Nový člen rodiny - vrták CZ005 - pokračování

VRTÁK CZ005   NOVÝ ČLEN RODINY

Pokračování z  předchozího vydání.

NESNAŽÍME SE VYLEPŠOVAT JIŽ ZNÁMÁ ŘEŠENÍ, ALE DĚLÁME TO OD ZAČÁTKU ÚPLNĚ JINAK K DOSAŽENÍ CÍLE: ŘEZNÁ RYCHLOST v =30-35 m/min, posuv f = (0,016 – 0,020) x D (mm/ot.) (D = průměr vrtáku v mm).

Geometrie nového vrtáku CZ005 je postavena na principu extrémně tenkého jádra, které tak výrazně snižuje jak axiální sílu (až o 60%), tak kroutící moment (až o 30%). To bylo ověřeno jak testy a měřením vrtáků CZ002 a CZ004 na VUT Brno již v roce 2007, tak nasazením více jak 2 300 000 ks těchto vrtáků v praxi ve firmách.

Jmenovitý průměr vrtáku CZ005 byl zvolen v toleranci ⌀ Dh8 a jeho délkové rozměry (celková délka a délka drážky) byly s ohledem na největší předpokládané použití CZ005 pro vrtání otvorů do hloubky 3 x D zvoleny podle normy DIN 338, tedy „střední délková řada.“

Pro zajištění tuhosti vrtáku CZ005 je jeho jádro provedeno ve třech vzájemně navazujících úsecích.
První úsek průměrem jádra (0,06 ÷ 0,08) x D (mm) v délce ( 1 ÷ 1,5) x D od špice vrtáku je konstantní a výrazně tak snižuje jak axiální sílu, tak kroutící moment a tím podstatně omezuje vývin tepla v místě jeho největšího vzniku. Navíc toto extrémně tenké jádro v kombinaci s výhodným profilem a úhlem drážky vrtáku současně prodlužuje délku jeho hlavního ostří a kladné hodnoty úhlu čela hlavního ostří jsou tak maximálně posunuty ke středu vrtáku. Toto řešení tak nejenom zvětšuje část vrtáku, která ještě řeže a zmenšuje tak část vrtáku (v jeho středu), která pouze tváří a vytlačuje materiál směrem k jeho hlavnímu ostří, ale dává rovněž možnost přebroušení vrtáku při zachování jeho původní geometrie.

Druhý úsek jádra v délce (4 ÷ 5) x D provedený již s nárůstem na (0,25 – 0,35) x D zaručuje vysokou tuhost vrtáku CZ005  v jeho pracovní části.

Třetí, poslední úsek jádra vrtáku s nárůstem na (0,4 – 0,5) x D na konci jeho drážky zaručuje vysokou tuhost vrtáku těsně v blízkosti jeho upnutí. Profil drážky vrtáku, jehož přechod do hřbetní části je provedený sraženou hranou (ne rádiusem) spolu s volbou geometrie jeho špice, byl zvolen tak, aby tříska byla utvářena do nejvýhodnějšího tvaru umožňujícího její nejrychlejší odvod z místa řezu.

Geometrie hřbetu vrtáku byla zvolena na principu vícefazetkového provedení tzv. „střechovitého výbrusu“, který zaručuje konstantní úhel hřbetu po celé délce hlavního ostří. Tento výbrus je navíc proveden ve třech stupních, což má nejenom výrazný vliv na omezení vzniku tepla v důsledku tření hřbetu vrtáku o dno vrtaného otvoru (tvarová paměť nerezových ocelí je všeobecně známá), ale rovněž umožňuje přívod maximálního množství chladící kapaliny do místa řezu.

GEOMETRIE HLAVNÍHO OSTŘÍ JE PŘEVRATNÁ

Originálním řešením je provedení první části výbrusu hřbetu vrtáku CZ005, kdy takto vzniká fazetka, jejíž šířka ve středu vrtáku odpovídá průměru jádra, se podél hlavního ostří vrtáku po konvexní křivce nesymetricky zužuje tak, aby její šířka v poslední 1/3 hlavního ostří byla rovna šířce fazetky (0,03 – 0,04) x D lemující drážku vrtáku. Tím se výrazně snižuje tření mezi fazetkou na hřbetu vrtáku a povrchem dna vrtaného otvoru v návaznosti na zvyšující se řeznou rychlost podél hlavního ostří směrem ke jmenovitému ⌀D vrtáku. Provedení hlavního ostří, které v prvních 2/3 své délky od středu vrtáku přechází po konvexní křivce do osy vrtáku tak, aby ve své poslední 1/3 pokračovalo v jeho ose, tak splňuje požadavek, aby vektor výsledné řezné síly jako tečna ke kružnici opsané kolem středu vrtáku v příslušném bodě hlavního ostří, kde je největší řezná rychlost, svíral s rovinou procházející osou vrtáku ideální úhel 90º. Navíc hlavní ostří v úseku prvních 2/3 od středu vrtáku vytváří výhodný úhel, který svírá hlavní a příčné ostří, čímž vznikají výhodné podmínky pro zavrtání vrtáku CZ005 a tím i vyvrtání velmi přesného otvoru. Toto řešení geometrie hlavního ostří navíc dovoluje volbu extrémního úhlu špice vrtáku většího jak 140º, což výrazně snižuje hodnotu jak axiální síly, tak kroutícího momentu při současném zachování vysoké geometrické přesnosti vyvrtaných otvorů.
Toto provedení hlavního ostří v kombinaci s extrémně tenkým jádrem a výhodně zvoleným profilem drážky vytváří rovněž velmi dobré podmínky pro řezný proces, který tak začíná těsně u středu vrtáku, čímž se minimalizuje čelo vrtáku, které neřeže, ale pouze se protlačuje do materiálu. To má výrazný vliv nejenom na středění vrtáku, ale zejména na výrazné omezení vývinu tepla během procesu vrtání a tím podstatné zvýšení jeho výkonu a prodloužení jeho trvanlivosti a životnosti.

Výsledky testů prvních prototypů vrtáků CZ005 najdete v příštím čísle.

Ing. Emil Nečesánek

NÁSTROJE CZ, s.r.o., Riegrova 399/2, 697 01 Kyjov
Obchodní kancelář Dobruška: Křovická 1047, 518 01 Dobruška; Tel.: +420 491 615 785; GSM: +420 777 581 299; E-mail:objednavky@nastrojecz.cz; URL: obchod.nastrojecz.cz

Další články:

Nový člen rodiny - vrták CZ005 - část 1

Nový člen rodiny - vrták CZ005 - část 3

Nový měřicí přístroj Zoller - pomBasic

Naše vrtáky jsou tématem bakalářské práce

Testy vrtáků s novou geometrií