Poradenstvo a zkúsenosti

Ako geometria vrtáka ovplyvňuje jeho životnosť a toleranciu vŕtaného otvoru

Pod pojmom geometria vrtáka sa rozumie počet a umiestnenie britov vrtáka, drážok pre odvádzanie triesok a uhly s tým súvisiace. 

V závislosti od druhu vŕtaného otvoru rozlišujeme:

Vrtáky v skrutkovnici

Otvor do plného materiálu sa vŕta pomocou vrtáka v skrutkovnici. V dôsledku obrábania materiálu vzniká valcová dutina. Pre vŕtanie v rozsahu priemerov do 20 mm a v hĺbke do 100 mm je najčastejšie používaným nástrojom špirálový vrták v skrutkovnici. 

Závitníky

Pri rezaní závitov sa najprv vytvorí otvor v plnom materiáli, a potom sa pomocou závitníkov vyreže závit. Tento krok je možné robiť manuálne alebo strojovo. Vytvorený vnútorný závit je normovaný, aby bol kompatibilný s príslušným vonkajším závitom.

Stupňovité vrtáky

Stupňovitý vrták vytvorí odstupňovaný otvor, aby sa vytvorila možnosť pre zapustenie spojovacieho materiálu (napr. hlava skrutky). Dodatočné obrábanie s využitím výstružníkov či záhlbníkov už väčšinou nie je nutné.

Geometria vrtáka v skrutkovnici

Rozmerovú stálosť otvoru a životnosť vrtáka ovplyvňujú rôzne geometrie.

Aby sme pochopili, aký aspekt geometrie vrtáka ovplyvňuje príslušný faktor v prípade životnosti či tolerancie otvoru, môžeme sa napríklad bližšie pozrieť na geometriu vrtáka v skrutkovnici. I na vrtáky, ktoré nie sú vybavené britmi, ale vymeniteľnými britovými doštičkami, sú kladené rovnaké požiadavky, teda optimálne prispôsobenie odvádzania triesok, reznej rýchlosti a posuvu.

  1. Vrcholový uhol
  2. Hlavné brity
  3. Hlavný podbrus
  4. Vedľajší brit
  5. Drážka pre odvádzanie triesok
  6. Vodiaca fazetka
  7. Uhol čela

Priemer vrtáka v skrutkovnici

Priemer vrtáka v skrutkovnici sa zužuje v oblasti drážok pre odvádzanie triesok od špičky vrtáka smerom ku stopke. Zúženie činí 0,02 až 0,08 mm na 100 mm dĺžky drážky pre odvádzanie triesok a znižuje trenie vo vŕtanom otvore. Okrem toho sa uľahčí odvádzanie triesok.

Vrcholový uhol - stredenie vrtáka v skrutkovnici

Vrcholový uhol sa nachádza pri hrote vrtáka v skrutkovnici. Uhol sa meria medzi obidvomi britmi na špičke.

Čím menší vrcholový uhol je, tým jednoduchšie je jeho stredenie v materiáli. Na klenutom povrchu je tak riziko skĺznutia taktiež nižšie. Na obrábanie krehkých materiálov so špatnou tepelnou vodivosťou sa volia malé vrcholové uhly, ktoré v prípade dlhých hlavných britov umožňujú dobré odvádzanie tepla cez nástroj. V prípade príliš malého vrcholového uhla však môže v dôsledku stlačovania triesok dôjsť k upchaniu vŕtaného otvoru alebo drážky pre odvádzanie triesok. Malý vrcholový uhol taktiež zvyšuje opotrebenie britov.

Pri obrábaní materiálov s dlhou trieskou s dobrou tepelnou vodivosťou sa volí veľký vrcholový uhol, pretože zabezpečí dobré odvádzanie triesok a umožňuje nízku reznú silu. Veľký vrcholový uhol však vedie k tomu, že sa vrták stratí a vyvŕta väčší otvor.

Väčšina vrtákov v skrutkovnici vykazuje vrcholový uhol 118 stupňov. 90 stupňov sa používa na tvrdé plasty, 130 stupňov na mäkké a húževnaté materiály a 140 stupňov na ľahké kovy s dlhou trieskou.

Hlavné brity vrtáka v skrutkovnici - zásadný parameter pre výkon pri obrábaní

Vrtáky v skrutkovnici disponujú vždy dvomi hlavnými britmi, ktoré sú prepojené priečnym britom. Hlavné brity preberajú vlastný proces vŕtania. Dlhé brity vykazujú v porovnaní s krátkymi britmi všeobecne vyšší výkon pri obrábaní. 

Priečny brit vrtáka v skrutkovnici - čím kratší, tým lepší

Priečny brit sa nachádza v strede špičky vrtáka a nemá žiadny rezný účinok. Vytvára iba tlak na obrobok a vyvoláva trenie a pre vlastný proces vŕtania je negatívny. Pomocou príslušného brúsenia je možné dĺžku priečneho britu obmedziť. Toto takzvané ostrenie alebo krížový výbrus zabezpečí podstatné zníženie trecích síl a tým i zmenšenie potrebného posuvu. Súčasne sa špička vrtáka lepšie vystredí v obrobku. 

Profil drážky (špirálová drážka) vrtáka v skrutkovnici - zásadný parameter pre životnosť

Vrták v skrutkovnici disponuje dvomi protiľahlými špirálovými drážkami, ktoré umožňujú odvádzanie triesok a privádzanie chladiaceho média. Väčšinou sa zabrusujú, frézujú alebo zavalcovávajú do neobrobeného kusu. Široké profily drážky sú plytšie a pripúšťajú väčší priemer jadra vrtáka.

Rýchle odvádzanie triesok so sebou prináša väčšie zahrievanie, ktoré môže spôsobiť spaľovanie a nakoniec i zlomenie vrtáka.
Masívne zasekávanie triesok môže zapríčiniť pohyby vrtáka v radiálnom smere a ovplyvniť kvalitu otvoru, životnosť i spoľahlivosť vrtáka a taktiež môže vyvolať zlomenie vrtáka, popr. doštičiek. Čím širší je profil drážky, tým kvalitnejšie je odvádzanie triesok.

Jadro - stabilita vrtáka v skrutkovnici

Hrúbka jadra je rozhodujúcim parametrom pre stabilitu vrtáka v skrutkovnici. Vrtáky v skrutkovnici s veľkým (silným) priemerom jadra vykazujú vyššiu stabilitu a sú teda vhodné pre vyššie krútiace momenty a obrábanie tvrdších materiálov. 

Vodiace fazetky a vedľajšie brity vrtáka v skrutkovnici - zásadný parameter pre presnosť obvodovej hádzavosti a kvalitu ostenia vyvŕtaného otvoru

  1. Hlavný brit
  2. Podbrus
  3. Vedľajší brit

Prostredníctvom podbrúsenia pozdĺž drážok pre odvádzanie triesok vzniknú vodiace fazetky. V závislosti od priemeru vrtáka sú široké 0,1 až 5 mm a podieľajú sa na vedení vrtáka vo vŕtanom otvore. Pre kvalitu ostenia vŕtaného otvoru sú rozhodujúce jeho vlastnosti. 

Vedľajší brit tvorí prechod od vodiacej fazetky k drážke pre odvádzanie triesok. Uvoľňuje a rozrezáva triesky, ktoré sa vzpriečili na obrábanom materiáli.

Pre dĺžku vodiacich fazetiek a vedľajších britov je rozhodujúci uhol stúpania skrutkovnice.

Uhol stúpania skrutkovnice vrtáka v skrutkovnici - určuje použitie vrtáka pre daný typ materiálu

Smer drážky a os vrtáka utvárajú uhol stúpania skrutkovnice. Tento uhol určuje uhol čela na hlavných britoch a tým i proces utvárania triesky.

Väčší uhol stúpania skrutkovnice garantuje efektívne odvádzanie triesok pri obrábaní mäkkých, húževnatých materiálov. Menšie uhly stúpania skrutkovnice sa oproti tomu využívajú pri obrábaní tvrdých, krehkých materiálov.

Vrtáky v skrutkovnici, ktoré majú veľmi malý uhol stúpania skrutkovnice (10° - 19°), vykazujú pretiahnutú skrutkovnicu. Oproti tomu vrtáky v skrutkovnici s veľkým uhlom stúpania skrutkovnice (27° - 45°) majú zrazenú krátku špirálu. Uhol stúpania skrutkovnice činí u vrtákov v skrutkovnici s normálnou skrutkovnicou 19° - 40°. 

Aký vrták použiť pre konkrétny materiál - 3 typy

Príručka DIN pre vrtáky a záhlbníky definuje pod číslom DIN 1836 rozdelenie aplikačných skupín na tri typy N, H a W

  1. Typ N: Normálna skrutkovnica pre materiály s normálnou tvrdosťou, ako sú konštrukčné ocele všeobecne, neželezné kovy a liatina. Tento typ je nevhodný pre obrábanie mäkkých materiálov
  2. Typ H: Pretiahnutá skrutkovnica - pre obrábanie tvrdých, krehkých a húževnatých materiálov s krátkou trieskou, ako sú oceľ, tvrdý plast, plexisklo alebo kompozitné materiály.
  3. Typ W: Pre obrábanie mäkkých a húževnatých materiálov s dlhou trieskou, ako sú hliník, meď alebo mäkké plasty.

Rezná rýchlosť a oter

V prípade správne zvolených rezných parametrov je oter všade rovnomerný. K nerovnomernému oteru môže dochádzať v prípade príliš vysokej reznej rýchlosti, veľkého posuvu alebo príliš tvrdého materiálu. Vrták sa potom musí na podbruse naostriť natoľko, až sa celkom odstráni oter na hlavnom brite, priečnom brite a vodiacej fazetke. Pokiaľ sa oter na vodiacej fazetke neodstráni, vrták sa zasekne.