Vrtací hlavice nabízejí nové možnosti

Aby v současném světě obrábění kovů byla konkurenceschopnou alternativou, musí se koncepce s výměnnými vrtacími hlavicemi i nadále vyvíjet, aby dokázala plnit ještě náročnější požadavky zákazníků.

A to v závislosti na jejich typu – monolitní karbidové, s vyměnitelnými břitovými destičkami nebo s výměnnými vrtacími hlavicemi. V závislosti na tom, jaké jsou požadavky na díru, mají víceméně pevně danou oblast použití, což z hlediska nástrojů i jejich vývoje představuje skutečné omezení. Při výrobě děr, což je oblast strojního obrábění, která je tvořena z několika dílčích oblastí, v současnosti naprosto převládá těchto několik typů vrtáků. Jednotlivé dílčí oblasti však v žádném případě nejsou neměnné, ale vyvíjejí se společně s tím, jak postupuje vývoj vrtáků a mění se jejich schopnosti.

Velký počet děr různých typů, o průměru v rozmezí 12 až 30 mm a s hloubkou, která se pohybuje od 3- do 5násobku průměru, už nějakou dobu nabízí velký potenciál pro další posun vpřed. To se týká především výkonnostních a funkčních parametrů, ale také bezpečnosti, životnosti nástrojů a konzistentní kvality vyráběných děr. Typickým představitelem jsou díry pro řezání závitů, díry, u kterých je další operací vystružování, díry trubkovnic pro tepelné výměníky, přesnější montážní otvory a obecně poněkud hlubší díry. Společným rysem těchto děr je, že je u nich obvykle vyžadován střední stupeň přesnosti v rozmezí IT9 až 10, což vyžaduje náležitou přesnost vrtání.

Předpoklady, které pro tuto širokou, zato však náročnou oblast použití musí splňovat nástroj, jsou skutečně značné. Pokud jde o technologie využívající výměnné vrtací hlavice, pro tuto oblast existuje řada praktických i kapacitních omezení, která souvisí s velikostí a konstrukčním provedením: minimální a maximální přípustná velikost pro příslušnou koncepci výměnných vrtacích hlavic, výměna nástrojů a potenciální výkonnost při obrábění. Pro ryze střední oblast, z pohledu průměru díry, jejích tolerancí, hloubky, kvality, jakož i způsobu použití, však jde o vynikající řešení.

Vrtáky s výměnnými vrtacími hlavicemi musejí v závislosti na aplikaci zaručovat především udržení tolerance díry v požadovaném rozmezí a dosažení drsnosti obrobené plochy Ra = 2,5 mikrometru. Pokud jde o požadovanou hloubku vrtání, může být v některých případech nezbytná větší hloubka vrtání, ale také musí být k dispozici vrtáky krátkých a středních délek. Požadovány jsou také alternativy se zvýšenou stabilitou, jakož i pro vrtání stupňovitých děr a děr se zkosenou hranou. V současnosti je však důležité, že výměnné vrtací hlavice s delší a více konzistentní životností musejí představovat potenciál pro zvýšení rychlosti penetrace. Pokud jde o efektivitu, výměna vrtacích hlavic musí být jednoduchým, rychlým a proti chybnému upnutí chráněným způsobem proveditelná přímo na stroji.

Koncepce s výměnnými vrtacími hlavicemi je v širším měřítku využívána již několik let a míra dosahovaných úspěchů se liší v závislosti na konstrukčním provedení. Koncepce fungující na principu zaměnitelnosti má jako taková řadu potenciálních slabých stránek, které je třeba eliminovat, aby další generace nástrojů mohla být úspěšnější. Mezi hlavní oblasti, kde je nezbytné zlepšení, patří vyšší pevnost a stabilita rozhraní, plynulejší záběr nástroje a předpoklady pro použití vyšších hodnot řezných parametrů. Ukázalo se, že za klíčové otázky je třeba považovat také uživatelský komfort při vlastním použití a při výměnách vrtacích hlavic, protože mají vliv na odvod třísek, konzistenci kvality díry a spolehlivost vrtáku při jeho použití ve výrobě.

Proč si tedy pořizovat vrtáky s výměnnými vrtacími hlavicemi, když jsou zde další osvědčené koncepce vrtáků a když zde existuje tolik potenciálních nástrah? Tento typ vrtáků, především s konstrukčním provedením nové generace, ale také nabízí řadu výhod.

Například snížení nákladů na vyrobenou díru, kterého lze dosáhnout s přispěním některého z následujících faktorů: zkrácení strojního času, zrychlení průchodu strojem, prodloužení životnosti nástroje nebo zvýšení využití stroje. Dále zvýšení produktivity prostřednictvím zkrácení času výměny vrtací hlavice a zvýšení provozní bezpečnosti díky způsobu, jakým je prováděna výměna hlavice. Zde je klíčovým faktorem nové konstrukční řešení rozhraní. Další výhodou je spolehlivost vrtáku během obrábění, což je faktor, který má velice silný vliv na zvýšení produktivity. Ta je určována schopností vrtáku splňovat měnící se požadavky vyplývající z různých rozměrů a tvarů díry, použitých nástrojových sestav a obráběných materiálů.

Výhodou je také bezpečnost, která je do značné míry určována konstrukcí nástroje a má vliv na riziko výroby součástí, jež musejí být vyřazeny jako zmetky, vznik zbytečných prostojů stroje a množství poškozených nástrojů. Dále odstranění renovace nástrojů, která je spojena s jejich broušením, povlakováním, přepravou, správou a skladováním. Přestože výměnné vrtací hlavice jsou určeny pro jednorázové použití, dochází ke snížení nákladů na nástroje. Široký sortiment vrtáků, který umožňuje podrobnější a přesnější specifikaci požadavků, které je třeba splnit a optimalizaci prostřednictvím jednoúčelových nebo naopak univerzálních řešení. Možnost důkladné přípravy pro následující operace, díky které lze při dokončovacích operacích lépe splnit požadavky na kvalitu nebo dokonce dosáhnout jejího zlepšení.

Nová generace vrtáků s výměnnými vrtacími hlavicemi, v současnosti již tvořících součást nabídky, byla vyvinuta tak, aby pro neustále rostoucí střední oblast výroby děr poskytla prostor k dalšímu zvýšení hospodárnosti obrábění. Nové vrtáky jsou nedílnou součástí nabízeného programu, kde představují výhodnou alternativu k moderním monolitním karbidovým vrtákům a vrtákům s vyměnitelnými břitovými destičkami.

Tato koncepce vrtáků byla vytvořena s cílem nabídnout lepší prostředky pro okruh aplikací, kde až doposud jasně převládaly starší a dnes už zastaralé koncepce vrtáků s vyměnitelnými vrtacími hlavicemi, různé typy šroubovitých vrtáků, kopinaté vrtáky atd. V současnosti je tak možné nabídnout mnohem dokonalejší kombinaci rychlosti penetrace, schopnosti obrábění na hotovo, spolehlivosti a manipulace s nástrojem, na čemž se podílí i nová, houževnatá, mikrojemnozrnná karbidová třída vrtacích hlavic s PVD povlakem. Důležitou výhodou, kterou tato nová koncepce nabízí, je možnost jejího snadného přizpůsobení nejenom s ohledem na to, aby lépe vyhovovala pro danou aplikaci, ale také, a to je ze všeho nejdůležitější, s ohledem na její optimalizaci. To umožňuje nová technologie bezpečného, vysoce přesného rozhraní mezi tělem vrtáku a vrtací hlavicí, unikátní konstrukční řešení drážky pro odvod třísek, zdokonalené konstrukční provedení břitu, ale také široké možnosti volby z nabízeného rozmezí průměrů a různých alternativ provedení s více průměry, délky vrtáku a provedení stopky.

Tato nová koncepce vrtáků s výměnnými vrtacími hlavicemi byla vytvořena tak, aby byla použitelná pro široký okruh aplikací, různé počty vyráběných děr, typy vrtáků, obráběcí stroje, otáčky vřetena, jakož i nástrojové sestavy. Lze je považovat za řešení tam, kde výkonnost stroje je tak nízká, že není možné dostatečné využití vrtáků s vyměnitelnými břitovými destičkami. Ale lze je také považovat za ideální řešení umožňující plnohodnotné využití potenciálu, který nabízejí velké a výkonnější stroje. Podle kritérií stanovených před zahájením vývoje vrtáku musí od naprostého začátku podávat uspokojivý výkon, jeho záběr musí být plynulejší, jeho použití musí být jednoduché a vrtací hlavice musejí být snadno vyměnitelné přímo na stroji a při jakékoliv aplikaci.

V současnosti musejí být nové vrtáky s vyměnitelnými vrtacími hlavicemi i s břitovými destičkami natolik univerzální, aby se jejich použití neomezovalo pouze na vrtání přímých děr, ale aby uspokojivě fungovaly také při vrtání ve svazku, vrtání křížících se děr, vrtání do konvexních či konkávních ploch na vstupu nebo výstupu z díry, jakož i do obrobků se skloněným povrchem. A konečně, vrtáky musejí nabízet velký prostor pro změnu řezných parametrů, aby byly vhodné pro velmi velký okruh aplikací.

Dana Benešová

dana.benesova@mmspektrum.com

Sandvik Coromant

Podrobnější informace naleznete na webových stránkách www.sandvik.coromant.com/cz