Vrtací závitořezné frézy zkracují výrobní časy

• | Tisk |

Podrobnosti

Vytvořeno 16. duben 2009

Napsal MM Průmyslové spektrum

Tím, že není nutná výměna nástroje, dochází ke zkrácení vedlejších časů. Stejně tak se zkrátí vlastní výrobní časy a sníží se zmetkovitost. Řezání závitů je většinou poslední nebo jedna z posledních operací, které se na výrobku provádějí. Znamená to, že do obrobení výrobku byly již investovány značné náklady. Špatně vyřezaný závit nebo zlomený závitník představují vícenáklady, nebo dokonce zmetek. Markantní je to zejména u výrobků z těžkoobrobitelných materiálů, jako je slitina Inconel 718 používaná na výrobu součástí leteckých motorů. U těchto výrobků není možné z hlediska bezpečnosti provozu letadla použít pro vytažení zlomeného závitníku technologii EDM – vznikne zmetek.

Pozornost výrobců nástrojů je proto věnována využití jiného kinematického schématu obrábění, než se používá u řezání nebo tváření závitů závitníkem. Na trh jsou dodávány vrtací závitořezné frézy (obr. 1), které umožňují vyrobit závit najednou, včetně vyvrtání a zahloubení díry.

Obr. 1. Vrtací závitořezné frézy od firmy Komet

Existují dva způsoby výroby závitů. Postup práce prvního způsobu (obr. 2): vyvrtání a zahloubení díry – vyjetí v díře nahoru o hodnotu stoupání – radiální nastavení frézy na jmenovitý průměr závitu – posuv frézy dolů o stoupání závitu při současné rotaci frézy kolem své osy a kolem osy díry – radiální odjetí frézy do osy díry – vyjetí nástroje z díry. Princip druhého způsobu (obr. 3): zahloubení – vrtání díry se současným řezáním závitu (fréza se otáčí a posouvá kolem své osy a současně koná rotační pohyb kolem osy vrtané díry) – odjetí do osy díry – vyjetí z díry – podle potřeby odstranění otřepů z čela díry.

Obr. 2. Výroba vnitřních závitů do ocelí s vysokou pevností (60 HRC)

Vrtací závitořezné frézy mají oproti běžně používaným závitníkům nesporné výhody spočívající především v tom, že závit se vyrobí najednou, tj. jedním nástrojem se provede vyvrtání díry, její zahloubení a vyřezání závitu. Toto vede ke značným úsporám na vedlejších časech daných zejména vynecháním výměny nástrojů. Další výhodou je snadné vyjmutí případně zlomeného (nebo poškozeného) nástroje z díry. Není nutné použít zdlouhavé technologie EDM. Nemalou předností je také možnost vyřezat závit téměř do dna neprůchozí díry, neboť fréza nemá řezný kužel, který je nutný u závitníků.

Jaká mají vrtací závitořezné frézy omezení? V prvé řadě je to požadavek na obráběcí stroj, aby měl možnost konat potřebné pohyby a tyto podle potřeby vzájemně svázat. Jde o vázané pohyby posuv ve směru osy nástroje, rotace kolem osy nástroje a rotace nástroje kolem osy díry. Dalším omezením je požadavek na přesné nastavení nástroje vzhledem k obrobku, aby korigovaný tvar boků závitu frézy vyrobil přesně požadovaný závit co do rozměrů i tvaru. Současná obráběcí centra oba tyto požadavky splňují.

Vzhledem ke kinematice obrábění je zajímavá také konstrukce frézy. Poloha nástroje vůči obrobku a kinematika pohybů vedou k nutnosti korekce tvaru boků závitů frézy. Vnější průměr frézy je přibližně stejný jako malý průměr vyráběného závitu.

Vrtací závitořezné frézy se vyrábějí jako monolitní ze slinutých karbidů opatřené povlakem, v rozsahu průměrů 2 až 20 mm, délka řezné části pro M2 až M12 je 1,2D a 2D, pro větší rozměr také 2,5D. Pro díry hluboké 3D je určena speciální fréza v rozsahu M6 až M12. Chladicí kapalina je do místa obrábění vedena tělesem, což zaručuje dodání kapaliny tam, kde je to skutečně potřebné. Nástroje větších průměrů než 20 mm mají ještě v bocích díry pro výstup kapaliny, což zajišťuje zejména u hlubokých děr dostatečné mazání po celé délce záběru nástroje. Fréza má 2, 3 nebo 4 drážky ve šroubovici, tím je dán klidný chod nástroje při práci a krátký čas obrábění. 

Při použití vrtacích závitořezných fréz není nutné reverzovat otáčky vřetena nebo závitové upínací hlavy jako při použití závitníků. Nedochází tedy k velkému zrychlení nebo zpomalení hmotných částí stroje, a proto nenastává jejich velké zatížení. Směr otáčení frézy je stále stejný. Toto je výhodné zejména při obrábění velkými řeznými rychlostmi, kdy je nutné vzhledem k malému průměru nástroje použít vysoké otáčky, často více než  30 000 min-1.

Při klasické výrobě závitů závitníkem je pro každou operaci nutné použít jiný nástroj – vrták, záhlubník a závitník. V řídicím programu stroje to představuje určitou komplikaci v programování sledu operací a v souladu jejich výměny. Každá výměna nástroje prodlužuje vedlejší časy obrábění. Časové úspory se projeví zejména při obrábění součástí z neželezných kovů, kde vzhledem k používaným vysokým řezným rychlostem jsou hlavní časy obrábění velmi krátké.   

Celý článek na MM Průmyslové spektrum