Témata
Reklama

Výroba vnitřních závitů tvářením

Ve strojírenské praxi se převážná většina vnitřních závitů zhotovuje klasickým způsobem, tj. třískovým obráběním. Při tomto způsobu výroby závitů se uplatňují řezné závitníky, které postupným odřezáváním třísek vytvoří závity požadovaného profilu a rozměru.

V kusové nebo malosériové výrobě závitů je jistě tento způsob nejpřijatelnější, a to jak z hlediska vlastní technologie, tak i s ohledem na ekonomiku. Ovšem při zavádění nových výrob a technologií, a to zejména při sériové výrobě vnitřních závitů, by technologové neměli zapomínat, že existují i jiné způsoby výroby vnitřních závitů. V poslední době nabývá stále většího významu beztřísková výroba vnitřních závitů, tzv. tváření závitů.
Proč se však vydávat novou, pravděpodobně ne zcela jasnou cestou? Jaké výhody mi tento postup přinese? A co ekonomičnost výroby - proč používat tvářecí závitníky, které jsou vždy dražší než řezací? To jsou některé z otázek, které vždy při zmínce o přechodu na novou technologii padají. Zde jsou odpovědi na nejčastější dotazy.
Reklama
Reklama

Výhody použití tvářecích závitníků

Závity jsou vytvářeny v předvrtaných otvorech bez oddělování třísek. To má velký význam především v neprůchozích otvorech a všude tam, kde nejsou optimální podmínky pro dobrý odchod třísek. Odpadá tak nebezpečí ucpávání nástroje třískami a z toho vyplývající možnost poškození nástroje i závitu. Tím se značně zvětšuje spolehlivost obrábění.
Hlavní předností vytvářeného závitu je jeho lepší jakost a větší pevnost, neboť při tváření závitu dochází ke zpevnění povrchu závitu zhuštěním materiálu a nejsou přerušena vlákna materiálu v profilu závitu jako u řezaných závitů. Je rovněž dosahováno rovnoměrnější kalibrace závitu.
Proces tváření vyžaduje vyšší řezné rychlosti, což pochopitelně vede ke zvýšení produktivity dosahované v tomto procesu.

Předpoklady pro použití tvářecích závitníků

Základním předpokladem pro použití metody tváření vnitřních závitů jsou mechanické vlastnosti obráběného materiálu, a to zejména jeho dobrá tvárnost za studena a tažnost nejméně 10 %. Tyto vlastnosti má více než polovina průmyslově používaných materiálů. Nejvhodnějšími materiály pro tváření závitů jsou zejména slitiny hliníku, měkké mosazi a oceli s pevností do 500 MPa. Některé materiály vyznačující se velkou tažností, např. měď nebo hliník, k použití této metody přímo vybízejí. Zde je nutné podotknout, že klasické třískové obrábění má u těchto materiálů svoje specifika a nezřídka je velmi obtížné.
Tvářecí závitníky nejsou vhodné pro závitování v křehkých druzích neželezných materiálů, v litině a v chromniklových a martenzitických ocelích s pevností přes 1000 MPa. Rovněž se nedoporučuje tváření pro průměry větší než 30 mm a stoupání závitu nad 3 mm.

Proces tváření závitu

Při tváření závitu se zoubky na náběhu tvářecího závitníku postupně vtlačují do obráběného materiálu, který vznikajícím teplem při tváření měkne a zatéká mezi zoubky profilu tvářecího závitníku. Výsledkem procesu tváření je závitový profil, jehož boky mají podstatně lepší kvalitu, tj. nižší drsnost povrchu než u závitu vzniklého řezáním. Neúplně utvářené vrcholy závitového profilu jsou typickým znakem tvářeného závitu, ale nemají žádný vliv na pevnost závitu, neboť pevnost, funkce a přesnost závitového spojení jsou založeny na bocích závitového profilu a jeho nosné hloubce.

Správná velikost předvrtaného otvoru

Velikost průměru předvrtaného otvoru má velký význam pro úspěšné použití metody tváření závitu. Všeobecně platí, že předvrtaný otvor pro tváření je větší a velikost jeho tolerance musí být podstatně přesnější než pro klasický způsob výroby závitu, tj. pro řezání. Přesnost vyvrtaného otvoru se pohybuje od 0,05 mm do M8 a 0,1 mm nad M8.
Jak již bylo uvedeno, vnitřní závit je vytvářen přemisťováním materiálu dovnitř otvoru. Zde musí dosáhnout předepsaných hodnot malého průměru matice. Při nedodržení výše uvedené poměrně přesné tolerance předvrtaného otvoru dochází ke dvěma jevům. Při příliš velkém otvoru bude výsledný závit tzv. nedotvářený, tj. nebude dosaženo předepsané výšky profilu závitu. Při příliš malém otvoru dojde s největší pravděpodobností k poškození tvářecího závitníku nebo se závit nepodaří vytvořit vůbec. Z uvedeného vyplývá, že velikost předvrtaného otvoru a stabilita jeho přesnosti je základní podmínkou při zavádění technologie tváření vnitřních závitů. Všichni výrobci tvářecích závitníků sice doporučují hodnoty průměrů předvrtaných otvorů pro jednotlivé rozměry tvářecích závitníků, nicméně nejvýhodnější průměry předvrtání by se měly vždy určit zkouškou.

Technologie tváření vnitřních závitů

Pro dosažení úspěšného průběhu tváření vnitřních závitů je nutné vytvořit určité podmínky. Prvním důležitým krokem je výběr a příprava výrobního zařízení. Zde může být použito běžné závitovací zařízení vybavené upínači, do kterých lze tvářecí závitníky bezpečně upnout. Bude-li tváření prováděno do neprůchozích otvorů, je vhodné použití momentové závitořezné hlavy.
Dalším významným bodem je příprava otvoru. Část materiálu se během tváření axiálně vytláčí, a to v náběhové části před otvor a při výběhu závitníku za otvor. Zde je nutné pamatovat na sražení obou hran otvoru a zařadit tuto operaci před operaci tváření závitů, aby nevyvstal problém s vytlačeným materiálem na čelech otvoru.
Při tváření vznikají několikanásobně větší odpory a krouticí momenty než při řezání závitu a současně vzniká velké tření mezi nástrojem a obrobkem. Proto je nutné použití vhodného řezného oleje aplikovaného během procesu. Převládá spíše potřeba mazání, tj. snížení tření, než potřeba chlazení. U hliníkových slitin lze k uvedenému účelu použít i řezné emulze, ovšem o vyšší koncentraci. Bezproblémové použití tvářecích závitníků je ve značné míře závislé na vlastnostech mazacího prostředku.
Významným činitelem ovlivňujícím proces tváření je závitovací rychlost nástroje. Obecně platí, že rychlost závitování by neměla klesnout ve vztahu k obráběnému materiálu pod 10 - 15 m.min-1. Tento údaj platí pro tváření ocelí. U neželezných kovů s nižší tažností by pak řezná rychlost neměla klesnout pod 20 m.min-1. Zvyšováním řezné rychlosti v procesu tváření klesá krouticí moment namáhající nástroj.
Tváření vnitřních závitů má ve vztahu k obráběným materiálům svá výrazná specifika a při úvaze o zavádění této technologie do výrobního procesu je vhodné ověřit uvedené aspekty. Doporučujeme vždy specifikovat jednotlivé případy tváření závitů z hlediska obráběného materiálu, předvrtaného otvoru, řezné rychlosti a mazacího média.

Konstrukce tvářecího závitníku

V porovnání s řezacím závitníkem má tvářecí závitník s ohledem na způsob práce odlišnou konstrukci. Zcela chybí podélné drážky, které u řezacího závitníku tvoří čela břitů. Přední část tvářecího závitníku je tvořena náběhovým tvářecím kuželem, za kterým následuje kalibrační část. Náběhový tvářecí kužel je pracovní částí nástroje, neboť tato část přemísťuje materiál. Kalibrační část nástroje kalibruje vytvářený závit. Délka náběhového kužele je obvykle konstruována v délce tří stoupání závitu a nedá se na rozdíl od řezacích závitníků v průběhu použití obnovovat nebo upravovat. U neprůchozích otvorů je proto nutné s délkou náběhového kužele počítat při stanovení hloubky předvrtaného otvoru vůči činné délce závitu.
Průřez tvářecího závitníku má tvar mnohoúhelníku, nejčastěji se třemi, čtyřmi nebo pěti zaoblenými vrcholy. Tento tvar umožňuje pronikání řezného oleje k pracovní části závitníku. Některé závitníky jsou opatřeny úzkými a mělkými drážkami pro dokonalejší přívod řezného oleje. Tyto drážky rovněž umožňují únik vzduchu a oleje z tvářeného otvoru, aby bylo možné se vyhnout pístovému efektu ve dně neprůchozího otvoru. Správná konstrukce tvaru příčného profilu tvářecího závitníku ovlivňuje velikost tvářecí síly a tím i velikost potřebného krouticího momentu.
Tvářecí závitníky Narex se vyrábějí z vysoce výkonné rychlořezné oceli. Pro obtížnější pracovní podmínky je jejich pracovní část opatřena povlakem TiN nebo TiCN, a to pro snížení tření a zvýšení trvanlivosti nástrojů.

Ekonomika technologie tváření vnitřních závitů

Za určitých podmínek je tato metoda jednodušší a ekonomičtější než řezání závitů. Má rozhodující význam při požadavcích na jakost povrchu, zpevnění a kvalitu závitu. Další výhodou je podstatně vyšší trvanlivost, až 10krát vyšší oproti třískovému obrábění. U standardních tvářecích závitníků je oproti klasickým závitníkům řeznou rychlost možné zvýšit až o 100 %. Výsledkem jsou kratší pracovní časy.
Další skutečností je, že tvářecí závitníky nelze obnovovat, tzn. že se nepřeostřují, a tím odpadají náklady na údržbu používaných nástrojů. Není nutno se tedy zabývat problematikou přeostřování, jako je tomu u klasických závitníků, kde přeostřování nástrojů je v poslední době v řadě podniků velkým problémem.
Tváření vnitřních závitů je jednou z nejprogresivnějších metod výroby závitů. Přednosti jejího použití se nejvíce projeví v sériové výrobě. Při dodržení určitých pravidel nejde o metodu náročnou, ale v podmínkách našeho strojírenství o metodu spíše neznámou.
Firma Narex Ždánice, s. r. o., dodává standardně tvářecí závitníky a v rámci technické pomoci napomáhá aplikaci metody tváření vnitřních závitů u svých zákazníků.
Reklama
Vydání #4
Kód článku: 10411
Datum: 11. 04. 2001
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Vítejte v továrně budoucnosti

Závod na výrobu nástrojů, který provozuje společnost Sandvik Coromant ve švédském městě Gimo, byl Světovým ekonomickým fórem zařazen mezi vyspělá zařízení Průmyslu 4.0.

Silná geometrie s měkkým řezem

Existují prezentace produktů, které je potřeba přečíst si několikrát, než je člověk pochopí. Tato prezentace k nim ovšem nepatří. S-Cut SC-UNI je fréza, jejíž funkční princip lze přes její unikátní provedení, nebo právě proto, velmi snadno vysvětlit. Její břity ve tvaru S a extrémně nestejné dělení potlačující chvění vyvolané procesem obrábění vytvářejí z této frézy vysoce kvalitní nástroj, který v rámci veškerých srovnávacích testů poráží porovnávané frézy.

Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

Související články
Dvacet let broušení vstřikovacích šneků

Na konci roku 2017 oslavila firma Slovácké strojírny, závod TOS Čelákovice, dvacetileté výročí spolupráce s jedním z evropských lídrů mezi výrobci vstřikovacích lisů, firmou Engel Austria.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Sedm celoživotních návyků

Ve věku, kdy se většina lidí spokojeně těší do důchodu, podnikatel z americké Indiany, Don Wood, založil firmu, která se ukázala být jeho největším celoživotním úspěchem. Růst firmy s názvem 80/20 je záviděníhodný a vznikl díky perfektním organizačním dovednostem a energii vložené zakladatelem firmy. Jeho recept na úspěch přesto není přísně střeženým tajemstvím.

Nezávislá obráběcí jednotka zvýší produktivitu výroby

Vývoj v konstrukci a výrobě obráběcích strojů se mimo jiné dlouhodobě zaměřuje na zdokonalování manipulace se součástmi i polotovary, a především na větší uplatnění robotizace a automatizace.

Zlaté české ruce pro obráběcí stroje

Významná česká strojírenská společnost TOSHULIN se začátkem letošního roku rozrostla o další firmy: TOS Kuřim – OS a ČKD Blansko – OS. Tato akvizice přinesla rozšíření nabídky strojů kromě horizontálních obráběcích center také o velká portálová obráběcí centra a svislé soustruhy s velkými průměry upínacích desek od čtyř metrů výše.

Jak na náročnou výrobu?

Podívejme se na dva příklady z praxe renomované české strojírenské společnosti.

Modulární závitník snižuje náklady na nástroje

Recept na úspěch modulárního závitníku spočívá v kombinaci hlavy se závitem ze slinutého karbidu s tuhou ocelovou stopkou. Spojení je konstruováno jako rozebiratelné. V praxi je tak možné zvýšit řeznou rychlost oproti závitníkům z ocele více než dvakrát a současně snížit náklady na nástroje o 50 %.

Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

CIMT Peking, Část 2. Win Together

Podtitul veletrhu CIMT 2019 byl: 融合共赢 智造未来. Musíte uznat, že motto veletrhu je v této pro nás exotické podobě zahaleno značným tajemstvím. Dáte-li větu do automatického překladače, výsledná myšlenka zní: fúze a výhra. Jednoduchá slova, divný obsah - tento způsob nalezení významu věty opravdu není žádná výhra. Proto se o nápravu "ztráty v překladu" pokusíme v druhém vstupu z veletrhu, ve kterém se tentokrát podíváme i za technikou.

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