Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Výroba vnitřních závitů tvářením
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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.

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.

Další články

Obráběcí stroje a technologie
Nástroje pro obrábění / řezné materiály
Technologie tváření, slévárenství

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: