Nástroje na vrtání

Doporučené pro žáky ZŠ.

Volba správného vrtacího nástroje závisí na celé řadě faktorů, mezi něž patří zejména průměr vrtané díry, délka díry, materiál obrobku, požadovaná tolerance, použitý stroj pro vrtání a v neposlední řadě i počet vrtaných děr vzhledem k hospodárnosti a jakosti výroby. Je také nutno rozhodnout, zda zvolit přeostřitelný vrták nebo vrták s vyměnitelnými břitovými destičkami.

Obr. 1: Nástroje na vrtání

Kopinaté vrtáky

Jsou nejstarší a nejjednodušší vrtáky. Dnešní kopinaté vrtáky mají řeznou část tvořenou vyměnitelnou břitovou destičkou z rychlořezné oceli nebo ze slinutého karbidu. Řeznou část tvoří dva hlavní břity spojené příčným břitem. Jejich nevýhodu, špatný odvod třísek z místa řezu, lze vyřešit větším množstvím chladicí kapaliny, která třísky odplavuje. Dnes se často používají u NC strojů pro vrtání krátkých děr větších průměrů.

.

 

Obr. 2: Kopinatý vrták

Šroubovité vrtáky

Doporučené pro žáky ZŠ.

Jsou nejčastěji používané nástroje na výrobu děr.

Geometrie vrtáku je poměrně složitá a může se měnit podle způsobu ostření, viz kapitola "Ostření řezných nástrojů".

 

Obr. 3: Šroubovitý vrták

Šroubovitý vrták je zhotoven z válcovitého tělesa, v němž jsou vytvořeny dvě protilehlé šroubovité drážky pro odvod třísek a přívod chladicí kapaliny, jejich tvar a stoupání určují úhel čela. Pro různé materiály je sklon drážek k ose vrtáku různý (od 10° do 45°).

Vedení ve vrtané díře zajištuje válcová fazetka, což je úzká válcová ploška na vedlejším ostří vrtáku.

Tělo vrtáku je mírně kuželovité-od špičky ke stopce se nepatrně zužuje (o 0,02 - 0,08 mm na 100 mm délky), což zmenšuje tření v díře. Naopak průměr jádra se ke stopce zvětšuje, čímž se dosahuje zvýšení tuhosti vrtáku.

Vrták má dvě hlavní ostří, která spolu svírají vrcholový úhel vrtáku, který se liší dle vrtaného materiálu. Většina šroubovitých vrtáků má 118°. Na hrotu jsou spojena příčným ostřím. Příčné ostří svírá s hlavním ostřím úhel zpravidla 55°.

 

 

Obr. 4: Popis vrtáku

Upínací část vrtáku - stopka je válcová nebo kuželová. Vrtáky mohou být pravořezné nebo levořezné.

Dále vrtáky dělíme podle délky:

• krátké - hloubka vrtání 3x D
• střední - hloubka vrtání 5x D
• dlouhé - hloubka vrtání 10x D

Geometrie šroubovitého vrtáku

Obě hlavní ostří spolu svírají úhel hrotu (špičky), který se volí podle druhu obráběného materiálu. Většina šroubovitých vrtáků má tento úhel 118 stupňů (pro vrtání oceli, litiny). Pro měkké a houževnaté materiály (slitiny hliníku, mědi) se volí asi 130 stupňů a pro plasty přibližně 50 stupňů.

Podle úhlu sklonu šroubovice se vrtáky dělí do tří skupin:

• typ N - normální provedené, vrtání do oceli, litiny 19 - 40 stupňů
• typ H - tvrdé a křehké materiály, laminát, tvrdé oceli 10 -19 stupňů
• typ W - měkké materiály, slitiny mědi, hliníku 27 - 45 stupňů

Vrtáky s vyměnitelnými břitovými destičkami

Jsou moderní vysoce výkonné nástroje, které lze použít jako rotační nebo jako stacionární nástroj. Držák se stopkou je z kvalitní oceli, řeznou část tvoří dvě nebo více vyměnitelných břitových destiček (každá má až 4 řezné hrany). V tělese jsou vyfrézovány dvě drážky pro odvod třísek. Při použití těchto vrtáků odpadá navrtávání a předvrtávání.

Lze vrtat jen díry do hloubky 2x D až 5x D.

Vrtáky s vyměnitelnými břitovými destičkami umožňují dosáhnout vysoké řezné rychlosti a zvyšují výkon vrtání 5násobně až 10tinásobně proti šroubovitým vrtákům z rychlořezné oceli.

Bezproblémově pracují i v nestabilních podmínkách přerušovaného řezu.

.

Obr. 5: Vrták s břitovou destičkou

Vrtáky s vnitřním chlazením

Umožňují mnohem lepší odvod tepla z místa řezu a tím i možnost zvýšení řezných podmínek, zlepšení odvodu třísek (což je u vrtání velmi podstatné)  a podstatné snížení opotřebení nástrojů.

Obr. 6: Šroubovitý vrták s vnitřním chlazením

Obr. 7: Vrták s břitovou destičkou s vnitřním chlazením

Středicí vrtáky

Používají se k navrtávání středicích důlků pro přesné určení polohy osy díry, pro vrtání a hrotové upínání při soustružení nebo broušení.

 

Obr. 8: Středicí vrtáky

Sdružené vrtáky

Používají se v hromadné a sériové výrobě, kde přináší úsporu času. Umožnují jedinou operaci vyvrtat díry s odstupňovanými průměry, resp. vyvrtat díry pro šroub a současně udělat zahloubení pro hlavu šroubu. Vyvrtané otvory se již nemusí zahlubovat a zpravidla ani vystružovat.

