Výběr správného závitníku

Volba je přitom rozhodující z hlediska správné funkce a výkonnosti – času potřebného pro vytvoření závitu, životnosti závitníku, bezpečnosti a spolehlivosti závitořezné operace a výsledné kvality závitu dané jeho rozměrovou přesností a jakostí obrobeného povrchu.

Existuje několik faktorů, které jsou určující výběr závitníku. Základním pravidlem je vybírat si z dostupného komplexního sortimentu ty nejmodernější nástroje pro řezání závitů v podobě speciálně přizpůsobených nebo univerzálních závitníků tak, aby byl obráběcí proces skutečně optimalizován.

Technologický pokrok

Konzistentní kvalita, produktivita, provozní bezpečnost a spolehlivost – to jsou faktory, které v současném obrábění plní nezastupitelnou úlohu při počátečních úvahách. Základními kameny moderní a konkurenceschopné průmyslové výroby, které ovlivňují volbu všech používaných nástrojů a metod, jsou výkonnost a využití strojů. Výroba závitů pomocí závitníků patří ke zcela běžným operacím a jako taková se často vyskytuje ve velkém počtu. Proto musí být součástí těchto rozborů a z nich vyplývajících cílů.

Možná až příliš často je výroba závitů pomocí závitníků považována za poněkud riskantní proces, u většiny obráběných součástí prováděný jako jedna z posledních operací. Závitník je štíhlý nástroj, který řeže závit bez možnosti zrakové kontroly, přičemž je vystaven značnému namáhání v krutu. Přitom je závislý na seřízení a bezproblémové funkci závitníkového sklíčidla, což je obzvláště důležité při práci ve slepých dírách. Ale díky technologickému pokroku se z moderních závitníků a závitníkových sklíčidel staly spolehlivé a rychle fungující nástroje schopné udržet vysokou kvalitu po celou dobu jejich dlouhé životnosti. Pokud jde o efektivitu závitořezné operace, za předpokladu jejich správné volby a použití, neexistují v současné době žádné důvody ke kompromisům kvůli obavám z prostojů strojů nebo znehodnocení součástí.

Univerzální nebo speciálně přizpůsobené nástroje

Při přípravě řezání vnitřních závitů pomocí závitníků se v průmyslové výrobě vedle obráběného materiálu uplatňují také některé další faktory, které rozhodují o tom, jaký typ závitníku je pro ni skutečně nejvhodnější.

Počet děr, ve kterých má být vyroben závit, by měl být vůbec prvním faktorem, který je třeba uvážit. Tím se řídí volba závitníku v tom smyslu, zda použít univerzální závitník (pro malý až střední počet děr) nebo speciálně přizpůsobený závitník (pro střední až velký počet děr). Univerzální závitníky nabízející všestrannost – pojetí, které upřednostňuje použití pro velké množství aplikací a nabízí pokrytí pro většinu obráběných materiálů, přičemž nabídka typů je přizpůsobena tak, aby zjednodušovala volbu a umožňovala snížení skladových zásob nástrojů.

Na druhou stranu, speciálně přizpůsobené závitníky jsou navrženy tak, aby pro danou aplikaci umožňovaly plnou optimalizaci funkce a výkonnosti a zvýšení efektivity při obrábění velkých sérií ze stejného typu materiálu. Společně pak tvoří širokou nabídku typů umožňující dosažení optimálního výrobního výkonu díky jejich velmi dobré použitelnosti pro příslušný typ operace. Tato koncepce umožňuje lepší přizpůsobení obráběnému materiálu a aplikaci.

V případě středně velkých výrobních sérií se lze na základě posouzení obráběného materiálu, výrobního procesu, obráběcího stroje, skladových zásob nástrojů a ekonomiky výroby rozhodnout mezi speciálně přizpůsobenými a univerzálními nástroji.

Typ díry

Průchozí, nebo slepá – to je druhý určující faktor pro volbu typu závitníku. Při řezání závitů v materiálech tvořících dlouhé třísky plní velice důležitou úlohu drážky a řezný kužel závitníku. V závislosti na tom, zda se jedná o řezání závitů ve slepé, nebo v průchozí díře, musejí být závitníky opatřeny buď šroubovitými drážkami, nebo šroubovitým podbroušením drážky na špičce nástroje (lamačem třísek).

Pro řezání závitů v materiálech tvořících krátké třísky lze použít závitníky s přímými drážkami a stejné nástroje lze použít pro průchozí i pro slepé díry. Drobné třísky, jaké vznikají např. při obrábění litin, jsou snadno odváděny z díry, proto je jednou z hlavních posuzovaných otázek přívod řezné kapaliny.

U závitníků, které vytvářejí závity deformací materiálu namísto řezáním, nedochází k problémům s třískami vůbec. Stejný závitník je možné použít pro průchozí i pro slepé díry a není třeba, aby byl nástroj opatřen drážkami. Tvářecí závitníky jsou však vhodné pouze pro materiály s určitými vlastnostmi, ke kterým patří především tažnost. Závity jsou vytvářeny plastickou deformací materiálu a tato metoda je často využívána pro výrobu závitů, u kterých je požadováno zvýšení jejich pevnosti.

Obráběný materiál

Obráběný materiál by měl být dalším z hlavních faktorů, ke kterým je třeba při volbě závitníku přihlížet, zejména v případě, že jde o speciálně přizpůsobené závitníky. Univerzální závitníky je možné použít pro více typů materiálů. Naproti tomu jsou speciálně přizpůsobené závitníky navrženy podle typu obráběného materiálu a aplikace. Pokud jsou série dostatečně velké a ostatní faktory to umožňují, speciálně přizpůsobené závitníky, které byly navrženy pro konkrétní účel, jsou z hlediska optimalizace dané operace nepřekonatelné. Materiály jsou obecně rozdělovány v souladu s jejich tříděním podle ISO na P – oceli, M – korozivzdorné oceli, K – litiny, N – neželezné kovy a H – tvrzené oceli.

Vedle obráběného materiálu, který při výběru závitníku slouží jako základní hledisko, je zapotřebí stanovit také velikost, požadovaný tvar závitu, typ stopky a třídu přesnosti. Další zúžení oblasti výběru pak v závislosti na typu díry (průchozí, nebo slepá) představuje požadovaná délka závitu. Délky závitu se pohybují v rozmezí 1,5- až 3,5krát průměr závitu, přičemž volba závisí na tom, jaká je délka závitu v díře a na geometrii závitníku.

Vlastnosti moderních závitníků

Nástrojové materiály používané pro výrobu závitníků se v posledních několika letech významným způsobem vyvíjely a v současné době jsou tak k dispozici moderní nástrojové třídy. Jako tradiční materiál substrátu používaný při výrobě závitníků sloužily rychlořezné oceli, protože rozhodující vlastností je v jejich případě houževnatost.

Moderní nástrojové materiály používané pro výrobu závitníků se vyznačují optimálně vyváženým poměrem mezi houževnatostí a odolností proti otěru, což je výsledkem vývoje, který se soustředil především na zvýšení výkonnosti závitníků.

Další technologický pokrok byl umožněn tím, že společně s nástrojovým materiálem bylo vyvíjeno i konstrukční řešení řezné hrany. Díky pokrokové konstrukci břitu a jeho následným úpravám dochází jak ke snížení velikosti axiálních řezných sil, tak i krouticího momentu, ale také ke zvýšení odolnosti řezné hrany. Nová konstrukce šroubovité drážky zaručuje, že úhel čela je po celé délce závitu stejně velký. Přesně stanovená velikost zpětného kužele, zejména u závitníků s velkým úhlem stoupání šroubovité drážky, pomáhá ke snížení velikosti krouticího momentu a zlepšení průběhu záběru nástroje.

Typ řezného kužele a šroubovité drážky

To jsou dva důležité atributy speciálně přizpůsobených závitníků. Rozeznáváme celkem tři typy řezného kužele, kterým je závitník opatřen na svém konci, jímž vstupuje do záběru: dlouhý (typ B, s délkou 3,5 až 5 závitů), střední (typ C, 2 až 3,5 závitu) a krátký (typ E, 1,5 až 2 závity). Rozhodující vliv na volbu řezného kužele má typ díry, přičemž dlouhý řezný kužel je obecně nejlepší volbou pro průchozí díry, střední představuje základní volbu pro slepé díry a krátký se používá v případě, kdy u dna díry zůstává pouze malá vůle. Tlak působící na závitník se liší podle velikosti řezného kužele, přičemž nejnižší je u dlouhé varianty. Nejrozšířenější je střední délka, která je nejčastěji využívána u závitníků se šroubovitými drážkami.

Vlastní konstrukce drážky má značný vliv na to, jak dobře závitník funguje, jaká je bezpečnost a spolehlivost obráběcího procesu a jaká je výsledná kvalita závitů. Pro výrobu závitů v průchozích dírách se využívají závitníky se šroubovitým podbroušením drážky na špičce nástroje, které zajistí, že vznikající třísky jsou účinně vytlačovány směrem dopředu a ven z díry. Zbytek drážky sloužící pro přívod řezné kapaliny může zůstat mělčí a díky tomu je dosaženo poměrně značného zvýšení příčného průřezu závitníku.

