Operacje wiertarskie

Operacje wiertarskie

Operacje obróbki otworów to jedne z najczęściej wykonywanych procesów technologicznych, ze względu na obecność otworów w większości wytwarzanych elementów. Otwory służą między innymi jako: przestrzenie montażowe umożliwiające łączenie części elementami złącznymi (śruby, kołki itp.), jako korpusy i gniazda, w których osadza się inne podzespoły (np. łożyska), stanowią przestrzeń do montowania części ruchomych, używa się ich także jako kanałów do przepływu cieczy, np. smarów czy chłodziw.

Operacje wykonywania otworów

Ze względu na rodzaj potrzebnego otworu i jego geometrię, a także dokładność i stan powierzchni można wyróżnić kilka różnych operacji związanych z obróbką.

Wiercenie

Wiercenie to podstawowa metoda wykonywania otworów i najczęściej wykonywana operacja wiertarska. Przeprowadzenie operacji wiercenia pozwala na wykonywanie otworów w pełnym materiale przy użyciu wiertła. Otwory mogą być wykonywane w jednym lub w kilku etapach zależnie od ich średnicy. W drugim przypadku najpierw wykonuje się otwór o mniejszej średnicy, zostawiając odpowiedni naddatek materiału, który będzie można poddać dalszej obróbce.

Otwory wykonywane podczas wiercenia są mało dokładne pod względem wymiarów, a powierzchnia na ścianie cylindrycznej wykazuje dużą chropowatość. Dzieje się tak głównie ze względu na kłopoty z oddzieleniem warstwy skrawanej od obrabianego detalu – wiertło w czasie pracy chowa się w materiale, co powoduje problem z odprowadzaniem wiórów w trakcie wiercenia.

Posuw i prędkość obrotowa obróbki zależą od: wymiarów otworu (średnica i głębokość) oraz rodzaju obrabianego materiału.

Rodzaje wiercenia otworów

Wiercenie może być wykonywane za pomocą szeregu obrabiarek. Podstawowymi i najczęściej wykorzystywanymi są wiertarki, które występują w wielu rodzajach i odmianach, które omówimy w dalszej części. Operację wiercenia wykonuje się także na tokarkach, frezarkach, ploterach frezujących, centrach obróbczych i innych maszynach gdzie można zamontować wiertło.

W operacji wiercenia ruch główny to ruch obrotowy, zaś ruch posuwowy określa się jako prostoliniowy. W większości odmian wiertarek ruch główny obrotowy, a także ruch posuwowy wykonuje narzędzie przy nieruchomym przedmiocie obrabianym.

W przypadku wiercenia na tokarkach ruch główny obrotowy wykonuje przedmiot obrabiany a nieruchome narzędzie ruch posuwowy. W centrach obróbczych, w tym centrach tokarskich wyposażonych w narzędzia napędzane, ruch obrotowy wykonuje napędzane wiertło.

Dwa główne rodzaje wiercenia pod względem kinematycznym to:

Wiercenie poziome

Przeprowadzane zwykle przy pomocy narzędzi nieruchomych, przystosowanych do wykonywania wyłącznie prostoliniowego ruchu posuwowego. Ruch obrotowy wykonuje przedmiot obrabiany. Wiercenie poziome przeprowadzane jest na tokarce oraz wykorzystywane jest do wykonywania głębokich wierceń na specjalnych wiertarkach.

Wiercenie pionowe

Przeprowadza się narzędziem wykonującym jednocześnie ruch obrotowy oraz posuwowy przy nieruchomym przedmiocie obrabianym. Najczęściej stosowana odmian wiercenia.

Wiertła – narzędzia stosowane w operacji wiercenia

Wiercenie przeprowadza się za pomocą narzędzia nazywanego wiertłem. Wiertła mogą być jednoostrzowe, dwuostrzowe, trzyostrzowe lub wieloostrzowe. Ze względu na budowę wierteł, można je również podzielić na kręte, piórkowe, do wierceń głębokich, koronowe, stopniowe itp. a Dobór konkretnego rozwiązania zależy od przeznaczenia wiertła.

Wiertło kręte

To podstawowy typ narzędzia umożliwiający wiercenie otworów walcowych. Jego część robocza zbudowana jest z dwóch zwojów ułożonych śrubowo. Zakończone są one ostrzami w przedniej części. Gdy wykonujemy wiercenie w pełnym materiale, pracę wykonuje pięć krawędzi skrawających: dwie krawędzie główne, dwie krawędzie pomocnicze oraz ścin.

Stosowane do wiercenia bez obróbki wykańczającej, do otworów przeznaczonych do wykańczania przez inne operacje wiertarskie, lub pod gwintowanie.

Wiertło piórkowe

Wykorzystywane jest do wiercenia otworów walcowych o niewielkiej głębokości przeważnie w stosunkowo miękkich materiałach. Cześć robocza jest płaska, zakończona przez ostrze z krawędzią skrawającą.

