Platforma znanja

Kako geometrija utječe na vijek trajanja svrdla i toleranciju provrta

Geometrija svrdla podrazumijeva broj i položaj reznih rubova svrdla, kanala za strugotine i iskorištenih kutova. 

Prema vrsti provrta koji se proizvodi razlikujemo:

Spiralno svrdlo

Provrt u krutom materijalu izvodi se spiralnim svrdlom. Pritom obradom materijala nastaje cilindrično šuplje tijelo. Spiralno svrdlo je najčešće korišteni alat za bušenje u promjeru do 20 mm i dubini bušenja do 100 mm. 

Ureznik navoja

Pri izradi navoja se najprije napravi provrt u punom materijalu, a zatim se s pomoću ureznika navoja narezuju navoji. Ovaj se korak može izvesti ručno ili s pomoću stroja. Nastali unutarnji navoj standardiziran je tako da odgovara odgovarajućem vanjskom navoju.

Stupnjevito svrdlo

Stupnjevito svrdlo stvara stupnjevitu rupu kako bi spoj (npr. glava vijka) mogao utonuti u materijal. Naknadna obrada poput razvrtanja ili upuštanja obično nije potrebna.

Geometrija spiralnog svrdla

Različite geometrije utječu na točnost dimenzija rupe i vijek trajanja svrdla.

Kako bismo razumjeli na koji aspekt geometrije svrdla utječe na koji čimbenik kod vijeka trajanja ili tolerancije provrta, kao primjer možemo detaljno pogledati geometriju spiralnog svrdla. Svrdla koja nemaju rezne oštrice nego okretne pločice također su izložena istom izazovu optimalnog prilagođavanja odvođenja strugotina, brzine rezanja i brzine unosa.

  1. Vršni kut
  2. Glavne oštrice
  3. Glavna slobodna površina
  4. Sporedna oštrica
  5. Kanal za strugotine
  6. Kosina vođenja
  7. Kut bočnog nagiba

Promjer spiralnog svrdla

Promjer spiralnog svrdla sužava se u području kanala za strugotine od vrha svrdla do drška. Konus iznosi od 0,02 do 0,08 mm na duljini kanala za strugotine od 100 mm i smanjuje trenje u provrtu. Među ostalim time se olakšava odvođenje strugotina.

Vršni kut – centriranje spiralnog svrdla

Vršni kut nalazi se na glavi spiralnog svrdla. Kut se mjeri između dvaju reznih rubova na vrhu.

Što je manji vršni kut, to ga je lakše centrirati u materijal. Time se također smanjuje rizik od klizanja na zakrivljenim površinama. Za obradu kratko usitnjenih materijala s lošom vodljivošću topline odabiru se mali vršni kutovi, koji omogućuju dugim glavnim reznim rubovima da dobro odvode toplinu preko alata. Međutim, ako je vršni kut premalen, provrt se uslijed nakupljanja strugotina može začepiti strugotinama. Manji vršni kut također povećava trošenje rezne oštrice.

Kod materijala koji dobro provode toplinu ili onih s dugačkim strugotinama odabire se veliki vršni kut, jer omogućuje dobro odvođenje strugotina i malu silu rezanja. Međutim, veliki vršni kut dovodi do lakšeg ispadanja svrdla i većeg provrta.

Većina spiralnih svrdala ima vršni kut od 118 stupnjeva. Onaj od 90 stupnjeva primjenjuje se za tvrdu plastiku koja se troši, 130 stupnjeva za mekane i žilave materijale, a 140 stupnjeva za lagane metale s dugim strugotinama.

Glavne oštrice spiralnih svrdala - odgovorne za izvedbu strojne obrade

Spiralna svrdla uvijek imaju dvije glavne oštrice koje su povezane poprečnom reznom oštricom. Glavne oštrice preuzimaju stvarni postupak bušenja. Duge oštrice u usporedbi s kratkim oštricama uglavnom imaju više radne karakteristike pri strojnoj obradi. 

Poprečna oštrica spiralnog svrdla - što kraća, to bolje

Poprečna oštrica nalazi se u sredini vrha svrdla i nema učinak rezanja. Ona samo vrši pritisak i izaziva trenje na obratku i u osnovi je opstruktivna za postupak bušenja. Odgovarajućim postupcima brušenja mogu se smanjiti duljine presječnog reza. To takozvano šiljenje ili poprečno brušenje rezultira značajnim smanjenjem sila trenja, a time i smanjenjem potrebne sile posmaka. Istovremeno se vrh svrdla bolje centrira. 

Profil utora (spiralnog žlijeba) spiralnog svrdla - odgovoran za vijek trajanja

Spiralno svrdlo ima dva nasuprotna spiralna kanala za strugotine koji omogućuju uklanjanje strugotina i isporuku rashladnog maziva. Obično se bruse, glodaju ili valjaju u prazan prostor. Široki profili kanala ravniji su i omogućuju veće promjere jezgre svrdla.

Loše odvođenje strugotina znači veći razvoj topline, što zauzvrat može dovesti do žarenja i u konačnici do loma svrdla.
Pravilno zaglavljivanje strugotine može prouzročiti radijalna kretanja svrdla i utjecati na kvalitetu provrta, vijek trajanja i pouzdanost svrdla, a također može prouzročiti lomove svrdla ili pločica. Što je profil kanala širi, to bolje funkcionira uklanjanje strugotina.

Jezgra - stabilnost spiralnog svrdla

Debljine jezgre presudna je mjera za stabilnost spiralnog svrdla. Spiralna svrdla s velikim (debelim) promjerom jezgre imaju veću stabilnost i stoga su prikladne za veće okretne momente i tvrđe materijale. 

Vodeće kosine i sekundarne oštrice svrdla - odgovorni za koncentričnost i kvalitetu zida provrta

  1. Glavna oštrica
  2. Slobodna površina
  3. Sporedna oštrica

Povratnim brušenjem duž kanala za strugotine nastaju kosine vođenja. Ovisno o promjeru svrdla, široki su od 0,1 do 5 mm i pomažu u usmjeravanju svrdla u rupu za bušenje. Kvaliteta zida provrta presudno ovisi o njegovom stanju. 

Sporedna oštrica čini prijelaz sa kosine vođenja na kanal za strugotine. Ona otpušta i reže strugotine koje se zaglave na materijalu.

Duljina vodećih kosina i sekundarnih oštrica uvelike ovisi o spiralno kutu.

Spiralni kut (kut zakretanja) spiralnog svrdla – određuje primjenu u odnosu na materijal

Kut zakretanja, znan i kao spiralni kut, tvore smjer kanala i os svrdla. On određuje veličinu kuta strugotina na glavnim oštricama, a time i postupak stvaranja strugotina.

Veći spiralni kutovi omogućuju učinkovito uklanjanje kod mekih materijala s dugačkim strugotinama. S druge strane, manji spiralni kutovi primjenjuju se kod tvrdih materijala koji se kratko usitnjavaju.

Spiralna svrdla koja imaju vrlo mali spiralni kut (10 ° - 19 °) imaju izduženu spiralu. Suprotno tome, spiralna svrdla s velikim spiralnim kutom (27 ° - 45 °) imaju stisnutu, kratku spiralu. Spiralno svrdlo s normalnim spiralama imaju spiralni kut od 19° - 40°. 

Koje je svrdlo za koji materijal - 3 tipa

DIN priručnik za svrdla i upuštače definira prema DIN 1836 podjelu skupina primjene na tritipa N, H i W

  1. Tip N: Normalna spirala za uobičajeno tvrde materijale kao što su općenito konstrukcijski čelici, obojeni metali i lijevano željezo. Nije prikladno za mekane materijale
  2. Tip H: Izdužene spirale za tvrde materijale kratkih strugotina, lomljive i žilave materijale poput čelika, tvrde plastike, pleksiglasa ili laminiranih materijala
  3. Tip W: Za mekane materijale s dugačkih strugotinama te žilave materijale poput aluminija, bakra ili meke plastike.

Brzina rezanja i trošenje

Kod pravilno odabranih uvjeta rezanja, habanje je posvuda ujednačeno. Ako je brzina rezanja previsoka, posmak prevelik ili je materijal pretvrd, može doći do neravnomjernog trošenja. Svrdlo se zatim mora ponovno brusiti na slobodnoj površini sve dok trošenje glavne rezne oštrice, poprečne rezne oštrice i kosine vođenja potpuno ne prestane. Ako trošenje kosine vođenja ne prestane, stegnite svrdlo.