaggio.
• A: angolo del dente.
• P2: taglio del filo interfogliato.

Calcolo del Valore di Offset dello Strumento dell'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.

Il metodo di calcolo mostrato in Figura 5 è calcolato come segue: Sia M la misura - Teoria M = 2AO1 = δ, quindi AO1 = δ / 2. Come mostrato in FIG. 5, il quadrilatero O1O2CE è un parallelogramma, quindi ΔAO1O2≌ΔBCE, AO2 = EB. ΔCEF è un triangolo isoscele, quindi EF = 2EB = 2AO2. AO2 = AO1 × tan (∠AO1O2) = tan15 ° × δ / 2. L'offset nella direzione Z, EF = 2AO2 = δ × tan15 ° = 0,268δ.

Strategie Avanzate per Filettature Trapezoidali a Passo Grande e Speciali

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. Anche la qualità della superficie non sarà molto buona. Poiché la velocità lineare di taglio non può essere troppo elevata, 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. Si può scegliere un inserto per tornitura ordinario standard con un angolo compreso di 35 gradi, anche se l'angolo della filettatura trapezoidale metrica è di 30 gradi. In apparenza sembra inutilizzabile, ma in realtà non lo è. Ecco un esempio su come gestirlo:

1. Un esempio di filettatura trapezoidale con passo di 10 mm.
2. Corpo taglierina standard e lama standard utilizzati.
3. Sul portacoltelli sono installati tre coltelli.
4. Utilizzare il tagliente T1 per avanzare di 17,5 gradi e dividerlo in 20 giri grezzi.
5. Utilizzare lo strumento T2 per completare la tornitura della parete sinistra e della superficie inferiore della scanalatura.
6. Utilizzare lo strumento T3 per completare la tornitura della parete destra e del fondo destro della scanalatura.
7. Programma principale nel programma di elaborazione:

O520#101=100; (Il n. 1 rappresenta il diametro esterno della filettatura trapezoidale)#102=100; (#2 rappresenta la lunghezza del filo trapezoidale, 150 serve per la lavorazione)#103=10; (Il n.)

Questo approccio offre vantaggi nell'utilizzo di utensili di tornitura cilindrici ordinari standard per tornire filettature trapezoidali.

Oltre alla tornitura, le filiere TR sono indicate per filettature esterne su alberi e tiranti o per riprese in manutenzione e piccole serie, dove semplicità e rapidità operativa contano. Le frese a filettare, soprattutto su CNC, diventano strategiche con pareti sottili o materiali problematici: consentono di gestire la pressione di taglio e il truciolo con maggiore finezza e, cambiando solo la traiettoria, coprono più diametri con lo stesso utensile.

Best Practices e Errori Comuni nella Lavorazione delle Filettature Trapezoidali

Per poter lavorare facilmente la filettatura trapezoidale su macchine utensili CNC, la chiave è quella di fare quanto segue: selezionare opportunamente le istruzioni di lavorazione della filettatura trapezoidale, in genere selezionare il comando G76. Impostare accuratamente i parametri del comando G76. Questi valori vengono generalmente calcolati analizzando il filo trapezoidale. Sulla base del diametro mediano misurato iniziale, il valore dell'offset dell'utensile Z viene calcolato con precisione per controllare accuratamente il diametro della filettatura trapezoidale.

Selezione degli Utensili e del Prefoto

I maschi TR professionali sono in genere in HSS-E con tolleranza 7H e conformi DIN 103: un equilibrio efficace tra precisione dell’accoppiamento e facilità di lavorazione. Nel catalogo Boccassini le versioni TD e ESP sono entrambe disponibili per i diametri/passi TR indicati: la TD (tagli diritti) è ideale per fori passanti e materiali a truciolo corto (Ottone, Ghisa, Bronzo, etc.); la ESP (elica/spiral fluted) rende più sicura la maschiatura nei fori passanti e nei materiali che generano trucioli lunghi, grazie all’estrazione verso l’alto.