Wiertło do głębokich otworów

Umożliwia wiercenie otworu o dużej głębokości, czyli takiego o dużym stosunku głębokości do średnicy (od 10d wzwyż). Często wyposażone w kanały doprowadzające ciecz chłodzącą do strefy skrawania. Najpopularniejsze odmiany to wiertło działowe, lufowe, rurowe.

Wiertła trepanacyjne (koronowe)

Wykorzystywane są do wykonywania wierceń o dużych średnicach, poprzez skrawanie materiału obrabianego jedynie na obwodzie wykonywanego otworu. W środku narzędzia pozostaje nienaruszony rdzeń materiału.

Wiertła stopniowe

Stosowane do wiercenia w blachach i cienkich elementach. Wiertło ma kształt stożkowy, średnica wierconego otworu zależy od zagłębienia narzędzia.

Głowice i wiertła składane

Do wiercenia otworów o średnicach powyżej 20 mm i niewielkich długościach. Zbudowane z głowicy (chwytu) z rowkami odprowadzającymi wióry i płytek wymiennych wykonujących skrawanie. Zwykle stosuje się płytki wieloostrzowe z węglików spiekanych o geometrii dobranej do materiału i parametrów obróbki. Mogą być wyposażone w doprowadzanie chłodziwa przez wiertło.

Powiercanie

Powiercanie to operacja wykonywana po wierceniu, umożliwiająca zwiększenie średnicy istniejącego otworu. W trakcie wiercenia otworu o dużej średnicy wytwarzane są spore siły, a wydziela się ciepło trudne do odprowadzania, utrudnione jest również usuwanie wiórów. Dlatego najlepiej jest na początku wykonać otwór o mniejszej średnicy, a później go powiercić.

Powiercanie nie poprawia dokładności wymiarowej oraz chropowatości, nie skoryguje nieprawidłowego umiejscowienia otworu czy jego osiowości, wyłącznie powiększa średnicę.

Pozostałe operacje wiertarskie

Rozwiercanie

Rozwiercanie to obróbka wykonywana po wierceniu lub powiercaniu. Poprawia precyzję wymiarowo-kształtową wykonanych wcześniej otworów, zmniejsza chropowatość powierzchni bocznych. Nie należy jednak oczekiwać, że operacja ta usunie popełnione na wcześniejszych etapach błędy.

Wyróżnia się dwa rodzaje rozwiercania: rozwiercanie zgrubne oraz wykańczające. Przed przystąpieniem do rozwiercania trzeba zadbać o zostawienie odpowiedniego naddatku materiału na tę operację.

Rozwiercanie wykonywane jest za pomocą rozwiertaka. Rozwiertak to narzędzie skrawające wieloostrzowe umożliwiające poprawę jakości i parametrów otworu. Ma parzystą liczbę ostrzy od 4 do kilkunastu. Linia ostrza jest najczęściej nachylona pod kątem do osi rozwiertaka w kierunku przeciwnym do kierunku skrawania. Zwykle do obróbki używa się kompletu trzech rozwiertaków: rozwiertak wstępny, zdzierak i wykańczak. Rozwiertaki występują w wersji stałej – dopasowanej do konkretnej średnicy obrabianego otworu i nastawnej – średnicę obrabianego otworu można zmieniać w pewnym zakresie nastaw.

Dzięki użyciu rozwiertaków można uzyskać dokładność wymiarowo-kształtową na poziomie IT 9-11 (rozwiercanie zgrubne) oraz IT 6-9 (rozwiercanie wykończeniowe), a także chropowatość powierzchni na poziomie Ra 2,5-5 μm (dla rozwiercania zgrubnego) i Ra<2,5 μm (dla rozwiercania wykończeniowego).

Pogłębianie

Pogłębianie to operacja która pozwala na powiększenie średnicy otworu na pewnej jego głębokości. Pogłębiać otwór można stożkowo lub walcowo, ma to pomóc w schowaniu łba śruby lub nitu.

Narzędzia do pogłębiania to pogłębiacze. Rozróżniamy pogłębiacze stożkowe i czołowe. Pogłębiacze czołowe umożliwiają wykonywanie pogłębień walcowych, mają czop prowadzący o średnicy równej średnicy otworu w celu utrzymania współosiowości pogłębiania.

Pogłębiacz stożkowy służy do wykonywania pogłębień stożkowych. Używa się narzędzi nadających otworom kąty wierzchołkowe 30°, 45°, 60°, 90° i 120°. Chwyty pogłębiaczy są takie same jak wierteł.

Pogłębianie wymaga zwrócenia uwagi na wykonanie właściwej głębokości zagłębienia, tak żeby łeb nie wystawał lub nie był położny zbyt głęboko.

Nawiercanie

Polega na wykonywaniu na powierzchni przedmiotu zagłębień zwanych nakiełkami. Operację prowadzi się najczęściej na powierzchniach czołowych wałków lub grubych prętów, które są przeznaczone do toczenia lub szlifowania. Ułatwia ona ich mocowanie w kłach obrabiarki.

Nawiercanie jest także wykonywane często przed wierceniem wiertłem o dużej średnicy oraz przy wymaganym dokładnym położeniu środka. Nakiełki zapewniają bardzo dobre prowadzenie i pozycjonowanie wiertła.

Wyróżnia się nakiełki zwykłe, chronione i łukowe. Wymiary nakiełków są znormalizowane. Nawiercanie realizuje się za pomocą nawiertaków, nazywanych analogicznie do odmian nakiełków. Nawiertaki to narzędzia dwustronne, które mają na obu końcach części robocze (ostrze) którymi nawierca się nakiełki. Część środkowa nawiertaka ma walcowy chwyt, umożliwiający zamocowanie go w uchwycie wiertarki.

Wiertarki – maszyny do obróbki otworów

Operacje wiertarskie (wiercenie, pogłębianie, itp.) przeprowadza się na wiertarkach stacjonarnych lub przenośnych. Wiertarki przenośne to najczęściej ręczne elektronarzędzia używane do wykonywania wierceń o stosunkowo małych średnicach, często w trudno dostępnych inaczej miejscach.

Wiertarki stacjonarne wykorzystywane w warsztatach i zakładach przemysłowych umożliwiają dokładniejszą i bardziej wydajną obróbkę. Najczęściej umożliwiają też wiercenie grubszymi wiertłami.

Najczęściej występujące wiertarki to:

Wiertarka stołowa

Umożliwia wiercenie małych otworów (średnica maksymalnie 16 mm). W wiertarce stołowej wrzeciono napędza się silnikiem elektrycznym oraz przekładniami pasowymi. Z kolei ruch posuwowy wrzeciona wykonywany jest ręcznie, przy użyciu dźwigni. Sama maszyna zwykle ustawiana jest na stole warsztatowym.

Wiertarka słupowa

Używana do obróbki większych średnic w porównaniu do wiertarki stołowej (maksymalnie 40 mm). Posiada ona wrzeciennik umiejscowiony na słupie (kolumnie), na którym umocowany jest też stół do mocowania elementów. Ruch posuwowy może być wykonywany mechanicznie lub ręcznie. Zwykle ustawiana osobno na podłodze. Te maszyny określa się także jako wiertarki stojakowe. Są używane zwykle do produkcji jednostkowej elementów.

Wiertarka promieniowa

Wiertarka promieniowa to jedna z największych gabarytowo i najbardziej zaawansowanych technologicznie odmian wiertarek stosowanych w przemyśle. Wrzeciono maszyny może poruszać się po ramieniu zamocowanym obrotowo do głównej kolumny. Wiertarka charakteryzuje się przede wszystkim: dużym zasięgiem, bardzo dokładną obróbką i szerokimi możliwościami regulacji parametrów takich jak posuw i prędkość obrotowa.

Wiertarka wykorzystywana jest do wykonywania operacji wiertarskich w dużych przedmiotach, które ze względu na swój rozmiar oraz masę nie mogą zostać zamocowane na stole mniejszych maszyn jak wiertarki stojakowe.

Rodzaje wierteł i ich zastosowanie

W procesie obróbki otworów wyróżniamy następujące rodzaje wierteł, które różnią się budową i przeznaczeniem. Podstawowe rodzaje wierteł to wiertła spiralne (wiertła kręte), powszechnie stosowane do wiercenia w pełnym materiale. Wiertła spiralne, ze względu na ich skonstruowanie, są idealne do głębokiego wiercenia, umożliwiając efektywne odprowadzanie wiórów na zewnątrz obrabianego otworu. Głębokie wiercenie pozwala na precyzyjne wykonanie otworów w twardych materiałach, co jest niezbędne w produkcji części maszyn wymagających szczególnej dokładności. Wiertła wykonane ze stali szybkotnącej lub węglika spiekanego, są rekomendowane do pracy z twardymi materiałami. Te wiertła mogą być również pokryte powłoką tytanową, co znacznie zwiększa ich trwałość i efektywność skrawania.

Zastosowanie wiertła w produkcji przemysłowej

W produkcji części maszyn, gdzie precyzja i wytrzymałość komponentów są kluczowe, wiertła widiowe stają się niezbędne. Dzięki zastosowaniu węglika spiekanego wiertła te charakteryzują się wyjątkową twardością i odpornością na ścieranie, co jest nieocenione przy obróbce stali nierdzewnej oraz innych twardych materiałów. Ich konstrukcja pozwala na efektywną pracę nawet przy niewielkim stosunku średnicy do głębokości otworu, co jest często wyzwaniem w konwencjonalnych aplikacjach wiertarskich. Na czym polega wiercenie tymi narzędziami? Przede wszystkim na precyzyjnym usuwaniu materiału bez ryzyka uszkodzenia obrabianego elementu, co jest kluczowe w wyspecjalizowanych procesach produkcyjnych.

Operacje wiertarskie

Systemowy Park Technologiczny MetalTop.pl pomaga wyszukiwać oferty firm z całej Polski wykonujących operacje wiertarskie dostosowane do potrzeb użytkownika. Sprawdź i przekonaj się jakie to proste: MetalTop.pl