Vŕtanie

VŔTANIE

Pri práci s technickými materiálmi je často potrebné, aby sme vyhotovili diery a otvory rôznych tvarov. Za dieru považujeme otvor kruhového prierezu. Môže byť zhotovená ako slepá t.j. navŕtaná do určitej hĺbky, alebo priebežná t.j. navŕtaná naprieč celou hrúbkou materiálu. Otvor býva zväčša priebežný a môže mať rozličný tvar, napr. štvorec, obdĺžnik, trojuholník a podobne.

Diery a otvory najčastejšie zhotovujeme:

- vŕtaním
- prebíjaním
- vysekávaním 

Vŕtanie je pracovná operácia, počas ktorej rezné hrany otáčajúceho sa vrtáka plynulo vnikajú do materiálu a odoberajú triesku, čím vzniká otvor kruhového prierezu. Pri vŕtaní technických materiálov je vhodné použiť rôzne druhy zariadení a nástrojov. 


Postup pri vŕtaní:

1. Narysovaním dvoch navzájom kolmých čiar označíme priesečník, stred budúcej diery. V priesečníku zhotovíme strediacu jamku –
prvé vedenie vrtáka, v kovoch jamkovačom, v dreve a v plastoch stolárskym hrotom, v omietke a betóne oceľovým hrotom.

2. Veľmi dôležité je vŕtaný materiál pevne a kolmo upnúť a súčasne podložiť mäkššou podložkou, čím zabránime jeho posunutiu a poškodeniu. Malé predmety, súčiastky upíname do vhodných pomôcok. Ohrobky sa nemôžu držať v ruke, lebo môžu spôsobiť zranenie. Podmienkou úspešného vŕtania je dodržanie kolmého nastavenia pozdĺžnej osi vrtáka (alebo vŕtačky) na vŕtaný materiál. Nedodržanie kolmosti spôsobuje zlomenie vrtáka alebo navŕtanie otvoru mimo priesečníka.


3. Pohľadom musíme skontrolovať ostrosť rezných strán vrtáka. Nástroj vsunieme celou stopkou do skľučovadla a kľúčom
pevne upneme. Nedostatočne upnutý vrták s valcovou stopkou počas vŕtania v skľučovadle preklzáva, čo poškodzuje stopku aj skľučovadlo. Vrtáky s ihlanovou stopkou upevňujeme do kolovrátku nasunutím stopky až do štvorhranného otvoru skľučovadla, ktoré dotiahneme.


4. Počet otáčok vrtáka závisí od priemeru vrtáka a vŕtaného materiálu. Čím je väčší priemer vrtáka, tým volíme menší počet
otáčok a naopak, aby obvodová rýchlosť vrtáka stála. Zlé vedenie v strediacej jamke a trenie, najmä vrtákov s priemerom vyše
10 mm, odstránime pri vŕtaní kovov a plastov predvŕtaním menšej diery, napríklad priemeru 3 - 5 mm. Trenie vrtáka po materiáli spôsobuje zvýšenie teploty a otupenie pracovnej časti nástroja. Ostrie preto počas vŕtania kovov a plastov chladíme rezným olejom.


5. Pohyb vrtáka do materiálu v smere osi otvoru sa nazýva posuv. Vrták zaťažujeme rovnomerne. Pri nadmernom zaťažení alebo pri práci s tupým nástrojom sa vrták môže zlomiť. Posuv prerušujeme len počas chladenia alebo pri vzniku dlhších plynulých
triesok. Pri dovŕtavaní zmiernime tlak na vrták. Vyštiepeniu a vylomeniu časti materiálu pri vŕtaní dreva a plastov predchádzame
tým, že vŕtanie dokončujeme z opačnej strany, alebo vŕtaný materiál pevne podložíme podložkou z opačnej strany.


6. Ostré hrany z oboch strán diery po vŕtaní odstránime pilovaním alebo zrazením hrán vrtákom s väčším priemerom.

Aby sme pri vŕtaní, predchádzali poraneniam, je treba dodržať tieto zásady:

· používať ochranné okuliare a štíty
· triesky odstraňujeme štetcom, nie rukou alebo fúkaním
· otáčajúce sa vŕtačky môžu strhnúť voľné časti odevu a dlhé vlasy. Priliehavý odev a šatka  nás chránia pred možným úrazom.


Na vŕtanie väčšieho počtu dier rôznych priemerov sa používajú rôzne zariadenia. Napríklad  pri obrábaní  kovov sa používajú  strojové vŕtačky stojanové, stĺpové, viacvretenové, príklepové - vŕtanie do betónu, dlabačky - vŕtanie do dreva a podobne.

Diery s priemerom do 50 mm zvyčajne vŕtame, ich priemer ďalej zväčšujeme na vyvrtávačkách. Diery a otvory rôznych tvarov v rozličných technických materiáloch -ako sú drevo, kovy, plasty, kameň, sklo, korok, koža, robíme s veľkou presnosťou
pomocou nových technológií ako je drôtikové vyrezávanie, laser, vodný lúč, hĺbenie a podobne. Použitie týchto technológií je výkonné, ale veľmi drahé.

Prehľad vrtákov a vŕtačiek podľa obrábaného materiálu:

MATERIÁL	VRTÁK	ZARIADENIE, VŔTAČKA	CHLADENIE
KOVY	skrutkovitý jeho časti: - stopka                 - fazetka                 - drážka na odvod triesok                 - telo vrtáka                 - hlavná rezná hrana	Druhy vŕtačiek: ·        ručná mechanická ·        ručná elektrická ·        stojanová	rezným    olejom
DREVO	nebožiece: s uchom s rukoväťou s ihlanovou stokou špirálovitý špuliér plochý	-  kolovrátok - ručná elektrická     vŕtačka
PLASTY	plochý skrutkovitý vrták	·        ručná mechanická ·        ručná elektrická ·        stojanová	vodou, rezným olejom
BETÓN TEHLA KAMEŇ	skrutkovitý s reznou hranou zo spekaných karbidov	-  príklepová	vodou

VŔTANIE, ZAHLBOVANIE A VYSTRUŽOVANIE KOVOV

Nástrojom pri vŕtaní je vrták, ktorý vykonáva dva pohyby a to otáčavý okolo svojej osi a priamočiary v smere osi. Priamočiary pohyb sa nazýva posuvom a udáva sa v mm/ot. Najstarší kopijovitý vrták, ktorý sa používa na otvory s priemerom do 0,8 mm, má hrot s dvomi reznými hranami, ktoré spolu zvierajú vrcholový uhol  ε = 90 až 130° a sú spojené priečnym ostrím.

Skrutkovitý vrták má na valcovom telese dve skrutkovité drážky, ktorých šikmé plochy zvierajú s kužeľovými plochami hrotu uhol ostria β a s osou vrtáka  uhol čela γ. Uhol chrbta α vznikne podbrúsením kužeľových plôch hrotu.

Hlavné ostria, vytvorené drážkami s chrbtovými plochami vnikajú do materiálu a odoberajú triesky. Vrcholový uhol ε, ktorý
spolu zvierajú, sa volí podľa materiálu výrobku.  Hlavné ostria spája priečne ostrie, ktoré materiál neuberá, ale len stláča smerom k hlavným ostriam. Preto sa priečne ostrie, ktorého šírka sa rovná hrúbke duše, t.j. telesa vrtáka medzi obidvomi drážkami, často zužuje vybrúsením.

Ostria vytvorené stenou drážok a valcovou plochou vrtáka, obrábajú stenu diery. Valcová plocha vrtáka je preto podfrézovaná tak, aby na nej zostala úzka fazetka, ktorá vrták pri práci vedie. Drážkami sa privádza rezná kvapalina a odvádzajú triesky. Odvádzanie triesok je tým ľahšie, čím menšie je stúpanie skrutkovice a preto sa vyrábajú vrtáky s rôznymi uhlami sklonu
drážok k osiam vrtáka. Vrtáky s bežnou skrutkovicou sú vhodné na oceľ a liatinu, vrtáky so strmou skrutkovicou na mosadz, bronz a plastové hmoty a vrtáky s miernym stúpaním skrutkovice na meď a hliník. 

Vrtáky sa používajú z nástrojovej ocele alebo z rýchloreznej ocele, ktoré sú podstatne výkonnejšie. Od správneho naostrenia vrtáka závisí nielen jeho výkonnosť, ale i jeho trvanlivosť. Ručné ostrenie je málo spoľahlivé, častejšie sa robí strojovo.

Vŕtačky sa rozdeľujú na prenosné a stabilné

Prenosné ručné vŕtačky s upnutým vrtákom sa ručne pritláčajú k vŕtanému materiálu. Okrem svidríka, ktorý sa používa na diery do priemeru 2 mm, patrí k nim aj kolovrátok, ktorý je vhodný na vŕtanie dier v mäkkom materiáli a na zrážanie hrán dier. Výhodnejšie sú vŕtačky s ozubeným prevodom, ktorým možno vŕtať diery do priemeru 10 mm. Vŕtačka sa oporou oprie o prsia, ľavou rukou sa drží za rukoväť a pravou rukou sa poháňa vreteno kľukou cez kužeľové súkolesie. Dokonalejšie typy majú dva
prevody. 

Elektrické ručné vŕtačky sú výkonnejšie a vyrábajú sa na vŕtanie dier do priemeru 25 mm v plnej oceli. Vreteno poháňa vstavaný elektromotor cez ozubený prevod, takže pri práci s ním sa môžeme sústrediť na vedenie nástroja. Vŕtačkou bežného typu sa vŕtajú diery do 10 mm. Vŕtačka sa drží pravou rukou za rukoväť, na ktorej je tlačidlový vypínač, ovládaný
ukazovákom. Najväčšie typy vŕtačiek sa držia za dve rukoväti a pritláčajú sa buď hrudníkom alebo vratidlom. 

Pneumatické vŕtačky sa podobajú elektrickým vŕtačkám. Menšie typy vŕtačiek majú otáčavý motor s lopatkovým rotorom a veľké typy majú piestový motor. Zväčša sa pri nich posuv ovláda skrutkou s vratidlom.

Strojových vŕtačiek je veľa druhov. Odlišujú sa najmä konštrukciou, pracovným rozsahom a počtom vretien.

Stolové vŕtačky sú na vŕtanie dier do priemeru 20 mm. Pri najmenších typoch sú dôležité dostatočne vysoké otáčky vretena, aby sa dosiahla primeraná rezná rýchlosť. Väčšie typy majú vretenník, ktorý sa podľa výšky výrobku prestavuje na valcovom stĺpe a majú ručný posuv.

Stĺpové vŕtačky ľahšieho typu majú stĺp predĺžený tak, aby sa dali postaviť na zem. Stôl vŕtačky je na stĺpe zvislo prestaviteľný
a otočný. Väčšie typy majú strojový posuv, ktorého mechanizmus je hnaný zvislým hriadeľom od vretenníka. Pri stĺpových vŕtačkách možno stôl pootočiť nabok a upínať veľké výrobky priamo na základovú dosku.

Stojanové vŕtačky sú podstatne tuhšie stroje a sú určené pre veľké výkony. Vretenník je rozdelený na pevnú časť a na
prestaviteľnú časť s posuvovým mechanizmom. Túto časť možno po zvislom vedení stojana nastaviť čo najbližšie k výrobku. Namiesto zvislo prestaviteľného stola môže byť stôl krížový, ktorým možno pozdĺžne aj naprieč posúvať, takže výrobok sa dá rýchlo a presne nastavovať.

Pri vŕtaní sa používajú upínacie náradia a to: zveráky, úpinky, podložky so zárezmi, uholníky, zvierky a podobne. Zvislú a správne umiestnenú dieru môžeme vyvŕtať len vtedy, ak výrobok leží vodorovne a keď je stred diery priamo pod vrtákom.
Pri vŕtaní priechodných dier sa musí výrobok podložiť drevenou podložkou alebo dvomi rovnobežnými podložkami, aby mal hrot vrtáka voľný výbeh a nepoškodil stôl vŕtačky. Malé výrobky sa upínajú v ručnej zvierke, ktorá sa pri vŕtaní drží v ľavej ruke. Dlhšie ľahšie predmety sa môžu držať priamo a opierajú sa o narážku, ktorá sa upne v drážke stola. Ploché výrobky upíname v strojovom zveráku, ktorého posuvnú čeľusť ovláda skrutka so štvorhranom pre nasadenie ručnej kľuky. Menšie valcové výrobky sa upínajú vo zveráku, ktorý má čeľuste so zárezmi pre vodorovné a zvislé upnutie. Väčšie valcové výrobky sa upínajú pomocou podložiek so zárezmi. Zložitejšie výrobky sa niekedy musia upnúť na uholníku pomocou zvierok. Uholník sa na stole stroja upína úpinkami. Neupnuté možno vŕtať len ťažké výrobky, ktoré vlastnou tiažou ležia pevne na stole vŕtačky.

Podľa priemeru a hĺbky diery sa zvolí vrták, ktorý má označenie priemeru vyrazené na stopke. Ak údaj nie je čitateľný môžeme ho odmerať posuvným meradlom nad výbehom drážok, nie na fazetkách. Vrták nesmie byť veľmi krátky, aby drážky mohli bezpečne odvádzať triesky, ani zbytočne dlhý, pretože sa potom v dôsledku väčšieho chvenia ľahšie otupuje, prípadne sa môže lámať. Pri voľbe vrtáka musíme počítať s tým, že vyvŕtaná diera je vždy o niečo väčšia ako priemer vrtáka. Pri priemeroch 5 až 30 mm býva príslušný rozdiel asi 0,1 až 0,2 mm pri oceli a 0,4 až 1 mm pri hliníku. Pred upnutím vrtáka sa kontroluje vhodnosť a presnosť naostrenia. Upnutý vrták kontrolujeme či nehádže, aby nevyvŕtal nepresnú dieru.

Teplo vznikajúce trením nástroja o výrobok spôsobuje ohrev ostria vrtáka a jeho otupenie. Preto sa na ostrie vrtáka privádza rezná kvapalina, ktorá odvádza teplo a súčasne svojím mazacím účinkom zväčšuje rezné schopnosti vrtáka a zlepšuje povrch diery. Najlepšie sa chladí vodnými roztokmi - emulziami, ktorých prísady mydla a emulzného oleja majú mazací účinok. Väčší mazací a menší chladiaci účinok má vŕtací olej. Na oceľ sa používa vŕtacia emulzia alebo vŕtací olej, liatina sa spravidla vŕta
bez reznej kvapaliny. Meď a jej zliatiny sa vŕtajú bez reznej kvapaliny alebo s vŕtacou emulziou. Hliník a jeho zliatiny sa vŕtajú s emulziou alebo s vŕtacím olejom. Ručne sa rezná kvapalina na vrták nanáša štetcom. Ak majú vŕtačky čerpadlo, možno prúd kvapaliny presne nastaviť.

Vrták musí mať  primerané otáčky a posuv. Otáčky sa volia podľa reznej rýchlosti  a priemeru vrtáka. Rezná rýchlosť pri vŕtaní je dráha vonkajšieho krajného bodu hlavného ostria udaná v metroch a vykonaná za sekundu ( m/ s). Pre jej výpočet platí vzorec:

                                                              v  =  π . D . n / 1000 . 60                       

                        z toho otáčky                 n  =  1000 . 60 v /  π . D

Rezná rýchlosť závisí od materiálu výrobku aj vrtáka. Volí sa podľa tabuliek zostavených na základe skúšok. 

Vyhrubovanie a zahlbovanie je zväčšovanie predvŕtaných alebo hrubých dier v odliatkoch a výkovkoch výhrubníkmi a záhlbníkmi.  Vyhrubovaním sa získajú presnejšie rozmery a lepšia akosť obrábaného výrobku ako pri vŕtaní. Steny zahĺbených dier majú takú akosť, ako hrubované plochy.  

Výhrubníky sú nástroje podobné vrtákom, ale bez hrotu. Sú trojrezné s kužeľovou stopkou alebo štvorrezné nástrčkové, ktoré sa nasadzujú na tŕň s kužeľovou stopkou. Pracujú pokojnejšie ako vrtáky a lepšie obrábajú dieru.

Záhlbníky sú nástroje na zahĺbenie pre hlavy skrutiek, na čelné plochy náliatkov, na zrazenia hrán a podobne.

Vystružovanie je konečné obrábanie diery mnohorezným nástrojom, ktorý uberá veľmi jemné triesky a dodáva vyvŕtanej a vyhrubovanej diere určitý presný rozmer, správny tvar a hladký povrch. Diera, ktorá sa má vystružovať, musí sa vyvŕtať menšia o 1/ 100 priemeru diery. Nástroje na vystruhovanie sa vyrábajú z nástrojových a rýchlorezných ocelí.