Vad är trådfräsning?

Gängfräsning är en metod för att skära inre eller yttre gängor med hjälp av en roterande fräs som följer en spiralformad bana runt arbetsstycket. Till skillnad från gängning – där hela profilen formas/skärs ut i ett enda arbetsmoment – byggs gängprofilen upp gradvis allteftersom fräsen matas nedåt eller uppåt längs stigningen (steget).

Varför välja gängfräsning istället för gängborrning?

Fördelar

  • En gängfräs kan användas för flera olika diametrar med samma stigning (särskilt verktyg med en enda profil) → färre specialverktyg.
  • Lägre radiella krafter än vid gängning → skonsammare mot tunna väggar, svåra material och lätta fixturer.
  • Diameterkorrigeringar i styrsystemet (radiell förskjutning) gör det möjligt att snabbt finjustera Go/No-Go-inställningarna.
  • Mindre risk för att verktyget fastnar eller går sönder – fräsen kan dras tillbaka även om något går fel.

Begränsningar

  • Ofta längre cykeltid än vid gängning i små storlekar.
  • Kräver en CNC-maskin som klarar spiralformad interpolering (G2/G3 i XY-riktningen medan Z-axeln rör sig samtidigt).

Krav på maskinen och inställningar

  1. Styrning: stöd för spiralformad interpolering (cirkulär XY + samtidig Z).
  1. Spindel: varvtal som är tillräckligt för små skärdiametrar (vanligtvis 3–8 mm).
  1. Kylvätska: genomströmningskylning rekommenderas; i annat fall ska det finnas rikligt med extern kylvätska/luft för borttransport av spån.
  1. Mätning: Go/No-Go-gängmätare för snabb och tillförlitlig kontroll.
  1. CAM: Använd inbyggda strategier för gängfräsning med säker in- och utfräsning.

Förberedelse av hål för invändiga gängor

Pilotborrdiameter (exempel för standardgängborr):

  • M8×1,25 → 6,8 mm
  • M10×1,5 → 8,5 mm
  • M12×1,75 → 10,2 mm

Vid gängfräsning kan man förbättra spånavledningen genom att lägga till +0,1–0,2 mm till dessa värden.

  • Fas: 0,5–1,0 × P vid mynningen för en jämn start och en ren ingångsradie.
  • Djupmarginal: planera in överkörning upptill och nedtill (~0,5 × P) så att gängningen blir fullständig utan att nå botten.

Skärdata – säkra utgångsvärden

Börja försiktigt, testa ett hål och justera sedan efter behov.

Skärhastighet vc (m/min)

  • Kolstål: 60–100
  • Rostfritt: 40–80
  • Aluminium: 120–200

Matningshastighet per tand fz (mm/tand): 0,01–0,05 beroende på D/material/styvhet (mindre D och hårdare material → lägre fz).

Antal skärningar: djupa gängor/grova stigningar → 2–3 skärningar (grovbearbetning + finbearbetning + valfri fjäderskärning).

Formler:

n (varv/min) = (vc * 1000) / (pi * D)
vc i m/min, D i mm, pi ≈ 3,1416

f_rev (mm/varv) = z * fz
z = antal tänder, fz i mm/tand

Axialt Z-steg per varv = P
P = gängstigning i mm

Programmera radien R (mm) för invändiga gängor = (D_target – D_tool) / 2
D_target = gängans största diameter (t.ex. 12,00 för M12)
D_tool = verktygets diameter

Obs! Vid spiralformad ingrepp är ingreppet större än vid raka spår. Ett lämpligt värde för den första körningen är 70–80 % av den teoretiska matningen, varefter man optimerar.

Verktygsbanestrategi

  1. Noll vid hålets mittpunkt (Xc, Yc).
  1. Använd R från formeln ovan för verktygets mittlinje.
  1. Inledning/avslutning: små bågformade eller tangentiella rörelser för att undvika märken.
  1. Riktning (sett ovanifrån):

Höger sida, invändigt: moturs (G3) medan Z matas nedåt med P per varv → stigfräsning.

    Vänster, invändig: CW (G2) med Z-matning nedåt.

      1. Blindhål: börja ca 0,5 × P ovanför första gängan; lämna ett utrymme i botten.
      1. Finjustera storleken med hjälp av radiell förskjutning (D-korrigering) i kontrollen.

      Exempel: M12×1,75 (invändig), enkelprofilskärare D_tool = 6,0 mm

      Antaganden:

      vc = 80 m/min
      D_verktyg = 6,0 mm
      z = 3 tänder
      fz = 0,03 mm/tand

      n = (80 * 1000) / (3,1416 * 6,0) ≈ 4240 rpm
      f_rev = 3 * 0,03 = 0,09 mm/varv
      F (linjär matning) ≈ n * f_rev = 4240 * 0,09 ≈ 382 mm/min
      För spiralen: börja med cirka 300 mm/min och öka sedan hastigheten efter det första försöket.

      R = (12,0 – 6,0) / 2 = 3,0 mm
      P = 1,75 mm → Z-steg 1,75 mm per varv
      Spets: 10,2–10,3 mm, fasning 1,0–1,5 mm

      Programskiss (ISO/Fanuc, förenklad):

      (1) Snabbmatning till X = Xc + R + införing, Y = Yc, Z = säker höjd
      (2) Matning ned till start-Z (~0,5*P ovanför gängans början)
      (3) Införing: liten 90°-båge till R
      (4) Spiralbåge moturs (G3): 1 varv per 1,75 mm Z-
      (5) Upprepa varv till måldjupet
      (6) Valfritt: ett ”spring-pass” på samma Z-höjd för finbearbetning
      (7) Utgång och tillbakadragning
      (8) Justera radiell förskjutning vid behov och kör ett kort finbearbetningspass

      Ytfinhet, spån och kylvätska

      • Kylvätska är särskilt effektiv i blindhål.
      • Vid sega eller svårbearbetade legeringar (rostfritt stål/superlegeringar): använd flera skärpass eller spånuppdelning längs skärbanan.
      • En vårpassning (extra varv utan ändring av radie) kan förbättra profilen och toleransen.

      Kvalitetskontroll

      • Kontrollera med Go/No-Go-mätare.
      • Undvik att mäta kamdiametern med en skjutmått – det säger inte mycket om den funktionella storleken.
      • För utvändiga gängor kan 2- eller 3-trådsmätningar användas vid behov.

      Felsökning – snabba lösningar

      • No-Go-stänger: öka radien genom förskjutning (+0,01–0,03 mm normalt) och utför ett kort finbearbetningspass.
      • Grovbearbetning: minska fz med 10–20 %, lägg till ett fjäderpass, förbättra spånavlägsningen/kylvätskan.
      • Verktyget går sönder nära botten: öka säkerhetsmarginalen; börja högre upp och planera för överkörning.
      • Vibrationsmärken: minska utstickningen, förstärk uppspänningen, sänk varvtalet, använd genomströmningskylning.
      • Fel stigning: kontrollera CAM/stolpe – steget för spiral Z måste vara exakt lika stort som P.

      Materialspecifika råd (kortfattat)

      • Aluminium: högre vc; undvik för låg matningshastighet (risk för gnidning). Skarpa kanter prioriteras.
      • Kolstål: balans mellan vc och fz; börja försiktigt och optimera därefter uppåt.
      • Rostfritt stål: lägre vc, jämn (inte för låg) matning, kraftig kylvätska/luft för att förhindra kallhärdning.

      CAM-tips (Fusion, Mastercam, SolidCAM m.fl.)

      • Använd bearbetningsmetoden ”trådfräsning” och lägg in spiralbågar (G2/G3) om styrsystemet stöder detta.
      • In- och utgångar med små bågar/tangenter förbättrar övergångarna.
      • Välj flera skär för grova stigningar eller djupa gängor.

      Hur STS hjälper dig att nå framgång

      Även om de grundläggande principerna ovan gäller för alla varumärken är våra STS-lösningar utformade för att göra ditt arbete snabbare och säkrare:

      1. Gängfräsar med fullprofil (ISO/UN) – korta bearbetningscykler och jämna profiler utan ett stort antal finbearbetningspass.
      1. Serie med en enda profil som täcker flera diametrar per delning – minskar verktygslagret; utmärkt för verkstäder och prototypframställning.
      1. Konstruktioner med genomströmningskylning och styvt skaft – bättre spånavledning i djupa/blinda hål och minskad risk för vibrationer.
      1. Tydliga skärdata och enkel offsetlogik – en snabb väg från första försöket till ett godkänt resultat (utan underkännande) via radiell korrigering.
      1. STS-applikationssupport – hjälp med passräkning, verktygsbanestrategi, materialanpassning och felsökning när det verkligen gäller.

      Det är här vi gör störst skillnad: små storlekar (M3–M6), slitstarka material (rostfritt stål/superlegeringar), djupa/blinda gängor samt tillämpningar med snäva toleranser och höga krav på ytfinhet.

      Snabbstart med STS – checklista

      • Ange gängstandard (M/UN) och stigning P.
      • Välj ”fullprofil” för serietillverkning; ”enkelprofil” för flexibilitet.
      • Kontrollera skaftlängden och använd genomströmningskylning vid blindhål.
      • Börja med vår rekommenderade vc/fz; prova 1–2 hål.
      • Justera storleken med radiell förskjutning tills ”Go” passerar smidigt medan ”No-Go” fastnar.
      • Dokumentera receptet (material, D, P, vc/fz, offset, antal genomgångar) för återkommande jobb.

      Checklista för att komma igång

      1. Bekräfta gängstandard och P.
      1. Välj verktygstyp (helprofil eller enkelprofil).
      1. Borra pilothålet (valfritt +0,1–0,2 mm jämfört med gängborren) och fas av öppningen.
      1. Beräkna R och programmera in- och utgångar i CAM.
      1. Ställ in vc/fz konservativt; kör det första hålet med 70–80 % av den teoretiska matningshastigheten.
      1. Mät med ”Go/No-Go”; finjustera med radiell förskjutning; lägg till en fjäderpassning vid behov.
      1. Dokumentera och spara parametrarna inför nästa körning.

      Kontakta oss

      Behöver du hjälp med val av verktyg, skärparametrar eller CAM-strategi? Kontakta oss så ger vi dig ett snabbt och säkert startrecept som är anpassat efter just din maskin, ditt material och dina toleranser.