 

Obr. 9: Sdružený vrták

Stupňovité vrtáky

Umožňují vrtat otvory různých průměrů jedním nástrojem v tenkostěnných kovových materiálech (do tloušťky 4 mm), ve všech neželezných kovech nebo plastech. Nejpoužívanější jsou při vrtání do plechu. Nejsou vhodné pro přesné vrtání.

 

Obr. 10: Stupňovitý vrták

Navrtáváky

Slouží k přesnému navrtání otvorů na CNC strojích před vlastním vrtáním. Mají krátkou drážku ve šroubovici a na rozdíl od běžného vrtáku nemají žádné odlehčení, čímž je zajištěna jejich maximální tuhost. Mají vrcholové úhly 90°, 120°  a 145°.  Lze je využít i pro srážení hran a odstraňování ostřin.

 

 

Obr. 11: Navrtávák

Dělové vrtáky

Používají se pro vrtání hlubokých děr, kde zachování přímosti díry a odvod třísek již nezvládne klasický šroubovitý vrták. Těmito vrtáky lze vyvrtat díru v délce několika desítek až stovek průměrů vrtáku, aniž by došlo k jeho vybočení. Je nutný silný proud chladicí kapaliny, aby byl zajištěn dokonalý odvod třísek, dělové vrtáky konají jen posuvný pohyb a otáčivý pohyb koná obrobek.

Před nasazením dělového vrtáku je nutné vyvrtat díru šroubovitým vrtákem zhruba do 40 mm, aby byl dělový vrták veden. Dělový vrták se zavádí “v klidu” bez otáček, až poté je spuštěn rotační pohyb obrobku.

Dělový vrták se skládá z vodicích lišt, břitové destičky z rychlořezné oceli nebo slinutého karbidu umístěných na držáku ve tvaru trubky, která má menší průměr než vrtaná díra. Vnitřkem vrtáku je pod tlakem přiváděna chladicí kapalina, která odplavuje třísky kolem těla vrtáku.

 

Obr. 12: Dělový vrták

Obr. 13: Detail dělového vrtáku

Nástrojové systémy (systémové vrtáky)

Pomocí nástrojových systémů lze jedinou operací provést vyvrtání otvorů s odstupňovanými průměry. Systémové vrtáky se skládají  z nosiče, nastavitelných vodicích lišt a dílů s vyměnitelnými a nastavitelnými břitovými destičkami. Vyvrtávané otvory jsou přesné a již se nemusí vystružovat a zahlubovat.

Vrtací hlavy

Obvykle se používají pro vrtání děr velkého průměru (lze je ale použít už od průměru 20 mm), jsou vybaveny břitovými destičkami. Chladicí kapalina se přivádí velkým tlakem (několik MPa) do místa řezu. Do průměru 140 mm se vrtá tzv. doplna. U větších průměrů se vrtá tzv. trepanačními vrtáky - odřezává se pouze mezikruží (20 - 50 mm). Uvnitř zůstává jádro, které se posouvá dutinou vrtáku spolu s třískami.

Obr. 14: Trepanační vrták

Vyvrtávací tyče

Budou podrobněji probrány v kapitole " Vyvrtávání ".

Obr. 15: Vyvrtávací tyč

Vrtáky dále můžeme podle způsobu výroby rozdělit:

Tvářené vrtáky

Funkční část tvářených vrtáků se vyrábí tvářením za tepla. Přesnost rozměru u těchto vrtáků není taková jako u vrtáků vybrušovaných. Tvářené vrtáky vynikají velmi dobrou tuhostí a stabilitou vrtáku při vrtání. Používají se pro ruční vrtání bez vodicího pouzdra tam, kde nejsou velké požadavky na přesnost vyvrtaného otvoru.

Vybrušované vrtáky

Profil vybrušovaných vrtáků je zhotovován brusnými kotouči do zakaleného materiálu. Vrtáky jsou velmi přesné a používají se pro přesné vrtání. Je nutné dostatečně pevné vedení vrtacího vřeteníku a vrtat jen se strojním posuvem.

Zdroje

• BOTHE, Otakar. Strojírenská technologie IV pro strojírenské učební obory. Praha: SOBOTÁLES, 1996. ISBN 80-85920-30-1.
• DILLINGER, Josef a Vladimír GABRIEL. Moderní strojírenství pro školu i praxi. Vyd. 1. Praha: Europa-Sobotáles, 2007, 608 s. ISBN 978-80-86706-19-1.
• FISCHER, Ulrich a Vladimír GABRIEL. Příručka obrábění: kniha pro praktiky. 1. české vyd. Překlad Miroslav Kudela. Praha: Scientia, c1997, 1 sv. (různé stránkování). ISBN 91-972-2994-6.
• FISCHER, Ulrich a Vladimír GABRIEL. Základy strojnictví. 1. vyd. Překlad Iva Michňová, Zdeněk Michňa. Praha: Europa-Sobotáles, 2004, 290 s. ISBN 80-867-0609-5.
• ŘASA, Jaroslav a Vladimír GABRIEL. Strojírenská technologie 3. 2. vyd. Praha: Scientia, 2005, 256 s. ISBN 80-718-3337-1.

Obrázky:

• Pokud není uvedeno jinak, autorem obrázků je Ing. Roman Hrivnák.