Testy vrtáků s novou geometrií
Firma NÁSTROJE CZ, s. r. o., vložila své dlouholeté zkušenosti do vývoje nových typů spirálových vybrušovaných vrtáků s válcovou stopkou podle vlastní vývojové řady CZ. Cílem firmy je vyvinout a vyrábět ucelený sortiment vrtáků pro jednotlivé skupiny obráběných materiálů, jejichž geometrie bude zaručovat nejen vysokou geometrickou přesnost vrtaných otvorů, ale i dosažení velké životnosti a trvanlivosti vrtáků a tím i produktivity práce.
Dá se ještě něco změnit na geometrii standardních vrtáků do kovu? Samozřejmě že ano. Začátkem května 2007, téměř po 12 měsících intensivního vývoje a zkouškách nejen ve vlastní zkušebně, ale i v provozech u konečných zákazníků, uvedla firma NÁSTROJE CZ, s.r.o., na trh dva nové typy vrtáků do kovu z vlastní vývojové řady CZ pod označením CZ002 a CZ004.
Vrtáky CZ002
Vrtáky CZ002 nahrazují celosvětově nejrozšířenější a tím i nejvíce používané vrtáky označené podle mezinárodní normy DIN 338 RN HS5 nebo tuzemské normy PN 2913. Výjimečnost vrtáků CZ002 nespočívá v odlišném materiálu použitém na jejich výrobu (jedná se o standardní ocel Č5N19830 nebo DIN W.Nr.1.3343), ale v nové, naprosto převratné geometrii celého nástroje. Špice vrtáku CZ002 díky své optimálně zvolené geometrii výrazně přispívá k vysoké stabilitě vrtáku i při vrtání velkými řeznými rychlostmi a současně zaručuje vysokou rozměrovou a geometrickou přesnost vrtaných otvorů. Velmi tenké jádro, které je konstantní v určité délce v přední části vrtáku CZ002, výrazně snižuje velikost potřebné osové síly pro vrtání a následný vývin tepla při zachování velké tuhosti vrtáku díky několikanásobnému nárůstu tloušťky jádra směrem ke stopce vrtáku CZ002. Revoluční geometrie jádra vrtáku CZ002 současné umožňuje jeho přebrušování při zachování opakovaně stejné geometrie jeho špice. Vrtáky CZ002 jsou určeny nejen pro vrtání ocelí do pevnosti 900 Mpa, ale také neželezných kovů, jako jsou hliník a jeho slitiny, mosaz a měď.
Vrtáky CZ004
Vrtáky CZ004 byly vyvíjeny speciálně pro vrtání otvorů do houževnatých ocelí odolných proti korozi a od vrtáků CZ002 se liší nejen úpravou geometrie jejich špice, ale i použitím vícelegovaných materiálů na jejich výrobu obsahujících zejména 5 % kobaltu (ocel DIN W.Nr.1,3243, M35) nebo 3 % vanadu (ocel DIN W.Nr.1.3344, HS 6-5-3). Vrtáky CZ004 nahrazují vrtáky vyráběné podle mezinárodních norem DIN 338 RTi HSSCo5 a DIN 338 RN HSSCo5 nebo podle tuzemské normy PN2907. Tyto vrtáky byly v uplynulých letech a jsou i nadále označovány za univerzální pro vrtání do nerezových a vysokopevnostních ocelí. Jejich široké jádro je na špici odlehčeno speciálním křížovým podbrusem typu C podle normy DIN 1412. Takto upravená špice při vnikání do materiálu vrták špatně středí, ten je neklidný a „tančí", čímž trpí zejména geometrická přesnost následně vyvrtané díry. Vedlejší ostří vytvořená příčným podbrusem jsou náchylná k rychlému otupení, což vede k nutnosti vynaložit značnou osovou sílu pro další pokračování vrtání. Výsledkem je velký vývin tepla, který vede k rychlému opotřebení břitů vrtáku a tím samozřejmě k jeho velmi nízké životnosti. Navíc vzhledem ke speciální geometrii podbroušení špice je velmi obtížné v praxi, s ohledem na standardní vybavení firem, vrták s požadovanou přesností opakovaně přebrousit.
Výhody nové geometrie
Nová geometrie vrtáků do kovu CZ002 a CZ004 výše popsané nedostatky minimalizuje. Výsledkem vrtání je přesná, kvalitně opracovaná díra bez nutnosti předvrtání, při podstatně vyšších řezných podmínkách a podstatně vyšší životnosti oproti výše uvedeným stávajícím vrtákům. Neméně důležitá je skutečnost, že vrtáky CZ002 a CZ004 lze snadno přebrousit při dosažení opakovaně stejné geometrické přesnosti. Vrtáky CZ004 jsou určeny zejména pro vrtání nerezových, rychlořezných a houževnatých vysokolegovaných oceli s pevností v tahu do 1200 MPa. O výhodách, které přináší nová geometrie vrtáků CZ002 a CZ004, svědčí ocenění ze 14. mezinárodního strojírenského veletrhu v Nitře, kde tyto vrtáky obdržely Cenu veletrhu za novou generaci vrtáků do kovu. O převratnosti geometrie vrtáků CZ002 a CZ004 svědčí i ta skutečnost, že na tuto geometrii vrtáků bylo v České republice uděleno Osvědčení o zápisu užitného vzoru, které je evidováno pod číslem 17537 a značkou spisu PUV 2007-18528. Přihláška Evropského patentu je evidována pod č. EP07005754. Vrtáky CZ002 a CZ004 v současné době tvoří nosný výrobní program firmy NÁSTROJE CZ, s.r.o., a jsou skladem v průměrech od 0,30 do 16,00 mm.
Firma NÁSTROJE CZ, s.r.o., navázala v roce 2007 odbornou spolupráci s Vysokým technickým u čením v Brně, konkrétně s ústavem strojírenské technologie na Fakultě strojírenské technologie, kde byly podrobeny dlouhodobému testování její nové vrtáky CZ002.
Informace o novém typu vrtáků do kovů CZ002 byly zveřejněny v devátém čísle MM Průmyslového spektra v roce 2007, kde je představila do té doby téměř neznámá firma NÁSTROJE CZ, s.r.o., z Kyjova. Tyto vrtáky jsou již na trhu a jsou skladem v rozměrech od 0,30 do 16,00 mm.
Obr. 1. Schéma měření pomocí piezoelektrické soustavy Kistler
Zkoušky silového zatížení vrtáků
V současné době byla završena jedna z etap zkoušek, kdy byly provedeny krátkodobé testy silového zatížení vrtáků CZ002. Současně bylo provedeno porovnání vrtáků CZ002 s vrtáky vyráběnými podle tuzemské normy PN 2913 a mezinárodní normy DIN 338 RN HSS dvou předních českých výrobců, které tyto vrtáky nahrazují. Cílem zkoušek bylo srovnání řezných vlastností vrtáků pomocí krátkodobých testů jejich silového zatížení vyjádřených pomocí posuvové síly a řezného momentu. Přehled zkoušených vzorků a podmínky řezné zkoušky jsou uvedeny v tabulkách. Pro měření posuvové síly a řezného momentu byl použit piezoelektrický křemíkový dynamometr Kistler 9257B, vybavený nábojovými zesilovači Kistler 9011A, pině řízenými PC (obr. 1).
Testované typy vrtáků byly podrobeny krátkodobé řezné zkoušce a dosažené výsledky lze srovnat s referenčním řezným nástrojem s označením A. Řezná zkouška spočívala v záznamu posuvové síly a řezného momentu při vrtání prvního a následně každého dalšího desátého otvoru z celkových 122 otvorů každým z testovaných nástrojů. Volba řezných podmínek vycházela z doporučení výrobce pro referenční řezný nástroj a tyto podmínky byly po dobu celé zkoušky konstantní. Dle smluvních požadavků probíhalo vrtání jednotlivých otvorů bez přerušení do hloubky 3x D = 18 mm.
Obr. 2. Výsledky testů
Výsledky
Analýzou silového zatížení bylo zjištěno, že nejnižší průměrnou hodnotu posuvové síly při vrtání všech otvorů vykazoval vrták s označením A, tedy vrták CZ002 (obr. 2). Nejnižší průměrnou hodnotu řezného momentu při vrtání všech otvorů vykazoval rovněž vrták s označením A, tedy opět CZ002 (obr. 3). Navíc otvory obráběné vrtákem s označením A vykazovaly podstatně vyšší geometrickou přesnost a výrazně nižší drsnost obrobeného povrchu ve srovnání s otvory obráběnými vrtáky s označením B a C, což svědčí o jeho velké stabilitě a velmi dobrém odvodu třísek.
Obr. 4. Testy vrtáků řídil doc. Ing. Miroslav Píška, CSc.
Na základě uvedených výsledků lze konstatovat, že vrtáky CZ002 výrazně předčily doposud používané vrtáky PN 2913 a DIN 338 RN HSS nejen v obou sledovaných veličinách, ale i v geometrické přesnosti a jakosti povrchu vrtaných otvorů.
Ing. Emil Nečesánek
Další články:
Pětifunkční ráčna 1/4“ 170mm - vítěz ceny IF DESIGN AWARD 2017
Patent na vylepšení vrtáků
Testy vrtáků s novou geometrií
Vrták CZ005 - Nový člen rodiny