V případě, že je díra slepá, musí být závitník po celé délce své činné části opatřen šroubovitými drážkami, aby bylo zajištěno spolehlivé odvádění třísek z místa řezu a ven z díry. Drážky musejí být navrženy tak, aby bylo dosaženo co nejlepší rovnováhy mezi odváděním třísek, přívodem řezné kapaliny a pevností závitníku a samozřejmě také v závislosti na typu obráběného materiálu. Úhel stoupání šroubovice se obvykle pohybuje v rozmezí 10 až 48 stupňů, přičemž pro houževnaté materiály je jeho hodnota obecně vyšší.

Řezná kapalina

Přívod řezné kapaliny je další velice důležitý faktor, který má při řezání závitů pomocí závitníků vliv na odvádění třísek, ale také na kvalitu obráběného závitu a na životnost nástrojů tím, že umožňuje snížení teploty břitu. Při řezání závitů je rovněž velice důležité mazání a první volbu všeobecně představuje použití emulze. Přívod řezné kapaliny se liší v závislosti na tom, zda jde o slepou nebo průchozí díru. Je možné použití vnějšího nebo vnitřního přívodu řezné kapaliny, přičemž zcela zásadní úlohu hraje řezná kapalina v případě slepých děr. Pokud je utváření třísek dobré, je přípustné použití vnějšího přívodu řezné kapaliny za předpokladu, že trysky jsou umístěny tak, aby zajišťovaly správné nasměrování jejího proudu do díry. Lepší alternativu představuje vnitřní přívod řezné kapaliny, který umožňuje dobré odvádění třísek i v případě řezání závitů v hlubších dírách v materiálech tvořících dlouhé třísky. Funkční a výkonnostní parametry se mění v závislosti na použitém typu řezné kapaliny a způsobu jejího přívodu. Pro dosažení optimálního průběhu obráběcího procesu je třeba přizpůsobit přívod řezné kapaliny pro závitořezné operace současně se všemi dalšími přívody řezné kapaliny pro ostatní obráběcí operace.

Upínání nástrojů a upnutí obrobku jsou dva faktory, které mají přímý vliv na výsledek závitořezné operace. Stabilita a pevné uchycení součástí jsou základním předpokladem pro zajištění spolehlivého průběhu závitořezné operace, protože jakýkoliv radiální pohyb může vážně narušit celý proces a schopnost produkce s uspokojivou kvalitou vyrobených závitů. Nejlepší volbu z hlediska dosažení maximální provozní bezpečnosti a kvality závitů vždy představují závitníková sklíčidla pro synchronizované řezání závitů. Díky vyšší přesnosti a klidnému průběhu záběru při použití správného typu sklíčidla je umožněna precizní kontrola hloubky závitu a dochází k omezení problémů s nepřesnostmi závitu. U závitořezných operací prováděných ve velkých sériích na moderních CNC obráběcích strojích s využitím moderních závitníků je s ohledem na dosažení co nejlepších výsledků nezbytné použití tuhého plovoucího držáku s axiální mikrokompenzací.


-DB-


Obrázky a komentáře:

Obr. 1 Použití nástrojů CoroTap. Pokud jde o efektivitu závitořezné operace, za předpokladu správné volby a použití nástrojů neexistují v současné době žádné důvody ke kompromisům dělaným na základě obav z prostojů strojů nebo znehodnocení součástí. Díky technologickému pokroku dosaženému při vývoji závitníků, jsou nyní tyto nástroje daleko efektivnější, spolehlivější a schopné dosahovat vyšší kvality.

Konstrukční řešení závitníku je závislé na celé řadě faktorů, které byly při návrhu řady CoroTap zohledněny: typ 100 – závitníky s přímou drážkou pro materiály tvořící krátké třísky, typ 200 – závitníky se šroubovitým podbroušením drážky na špičce nástroje pro řezání závitů v průchozích dírách v materiálech tvořících dlouhé třísky, typ 300 – závitníky se šroubovitou drážkou pro řezání závitů ve slepých dírách v materiálech tvořících dlouhé třísky a typ 400 – tvářecí závitníky.

Sandvik Coromant

Nikki Stokes
Sandvik Coromant
Email: nikki.stokes@sandvik.com
Website: www.sandvik.coromant.com