Vše, co potřebujete vědět o vrtácích do kovu

O tom, jak jsou vyrobeny, z čeho se skládají a jak je používat.

 

Přejít do:

Konstrukce vrtáku

Vrtáky do kovu – druhy

Základní zásady vrtání šroubovitými vrtáky v kovech

Technika vrtání

Prohlubování, vystružování a navrtávání

Nejdůležitější zásady vrtání v kovu


Konstrukce vrtáku

Vrták má 2 hlavní části: pracovní a upínací. Pracovní část se nachází od špičky vrtáku do konce drážky.

Pracovní část

Pracovní část rozdělujeme na:

Vodicí část, která se nachází mezi upínací částí a řeznou částí. V této části se nacházejí drážky, které mají na vnější části fazetky. Na povrchu fazetky je možno změřit kužel vodicí části ve směru stopky, který činí:

– pro průměr 2÷6 mm – kužel 0,04÷0,06 mm,

– pro průměry nad 6 mm – kužel 0,05÷0,10 mm, na úseku 100 mm.

Zhotovení kužele ve vodicí části je vyvoláno rizikem „zaseknutí“ vrtáku zejména v dírách s velkými průměry.

Obrázek 1

vrtak do kovu 1

Řezná část

V této části se nachází:

– řezný břit, který je hlavní obráběcí částí, jeho úhel pro ocel a litinu je 118°,

– hřbet – je vždy snížen od čela,

– drážka – odvádí třísky ven z díry,

– fazetka – pomáhá udržet stabilizaci vrtáku v díře,

– příčné ostří – je první část, která přichází do styku s materiálem.

Obrázek 2

vrtak do kovu 2

vrtak do kovu 3

vrtak do kovu 4

Vrtáky do kovu – druhy

Vrtáky do kovu jsou nástroje velmi často používané při stavebních pracích, avšak jejich volba bývá občas složitá. Uživatel se ocitá před dilematem, čím provrtat nerezovou ocel, mosaz, pružinovou ocel nebo slitinu hliníku. Na trhu existuje mnoho různých vrtáků do kovu s různými parametry – z různého druhu oceli a slitin, s různými úhly špiček a úhly šroubovice. Každá z těchto vlastností odpovídá za jinou funkci nástroje:

  • druh materiálu, ze kterého je vyroben vrták, určuje jeho trvanlivost a kvalitu

  • úhel špičky vrtáku definuje odvádění tepla a vedení vrtáku. Menší úhel špičky je charakteristický pro delší nástroje, které velmi dobře odvádí teplo. Na druhou stranu větší úhel špičky zajišťuje přesnější vedení vrtáku.

  • úhly šroubovice odpovídají za odvádění třísek.

Z pohledu materiálu, ze kterého jsou vrtáky zhotovené, můžeme odlišit tyto druhy:

  1. Monolitní vrtáky – celé zhotovené z rychlořezné oceli HSS (vrtáky s malými průměry)

  • vrtáky HSS

  • vrtáky HSSCo / HSS-E

  • vrtáky HSS-TiN

  • vrtáky HSS-G

  1. Spojované vrtáky – tohoto typu vrtáky jsou spojené trvalým způsobem svařením dvou části – částí upínací s pracovní (nejčastěji to jsou vrtáky velkých rozměrů)

  • např. kuželové vrtáky (na kuželu Morse)

  1. Vrtáky složené s destičkami výměnnými na destičky s několika ostřími

Vrtáky do kovu – druhy

Podle provedení se vrtáky rozdělují na:

  • válcované – vyráběné pomocí šikmého segmentového válcování mají pracovní část zformovanou za tepla; je to nejrychlejší metoda výroby

  • frézované – drážkování na povrchu se provádí pomocí frézy

  • vybrušované – technika úplného broušení surového materiálu, výhodou této metody je hladší povrch nástroje, který usnadňuje práci a prodlužuje životnost nástroje

Vrtáky do kovu – označení

Dále se nachází výčet nejdůležitějších druhů vrtáků:

Německé označení

Popis

Rozsah průměrů [mm]

DIN 338

Šroubovitý vrták s válcovou stopkou

0÷20

DIN 340

Šroubovitý vrták dlouhý s válcovou stopkou

0÷20

DIN 345

Šroubovitý vrták s kuželovou stopkou Morse

0÷100

DIN 1869

Vrtáky velmi dlouhé s válcovou stopkou

0÷2

DIN 341

Vrtáky velmi dlouhé s kuželovou stopkou Morse

0÷80

 

Vrtáky slouží pro zhotovení děr:

  • na hotovo, tedy díry se dále nepodrobují dalšímu opracování jako je např. vystružování, vyvrtávání. Takovou díru můžeme obvykle získat pomocí vrtáků HSS ve třídě tolerance IT11–IT12, a při příznivých podmínkách lze docílit třídu IT10 (v případě vrtání krátkých otvorů nebo krátkými vrtáky),

  • pro další obrábění, tedy podrobované vystružování nebo jinému opracování. Nejčastěji se používají výstružníky uběráky, které upravují geometrii díry, nebo vystružení na hotovo v toleranci IT7 a vyšší,

  • pro pozdější závitování závitníky nebo tvářecími závitníky.

U menších průměrů vrtáků do kovu se tyto obvykle používají s válcovou stopkou, protože síly, které působí během obrábění, jsou poměrně malé. Kdežto u vrtáků s průměry většími než 20 mm se vyskytují značné odpory obrábění a pak takové vrtáky jsou zhotovené s unášečem Morse, čímž se krouticí síla přenáší na unášeč a nikoliv na válcovou stopku vrtáku (který se při velkých zatíženích může přetáčet v držáku).

Vrtáky do kovu titanové HSS-TiN

Titanové vrtáky do kovu jsou potaženy vrstvou nitridu titanu, což zajišťuje snížení tření a současně zvyšuje rychlost vrtání. Takové nástroje jsou velmi tvrdé a výborně snášejí zatížení spojená s prací v průmyslu a řemeslu. Při použití chlazení je možno docílit dokonce šestinásobně delší dobu provozování. Doporučuje se chlazení vrtací emulzí nebo chladicím mazivem v případě vrtání v kovu, avšak v případě umělých hmot je nutno chladit vodou. Titanové vrtáky do kovu se nejlépe osvědčují v práci s různými druhy kovů s výjimkou pružinové oceli a legovaného hliníku. Pomoci titanových vrtáků se dosahují také dobré výsledky vrtání v plexiskle.

Vrtáky do kovu kobaltové HSSCo / HSS-E

Kobaltové vrtáky do kovu jsou zhotovené z rychlořezné oceli HSS s přísadou kobaltu (5 nebo 8 %). Kobaltová slitina zaručuje vysokou tepelnou pevnost a tím zvyšuje odolnost na opotřebení. Díky tomu je trvanlivost takto vyrobeného vrtáku mnohem vyšší, což umožňuje docílení úspor na dodatečném příslušenství. V souvislosti s tím jsou ideální do ušlechtilé oceli, a zejména pro přesné vrtání v antikorozních a žáruvzdorných ocelích.

Vrtáky do kovu z rychlořezné oceli HSS

Poslední skupina vrtáků do kovu jsou vrtáky zhotovené z vysoce legované nástrojové oceli HSS. Tyto nástroje jsou mnohem levnější než titanové a kobaltové vrtáky a jsou nejčastěji používané do legovaných a uhlíkatých ocelí, šedé litiny, slinutého železa, kujného železa a tvrdých umělých hmot.

Vrtáky

Kuželové vrtáky (na kuželu Morse)

Kuželové vrtáky jsou vrtáky upevněné na kuželu Morse. Kužel Morse slouží pro upevnění vrtáku ve vřetenech soustruhu. Rozměry kuželů Morse byly podrobeny standardizaci rozměrů, pro různé rozměry nástrojů bylo přijato osm normalizovaných velikosti. Rozsah jeho rozměrů se nachází v rozsahu 0 až 7. Rozměr kužele Morse se nejčastěji značí symboly MK v číselném rozsahu [0-7], např. MK5. Je také možno potkat označení MT [0-7]. Symboly MK nebo MT pocházejí od německých slov Morse Kegel (kužel) nebo anglických Morse Taper (kužel).

Použití kuželových vrtáků

Kužel Morse obvykle nachází uplatnění při provádění děr s většími průměry, když na nástroj působí velké krouticí síly. Unášeč na kuželu Morse má za cíl vyloučení protáčení se vrtáku v držáku, což by se mohlo přihodit v případě vrtáků s válcovou stopkou.

Vrtáky DIN 345 se nejčastěji používají jako sdružené nástroje. Znamená to, že pracovní část cca ze 70 % je zhotovena z rychlořezné oceli HSS (High Speed Steel) nebo HSS-E (rychlořezná kobaltová ocel), a další část z obyčejné oceli. Je způsobeno vysokou cenou rychlořezné oceli HSS. Díky tomu vrtáky mohou mít dostupnou cenu. Současně to neovlivňuje životnost a dobu práce nástroje, protože koncová část vrtáku zhotovená z obyčejné oceli je odpovědná pouze za odvádění třísek.

Zvýšení povrchové tvrdosti a životnosti kuželových vrtáků

Pracovní část vrtáků DIN 345 je někdy potahovaná tenkým titanovým povlakem (tj. nitridem titanu). Pak mají označení TiN. Proces spočívá v plazmovém nástřiku tenkého povlaku nitridu titanu na povrch vrtáku. Díky tomu procesu vrtáky získávají vyšší povrchovou tvrdost. Je to velmi nákladný proces a s ohledem na velké průměry vrtáků a poměrně vysokou cenu nitridu titanu spíše málo používaný.

