Výroba závitů patří mezi klíčové operace ve strojírenství. Dva nejběžnější způsoby výroby vnitřních závitů jsou řezání závitníkem a frézování závitů. Každá metoda má své výhody, omezení a ideální oblast použití.

Frézování závitů vs. závitování

Který způsob výroby závitu je pro vaši aplikaci nejlepší?

Závitník je rychlý a jednoduchý. Závitová fréza je flexibilní, bezpečnější u drahých dílů a často výhodnější u náročných materiálů.

Závity jsou všude kolem nás. Drží pohromadě stroje, přípravky, dopravní prostředky, elektroniku i většinu moderních mechanických zařízení. Přestože samotný princip závitu je starý více než dva tisíce let, jeho výroba je stále technicky náročná operace, kde správná volba nástroje a metody výrazně ovlivňuje výsledek.

V tomto článku se zaměříme na dvě hlavní metody výroby vnitřních závitů: klasické závitování závitníkem a frézování závitů. Obě metody mají své místo. Rozhodující je materiál, velikost závitu, hloubka, požadovaná přesnost, strojní vybavení, série výroby a riziko poškození obrobku.

Závitování nebo závitové frézování?

Závitník vyrábí závit v jednom průchodu a je velmi produktivní u běžných aplikací. Vyžaduje však přesně synchronizovaný posuv podle stoupání závitu a při zlomení v díře může obrobek často skončit jako zmetek.

Závitová fréza naproti tomu odebírá materiál postupně. Vyžaduje CNC stroj a správný program, ale nabízí vysokou flexibilitu, možnost korekce rozměru závitu a často vyšší bezpečnost u drahých nebo těžkoobrobitelných dílů.

Co je závitování?

Závitník na první pohled připomíná šroub, ale má řezné hrany a drážky pro odvod třísek. Během obrábění je upnutý ve sklíčidle, kleštině nebo speciálním závitovacím držáku a je veden do předvrtané díry přesně podle stoupání vyráběného závitu.

Závitník není vrták. Neřeže na čele jako vrták, ale vytváří závit na obvodu nástroje. Proto musí být otvor předem předvrtaný na správný průměr. Posuv nástroje musí přesně odpovídat stoupání závitu. Například závitník 1/4"-20 musí postupovat o 0,05" na jednu otáčku.

Řezací a tvářecí závitníky

Klasické závitníky materiál odřezávají a vytvářejí třísky. Tvářecí závitníky naopak materiál plasticky přetvářejí. Nevznikají tedy třísky, což může být výhodné například u slepých děr nebo aplikací, kde je odvod třísek problematický.

Tvářecí závitníky však vyžadují jiný předvrtaný průměr a jsou vhodné pouze pro tvárné materiály, například hliník, nerezové oceli nebo některé žárupevné slitiny. Naopak nejsou vhodné pro litinu nebo kalené oceli.

Kennametal spirálové závitníky

Vysoce výkonné řešení pro slepé díry a široké spektrum materiálů.

Spirálové závitníky Kennametal jsou určeny pro výkonné závitování slepých děr v ocelích, nerezových ocelích, litině, niklových a kobaltových slitinách, titanu, hliníku i tvrdých ocelích.

Správná geometrie závitníku a vhodný držák jsou pro kvalitu závitu zásadní. Zejména u slepých děr je důležitý spolehlivý odvod třísek směrem ven z otvoru.

Co je frézování závitů?

Závitová fréza také vyžaduje předvrtaný otvor. Na rozdíl od závitníku však nevytváří celý závit najednou. Pracuje jako frézovací nástroj a odebírá materiál radiálně po obvodu. Drážky závitové frézy odpovídají tvaru závitu, který nástroj vytváří při kruhovém pohybu.

Závitové frézování je možné pouze na CNC obráběcím centru, soustružnicko-frézovacím centru s osou Y nebo víceúčelovém stroji. Díky CNC řízení ale nabízí výrazně větší programovací volnost než závitování.

Jak závitová fréza pracuje?

Operace začíná najetím nástroje do předvrtaného otvoru. Poté se závitová fréza malým obloukem přesune radiálně do záběru. Následně vykoná kruhový pohyb a současně se posune v ose Z o hodnotu odpovídající stoupání závitu.

Po dokončení závitu nástroj opět malým obloukem odjede ze záběru a vysune se z díry. U houževnatých materiálů, jako je Inconel nebo titan, mohou být potřeba více průchodů nebo pružicí dokončovací průchody.

Kennametal karbidové závitové frézy

Flexibilní nástroj pro kvalitní závity, kratší třísky a bezpečnější výrobu.

Vysoce výkonné monolitní karbidové závitové frézy Kennametal zlepšují kvalitu závitu a produktivitu výroby. Vytvářejí krátké, snadno odváděné třísky, snižují teplo a tření a tím také riziko poškození závitu.

Díky kvalitním karbidovým sortám mohou nabídnout delší životnost, vyšší řezné rychlosti a často také kratší obráběcí časy než běžné nástroje v náročných aplikacích.

Rychlost výroby

Závitování je zpravidla o něco rychlejší než frézování závitů. U běžného závitu může závitník dokončit operaci za několik sekund, zatímco závitová fréza potřebuje delší cyklus. Rozdíl však začíná být opravdu zásadní hlavně u tisícových sérií.

U menších sérií, dražších obrobků nebo náročnějších materiálů může být bezpečnost a flexibilita závitové frézy důležitější než samotná rychlost cyklu.

Potřebný výkon a krouticí moment

Protože závitník vytváří celý závit v jednom průchodu, vyžaduje značný krouticí moment. To je problém zejména u větších závitů a houževnatých materiálů. U závitů větších přibližně než 3/4" může slabší obráběcí centrum narazit na limit výkonu.

Závitová fréza tento problém výrazně omezuje, protože materiál odebírá postupně. Díky tomu dokáže obrábět i velké závity na strojích, které by pro závitování nemusely mít dostatek krouticího momentu.

Velikost závitu

U velmi malých závitů, například v hodinářství nebo některých zdravotnických aplikacích, může být dostupnost závitových fréz omezená. Závitník pak může být praktičtější nebo jedinou možnou volbou, zejména u hlubších malých závitů.

U větších závitů má naopak závitová fréza často výhodu. Jeden nástroj může vyrobit více průměrů závitů se stejným stoupáním, pokud se vejde do otvoru a nepřekročí svou maximální hloubku řezu.

Životnost nástroje a riziko poškození obrobku

Většina závitníků je vyráběna z rychlořezné oceli, zatímco závitové frézy jsou často karbidové. Karbidové závitové frézy tak mohou nabídnout delší životnost a vyšší řezné rychlosti.

Zásadní rozdíl je také při zlomení nástroje. Zlomený závitník v díře často znamená poškozený nebo zmetkový díl. Pokud se zlomí závitová fréza, je pravděpodobnější, že obrobek půjde zachránit.

Flexibilita je hlavní výhoda závitového frézování

Pokud je závit vyrobený závitníkem mimo toleranci, často je nutné použít jiný závitník s jinou tolerancí. U závitové frézy lze rozměr závitu jednoduše upravit korekcí dráhy nástroje nebo úpravou programu.

Závitník je obvykle určen pouze pro jeden konkrétní rozměr a typ závitu. Závitová fréza může při stejném stoupání vyrábět různé průměry závitů. Jednoprofilové závitové frézy mohou navíc vyrábět různé velikosti i stoupání podle programu.

Nepodceňujte držák a chlazení

Pro závitování je důležité použít správný držák. Pokud stroj nemá funkci rigidního závitování, je vhodný tahově-tlakový držák nebo reverzní závitovací hlava. U strojů s rigidním závitováním je vhodné použít synchronní závitovací držák.

Závitové frézy by měly být upnuté v kvalitním frézovacím držáku, například hydraulickém, mechanickém nebo tepelném upínači. Vyhněte se méně stabilním řešením, jako jsou boční upínače nebo nevhodné kleštinové držáky.

Pokud je k dispozici vnitřní chlazení nástrojem, je u závitového frézování výhodou čistá vysokotlaká řezná kapalina. U závitování může být u některých aplikací nutné použít speciální mazivo nebo závitovací pastu, aby se zabránilo zadírání.

Závěr

Neexistuje jedna univerzální odpověď, zda je lepší závitování nebo frézování závitů. Pro vysoké série jednoduchých závitů v běžných materiálech je závitník stále velmi efektivní volbou. Pro větší závity, náročné materiály, drahé díly, přesné tolerance a flexibilní výrobu však často vychází lépe závitová fréza.

Správná volba závisí na konkrétní aplikaci, materiálu, stroji, velikosti závitu a požadavcích na kvalitu. Pokud si nejste jistí, vyplatí se poradit s technickým specialistou, protože správná metoda výroby závitu může ušetřit čas, nástroje i drahé obrobky.