Rady týkající se vrtání

Užitečné návody a rady týkající se vrtání

Při vrtání má správný přívod řezné kapaliny zásadní vliv na dosažení co nejlepší funkce a výkonnosti. Přívod řezné kapaliny má vliv na:

• Odvádění třísek
• Kvalitu díry
• Životnost nástroje

Objem nádrže na řeznou kapalinu by měl být přibližně 5–10krát větší, než je množství řezné kapaliny přečerpané podávacím čerpadlem za jednu minutu. Je velice důležité, aby průtok řezné kapaliny byl dostatečně velký.

Kontrolu průtoku řezné kapaliny lze provést pomocí stopek a přiměřeně velké nádoby na zachytávání řezné kapaliny.

Závislost tlaku a průtoku řezné kapaliny na velikosti díry
(tlak je označen červenou barvou, průměr barvou žlutou a průtok řezné kapaliny barvou modrou)

Kontrola objemu řezné kapaliny procházející vrtákem

• Olejový roztok (emulze) by měl vždy obsahovat EP aditiva (pro extrémně vysoké tlaky). S ohledem na dosažení co nejdelší životnosti nástrojů by měl poměr mísení oleje a vody být takový, aby roztok obsahoval mezi 5–12 % oleje (v případě korozivzdorných ocelí a žárovzdorných slitin 10–15 %). Aby nedošlo k překročení doporučeného podílu oleje, zvýšení jeho obsahu v řezné kapalině vždy nejprve konzultujte s jeho dodavatelem
• Lze-li jej použít, je třeba vnitřní přívod řezné kapaliny vždy preferovat před použitím vnějšího přívodu
• Použitím čistého oleje se zlepšují lubrikační schopnosti, což je výhodné při vrtání korozivzdorných ocelí. Vždy používejte také EP aditiva. Monolitní karbidové vrtáky i vrtáky s vyměnitelnými břitovými destičkami fungují při použití čistého oleje velmi dobře.
• Za příznivých podmínek, především při obrábění některých typů litin a hliníku, může být vhodné také použití stlačeného vzduchu, olejové mlhy nebo mikrolubrikačního systému (MQL – Minimum Quantity Lubrication). S ohledem na to, že dochází ke zvýšení teplot, které může negativně ovlivnit životnost nástroje, je doporučeno snížení řezné rychlosti

Vnitřní přívod řezné kapaliny

Aby se předešlo hromadění a zasekávání třísek, zejména u materiálů tvořících dlouhé třísky a při vrtání hlubokých děr (> 3 x DC) musí mít vždy přednost použití vnitřního přívodu řezné kapaliny.

Je-li vrták v horizontální poloze, na výstupu z vrtáku by nemělo docházet ke zřetelnému odchýlení proudu řezné kapaliny od přímé dráhy do vzdálenosti nejméně 30 cm (11.81 inch).

Vnější přívod řezné kapaliny

Vnější přívod řezné kapaliny lze použít za předpokladu, že utváření třísek je dobré a hloubka díry je malá. S ohledem na zlepšení odvádění třísek je vhodné nasměrovat alespoň jednu trysku pro přívod řezné kapaliny (v případě stacionárního nástroje dvě) tak, aby byly co nejvíce souběžné s osou nástroje.

Rady týkající se vrtání za sucha bez přívodu řezné kapaliny

Vrtání za sucha není obecně doporučeno.

• Jeho použití je možné u materiálů tvořících krátké třísky, pokud hloubka díry nepřesáhne 3násobek jejího průměru
• Přednostně pro horizontální aplikace
• Doporučeno je snížení řezné rychlosti
• Dochází ke zkrácení životnosti nástroje

Použití vrtání za sucha není v žádném případě doporučeno v případě:

• Korozivzdorných materiálů (ISO M a S)
• Použití vrtáků s výměnnými vrtacími hlavicemi

Vysokotlaký přívod řezné kapaliny (HPC) (~70 barů)

Výhody použití vysokotlakého přívodu řezné kapaliny jsou:

• Prodloužení životnosti nástroje díky zlepšení chladicího účinku
• Zlepšené odvádění třísek a eventuálně i prodloužená životnost nástrojů při obrábění materiálů tvořících dlouhé třísky, jako např. korozivzdorných ocelí
• Bezpečnost a spolehlivost díky zlepšenému odvádění třísek
• Dostatečně velký průtok při daném tlaku a velikosti kanálků, což je důležité z hlediska zachování stability přívodu řezné kapaliny

Rady týkající se kontroly utváření třísek

Při vrtání je třeba vnímat utváření třísek a jejich odvádění z díry jako naprosto rozhodující otázky. Závisí na obráběném materiálu, zvoleném vrtáku/geometrii břitových destiček, tlaku/množství řezné kapaliny a na řezných podmínkách.

Hromadění a zasekávání třísek může mít za následek radiální pohyby vrtáku a následně ovlivňovat kvalitu díry, životnost a spolehlivost vrtáku nebo být příčinou lomu břitové destičky/vrtáku.

Za vhodné utváření třísek lze považovat, pokud vrták odvádí třísky bez zjevných problémů. Nejlepším způsobem, jak zjistit, jak utváření třísek probíhá, je poslouchat zvuky, které nástroj vydává během vrtání. Pokud nástroj vydává spojitý zvuk, odvádění třísek probíhá správně, pokud je ale zvuk vydávaný nástrojem přerušovaný, signalizuje to, že dochází k hromadění třísek. Provádějte kontrolu síly posuvu nebo monitorování výkonu stroje. Pokud dochází ke kolísání, může být jeho příčinou hromadění třísek. Zkontrolujte třísky. Nejsou-li svinuté do spirály, ale dlouhé a ohnuté, znamená to, že dochází k jejich zasekávání. Zkontrolujte díru. Dochází-li k hromadění a zasekávání třísek, povrch obrobené díry se jeví jako hrubý a nestejnorodý.

Díra, u které odvádění třísek probíhalo řádně

Díra, jejíž vrtání bylo nepříznivě ovlivněno hromaděním třísek

Užitečné rady, jak předejít hromadění třísek:

• Zkontrolujte, že jsou použity vhodné hodnoty řezných parametrů a geometrie vrtáku/vrtací hlavice
• Proveďte kontrolu tvaru třísek – upravte posuv a řeznou rychlost
• Zkontrolujte průtok a tlak řezné kapaliny
• Proveďte kontrolu břitů. Dojde-li k poškození/vylamování ostří, mohou v důsledku toho vznikat dlouhé třísky, protože lamač třísek nemusí správně fungovat
• Ověřte, zda u nové dávky obrobků nedošlo ke změně obrobitelnosti – upravte řezné podmínky

Vynikající, přijatelné a nevhodné třísky

Vrtáky s vyměnitelnými břitovými destičkami

Středová břitová destička vytváří třísky konického tvaru, které lze snadno identifikovat. Obvodová břitová destička vytváří třísky, které jsou podobné třískám vznikajícím při soustružení.

Monolitní karbidové vrtáky

Jednotlivé třísky se tvoří směrem od středu k okraji břitu.

Vynikající

Přijatelné

Hromadění třísek

Počáteční tříska

Pozor: Počáteční tříska vznikající při vstupu vrtáku do obráběného materiálu je vždy dlouhá a nezpůsobuje žádné problémy.

Vrtáky s výměnnými vrtacími hlavicemi

Vynikající

Přijatelné

Nevhodné – riziko hromadění třísek

Užitečné návody a rady týkající se posuvu a řezné rychlosti

v_c (m/min)

f_n (mm/ot)

Vliv řezné rychlosti – v_c (m/min (ft/min))

Řezná rychlost je spolu s tvrdostí materiálu nejdůležitějším faktorem, který ovlivňuje životnost nástroje a potřebný příkon.

• Řezná rychlost je nejvýznamnějším faktorem rozhodujícím o životnosti nástroje
• Řezná rychlost ovlivňuje požadovaný příkon Pc (kW) a kroutící moment Mc (Nm)
• Při vyšších řezných rychlostech stoupá teplota v místě řezu a zrychluje se opotřebení hřbetu, především v oblasti vnějších rohů
• Vysoké řezné rychlosti napomáhají k lepšímu utváření třísek při obrábění určitých typů měkkých materiálů tvořících dlouhé třísky, např. nízkouhlíkových ocelí
• Příliš vysoká řezná rychlost: Rychlé opotřebení hřbetuPlastická deformaceŠpatná kvalita díry a nevyhovující tolerance díry
• Příliš nízká řezná rychlost: Vytváření nárůstku na břitechŠpatné odvádění třísekProdloužení času v řezu

Vliv rychlosti posuvu – f_n (mm/ot(inch/ot))

• Má vliv na utváření třísek, drsnost povrchu a kvalitu díry
• Ovlivňuje požadovaný příkon Pc (kW) a kroutící moment Mc (Nm)
• Vysoká rychlost posuvu se promítá do síly posuvu Ff (N), což je třeba vzít v úvahu v případě, že podmínky nejsou dostatečně stabilní
• Přispívá ke vzniku mechanických a tepelných pnutí
• Vysoká rychlost posuvu: Obtížnější dělení třísekKratší čas v řezuMenší opotřebení nástroje ale vyšší riziko lomu vrtákuSnížení kvality díry
• Nízká rychlost posuvu: Delší, tenčí třískyZlepšení kvalityRychlejší opotřebení nástrojeProdloužení času v řezu

Rychlost posuvu při vrtání tenkostěnných/nedostatečně tuhých součástí by měla být nízká.

Užitečné rady, jak dosáhnout uspokojivé kvality díry

• Odvádění třísek

Zkontrolujte, zda odvádění třísek probíhá uspokojivě. Hromadění třísek má vliv na kvalitu díry a spolehlivost/životnost nástroje. Zásadní význam má geometrie vrtáku/břitových destiček a řezné podmínky.

• Stabilita a nástrojová sestava

Zvolte co nejkratší vrták. Použijte tuhý a přesný nástrojový držák s co nejmenším obvodovým házením. Ujistěte se, že vřeteno obráběcího stroje je v dobrém stavu a je správně vyrovnané. Zajistěte pevné upnutí a stabilitu obráběné součásti. V případě nerovných nebo skloněných povrchů a křížících se děr stanovte vhodnou rychlost posuvu.

• Životnost nástroje

Kontrolujte opotřebení břitových destiček a vytvořte plán předdefinované životnosti nástrojů. Jako nejúčinnější způsob kontroly při vrtání slouží sledování síly posuvu.

• Provádění údržby

Provádějte pravidelnou výměnu šroubu pro upínání břitových destiček. Při výměnách břitových destiček důkladně vyčistěte jejich lůžko a dbejte na použití momentového klíče. Před přeostřením monolitních karbidových vrtáků nepřekračujte maximální přípustnou velikost opotřebení.

Užitečné rady a techniky pro vrtání různých typů materiálů

• Nízkouhlíkové oceli
• Austenitické a duplexní korozivzdorné oceli
• Vermikulární litina (CGI)
• Hliníkové slitiny
• Titanové a žárovzdorné slitiny (HRSA)
• Tvrzené oceli

Užitečné rady pro vrtání nízkouhlíkových ocelí

Problémy: U uhlíkových ocelí, často používaných pro výrobu svařovaných součástí, může utváření třísek představovat závažný problém. Vznikající třísky jsou tím delší, čím menší je tvrdost materiálu a čím méně uhlíku a síry ocel obsahuje.

Doporučení: Pokud dochází k problémům s utvářením třísky, zvyšte řeznou rychlost v_c a snižte posuv f_n (pozor, u běžných ocelí je naopak třeba rychlost posuvu zvýšit).

Ostatní: Používejte vysokotlaký nebo standardní vnitřní přívod řezné kapaliny.

Užitečné rady pro vrtání austenitických a duplexních korozivzdorných ocelí

Problémy: U austenitických, duplexních a superduplexních materiálů může docházet k problémům s utvářením a odváděním třísek.