Il preforo è la leva più impattante sulla stabilità del processo. Se è troppo stretto, il maschio asporta troppo materiale: la coppia cresce, il truciolo si comprime, la finitura peggiora e aumenta il rischio di rottura. Se è troppo largo, il filetto risulta poco pieno e cala la capacità di carico. La via maestra è partire dalle tabelle di preforo dedicate alla TR per ogni D×P e poi modulare il valore in base al materiale: su acciai legati e inox conviene posizionarsi sul limite alto del range per contenere la coppia; su leghe leggere o rame-ottone ci si può avvicinare al nominale. Conta anche la qualità del foro: utensile affilato, rotondità e perpendicolarità corrette e vibrazioni sotto controllo.

Parametri di Lavorazione

Con maschiatura sincrona, l’avanzamento deve corrispondere al passo (P): piccoli disallineamenti tra mandrino e assi generano sollecitazioni sul gambo e sul filetto nascente. La velocità di taglio andrebbe scelta con prudenza: partire da valori medi per HSS-E, eseguire i primi pezzi osservando coppia assorbita, forma del truciolo e finitura, poi ottimizzare. La lubrificazione è decisiva: in TR su materiali tenaci o inox è preferibile un lubrorefrigerante con additivi EP; nei fori ciechi è essenziale che il lubrificante raggiunga il fondo.

Errori Comuni da Evitare

Il primo errore è il preforo non conforme, che si traduce subito in coppie fuori controllo o in filetti insufficientemente pieni. Subito dopo troviamo la selezione dell’imbocco non coerente con il foro. Da non sottovalutare l’errore sul senso RH/LH, la lubrificazione insufficiente e la velocità eccessiva, spesso ereditata da cicli metrici su materiali più docili. Infine, l’allineamento: una maschiatura fuori squadro o su un preforo “ovale” produce filetti conici o strappati e accorcia la vita utensile.

Prima di avviare il ciclo, rivedi in sequenza le variabili critiche: materiale e durezza del pezzo; foro cieco o passante e profondità utile; designazione Tr D×P e senso; tolleranza 7H e materiale del maschio (HSS-E); valore di preforo coerente con tabelle e materiale; strategia di lubrificazione/refrigerazione; verifiche di allineamento e coerenza dei parametri macchina.

Ciao a tutti, sono nuovo nel mestiere di disegnatore meccanico. Mi è capitato di dover fare una filettatura trapezoidale per regolare una corsa. Studiando la filettatura ho riscontrato che si sono delle tabelle ISO per quanto riguarda i passi per ciascun diametro. Per necessità lavorativa nel disegno che sto facendo mi servirebbe un passo molto più piccolo su un Tr30x6, ad esempio un Tr30x3. Quella che tu chiedi è filettatura trapezoidale 30 passo fine. Su qualsiasi vademecum, se conosci la teoria hai la possibilità di impostare il foglio di calcolo come meglio credi, adattandolo e arricchendolo con quello che serve a te. Ho confrontato il tuo foglio di calcolo (quello nero) rispetto al mio foglio di calcolo (quello bianco). Forniscono gli stessi valori. Poi ce ne sono altre. Il comando cerca è molto utile e sostituisce la funzione SE quando superi il limite di 64 annidamenti.

Produzione e Fornitura di Filettature Trapezoidali

Panozzo Srl realizza viti trapezoidali su disegno attraverso filettatura ad asportazione di truciolo, garantendo controllo di passo, diametri e tolleranze. Eseguiamo filettature esterne per viti e filettature per chiocciole in conto terzi, con possibilità di passi fuori standard e filettature parziali quando richiesto dal progetto. Eseguiamo la filettatura esterna con profilo trapezoidale su componenti a disegno, curando passo, diametri e quote funzionali per l’accoppiamento con la relativa chiocciola. La lavorazione è svolta con filettatrici ad asportazione di truciolo.

Con oltre 100 anni di specializzazione nella filettatura, Boccassini offre una gamma ampia di maschi TR con disponibilità a stock, consegne rapide e qualità certificata.

tags: #tornitura #filettatura #trapezoidale