Témata
Reklama

Speciální geometrie odstraňuje problémy při řezání závitů

Řezání závitů je v řadě případů poslední operace při výrobě součástí. Proto jsou kladeny značné požadavky na spolehlivost a přesnost řezaného závitu. Nástroj se speciální geometrií tyto požadavky splňuje pro velkou část řezaných závitů. Navíc je opotřebení břitu závitníku menší.

Všeobecně se uznává, že řezání závitů patří k nejnáročnějším operacím třískového obrábění. Je nutné odstraňovat z místa řezání vznikající třísky a zajistit mazání břitů závitníku. Naproti tomu není možné měnit posuv, neboť je dán stoupáním řezaného závitu. Při řezání závitů je nejdůležitější správná volba typu závitníku. Řezání závitů je zpravidla poslední operací při výrobě součástí a nesprávně vyřezaný závit může vést k výrobě zmetku a tím ke znehodno-cení všech předešlých operací.

Reklama
Reklama
Reklama

Druhy řezání závitů

Jiné druhy řezání závitů, jako je např. soustružení, musí pro dosažení požadovaného rozmě-ru, kvality a přesnosti závitu ubírat materiál ve více postupných úběrech, což zvyšuje výrobní náklady. Při řezání závitů závitníkem není nutné více úběrů, neboť operace proběhne při jed-nom zajetí a vyjetí závitníku z předvrtané díry (obr. 1). Při srovnání s vrtáním nebo vystružo-váním stejného průměru je při řezání závitu efektivní prostor pro odvod třísek velmi malý (obr. 2).

Obr 1. Při řezání závitů se závit vyrobí na jeden průchod závitníku.
Obr. 2. Prostor pro třísky je u závitníků menší než u vrtáků.

Na rozdíl od jiných řezných nástrojů, kdy uživatel může měnit buď řeznou rychlost, nebo po-suv, aby dosáhl požadovaného výsledku obrábění, je při řezání závitů posuv předem dán stoupáním řezaného závitu.

Materiál musí být odebrán na jeden úběr

Podle současné platné normy musí závitník odebrat materiál na jeden úběr. Avšak objem třísek je např. u standardního rozměru závitu M12x1,75 větší než u závitu M12x1,25. Má-li se vyrobit kompletní profil závitu, vniká závitník do předvrtané díry, která je nepatrně větší, než je přední průměr řezného kužele.

První zub závitníku provede první řez a nechá zde určitý materiál pro následující zub. Zatím co se závitník dále otáčí a vniká do díry, odebírá druhý zub neodříznutý materiál, který zůstal po prvním zubu. Potom třetí zub odebere zbývající materiál po druhém zubu a teprve nyní je v záběru celé stoupání závitu, které ubírá ještě pouze malé špičky materiálu, aby byl obroben závit kompletní. Všechny následující zuby závitníku slouží pro vedení závitníku, ale již neob-rábějí. V podstatě se lze na závitník dívat jako na šroub s drážkami (obr. 3).

Obr. 3. Kroky pro vytvoření úplného profilu závitu

Točivý moment

Točivý moment se během řezání závitu mění, začne při záběru prvního zubu, pozvolna se zvětšuje a maximální je, když řežou všechny zuby závitníku. Když závitník dosáhne plné délky závitu, vrátí se zpět do výchozí polohy. To samozřejmě ovlivňuje také změny ve tvoření třísky a jejím odvodu z díry. Řezací zuby vykonávají největší část úběru materiálu a jsou tudíž nejví-ce namáhány řeznými silami a rozhodují tak o kvalitě vyřezaného závitu.

Materiál obklopuje závitník těsně a vede často k jeho svírání, což zvětšuje opotřebení břitu, točivý moment a zatížení obráběcího stroje. Některé materiály mají sklon ke zpevňování – to zrychluje opotřebení břitů a tím i růst točivého momentu.