Doporučení: Zcela zásadní význam má vhodná geometrie, protože umožňuje správné utváření třísek a napomáhá jejich odvádění. Obecně platí, že vhodnější jsou ostré břity. Pokud dochází k problémům s utvářením třísek, snadnějšího dělení třísek lze dosáhnout zvýšením rychlosti posuvu f_n.

Ostatní: Vnitřní přívod řezné kapaliny, vysokotlaký.

Užitečné rady pro vrtání vermikulární litiny (CGI)

Problémy: Obrábění vermikulárních litin (CGI) obvykle nevyžaduje žádná zvláštní opatření. Při jejím obrábění vznikají delší třísky, než je tomu u šedé litiny, avšak tyto třísky se dobře lámou. Řezné síly jsou vyšší, což ovlivňuje životnost nástroje. Nutné je použití nástrojové třídy se zvláště vysokou odolností proti otěru. Stejně jako u všech ostatních typů litin dochází k charakteristickému opotřebení vnějších rohů.

Doporučení: Pokud dochází k problémům s utvářením třísky, zvyšte řeznou rychlost v_c a snižte posuv f_n.

Ostatní: Vnitřní přívod řezné kapaliny.

Užitečné rady pro vrtání hliníkových slitin

Problémy: Může docházet k potížím s odváděním třísek a vznikem otřepů. Lze se rovněž setkat se špatnou životností nástrojů v důsledku adheze.

Doporučení: S ohledem na co nejlepší utváření třísek používejte nízké rychlosti posuvu a vysoké řezné rychlosti.

Abyste předešli nízké životnosti nástrojů a minimalizovali sklony k adhezi, může být nutné provedení zkoušek různých typů povlaků. Mezi tyto varianty povlaků mohou patřit i diamantové povlaky a v některých případech (v závislosti na substrátu) také alternativy, kdy povlak není použit vůbec.

Ostatní: Použijte vysokotlaký systém přívodu řezné kapaliny a emulzi nebo mlhu.

Užitečné rady pro vrtání titanových a žárovzdorných slitin (HRSA)

Problémy: Na další prováděné operace má vliv mechanické zpevňování povrchu díry. Značně obtížné může být dosažení uspokojivého odvádění třísek.

Doporučení: Při výběru geometrie pro obrábění titanových slitin je třeba upřednostnit ostré břity. Při obrábění niklových slitin má zásadní význam použití robustní geometrie. Je-li problémem deformační zpevňování materiálu, zkuste zvýšit rychlost posuvu.

Ostatní: Zlepšení funkce a výkonnosti přináší použití vysokotlakého přívodu řezné kapaliny (až 70 barů).

Užitečné rady pro vrtání tvrzených ocelí

Problémy: Dosažení přijatelné životnosti nástroje.

Doporučení: Aby se snížilo množství vznikajícího tepla, snižte řeznou rychlost. Rychlost posuvu upravte tak, abyste získali přijatelné třísky, které je možné snadno odvádět.

Ostatní: Vysoce koncentrovaná emulze.

Užitečné rady týkající se tolerancí díry

Rozměr díry určují tři parametry:

• Jmenovitý rozměr (teoreticky přesná hodnota)
• Šířka tolerančního pole (dle ISO označovaná IT)
• Poloha tolerančního pole (dle ISO označovaná velkými písmeny)

Šířka tolerančního pole, označovaná jako IT, je dána jako D_max minus D_min.

• Čím je číselné označení stupně přesnosti IT nižší, tím užší je šířka tolerančního pole
• Šířka tolerančního pole pro daný stupeň přesnosti IT se zvětšuje v závislosti na velikosti průměru

Názorný příklad:

Jmenovitý rozměr: 15.00 mm

Šířka tolerančního pole: 0.07 mm (IT 10 dle ISO)

Poloha: 0 až plus (H dle ISO)

Tolerance hřídele a díry

Tolerance díry velmi často souvisí s tolerancí hřídele, který musí rozměrově odpovídat příslušné velikosti díry.

Příklad:

Hřídel ø20 mm (0.787 inch) h7

Díra ø20 mm (0.787 inch) H7

Poloha tolerančního pole hřídele je označována malými písmeny, která korespondují se značením tolerančního pole díry. Celkový přehled nabízí níže uvedený obrázek: