1. VRTÁNÍ Předmět: M + T Ročník: I. Klíčová slova: vytváření děr, navrtávání, vrtání, vyhrubování, vystružování, zahlubování, navrtávák, vrták, výhrubník, výstružník, záhlubník Jméno autora: Ing. Milan Malý Střední škola strojírenská a elektrotechnická, Brno, Trnkova 113 Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Zkrácený název projektu: SPORAReg.č.:CZ.1.07/1.5.00/24.0304

2. ÚVOD Vrtání je velmi stará technologická operace, která slouží k vytváření otvorů vrtákem nebo jiným nástrojem (kolovrátek, nebozez, apod.) Práce může být ruční nebo pomocí stroje Vrtačka – ruční (s ručním pohonem nebo s motorem) - nebo strojní (jen s motorem). Jsou také používány i jiné stroje k třískovému obrábění (soustruh, frézka, klasické i CNC). V následujícím probereme : --- vrtání -- stroje a nástroje -- vrtačky a vrtáky. --- navrtávání --- zahlubování --- vyhrubování --- vystružování

3. VRTÁNÍ Nástrojem na vrtání je vrták. Strojem do kterého se vrták upíná je nejčastěji vrtačka. Vrták však lze použít u na soustruhu nebo frézce.

4. VRTÁK Vrták je nástroj k vytváření kruhových otvorů do materiálu. Nejčastější vrták na vrtání kovů má tvar dvojchodé pravotočivé šroubovice. Na jednom konci ukončena břity a na druhém konci přechází do upínací stopky. ( Vyjímečný je vrták oboustranný. Výjimečný je také například nebozez – ruční vrtací nástroj bez použití vrtacího stroje, pouze na díry do dřeva.) Vrtaný materiál Vrtání lze provádět na většině materiálů. Vrtáky se liší tvarem, vlastním materiálem vrtáku, vrtacím postupem. Tam, kde vrtání není možné, je nutno zvolit jinou technologii. Materiál vrtáku nástrojová ocel - do dřeva rychlořezná ocel HSS, HSSCo,PM HSS - do oceli (HSS = až 2,06 % uhlíku a až 30 % legovacích kovů, jako wolfram, molybden, vanad, kobalt, nikl, titan. (S uhlíkem vytváří karbidy.) slinutého karbidu - do zdiva, i do betonu, (s příklepem) Ostatní – SK do oceli a ostatních kovů, plátky, stejně jako technický diamant Upínání vrtáků do vrtaček vrták s válcovou stopkou vrták s Morse kuželem Ostatní P O K R A Č O V Á N Í

5. Základní typy (podle tvaru) navrtávák spirálový (se šroubovitými drážkami) - běžné válcové otvory stupňovitý vrták - k zhotovování více průměrů jedním nástrojem plochý vrták - možno vyvrtat větší průměry, větší pevnost záhlubníky - kuželové, zaoblené, osazené otvory hlavňový vrták - jednobřitý, pro hluboké díry, vnější vyplachování ejektorový vrták - pro hluboké díry, větší přesnost než hlavňový, vnitřní vyplachování Ostatní Cena vrtáku velmi roste s vrtanou hloubkou, obvykle uváděnou v násobcích průměru vrtáku (2D, 3D, …)

6. Vyvrtávání 6 Vyvrtávání je zvětšování již předem zhotovených otvorů, které byly vytvořeny vrtáním, kováním, předlitím apod.

7. POPIS A VLASTNOSTI VRTÁKU Pracovní rychlost vrtáku je různá dle materiálu vrtáku a vrtaného materiálu. U vrtáku HSS při vrtání oceli třídy 11 bývá tato rychlost volena do 30 m/min. (U nástrojů z řezní keramiky při zpracování měkčích materiálů – např. slitin hliníku dosahuje řezná rychlost hodnot okolo 200 m/min., u zpracování nerezových ocelí je naopak nízká, protože nerezová ocel je velmi tvrdá.) Počet otáček nástroje tedy závisí na jeho průměru. Řezná rychlost – je uvažována rychlost na obvodu nástroje - ta se pak snižuje s průměrem nástroje a ve středu vrtáku je vlastně nulová.

8. POPIS A VLASTNOSTI VRTÁKU 8 1 - těleso 2 - stopka 3 - unášeč 4 - krček 5 - šroubovitá drážka 6 - hrot 7 - fazetka 8 - jádro 9 - žebro

9. POPIS A VLASTNOSTI VRTÁKU Některé vrtáky mají uvnitř jádra dva otvory o poměrně malém průměru, kterými je přiváděna chladící kapalina k místu řezu. Kapalina chladí vrták, maže místo řezu a vyplavuje třísky drážkami ven. (označeny často IC – inter cooling).

10. POPIS A VLASTNOSTI VRTÁKU Tuhost vrtáku je dána jeho průřezem. Ten je válcový, oslabený o vybroušené drážky na odvod třísek Proto je tuhost poměrně špatná. To má za důsledek : --- nutnost použít návrtávací či středící vrták před použitím vrtáku. --- nekruhový profil vyvrtaného otvoru, který je nutno dopracovat pomocí výhrubníku a výstružníku.

11. BROUŠENÍ VRTÁKU Každý nástroj se otupí. Některé nástroje lze znovu nabrousit -. (Vrtáky s povlakem není možno jen nabrousit, je nutno také napovlakovat. SK destičky se většinou nebrousí) Při broušení vrtáku je nutno dodržet správný tvar ostří vrtáku : --- Stejně dlouhé hlavní břity --- Stejně velké úhly hřbetu --- Symetrický sklon břitu ------ Tohoto lze dosáhnout jedině na ostřičce (speciální bruska k broušení vrtáků), při broušení na brusce „v ruce“ nejsou tyto podmínky nikdy splněny. Vrtáky se sice brousí i ručně – ale kvalita nemůže být perfektní, vhodná je pouze pro „domácí“ účely. Nesprávnou geometrií (tvarem) vrtáku --- se snižuje výkon vrtání, --- se snižuje životnost vrtáku --- vznikají díry o špatném průměru --- ostatní …(např. to odnáší nervy vrtajícího)

12. VRTAČKA Vrtačka = obráběcí stroj, k třískovému obrábění, Nejčastěji k vrtání otvorů. (Dále k zahlubování, vyhrubování, vystružování, řezání závitů, ….) Upnutí nástroje – sklíčidlo nebo morse kužel, v každém případě do vřetena vrtačky. Pohon – (ruční je již jen u starožitných vrtaček, stejně jako např. transmise), dnes elektromotorem (někdy i pneumaticky – viz zubní vrtačka …) Ruční přenosné elektrické vrtačky poháněné jednofázovým elektromotorem bývají často vybaveny příklepem t.j. vibračním mechanismem, jenž usnadňuje rozrušování zdiva při vrtání do betonu a jiných stavebních materiálů. Rozdělení vrtaček --- ruční - akumulátorové, s přívodem el. en. - jednofázové --- strojní (většinou vertikální, někdy i s natáčením, sloupové, stojanové, otočné, …)

13. UPNUTÍ VRTÁKU DO PRACOVNÍHO STROJE - SKLÍČIDLO Sklíčidlo je součást vrtaček (ale i soustruhů apod.), která upíná nástroj – vrták (u soustruhu i obrobek). Do sklíčidla se upínají vrtáky s válcovou stopkou. Sklíčidla bývají tříčelisťová. Dvoučelisťové sklíčidlo je nevhodné – nepřesné, 4 a více čelisťová se používají jen u soustruhů. K upnutí – sevření a také k rozevření – uvolnění sklíčidla slouží klička

14. UPNUTÍ VRTÁKU DO PRACOVNÍHO STROJE - MORSE KUŽEL (MORSE TAPER) Morse kužel je způsob upínání vrtáku ve vrtačce Je to způsob velmi přený, a lze jím upínat u jiné rotační nástroje o v jiných strojích (výstružníky, frézy, …. Princip je nasunutí kuželového nástroje do kuželového protikusu - vřetena stroje. Nástroj drží – třením a tahem nelze vyjmout – nutnost vyklepnutí. Výhody snadné upínání, rychlost při výměně nástroje, velmi vysoká přesnot uchycení nástroje – ten je uchycen ve středu osy otáčení vřena vrtačky Vynálezce - Stephen A. Morse, 1864, USA (jiný než vynálezce Morseovy abecedy). Existuje větší množství normovaných velikostí, hlavní rozměrem je největší průměr kuželu nástroje v mm: MS0 = 9,045 - Morse 1 – má průměr 9,045 mm MS1 = 12,065 MS2 = 17,780 MS3 = 23,825 MS4 = 31,267 MS5 = 44,399 MS6 = 63,348

15. CHLAZENÍ Chlazení při technologických operacích navrtávání, vrtání, zahlubovábní, vyhrubování a vystružování se volí s ohledem na obráběný materiál, a také na to, že břity nástrojů se rozehřívají na vysoké teploty, což může poškozovat vnitřní krystalickou strukturu materiálu nástroje a měnit jeho vlastnosti. Chladící kapalinou má obvykle splňovat i funkci mazání. Může to být voda, olej, chladící emulze, líh. (Při použití hořlavin jsou zvláštní bezpečnostní opatření nutná.) Při vrtání kde není chlazení, je vhodné alespoň pomocí štětce natřít pracovní místo některou chladící kapalinou. Vnitřní chlazení – IC – umožňuje velmi dobré pracovní podmínky pro ostří Nástroje. Cena IC nástroje je však vyšší, a také cena stroje, který na to musí být uzpůsoben. Tlak vstupující chladící emulze je vysoký – 10 až 30 atm.

16. PRACOVNÍ POSTUP průchozí díra, slepá díra, předvrtaná díra 1.Vrtané místo musíme vyměřit a označit důlčíkem nebo vyvrtat malý otvor navrtávacím vrtákem. Toto je nutné k tomu, aby vrták před vniknutím do vrtaného materiálu se neposunul. 2.Zvolíme správné otáčky – dle průměru vrtáku a dle vrtaného materiálu. 3.Dle průměru díry vrtáme buď jediným vrtákem přímo potřebný průměr otvoru. Při větších rozměrech je nutno vyvrtat prvně díru menšího průměru a potom větším vrtákem požadovaný průměr. 4.Zajistíme potřebné chlazení. 5.Při hlubších dírách je nutné několikrát vrtání přerušit a vyfoukat (tlakovzduchem) 6.Provedeme dokončovací operace – sražení hran apod.

17. ZAHLUBOVÁNÍ Záhlubník je nástroj na zahloubení vyvrtané díry v obrobku. Materiál záhlubníku je stejná jako u vrtáku. Účel zahloubení : --- sražení ostré hrany a odstranění otřepů po předchozím vrtání --- vytvoření prostoru pro hlavu šroubu. --- ostatní.

18. DOKONČENÍ DÍRY - VYHRUBOVÁNÍ A VYSTRUŽOVÁNÍ Jak již bylo uvedeno, vrták má nízkou tuhost z důvodu výrazného zeslabení tělesa vrtáku dvěma drážkami pro odvod třísek. Toto má za následek nepřesný tvar vytvořeného otvoru a jeho nepřesný rozměr a špatnou kvalitu povrchu. Ve většině případů však tyto nedostatky nemají vliv na kvalitu výrobku a proto se další operace neprovádějí. V případě, že je požadován přesný rozměr, tvar, kvalita povrchu je nutno provést dokončovací operace vyhrubování a vystružování. Nástroje jsou výhrubník a výstružník. Vyhrubování a vystružování se provádí obvykle na vrtačkách (soustruhu, frézce, …) Tyto operace lze provádět i ručně, pomocí vratidla, je to však pracné a málo přesné.

19. VYHRUBOVÁNÍ Nástroj – výhrubník se podobá vrtáku – ale rozhodně by nemohl vrtat do plného materiálu. Úběr výhrubníku je asi1 mm (na poloměr, na průměru 2mm) Pracovní hrana je pouze z čela, tam se také brousí - a to výhradně na ostřičce ! ! ! Počet zubů je obvykle malý – 4 apod. TUHOST NÁSTROJE JE POMĚRNĚ VYSOKÁ. Materiál nástroje je jako u vrtáků. Totéž platí i o chlazení.

20. VYSTRUŽOVÁNÍ Nástroj – výstružník se podobá výhrubníku. Úběr výhrubníku je asi 0,2 – 0,4 mm Pracovní hrana je pouze z čela, tam se také brousí – a to opět ja ko u výhrubníku pouze na ostřičce ! ! ! Počet zubů je obvykle větší než u výhrubníku – např. 12 apod. Materiál nástroje je jako u vrtáků. Totéž platí i o chlazení.

21. VYTVOŘENÍ PŘESNÉ DÍRY Předvedeme na příkladu vytvoření díry o rozměru 50 H7. 0. Navrtání. 1.Vrtání díry pr. 47,5mm - přídavek na průměru je 2,5mm, na stěně 1,25mm – díra je nepřesná tvarově, rozměrově, má nekvalitní povrch. (nástroj – vrták pr.47,5) 2.Vyhrubování – zvětší průměr na 49,7 (nástroj – výhrubník pr. 49,7) 3.Vystružení – dokončí díru na požadovaný pr. 50mm + tolerance. (nástroj výstružník 50H7) 4.Pokud by ani potom nebyla díra dostatečně kvalitní, je nutno přistoupit k jiným dokončovacím technologiím.

22. OSAZENÉ DÍRY Osazené díry mají po své délce několik průměrů. Vytvářejí se tedy několika vrtáky různých průměrů, pro sériovou velkovýrobu se pak vyrábí speciální vrtáky s několika průměry, totéž platí pro výhrubníky a výstružníky.

23. SHRNUTÍ A – vrtání. D – vystružování B – vyvrtávání. E, F,G - zahlubování C – vyhrubování. H - řezání závitů

24. Bezpečnost Největší nebezpečí při vrtání – a vůbec s podobně točícími se nástroji vyplývá z možnosti zachycení předmětů (rukavice, rukáv, vlasy, přívěsek na ruce,... ) a jejich navinutí na nástroj ! Nebezpečí vyplývá také z odletujících třísek – možnost poranění, obzvláště je nebezpečné poranění očí, kde jsou možné trvalé následky až k oslepnutí, a dále možnost poranění žíly či tepny odletující třískou s možností ztráty velkého množství krve. PROTO JE NUTNÉ : NEPOUŽÍVAT RUKAVICE, MÍT VYHRNUTÉ RUKÁVY, CHRÁNIT SI ZRAK BRÝLEMI NEBO ŠTÍTEM, PRACOVAT VE SKUPINĚ ALESPOŇ DVOU LIDÍ.

25. ZÁVĚR Probrané učivo slouží jako náhled do dané problematiky. Pro další studium nutno použít vhodnou literaturu.

26. Otázky : Vrták, popis, materiál, vlastnosti Vrtačky, Postup při vrtání Stroje použitelné k vrtání Navrtávák Výhrubník Výstružník Chlazení Postup při vytváření přesné díry Upínání vrtáků Bezpečnost při vrtání a práci na vrtačkách 26