Nejčastěji povrchy vrtáků se oxidují. Tento proces spočívá v potažení povrchu vrtáku tenkou vrstvou oxidu kovu, ze kterého je zhotovený vrták. Oxidované vrtáky jsou značené symboly OX. Proces oxidace snižuje pravděpodobnost koroze vrtáků, což prodlužuje jejich životnost a výkonnost.

Klasický kuželový vrták je prezentován dále:

Klasický kuželový vrták

 

Vrtáky velmi dlouhé DIN 1869

Vrtáky velmi dlouhé jsou vrtáky, které mají za úkol vyvrtat velmi hlubokou díru a s ohledem na tento úkol mají nestandardně větší délku než obyčejné šroubovité vrtáky.

Tyto vrtáky jsou zhotovené v různých rozměrových variantách a obvykle mají tyto rozměry:

Celková délka l1 [mm]

Délka pracovní části l2 [mm]

125

80

160

100

200

125

250

160

315

200

400

250

 

Obdobně jako ostatní nástroje vrtáky velmi dlouhé jsou rovněž zhotoveny z oceli HSS a někdy HSS-E nebo jinak HSSCo (rychlořezná ocel s 5% nebo 8% obsahem kobaltu). Přestože kobalt ve vrtáku přináší větší odolnost proti otěru a větší tvrdost, až 64 HRC, také je méně odolný proti bočním deformacím (vybočení), které mohou nastat při hlubokých vrtech. Čím delší je vrták, tím se stává méně tuhý. Doporučuje se tedy, aby se počáteční vrtání díry provádělo vrtáky se standardní délkou, a pak použít prodloužený vrták jako DIN 1869.

Šroubovité vrtáky velmi dlouhé DIN 1869 – rozměry:

Šroubovité vrtáky velmi dlouhé

d – průměr

l1 – pracovní délka

l2 – celková délka

 


Základní zásady vrtání šroubovitými vrtáky v kovech

Je známo, že pro vrtání v kovech používáme šroubovité vrtáky, které se nazývají také spirální. V případě těchto materiálů se na vrtání kladou tyto požadavky:

  • díra musí být přesně dimenzována,

  • postup vrtání musí být tak rychlý, jak je to možné,

  • vrták musí být používán tak dlouho, jak je to možné (maximální užitkovost).

Splnění těchto tří základních požadavků závisí na obráběném kovu, geometrii vrtáku a technologii výroby tohoto nástroje. Nedoporučuje se používat pro zhotovení děr v kovech vrtáky vyrobené ze standardní nástrojové oceli, a také používat vrtáky určené pro kutily. Řezné hrany těchto nástrojů se rychle otupují a deformují, a tedy stávají se nezpůsobilé pro přesné a výkonné vrtání v kovech.

vrtání šroubovitými vrtáky v kovech

Nyní se vrtáky do kovu zhotovují z rychlořezné oceli HSS. Jsou velice tvrdé, a proto při vrtání zachovávají ostrost a geometrii řezných hran. Jejich velká odolnost proti vysoké teplotě zajišťuje rychlý postup práce, přičemž se nezkracuje jejich životnost. Vrtáky z oceli HSS se používají také v průmyslu. Stojí za zmínku, že pro obrábění nerezové oceli se používají vrtáky zhotovené ze slitin oceli s přísadou kobaltu. Povrch vrtáků do kovu může být potažen speciálními povlaky. Cílem takového zákroku je zvýšení efektivity, kvality a trvanlivosti nástrojů. Tyto povlaky se vyznačují velkou tvrdostí, a tedy jsou odolné proti tření, které se vyskytuje v oblasti obrábění, a kromě toho ho snižují a tím omezují množství tepla vznikajícího během obrábění. Na povlaky vrtáků, které se využívají v ručních vrtačkách poháněných elektricky, se převážně používá nitrid titanu (TiN). Je třeba vědět, že vrtáky potažené tímto nitridem se nemohou používat bez chlazení pro obrábění slitin hliníku. Důvodem toho je příbuznost titanu a hliníku, jejímž důsledkem je ucpávání vrtáků v případě nepoužití chladiva.

Geometrie řezných hran vrtáků je volena podle typu prováděných děr a obráběného materiálu, totiž úhly působení tlaku – špičky a sklonu drážky, určují obráběcí vlastnosti těchto nástrojů. Nejjednodušší formou řezných hran jsou zkroucené kuželové hrany, které spojuje příčná hrana, čili příčné ostří. Nachází se na samotné špičce osy vrtáku, což znamená, že jeho obvodová rychlost se blíží nule. Jeho řezná hrana je tupá a má nepatrný podíl na procesu vrtání. V podstatě pouze brousí povrch obráběného kovu. Protože není ostrá, nevystřeďuje vrták, umožňuje mu vybočovat ze označeného bodu vrtání v první fázi zhotovování díry. V důsledku toho často dochází k poškrábání povrchu obráběných kovových prvků. Proto při vrtání v tvrdých materiálech tření příčného ostří musí být překonáno silným přítlakem nástroje k obráběnému materiálu.

Zkoušky prokázaly, že do 60 % síly přítlaku se spotřebuje na překonání odporu, jakým kov působí na příčné ostří. Velká přítlačná síla a tření v oblasti obrábění jsou příčinou vzniku v ní vysoké teploty. Proto se doporučuje používat vrtáky s poměrně malým příčným ostřím pro zhotovení pilotních děr, které se následně vystružují. Je to ekonomicky efektivnější, protože čím je menší průměr vrtáku, tím je kratší příčné ostří. Pro zkrácení hrany příčného ostří se používají speciální geometrie špiček vrtáků. Má to za cíl zlepšení procesu vrtání. Vrtáky s optimalizovanou geometrii nemusejí být přitlačovány s velkou silou, a tedy usnadňují práci operátorům vrtaček.

Úhel špičky vrtáků vyznačuje délku řezných hran vrtáku. V souladu s tím čím menší je úhel, tím větší je délka těch hran a lepší odvádění tepla z oblasti obrábění. To je výhodné pro hluboké vrtání v tvrdých materiálech. Avšak tenká špička vrtáku podléhá větším zatížením a proto se rychleji opotřebovává. Geometrie s malým úhlem špičky způsobuje také to, že vodicí hrany spirály vrtáku, tzv. fazetky, se později zapojují do procesu vrtání. Proto osové vedení vrtáku v první fázi zhotovení díry je složitější. Důsledkem této geometrie při vrtání průchozích děr v plechu je provrtání materiálu dříve, než fasetky do něho proniknou. To způsobuje zasekávání nebo dokonce zaklínování vrtačky, a také zničení vrtáku, a v krajním případě může to být příčina úrazu operátora. Kromě toho takto vyvrtaný otvor je nepřesný. Vrtáky s velkým úhlem špičky mají menší řezné hrany. Díky tomu je potřebný nižší točivý moment a fazetky se rychleji zapojuji do práce, čímž zlepšují vedení vrtáku v díře. Vrtáky s takovým úhlem umožňují účinné a bezpečné vrtání v plechu.

Úhel sklonu drážky ovlivňuje také velikost úhlu působení tlaku a náběhu. Měkké materiály jako jsou slitiny lehkých kovů, mědi a cínu, které vydávají dlouhou třísku, vyžadují drážku s větším úhlem sklonu drážky v rozsahu 27 – 40°, a tvrdé materiály (legované a vysoce legované oceli) – malý úhel sklonu drážky 10 až 19°, mosaz a měkké kovy, které vydávají malou třísku – velmi malé úhly sklonu držáky. Pro univerzální aplikace, zejména vrtání v ocelích, se doporučují úhly sklonu drážky 19 až 40°.

Vrtání v kovech

Rychlost vrtání je závislá na průměru vrtáku a druhu obráběného materiálu. Tyto rychlosti jsou různé a stálé pro daný kov. Při stanovení správné rychlosti vrtání, jak již bylo zmíněno, se zohledňuje také průměr vrtáku podle výše uvedeného pravidla: čím menší je jeho průměr, tím větší jsou otáčky obrábění. Samozřejmě docílení v ručních vrtačkách přesných potáček doporučovaných pro daný materiál (kov) a průměr vrtáku je velmi těžké z důvodu na neexistenci příslušných ukazatelů ve stroji, a jejich udržování na stálé úrovni při celém procesu obrábění je nemožné. Proto o výkonu a správnosti práce těmito stroji rozhoduje de facto zkušenost operátora.

Přítlak, jaký je nutno vyvinout na vrtačku, je závislý na způsobu označení bodu vrtání, a také na vlastnostech obráběného materiálu. Základní zásada, kterou je nutno se zde řídit, je samozřejmá: tvrdé materiály vyžadují větší přítlak než měkké. Pokud např. vrtáme nerezovou ocel s malým přítlakem, řezné hrany vrtáku jen škrábou její povrch. Vrták pak bude velmi pomalu pronikat do vnitřku materiálu a z důvodu tření vznikne mnoho tepla, které nebude rychle odváděno. Důsledkem toho bude díra s ohořelými stěnami nebo ztráta tvrdosti nástroje, tedy de facto jeho zničení.

Důležitý při vrtání v kovech (ostatně nejen v nich) jet také správně určený jeho směr. Pro dosažení rychlého vniknutí do obráběného kovu a vysoké kvality vrtání je nutno během celého procesu obrábění vyvozovat na vrtačku přítlak, jehož vektor (směr) se kryje s osou vrtáku. Pokud nezohledníme tyto rady, obdržíme nepřesné díry a můžeme způsobit zničení vrtáku. Kromě toho jsme donuceni použít větší sílu pro provedení takové nesprávné operace.

Jak je známo, teplo během vrtání vzniká v důsledku tření řezných hran o obráběný materiál. Je hlavně odváděno ven třískami, částečně je absorbováno vrtákem a obráběným materiálem. V případě vrtání hlubokých děr se odvádění tepla třískami může ukázat nedostačující a v důsledku dostaneme ohořelou díru. Během vrtání, např. v lehkých kovech, může také docházet k ucpávání pilinami drážek odvádějících třísky. Důsledkem toho je nepřesné provedení díry, zvýšení teploty v oblasti obrábění, a v krajním případě zničení vrtáku. Použití chladiv chrání před těmito negativními jevy a optimalizuje proces vrtání. Proto chladivo musí také mazat, aby se snížilo tření, v jehož důsledku vzniká teplo. Chladicí emulze jsou tedy oleje nebo maziva se speciálním složením. Nesmí se při obrábění kovů požívat voda jako chladivo, protože způsobuje korozi.

Závěrem úvah o vrtání v kovech lze říci, že znalosti a schopnosti, a také zkušenosti operátorů rozhodují o efektivitě a výkonnosti těchto operací. Proto správná práce s takovou vrtačkou vyžaduje jak zkušenosti, tak i znalosti zásad obrábění.

Technika vrtání

Kvalita a efektivita procesu vrtání nezávislá na parametrech obrábění a dovednosti operátora obráběcího stroje. Hlavní parametry obrábění během vrtání jsou počet otáčet vřetena a axiální posuv.

Počet otáček vřetene vrtačky lze snadno vypočítat z jednoduchého vzorce, je však nutno znát rychlost obrábění, která je závislá na druhu obráběného materiálu, průměru díry a materiálu vrtáku. V praxi počet otáček vřetene odečteme z tabulek (tab. 1). Pro volbu rychlosti obrábění má také význam to, zda při vrtání bude použito chlazení, nebo zda se bude uskutečňovat na sucho. Při vrtání na sucho musí být rychlost obrábění asi dvakrát menší, než je to uvedeno v tabulce. Rychlost axiálního posuvu je také závislá na druhu obráběného materiálu, průměru díry a materiálu vrtáku a obdobně jako rychlost obrábění ji odečteme z tabulek.

Technika vrtání 1

Předměty velké a těžké nevyžadují připevnění během vrtání, avšak menší a lehčí je nutné trvale znehybnit. Je to zejména nezbytné při vrtání děr s většími průměry. Při zhotovování děr vrtáky s menšími průměry obvykle stačí přidržet obráběný předmět v ručním svěráku nebo ve strojním svěráku. Upevnění ve strojním svěráku je nutné při vrtání vrtáky s většími průměry, a často dokonce tento svěrák musí být připevněn ke stolu vrtačky. Při vrtání průchozích děr se pod obráběným předmětem umístí podložka z měkkého kovu nebo dřevěná, aby se zamezilo navrtání stolu nebo svěráku. Pro vrtání radiální díry v hřídeli se používá hranolový podstavec a podložka s přítlakem. Podobné podložky a přítlaky se používají také pro připevnění přímo na stole vrtačky velkých předmětů a s nepravidelnými tvary. Tento způsob připevnění předmětů se může použít pouze na těch vrtacích stolech, které mají T-drážky, do kterých se zavedou speciální šrouby s čtvercovými hlavami.

Před zahájením vrtání je nutné orýsovat osu díry a označit důlčíkem polohu jejího středu. Často se rýsuje dodatečný kruh, zejména při větších průměrech, aby se snadněji dalo kontrolovat správnost nastavení vrtáku v době vrtání a soustřednost díry a orýsovaného kruhu. Dalším úkonem, který je nutno provést před vrtáním, je upevnění vrtáku. Sedlo vrtákového sklíčidla musí být pečlivě vyčištěné, a sklíčidlo vrtáku utřené do sucha. Vrták se ve sklíčidle drží sílou tření a spolehlivost uchycení je závislá na čistotě stýkajících se ploch. Z drážek vrtáku je nutno odstranit třísky, které zůstaly po obrábění předešlé díry.

Při vrtání s ručním vedením vrtačky je třeba vrták vést podél osy prováděné díry. Vychýlení vrtačky při vrtáku částečně zahloubeném vede zpravidla ke zlomení vrtáku (menší průměry) nebo rozbití díry (větší průměry). Vrtání díry začíná zkušebním navrtáním, tedy vyvrtání kuželovitého důlku s průměrem rovnajícím se cca 1/3 průměru vrtané díry. Po zjištění shody jeho polohy s narýsovanou osou je možno pokračovat ve vrtání. Při vrtání má podstatný význam rychlost axiálního posuvu, zejména pokud používáme vrtáky s menšími průměry, a díra má větší hloubku. Příliš rychle přemisťování vrtáku může být příčinou jeho ohnutí a vychýlení osy prováděné díry od požadované polohy. Poměrně nebezpečnou fází vrtání průchozích děr je okamžik výstupu nástroje z obráběného materiálu. Při této činnosti se odpor prudce snižuje a řezné hrany pracovní části nástroje odebírají velkou vrstvu obráběného materiálu a vrták se může zpříčit nebo dokonce zlomit. Abychom se tomu vyhnuli, je nutno v této fázi značně snížit rychlost posuvu vrtáku. Při vrtání neprůchozích děr je třeba nasadit na vrták opěrný kroužek připevněný šroubem.

technika vrtání 2

Stolní vrtačky mají pro tento účel nastavitelný mechanizmus s nárazníkem pro nastavení velikosti posuvu vřetena vrtačky se sklíčidlem vrtáku. Při vrtání hlubokých děr je nezbytné občasné vytahování vrtáku za účelem odstranění třísek nahromaděných v díře a drážkách. Po převrtání díry je nutno nejprve z ní vysunout vrták, a teprve potom vypnout pohon vrtačky, protože zastavení vrtáku v díře by mohlo způsobit zlomení tohoto nástroje. Riziko zlomení vrtáku existuje také při příliš malém počtu otáček a příliš velkém posunu. Vrtání díry v šikmých vnějších stěnách vyžaduje předchozí provedení zahloubení a označení v něm důlčíkem středu díry. Pomocí ručních vrtaček je možno vrtat díry s průměrem do 13 mm. Díry s průměrem nad 20 mm se vrtají několikafázově na stolních nebo větších vrtačkách. Začíná vyvrtáním nejprve díry s průměrem 8 – 10 mm a pak se provádí druhotné vrtání (tj. rozvrtávání) vrtákem s průměrem rovnajících se jmenovitému průměru díry.

Při vrtání děr se doporučuje používání vhodné chladicí a mazací kapaliny, nejčastěji olejové emulze (tab. 2.). Proud této kapaliny odvádí teplo vznikající během vrtání, snižuje tření vrtáku o obráběný materiál a usnadňuje odstraňování třísek a tím snižuje odpor obrábění. V dílenské praxi přináší dobré výsledky také pravidelné dávkování malých množství kapaliny do zóny obrábění (např. štětečkem smočeným v kapalině). Během vrtání je nutno dodržovat zásady bezpečné práce. Všechny otáčející se díly vrtačky, kromě sklíčidla, musejí být během vrtání zabezpečené kryty. Obráběný předmět se nesmí držet v ruce. Vrtaný předmět a vrták musejí být silně i pevně upnuté. Třísky vznikající při vrtání musejí být odstraňovány výhradně kartáčem a teprve po odpojení vrtačky a odstranění vrtáku od obráběného materiálu. Nepřípustné je dotýkat se sklíčidla nebo vrtáku během provozu vrtačky.

Tabulka 1. Rychlost obrubní v a posuvu p při vrtání šroubovitými vrtáky

Obráběný materiál

Vrtáky z uhlíkaté oceli

Vrtáky z rychlořezné oceli

Vrtáky z uhlíkaté oceli

Vrtáky z rychlořezné oceli

Průměr vrtáku (mm)

1 – 15

15 – 40

1 – 15

15 – 40

v (m/min)

p (mm/ot.)

p (mm/ot.)

Měkká litina

14

20

0,05-0,1

0,15-0,2

0,05-0,2

0,25-0,3

Střední litina

10

15

Tvrdá litina

8

12

Měkká ocel

16

25

Střední ocel

14

20

Tvrdá ocel

10

15

Měď

22

50

0,05 – 0,175

0,2 – 0,225

0,05 – 0,25

0,25 – 0,35

Mosaz

14 – 18

25 – 40

Hliník

30

40

 

Tabulka 2. Chladiva používané při vrtání

Obráběný materiál

Na sucho

Olejová emulze

Petrolej

Terpentýn

Uhlíková ocel

+

Legovaná ocel

+

Ocelolitina

+

Litina

+

+

Mosaz

+

+

Měď

+

+

Hliník

+

+

Dural

+

 

Prohlubování, vystružování a navrtávání

Zhotovení díry v kovovém předmětu neznamená vždy konec obrábění. V mnoha případech díru zhotovenou vrtákem je třeba prohloubit nebo vystružit. Často vrtání otvoru s tolerovanou polohou jeho středu musí předcházet navrtání.

Hodně děr zhotovených v kovových dílech slouží pro provedení šroubových, nýtovaných nebo kolíkových spojů. Takovéto díry často musejí mít tvar více složitý než je možno docílit při použití šroubového vrtáku. Mnohdy ve šroubových spojích hlava šroubu nebo vrutu nemůže vyčnívat nad horní plochu předmětu. Pro zapuštění hlavy šroubu do materiálu je třeba díru v něm dříve vyvrtanou zvětšit z čelní strany zhotovením na určité délce zahloubení potřebného průměru. Tato činnost má název prohloubení. Díry se prohlubují záhlubníky, které se rozdělují na čelní s válcovou stopkou a kuželové.

Čelní záhlubníky s válcovou stopkou mají vodicí čep s průměrem dříve zhotovené díry a tři, čtyři nebo více břitů na čelní ploše. Během operace prohlubování musí být obráběný předmět pevně a nehybně upevněn a záhlubník vedený v ose díry. Záhlubníky s válcovou stopkou slouží také pro obrábění čelních ploch a okrajů nálitků. Kuželovými záhlubníky lze provést zahloubení na kuželovou hlavu šroubu nebo vrutu. Je možné jimi odstraňovat rovněž ostré hrany vyvrtané díry. Kuželové záhlubníky mohou mít úhel špičky 30°, 45°, 60°, 90° a 120°. Existují také speciální záhlubníky pro obrábění vícestupňových a tvarových povrchů.

technika ručního vystružování

Pokud ve zhotovené díře má být umístěný přesně lícovaný spolupracující prvek, např. ložisko, čep, pouzdro, musí být proveden s velkou rozměrovou přesností, a její vnitřní stěny musejí být velmi hladké. V takových případech je po vyvrtání nutné vystružení díry, tedy zvětšení průměru díry na přesný rozměr se současným zlepšením hladkosti povrchu. Tato operace se provádí pomocí nástrojů nazývaných výstružníky. Díry určené pro vystružování se zhotovují vrtáky s průměrem poněkud menším než je požadovaný. Přesný rozměr díry se dociluje po vystružení. Přídavek materiálu ponechaný na vystružení je závislý na průměru a pohybuje se od 0,05 mm pro průměr 1,6 mm do 0,75 mm pro průměr 20 mm. Pro díry s průměrem od 8 mm výše se doporučuje používání dvou výstružníků: uběráku a pak hladíku.

Uběrák odstraňuje cca 80 % přídavku, a hladík zbylé 20 %. Pokud není vyžadována velká přesnost rozměru a tvaru, je možno se omezit na vystružení uběrákem. Výstružníky podle průměru mají tři až 12 ostří. V případě sudého počtu ostří tyto jsou rozmístěné nerovnoměrně po obvodu, protože to zajišťuje větší přesnost rozměru a tvaru obráběné díry. Ostří (zuby) výstružníků mohou být rovné nebo šroubové (pravo- nebo levotočivé). Úhel sklonu šroubových zubů činí 7 až 15°. Výstružníky se šroubovými zuby mají lepší vedení v díře a používají se pro obrábění děr s drážkami a kanálky.

Kromě výstružníků se stálým rozměrem existují rovněž výstružníky stavitelné a rozpěrné, jejichž průměr se dá seřizovat v nepatrném rozsahu. V těchto výstružnících, s průměrem nepřesahujícím 30 mm, je rozsah regulace průměru obvykle 0,25–1,0 mm. Používají se nejčastěji při opravárenských pracích. Pro obrábění kuželových děr se používají kuželové výstružníky. Mohou mí sbíhavost 1:100, 1:50, 1:30 a 1:10. Sada kuželových výstružníků se skládá ze tří kusů: úvodního, uběráku a hladíku. Podle druhu obráběného materiálu výstružník je nutno mazat: při obrábění oceli – minerálním olejem, hliníku – terpetýnem s petrolejem, duralu – řepkovým olejem, mědi – olejovou emulzí. Díry v litině, mosazi a bronzu je možno vystružovat na sucho.

Prohlubování, vystružování a navrtávání

Při ručním vystružování, po připevnění obráběného předmětu, výstružník je nutno částečně zavést do vyvrtané díry a úhelníkem zkontrolovat kolmost nástroje k povrchu předmětu. Pak nasadit ovládací kolečko na čtvercový konec stopky a uvést nástroj do točivého pohybu ve směru obrábění a současně vyvozovat shora lehký přítlak na obě ramena kolečka. Výstružníkem se nesmí otáčet v díře opačným směrem, protože to vystavuje ostří výstružníku na vylámání a povrch díry může být deformován. Po vystružení díry uběrákem je třeba jej vyjmout a vložit do díry výstružník-hladík a opakovat všechny činnosti. Výstružník se obvykle vytahuje z opačné strany po úplném přechodu dírou. Proto při připevňování předmětu ve svěráku je třeba pod ním ponechat potřebný prostor na výběh výstružníku. Předměty velké, těžké a stabilní nevyžadují upevnění pro vystružování.

Při vystružování kuželových děr je velmi důležitá vhodná příprava díry pro vystružování. Kuželová sedla s malou sbíhavostí (1:100, 1:50) se vystružují jedním výstružníkem po předchozím vyvrtání díry s příslušným průměrem. Pokud je sedlo hodně hluboké, díra se vrtá dvouetapově, což zahrnuje vrtání na plnou hloubku a přivrtávání o něco větším vrtákem cca do poloviny hloubky. Vystružování kuželových otvorů s velkou sbíhavostí sadou tří výstružníků vyžaduje předchozí zhotovení třístupňové díry. Po plném vyvrtání se provádí dvakrát přivrtávání, vždy do 1/3 hloubky.

Navrtávání spočívá ve zhotovení prohlubenin na povrchu předmětu, které se nazývají důlky. Je to zákrok, který spojuje vrtání a prohlubování. Navrtávání se nejčastěji provádí na čelních plochách hřídelů nebo tlustých tyčí, které jsou dále určeny pro soustružení nebo broušení. Navrtávání se často používá před vrtáním díry s velkým průměrem a přesné (tolerované) poloze jejího středu. Důlky zajišťují velmi dobré vedení vrtáku. Rozlišujeme důlky obyčejné, chráněné a obloukové. Rozměry důlků jsou normalizované. Navrtávání se provádí pomocí záhlubníků, které se nazývají analogicky jako druhy důlků. Jsou to nástroje oboustranné, které mají na obou koncích pracovní části a jimiž se navrtávají důlky. Střední část záhlubníku má válcovou stopku, která umožňuje jeho upnutí ve sklíčidle vrtačky.

Nejdůležitější zásady vrtání v kovu

Vrtání v kovu vyžaduje nejen dovednosti, ale také použití vhodného vrtáku. Rozhodně bychom neměli používat nástroje určené pro jiné materiály, např. dřeva či betonu. Pro to se hodí kvalitní vrtáky do kovu, vhodně zvolené pro druh obráběného materiálu a velikost prováděných děr.

10 rad vrtání v kovu

10 užitečných rad na téma vrtání v kovu

  1. Jak již bylo zmíněno, nejdůležitější je vhodná volba vrtáku ke specifice kovu. Obvykle jsou vrtáky určené pro vrtání měkkých kovů, např. mědi, hliníku. Pokud však máme do činění s tvrdými kovy, např. nerezovou ocelí, je nutno zvolit kobaltové vrtáky, z karbidu titanu či chrom-vanadové oceli. O tom, že se vrták hodí pro použití v případě tvrdých kovů, sděluje označení HSS.

  2. Velmi důležitá je také správná volba rozměru vrtáku. Standardní rozměry jsou 3 až 32 mm. Na trhu najdeme také tlustší vrtáky, avšak jejich použití je mnohem méně časté.

  3. Pokud je vaším cílem vyvrtání velké díry, je nejlépe dříve zhotovit díru vrtákem s menším průměrem. Díky tomu při použití tlustšího vrtáku omezíme problém prokluzování nástroje po povrchu. Pokud existuje taková nutnost, práci je možno rozdělit dokonce na několik etap a použít několik rozměrů vrtáků a postupně zvětšovat jejich průměr.

  4. Kromě tloušťky vrtáku se také počítá jeho délka, která ovlivňuje hloubku zhotovované díry.

  5. Při vrtání měkkých kovů se tvoří třísky a při vrtání tvrdých kovů – piliny. Pro oba tyto typy kovů je nutno zvolit odlišné vrtáky. Vrtáky do měkkých kovů mají řezné hrany více ploché, čímž se snadno prořezávají do kovu. Na druhou stranu vrtáky do tvrdých kovů jsou mnohem ostřejší, mají zbroušenou řeznou hranu a drážku a pracovní část je velmi tvrdá.

  6. Je nutno pamatovat také na přizpůsobení rychlosti vrtání. Čím je tvrdší materiál, tím menší rychlost vrtání je třeba aplikovat. Jak se pozná, že rychlost byla dobře zvolena? Obraťte pozornost na třísky. Pokud jsou dlouhé, mají jednotnou strukturu a průběžně „vycházejí“ zpod vrtáku, je to známka toho, že rychlost je optimální.

  7. Čeká vás vrtání v tenké tabuli plechu? Pamatujte, abyste jej nikdy nedrželi přímo v rukách během provádění této činnosti. Plech se umístí mezi dvěma kusy dřeva a teprve pak je možno přistoupit k vrtání. Díky tomu získáme správně zhotovenou díru bez otřepů a práce proběhne bezpečně.

  8. Máte snad vyvrtat díru v kovové rouře? V tomto případě vrtačku upevněte na stojanu a použijte svěrák. Pokud chcete předejít deformacím roury během vrtání, můžete do ní vložit kus dřeva stejného tvaru a rozměru.

  9. Pamatujte, abyste během vrtání nepoužívali příliš velkou sílu. Činnost je nutno provádět pomalu, precizně a nejlépe s použitím co nejmenší síly. Některé kovy potřebují trochu více času, aby v nich byla vytvořena díry odpovídající velikosti – dokonce při použití vhodně zvoleného, kvalitního vrtáku do kovu.

  10. Během vrtání v tvrdých kovech, např. oceli, je často nutné mazání a chlazení vrtáku. Je třeba pro to připravit speciální olej.