Řezný kužel závitníku se zuby ve šroubovici musí být krátký

Při řezání závitů závitníky se zuby ve šroubovici jsou vznikající třísky odváděny z díry ven. Závitníky se zuby ve šroubovici jsou však náchylné ke zlomení zejména při řezání závitu do neprůchozí díry. V okamžiku, kdy se dosáhne plné hloubky neprůchozí díry, se závitník zasta-ví, ještě když se tvoří třísky a tyto třísky mohou zablokovat závitník v díře. Všechny tyto pře-kážky musí závitník překonat, aniž by se zlomil. Řezný kužel musí být u závitníků se zuby ve šroubovici krátký, aby bylo možné vyříznout závit až do dna neprůchozí díry. To vyvolá pří-davné zvýšení točivého momentu.

K uvedeným potížím se přidává ještě nebezpečí vyrobení většího závitu, což součást znehod-notí. V řadě případů může vzniknout chybný závit již při zařezávání. Když se závitník zařezává do díry, měl by být zvolen optimální posuv. Když tomu tak není, působí menší nebo větší po-suv chybu. Je-li při posuvu vyvíjen na závitník tlak, který vyvolá vznik vyššího posuvu, opotře-bí se nadměrně přední boky profilu závitu (obr. 4). Není-li tlak v posuvu dostatečně velký, vznikne menší posuv, který namáhá zadní boky závitu.


Obr. 4. Podříznutý závit z důvodu většího posuvu

Větší nebo menší posuv

Větší nebo menší posuv se může také vyskytnout, když závitník mění směr svého otáčení a posuv vřetena stroje nesouhlasí se stoupáním řezaného závitu. Při vytáčení závitníku z díry způsobí větší posuv opotřebení zadní plochy závitu závitníku, malý posuv způsobí opotřebení předních boků závitu. Výsledkem malého nebo velkého posuvu je větší střední průměr závitu o hodnotu 2t (viz obr. 5) a vyřezaný závit nemá správný tvar. Rozměr velkého a malého prů-měru vyřezaného závitu nejsou ovlivněny. Závitové kalibry proto nejsou schopny tyto chyby měřit, měří pouze průměr a stoupání závitu.


Obr. 5. Větší střední průměr závitu

Ve většině případů jsou proto uvedené nepřesnosti vyřezaného závitu zapříčiněny stupněm vybavenosti obráběcího stroje pro řezání závitů. Na výsledek operace má však vliv také veli-kost axiální síly a tvar zubové mezery a nebo rozdíl mezi úhlem břitu na čele a na vedlejším hřbetu závitníku (obr. 6 a 7).


Obr. 6. Axiální nebo obvodová síla v závislosti na geometrii zubových mezer


Obr. 7. Různé úhly břitu mají vliv na přesnost závitu.

V průmyslu zpracovávajícím kovy patří závitníky z důvodů uvedených výše k problematickým nástrojům. Různé obráběné materiály a jejich vlastnosti vedou k neomezené rozmanitosti geometrie, materiálu, jakosti povrchu a povlakování závitníků. Tato rozmanitost je také příčinou „bolesti hlavy“ odborníků při volbě správného typu závitní-ku pro daný případ řezání závitu.

Speciální tvar závitu brání před velkým nebo malým posuvem

Protože je u závitníků dávána přednost optimalizaci podle řezaného závitu, je důležité najít takové řešení, které umožňuje dodržení normy platné pro řezaný závit. Jedním takovým ře-šením je závitník Combo Tap pro neprůchozí i průchozí díry od YG-1 z Jižní Koreje.

Speciální tvar závitu tohoto nástroje řeší problémy při řezání závitů, neboť působí jako brzda, která chrání závitník proti většímu nebo menšímu posuvu, a tím zabrání vyříznutí rozměrově nebo tvarově špatného závitu. Tato speciální geometrie navíc zmenšuje řezné síly, snižuje opotřebení závitníku a prodlužuje tak jeho trvanlivost. Závitník také snižuje toči-vý moment, zajišťuje dokonalý odvod třísek a rovněž snižuje spotřebu elektrické energie ob-ráběcího stroje. Navíc má vliv na snížení zásob nástrojů, protože svojí multifunkčností umož-ňuje řezat závit do velmi rozmanitých materiálů. Jsou to nelegované, legované a korozi-vzdorné oceli, jakož i nástrojové oceli.

Young Bae Lee, Artur Pöppke
MM Das Industriemagazin, č. 30/31, 2013
Zpracoval: -VŘ-

dana.benesova@mmspektrum.com

Reklama
Související články
Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Související články
Proč používat strategii trochoidního frézování?

Strategie trochoidního frézování byla na trh díky svým výhodám uvedena už před několika léty, ale přesto se často setkáváme se zákazníky, kteří používají výhradně tradiční metody obrábění. Důvodem nejsou nedostatečné možnosti strojového parku nebo absence kvalitního CAM systému pro programování. Důvodem je nejčastěji obecná neznalost této strategie frézování a konzervativní myšlení.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Rychlovýměnný upínací systém

Společnost v-tech v minulém roce představila modulární rychlovýměnný systém pro CNC obráběcí stroje. Slouží jako rozhraní mezi stolem CNC stroje a upínačem obrobku, který může být v podobě svěráku, univerzálního sklíčidla či přípravku.

Zero point - efektivní způsob upínání obrobků

Soustava stroj–nástroj–obrobek předurčuje, jak přesné a kvalitní bude obrobení polotovaru obrobku. K významným, ale bezesporu velmi podceňovaným prvkům tohoto procesu patří také upínání obrobku. O trendech v upínání obrobků pomocí technologických palet pojednává tento příspěvek.

Na cestě k nulové chybě upínání

I ta nejmenší cizí tělíska (prach, třísky apod.) mezi dutinou vřetena a stopkou nástroje mohou zapříčinit nepřesnost upnutí vrtáku nebo frézy, což má za následek výrobu zmetků nebo poškození nástroje a tím přerušení výroby. Toto mohou odstranit měřicí systémy se senzory.

Jak úspěšné soustružit tvrzené součástí

Soustružení tvrzených součástí (HPT) se v průběhu posledních 10 -15 let stalo respektovanou a cenově efektivní alternativou k broušení. Bylo prokázáno, že díky této metodě lze zkrátit dobu obrábění a snížit náklady o 70% i více. Ale vedle výhod souvisejících se zkrácením vlastního času cyklu, nabízí HPT i celou řadu dalších výhod. HPT je definováno jako soustružení ocelí s tvrdostí vyšší než 45 HRC (obvykle v rozmezí 55-68 HRC), přičemž jako typické příklady obráběných součástí lze zmínit brzdové kotouče, převodová kola, pastorky řízení, sedla ventilů, písty, vložky válců nebo tělesa spojek.

Bezdotykové orovnávání brousicích kotoučů

Exaktní orovnávání diamantových brousicích kotoučů musí zajistit jak vytvoření požadovaného tvaru, tak i optimální topografii povrchu. U mechanických technologií vznikají vždy síly mezi nástrojem a kotoučem. Bezkontaktní strategie nyní používá pro orovnávání kotoučů technologii elektroerozivního řezání drátovou elektrodou.

Vyvrtávání hlubokých otvorů

V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

Nástroje pro přesné a výkonné obrábění

Společnost WNT v nedávné době uvedla na trh celou řadu novinek v oblasti technologie obrábění, které mají pro své uživatele řešení pro svoji univerzálnost v použití, stabilitu procesu obrábění, ekonomičnost provozu a v neposlední řadě procesní spolehlivost.

Nesousledné frézování

K výrobě zákaznických nástrojů neodmyslitelně patří rozvaha o životnosti a údržbě navrhovaných nástrojů. Její součástí je doporučení strategie obrábění včetně jeho smyslu. A to je zase přizpůsobeno konstrukčním možnostem obráběcího stroje. Konvenční stroje, které zajišťují posuv pomocí prosté soustavy šroub-matice, umožňují pouze nesousledný způsob frézování. Důvodem je obtížně odstranitelná vůle mezi šroubem a maticí. Ta by při volbě sousledného obrábění vedla v mezích této vůle ke vtažení obrobku pod frézovací nástroj a jeho jistou destrukci.

Cesty k vyšší energetické účinnosti v třískovém obrábění

Energie je stále dražší. Z analýzy spotřeby energie u obráběcích strojů a z návazného procesu obrábění je možné odvodit konkrétní závěry pro zvýšení energetické účinnosti a stanovit, co je základem pro optimalizaci nástrojů a procesu obrábění.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit