Vyvrtat díru nestačí vždy. Pokud má mít otvor přesnou přímost, kvalitní povrch a úzkou průměrovou toleranci, přichází na řadu vyvrtávání nebo vystružování. Vyvrtávání je sice náročnější než vystružování, ale při správném nástroji a správném postupu nabízí vysokou přesnost i u problematických otvorů.

Základy vyvrtávání

Průvodce výběrem vyvrtávací tyče a strategie proti vibracím

Vyvrtávání je vnitřní soustružení otvoru. Správná vyvrtávací tyč, minimální vyložení, kvalitní upnutí a kontrola vibrací rozhodují o přesnosti, povrchu i životnosti nástroje.

Obrábění otvorů tvoří významnou část výrobních operací. Některé otvory lze dokončit pouze vrtákem, ale u přesnějších aplikací bývá potřeba vystružení nebo vyvrtávání. Pokud vystružování splní požadavek na rozměr, povrch a geometrii, bývá obvykle první volbou, protože je rychlejší a jednodušší.

Vystružovací výstružník však má tendenci „následovat otvor“. Pokud je otvor po vrtání křivý nebo nepřesný, výstružník ho nemusí dokonale narovnat. Vyvrtávací tyč naopak dokáže obrábět otvor přímo a opravit tak chyby vzniklé při vrtání. Proto je vyvrtávání důležité tam, kde rozhoduje přesnost, přímost, kruhovitost a kvalita povrchu.

Kdy je vyvrtávání nutné?

Vyvrtávání se používá tehdy, když otvor musí splnit přísné požadavky na průměr, přímost, souosost nebo povrch. Typicky se nasazuje po předvrtání, odlití, předhrubování nebo u otvorů, kde běžný vrták nedokáže zajistit požadovanou přesnost.

Zároveň jde o operaci citlivou na vibrace. Dlouhá vyvrtávací tyč, malý průměr otvoru, hluboký otvor, špatný odvod třísek nebo nedostatečně tuhé upnutí mohou způsobit chvění, špatný povrch a krátkou životnost břitu.

Co je vyvrtávání?

Vyvrtávání lze jednoduše popsat jako vnitřní soustružení. Používá jednobřitý nástroj, tedy vyvrtávací tyč, která odebírá materiál z vnitřní stěny otvoru. V některých případech se používají také dvoubřité vyvrtávací nástroje, které umožňují vyšší úběr materiálu nebo kombinaci hrubování a dokončení v jedné operaci.

Vyvrtávat lze na CNC soustruhu i na obráběcím centru. Princip je podobný, ale způsob upnutí a pohybu nástroje se liší. Na soustruhu je vyvrtávací tyč obvykle statická a otáčí se obrobek. Na obráběcím centru se otáčí vyvrtávací hlava nebo vyvrtávací nástroj a obrobek zůstává upnutý na stole.

Každá vyvrtávací operace je jiná

Na první pohled mohou vyvrtávací operace vypadat podobně. Ve skutečnosti se však velmi liší podle materiálu obrobku, požadované tolerance, hloubky otvoru, průměru, požadovaného povrchu a dostupného stroje.

Jinak se bude obrábět krátký otvor v hliníku a jinak hluboký přesný otvor v nerezové oceli nebo žárupevné slitině. Právě proto je důležité nepodcenit volbu nástroje, vyložení, upnutí a řezné podmínky.

Proč při vyvrtávání vzniká chvění?

Největším problémem vyvrtávání je vibrace neboli chatter. Jde o harmonické chvění, při kterém nástroj jakoby odskakuje od obrobku. Výsledkem je špatný povrch, horší přesnost, hlučný proces a výrazně kratší životnost břitové destičky.

Nejčastější příčinou je příliš dlouhé vyložení vyvrtávací tyče. U hlubokých otvorů je ale dlouhé vyložení často nevyhnutelné. Proto se používají různé strategie, jak vibrace omezit — od správné volby materiálu tyče až po antivibrační vyvrtávací tyče s vnitřním tlumením.

Vyvrtávání na CNC soustruhu vs. obráběcím centru

Na CNC soustruhu je vyvrtávací tyč upnutá ve statickém držáku podobně jako jiné nástroje s kruhovou stopkou. Průměrové a délkové korekce se nastavují v řídicím systému pomocí korekcí nástroje. Materiál se odebírá postupnými průchody, podobně jako při vnějším soustružení.

Na obráběcím centru je situace jiná. Vyvrtávací tyč je upnutá ve vyvrtávací hlavě a celá sestava se otáčí. Po dosažení požadované hloubky se vřeteno zastaví a nástroj se vysune. Průměrové nastavení se obvykle provádí přímo na vyvrtávací hlavě.

Jemné vyvrtávání s digitálním nastavením

Moderní vyvrtávací systémy pomáhají eliminovat odhady při nastavování průměru.

U klasických vyvrtávacích hlav se průměr často nastavuje pomocí noniového kroužku. Operátor musí odhadnout potřebnou korekci a někdy zohlednit i vůli mechanismu. To prodlužuje seřízení a zvyšuje riziko chyby.

Systémy jako Kennametal eBore™ Digital Fine Boring System tento postup výrazně zjednodušují. Digitální displej odstraňuje nejistotu při nastavení a podporuje přesnější a opakovatelnější vyvrtávání.

Jednobřité a dvoubřité vyvrtávací hlavy

Dvoubřité hlavy mohou odstranit materiál rychleji než jednobřité nástroje.

Klasické vyvrtávání používá jednobřitý nástroj. V některých aplikacích lze ale použít dvoubřité uspořádání, které umožňuje vyšší úběr materiálu a někdy i hrubování a dokončení v jednom průchodu.

Volba mezi jednobřitým a dvoubřitým řešením závisí na požadované toleranci, materiálu, stabilitě stroje a charakteru operace.

Pracujte s posuvem a řeznou rychlostí

Pokud se objeví chvění, špatný povrch nebo krátká životnost nástroje, začněte úpravou řezných podmínek. Snižte řeznou rychlost, zvyšte posuv nebo naopak. Důležité je postupovat vědecky: měňte pouze jednu proměnnou najednou a v malých krocích, například o 10 %.

Po každé změně výsledek vyhodnoťte a zdokumentujte. Pokud se výsledek zhorší, vraťte se k původní hodnotě a zkuste upravit jiný parametr. Tak lze najít stabilní kombinaci řezných sil, tvorby třísek a tlumení vibrací.

Hloubka řezu a poloměr špičky

Hloubka řezu má u vyvrtávání velký vliv na stabilitu. Pro dokončovací průchod je dobrým výchozím bodem hloubka řezu rovná nebo větší než poloměr špičky nástroje. Pokud je záběr příliš těžký, může pomoci menší poloměr špičky.

U hrubého vyvrtávání bývá často výhodnější použít lehčí záběry s mírně vyšším posuvem než se pokoušet o velmi těžké úběry. Cílem je najít rovnováhu mezi řeznými silami, kontrolou třísek a potlačením vibrací.

Zkontrolujte upnutí obrobku

Pokud je díl vyložený příliš daleko ze sklíčidla nebo není dostatečně pevně upnutý ve svěráku či přípravku, chvění se objeví velmi snadno. Problematické mohou být také trubky a tenkostěnné obrobky.

Pokud to podmínky dovolí, může pomoci zkrácení vyložení obrobku, pevnější upnutí nebo vhodně zvolená dokončovací hloubka řezu, která nástroj dostatečně zatíží a stabilizuje proces.

Upnutí vyvrtávací tyče

Nestačí minimalizovat pouze vyložení tyče. Důležité je také to, jak velká část tyče je skutečně sevřená v držáku. Dobrým pravidlem je upínat alespoň 4 x průměr tyče, ideálně více.

Vyhněte se upínání vyvrtávací tyče pouze stavěcími šrouby. Lepší je pouzdro nebo kleština, která obepíná stopku po celém obvodu a poskytuje pevnější a rovnoměrnější upnutí.

Použijte co největší možnou tyč

Největší vyvrtávací tyč, která se do otvoru bezpečně vejde, poskytne nejmenší průhyb a nejlepší stabilitu. Je však nutné ponechat dostatek prostoru pro odvod třísek.

Pokud třísky nemají kam odcházet, mohou se hromadit před břitem. To vede ke zhoršení povrchu, poškození břitové destičky nebo i zničení nástroje. U hlubších otvorů je proto velmi důležité dostatečné chlazení, ideálně vysokotlaké chlazení.

Proměnlivé otáčky vřetena proti chvění

Některé CNC stroje nabízejí funkci proměnlivých otáček vřetena, označovanou například jako spindle speed variation. Tato funkce během obrábění dynamicky mění otáčky podle nastavených parametrů.

Proměnlivé otáčky mohou pomoci narušit harmonické vibrace a stabilizovat proces. Není to univerzální řešení pro každou aplikaci, ale u chvění může být velmi užitečné.

Seřízení vyvrtávací tyče na osu je kritické

Špička vyvrtávacího nástroje by měla být přesně na ose otvoru, případně velmi mírně nad osou, aby se zohlednil průhyb nástroje. Nesprávné ustavení vede ke špatnému řezu, horšímu povrchu a nestabilnímu procesu.

Většina vyvrtávacích tyčí má zbroušenou plošku, která usnadňuje orientaci nástroje. Pokud ale stroj není dokonale seřízený nebo je tyč upnutá v pouzdru, je vhodné ustavení ověřit přesněji.

Jak ověřit správné ustavení

Na CNC soustruhu lze u větších tyčí použít digitální úhloměr nebo podobný měřicí nástroj. U menších nástrojů lze použít klasický postup: obrobit čelo pomocné tyče, nanést značkovací barvu a špičkou vyvrtávacího nástroje vyškrábnout kontrolní linku.

Na obráběcím centru lze ustavení kontrolovat pomocí nástrojového předseřizovače nebo optického komparátoru. Přesné ustavení je jedním z kroků, které dělají rozdíl mezi nejistou operací a stabilním, opakovatelným vyvrtáváním.

Závěr

Vyvrtávání může na první pohled působit jako složitá operace, ale při dodržení základních pravidel je dobře zvládnutelné. Klíčem je správná vyvrtávací tyč, co nejmenší vyložení, tuhé upnutí, vhodné řezné podmínky a dobrá kontrola třísek.

Pokud se objeví vibrace, špatný povrch nebo problémy s přesností, je potřeba postupovat systematicky. Změnit jednu hodnotu, ověřit výsledek, vrátit se zpět nebo pokračovat dál. Právě disciplinovaný postup a správně zvolený nástroj dělají z vyvrtávání stabilní a produktivní operaci.

Chci zjistit víc

STÁHNĚTE SI KATALOG

First Choice Kennametal katalog ke stažení

 

NEBO

 

...