Vrtání a vyvrtávání

Vrtání a vyvrtávání
vrtání – obrábění vnitřních rotačních ploch (děr) do plného materiálu
zpravidla dvoubřitým nástrojem
vyvrtávání – zvětšování děr (předvrtaných, předlitých, předkovaných)
dokončování děr (vyhrubování, vystružování, zahlubování)
Hlavní pohyb: rotační – nástroj
Vedlejší pohyb: posuv – nástroj
(na soustruhu, osové díry: obrobek – rotační pohyb, nástroj – posuv)
Řezná (obvodová) rychlost:
v=
πDn
1000
[m ⋅ min ]
−1
• nižší hodnoty než u soustružení (pomalý odvod tepla z místa řezu,
tepelné zatížení břitu, chlazení emulzí), 20÷25 m/min (podle D)
• nejvyšší je na obvodě vrtáku, směrem k ose klesá k hodnotě 0 m/min
D – největší průměr vrtáku (směrem ke stopce se zmenšuje)
Průřez třísky při vrtání (odebírané jedním břitem)
S = h⋅
h
fot
z
D
f ot D f ot D f ot D ⋅ f ot
= ⋅
= ⋅
=
z
2 z
2 2
4
[mm ]
2
hloubka řezu
[ mm ]
posuv na otáčku [ mm/ot ]
počet břitů nástroje (šroubovitý vrták z = 2)
průměr vrtáku
Průřez třísky při vyvrtávání
S = h⋅
d
f ot (D − d ) f ot (D − d ) ⋅ f ot
=
⋅
=
2
2
2
4
[mm ]
2
průměr předvrtané díry
1
Vrtáky
•
•
•
•
•
•
•
šroubovité (nejpoužívanější)
stupňovité – sdružené (vrtání osazených děr, zahloubení)
středicí (středicí důlky, navrtání důlku před vrtáním)
kopinaté – ploché (nejstarší, nejjednodušší)
dělové – hlavňové (hluboké díry D: l > 1:10)
vrtací hlavy (díry velkých průměrů)
vrtáky s vyměnitelnými břitovými destičkami (velké řezné rychlosti)
ocel Rm = 500÷800 MPa
⇒
v=200÷300 m/min
Šroubovité vrtáky
dvoubřité nástroje se šroubovitými drážkami (odvod třísek, přívod chladicí
kapaliny)
tělo vrtáku – mírně kuželovité (směrem ke stopce se D zmenšuje)
krček
stopka – s vyrážečem, válcová, kuželová (Morse)
jádro – průměr jádra se ke stopce zvětšuje (zvýšení tuhosti vrtáku)
hrot
dvě hlavní ostří – symetricky k ose vrtáku (stejně dlouhá!!!)
příčné ostří – neřeže, deformuje (v≅0 m/min), spojuje dvě hlavní ostří
válcová fazetka – na vedlejším ostří, vedení ve vrtané díře, snižuje tření
úhel nastavení hlavního ostří κ - tloušťka třísky (stejný pro obě ostří!!!)
Podle směru otáčení: pravořezné
levořezné
Podle délky:
dlouhé
krátké
Podle úhlu stoupání šroubovice ω:
např. se šroubovicí 12°
se šroubovicí 30°
se šroubovicí 40°
Materiály: nástrojová nízkolegovaná ocel
rychlořezná ocel (↑D – tělo z RO, stopka z konstrukční oceli
natupo přivařena)
slinutý karbid (↓D – celistvé, ↑D – vsazená a připájená
břit.destička, obrábění litin)
povlak – TiN (↑řezivost, ↑tvrdost, ↑otěruvzdornost)
Dosahovaná přesnost rozměrů a kvalita povrchů:
IT11 až 13, Ra 6,3
s vodicím pouzdrem IT10, Ra 3,2
2
Řezná síla při vrtání
na 1 břit
f D
Fz
= S . p = ot ⋅ ⋅ p
2
2 2
na 2 břity
Fz
⋅ 2 = Fz
2
[N ]
[N ]
Strojní časy při vrtání
ts =
L
f min
L
l
ln
lp
=
ln + l + l p
f ot ⋅ n
[min ]
délka dráhy vrtáku
délka díry
náběh (1/3 D)
přeběh (1/3 D)
Kopinaté vrtáky
nejstarší dvoubřité nástroje, špatný odvod třísky z místa řezu
mechanicky upínaná břitová destička z RO, SK k držáku
dělené ostří
NC stroje – krátké díry větších průměrů
přesnost rozměrů IT 10, Ra 6,3
Dělové (hlavňové) vrtáky
jednobřitý nástroj
vrták – posuvný pohyb
obrobek – rotační pohyb
hluboké díry (vodicí lišty na obvodě vrtáku – dobré vedení v díře)
přívod chladicí kapaliny – vnitřkem držáku, vyplavování třísek drážkou
(vnějším výřezem)
držák – speciálně tvarovaná trubka, menší průměr než vrtaná díra
přesnost rozměrů IT 8, Ra 1,6 až 3,2
Vrtací hlavy
díry velkých D
připájené nebo mechanicky upnuté břit. destičky ze SK
vodítka (ze SK)
přívod chladicí kapaliny – prostorem mezi vrtákem a dírou
odvod třísek – vnitřní dutinou (trubkou)
Vrtání doplna:
∅ 120÷140 mm
3
Vrtání na jádro: díry do ∅ 250 mm (trepanační vrtáky, odřezávání
materiálu v mezikruží, uvnitř zůstává jádro – posouvá se dutinou vrtáku
spolu s třískami
Vrtáky s vyměnitelnými břitovými destičkami
řezná část – dvě a více (podle D vrtáku) vyměnit. břit. destiček (upnutí
šroubem)
těleso – dvě drážky (přímé nebo šroubovité), odvod třísek
vysoké řezné rychlosti – velký výkon (10×vyšší než u šroub.vrtáků z RO)
kratší vrtáky – nutná vyšší tuhost nástroje (nemají vedení!!!)
kratší díry (3×D)
IT 8 až 10, Ra 3,2 až 12,5
Výhrubníky
•
•
•
•
•
•
•
rozšiřují předvrtané a předlité díry o 0,5 až 1,5 mm
IT 9 - IT11, Ra 3,2
vytvářejí rovnoměrný přídavek materiálu pro vystružování
nemohou vrtat do plného materiálu !!!
tří- až čryřbřité nástroje (jemnější tříska, 4 fazetky – přesnější díry)
kratší a tužší těleso než u vrtáků – zachování směru (přesnější díry)
řezná část je krátká a kuželová
κ=30°- 60° (RO)
κ=20°- 30° (SK)
• zuby na válcové části neřežou
a) s kuželovou stopkou (menší díry – do ø 30)
b) nástrčné (větší díry – nad ø 30)
Výstružníky
• vícebřité řezné nástroje (většinou sudý počet, většinou podélné drážky)
• zhotovení kalibrované díry – válcové, kuželové
a) ruční
b) strojní
Strojní výstružníky – krátké těleso (krátká činná délka), IT 7 – IT 9
a) s válcovou stopkou
b) s kuželovou stopkou
c) nástrčné
krátká kuželová řezná část
vodicí část je válcová
zadní část mírně kuželová - ↓tření
obvykle nerovnoměrná rozteč zubů (proti hranatosti díry)
celistvé (malé průměry)
4
přivařena stopka z konstr. oceli (větší průměry)
Ruční vystružníky – dlouhé těleso řezné části, IT 6 – IT 8
dlouhý řezný kužel (1/3 činné délky)
válcová vodicí část
zadní část mírně kuželová (zužuje se)
průměr stopky menší
stopka končí čtyřhranem, upnutí do vratidla
Výstružníky pro kuželové díry
velmi dlouhý řezný kužel
κ=0°30´- 1°
díry pro kuželové kolíky
předvrtaná díra – válcová (i vrtákem)
pro ruční výrobu kuželových děr – sada nástrojů (hrubovací, dokončovací)
Rozpínací a stavitelné výstružníky
rozpínací – duté těleso řezné části, rozříznuté v zub. mezerách
vtlačování kuličky (kužele) šroubem - ↑ø výstružníku
stavitelné – dno drážek tvoří kuželová plocha, zuby vsazeny v drážkách,
stavěcími maticemi lze posunout zuby
Výstružníky s břity ze SK
Vícebřité, břity připájené, mech. upnuté, celistvé (monolitní) – malé ø
Záhlubníky
s vodicím čepem – pro rozšíření části díry (pro zapuštění hlavy šroubu)
válcové zahloubení
kuželové zahloubení
bez vodicího čepu – pro sražení hran díry
válcové záhlubníky bez čepu lze vést vodicím pouzdrem (přípravkem)
Vyvrtávací nástroje
Vyvrtávací tyče (od ø 25)
držák kruhového průřezu se vsazenými vyvrtávacími noži (lze seřizovat
vyložení nože – změna vyvrtávaného ø)
• jednobřité – obrábění načisto,↑ řezná rychlost
• dvoubřité, vícebřité – hrubování, ↑ posuv, i stavebnicové provedení
Upnutí:
letmé (jen ve vřetenu)
podepření ložiskem (vřeteno – opěrné ložisko)
Vyvrtávací hlavy
díry větších ø
5
Vrtačky
stroje k vrtání, vyhrubování,…, řezání závitů
hlavní řezný pohyb + posuv: vřeteno stroje s upnutým nástrojem
Stolní vrtačka
malé obtobky, díry do ø16
krátký sloup (posuv vřeteníku – nastavení vzdálenosti nástroje od stolu)
Řadová vrtačka
několik stolních vrtaček vedle sebe
různé nástroje v každé vrtačce
Sloupová vrtačka
díry do ø40
základová deska – pro upnutí většího obrobku
delší sloup
výškově přestavitelný stůl – pro upnutí menšího obrobku
Stojanová vrtačka
díry ø60 – ø80
stojan – tužší (místo sloupu), posuv vřeteníku a pracovního stolu
Radiální (otočná) vrtačka
malé i velké díry do ø100
základová deska pro upnutí obrobku
sloup s otočným ramenem (velký obrobek položený na podlaze)
vřeteník s vřetenem – posuvný po rameni
Souřadnicová vrtačka
díry s vysokou přesností (IT4 – IT5)
přesné rozteče děr (až 0,002mm)
Speciální vrtačky
a) přenosné otočné vrtačky
vrtání do velkých a těžkých obrobků (lodě) – vřeteník lze natočit do
libovolné polohy
magnetické upínky – upnutí k vrtané součásti
b) navrtávačky – navrtají oba středicí důlky současně
Vodorovná stolní vyvrtávačka
vodorovná osa rotace
lože (vodicí lišty)
křížový (podélný a příčný posuv) a otočný pracovní stůl
pevný stojan
výškově přestavitelný vřeteník s vřetenem
výsuvná objímka vřetena
podélně přestavitelný pomocný stojan s opěrným ložiskem (podepření
dlouhých vyvrtávacích tyčí)
6