Czy wiercenie w stali musi być uciążliwe?

Wiercenie w stali wykonywane za pomocą wiertarek ręcznych może się stać czynnością bardzo uciążliwą, jeśli użyjemy do tego wierteł o nieodpowiedniej geometrii. Zastanówmy się więc, jakie wiertła najlepiej zastosować do tego typu operacji.

Oczywiste jest, że do wiercenia w stali używa się wierteł krętych specjalnie przeznaczonych do tego typu obróbki. Jednakże wiele osób, które muszą wykonywać otwory w stali, narzeka, że chociaż używa do tego prawidłowych narzędzi, jest to operacja długotrwała i wymagająca użycia dużej siły nacisku na wiertarkę, a więc męcząca. Można więc zapytać, skąd wynika konieczność stosowania tak dużej siły? Najprościej można

odpowiedzieć, że – z geometrii wierteł. Wiertła standardowe mają bowiem najprostszą z możliwych geometrię krawędzi skrawających, czyli skręcone krawędzie stożkowate, połączone krawędzią poprzeczną zwaną ścinem. Znajduje się on na samym wierzchołku osi wiertła. Konsekwencją tego usytuowania jest bliska zeru prędkość obwodowa ścina. Jego krawędź tnąca jest do tego tępa i dlatego bierze niewielki udział w procesie wiercenia. W zasadzie szlifuje tylko powierzchnię obrabianego metalu. Ponieważ ścin nie jest ostry, nie centruje wiertła, pozwalając zbaczać mu z wyznaczonego punktu wiercenia w pierwszej fazie wykonywania otworu (tylko podczas wiercenia ręcznego). Na skutek tego dochodzi często do zarysowania powierzchni elementu, w którym wiercimy.

Aby do tego nie dopuścić, musimy wywierać mocny docisk na narzędzie. Badania wykazały, że do 60% siły nacisku zużywane jest na pokonanie oporu, który metal stawia ścinowi. Duża siła nacisku i tarcie w strefie skrawania są przyczynami powstawania w niej wysokiej temperatury. Aby temu zapobiec, musimy stosować chłodzenie. Stąd, jak widać, krawędź ścina jest przyczyną wielu kłopotów z wierceniem w metalach, szczególnie w twardej stali. Jedną z metod radzenia sobie z nimi jest stosowanie wierteł o zoptymalizowanej geometrii, która eliminuje konieczność stosowania dużej siły, jednocześnie zwiększając szybkość wiercenia w metalach.

Aby sprawdzić, jak skuteczne jest wiercenie wiertłami o zmodyfikowanej geometrii krawędzi skrawających ostrzy, wykorzystaliśmy do tego wiertła: HSS (o zmodyfikowanej geometrii typu A (zob. rysunek zamieszczony w artykule), HSS TiN (wiertła HSS pokryte azotkiem tytanu o zmodyfikowanej geometrii typu A) i kobaltowe HSS-Co (o zmodyfikowanej geometrii typu D) i porównaliśmy otrzymane wyniki z wynikami użycia popularnego wiertła HSS o tradycyjnej geometrii typu B, czyli z dużym ścinem. Wszystkie użyte przez nas narzędzia miały średnicę 10 mm. Wykonywaliśmy nimi otwory o głębokości 10 mm w stali konstrukcyjnej przy użyciu wiertarki 1000-watowej. Stosowaliśmy nacisk wiertłem na obrabiany element stalowy przez obciążenie dźwigni stojaka wiertarskiego sztabą stalową o wadze 10 kg. Wiercenie było więc wykonywane bez udziału operatora, przez co zostały wyeliminowane czynniki przypadkowe towarzyszące ręcznemu wykonywaniu tej operacji. Rola operatora sprowadzała się tylko do włączenia i wyłączenia wiertarki oraz do podawania emulsji chłodząco-smarującej do strefy wiercenia.

Wiertłem HSS o zmodyfikowanej geometrii A uzyskaliśmy następujące czasy: 18 s (10 kg) i 16,25 s (10 kg); zaś HSS TiN o geometrii A – 9 s (10 kg) i 9 s (10 kg); HSS-Co o geometrii D – 21 s (10 kg) i 14 s (10 kg). Otwory porównawcze wykonane wiertłem HSS o tradycyjnej geometrii typu B zostały wywiercone w następujących czasach: 1 m 07 s (10 kg) i 54 s (10 kg).
Otrzymane wyniki pokazują, że wiertłami o zmodyfikowanej geometrii możemy wiercić nawet do ponad 6 razy szybciej niż wiertłami o tradycyjnej geometrii, a także, że w przypadku wykonywania otworów w stali konstrukcyjnej najbardziej wydajne są wiertła HSS TiN z geometrią typu A. W tego typu obróbce są one ponad 50% wydajniejsze niż wiertła kobaltowe, które odznaczają się bardzo wysoką trwałością, co wynika z właściwości użytego na nie materiału. Powodem szybszej pracy wierteł HSS TiN jest zmniejszenie tarcia w strefie skrawania

przez pokrycie ich cienką warstwą azotku tytanu. Warstwa ta także zwiększa trwałość tych narzędzi.

Reasumując, można powiedzieć, że gdy musimy wiercić w stali z ręki, najlepiej jest używać wierteł o zmodyfikowanej geometrii, gdyż wtedy znacznie skrócimy proces wykonywania otworu, a tym samym nie będzie on dla nas bardzo uciążliwy. Wniosek ten szczególnie dotyczy osób, które do tego używają wiertarko-wkrętarek niemających rękojeści dodatkowych. Muszą one wywierać dość duży nacisk maszyną, co jest niewygodne i doprowadza do odchylania wiertła od wyznaczonej osi wiercenia. W efekcie uzyskany otwór jest małej jakości, a w czasie wiercenia wielokrotnie dochodzi do zakleszczenia się wiertła w obrabianym materiale, co jest przyczyną przeciążenia elektronarzędzia i ma negatywny wpływ na jegotrwałość.

ZOBACZ TAKŻE
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments

O dwóch różnych technikach oscylacji stosowanych w elektronarzędziach

Obecnie wielu sprzedawców i autorów pseudoporadnikowych publikacji, chwalących się swoją wiedzą oraz kompetencjami w dziedzinie elektronarzędzi, myli zasady działania szlifierek delta i oscylacyjnych wielofunkcyjnych urządzeń szlifująco-tnących. Dlatego postanowiliśmy podać na temat tych urządzeń kilka ważnych i przydatnych informacji, które pozwolą zrozumieć zasady ich działania.

Na temat oscylacyjnych wielofunkcyjnych urządzeń szlifująco-tnących spotyka się wiele błędnych opinii. W publikacjach (nie będziemy tu ich wymieniać), które ogłaszają się, że są kompetentnymi poradnikami zakupowymi, pomimo że zawierają masę błędów merytorycznych (ich lista zapełniłaby co najmniej rozkładówkę naszego pisma), wywodzi się zasadę działania oscylacyjnych wielofunkcyjnych urządzeń szlifująco-tnących od szlifierek delta, które obecnie wyszły

prawie zupełnie z produkcji. „Gazeta Narzędziowa” i portalnarzedzi.pl, jak przyznajemy, ma też w tym mały udział, bo często zestawialiśmy szlifierki delta z oscylacyjnymi wielofunkcyjnymi urządzeniami szlifująco-tnącymi, jednakże wskazując przy tym na różnicę w zasadzie działania tych urządzeń. Ponieważ jesteśmy czasami czytani po łebkach i bardzo często kopiowani przez osoby niekompetentne (nasze teksty przerabia się w internecie i czasopismach zajmujących się narzędziami oraz firmach public relation), dochodzi do wielu nieporozumień i błędnych twierdzeń na temat narzędzi. Aby im zapobiec, postanowiliśmy wyjaśnić niektóre podstawowe kwestie. Zaczynamy więc od oscylacyjnych wielofunkcyjnych urządzeń szlifująco-tnących i szlifierek delta. Otóż te dwa rodzaje urządzeń nie mają ze sobą więcej wspólnego niż elektronarzędzia różnych rodzajów oraz podobny „na oko” kształt. Zasady ich działania są bowiem diametralnie różne, choć do ich scharakteryzowania używa się pojęcia oscylacji.

Szlifierki delta to typ kompaktowych szlifierek oscylacyjnych ze stopą trójkątną, przeznaczonych głównie do szlifowania w miejscach trudno dostępnych, np. w narożnikach, kantach itp., lub do obróbki szlifierskiej niewielkich elementów. Zastosowano w nich mimośrodowy mechanizm oscylacji stopy szlifierskiej, który powoduje poruszanie się jej po okręgu ruchem krzywoliniowym o promieniu zwykle od 2 do 7 mm (maksymalnie 11 mm). Średnica ta nosi miano mimośrodu, gdyż – jak wiadomo – okrąg jest szczególnym przypadkiem elipsy. Ponieważ taki ruch jest okresowy, określa się go mianem oscylacji. Dla łatwego odróżniania nazwijmy go oscylacją mimośrodową. Przypominamy, słowo „oscylacja” wywodzi się od łacińskiego „oscillatio”, które oznacza czynność wahania lub kołysania się.

Zasada działania oscylacyjnego wielofunkcyjnego urządzenia szlifująco-tnącego jest zupełnie inna, gdyż oparta nie na mechanizmie mimośrodowym, lecz krzywkowym. Jego działanie polega na nadaniu osi (wrzecionu roboczemu elektronarzędzia) ruchu obrotowego o cyklicznie zmiennym kierunku i niewielkiej amplitudzie (maksymalnie 3°). Przypomina to w pewnym sensie ruch wahadła, przy czym jest on nadawany przez poziomą oś jego zawieszenia, a nie poprzez odchylenie od pionu w polu grawitacyjnym jakiejś zawieszonej w jednym punkcie masy (tzw. wahadło fizyczne, nie mylić z matematycznym). Taki ruch dla łatwego rozróżniania pojęciowego nazywamy oscylacją osiową.

Jakie są konsekwencje praktyczne obu rodzajów oscylacji? Decyduje o nich charakterystyka liniowa i wektorowa (kierunku) generowanego ruchu. Zgodnie z nią oscylacja mimośrodowa nadaje punktom ruch obrotowy o promieniach niewspółśrodkowych, których długość jest równa wielkości mimośrodu. Dlatego ten typ oscylacji doskonale nadaje się do napędu płaskich narzędzi szlifujących, takich jak papiery czy płótna ścierne, które muszą być przy tym zamocowane w płaskiej stopie. Tego typu ruchu z powodu niewspółśrodkowości okręgów, po których poruszają się punkty, nie można wykorzystać do cięcia, gdzie wymaga się równomiernego styku ostrza z obrabianym materiałem.

W przypadku oscylacji osiowej punkty poruszają się naprzemiennie w obu możliwych kierunkach po okręgach o różnych promieniach, które jednakże mają wspólny środek. To zaś oznacza, że nadaje się ona, podobnie jak oscylacja mimośrodowa, do wprawiania w ruch wspomnianych płaskich narzędzi szlifierskich. Ale na tym nie koniec, oscylacja osiowa może też napędzać narzędzia tnące, tj. brzeszczoty segmentowe, piłki, itp., bo umożliwia stałą styczność ostrza z obrabianym materiałem. Z jej użyciem możemy więc ciąć lub szlifować za pomocą wąskich krawędzi (usuwanie fug czy klejów).
Jak

widać, oscylacja osiowa pod względem zastosowań jest bardziej wszechstronna od mimośrodowej. Jej to właśnie zawdzięczają swoją szybko rosnącą popularność oscylacyjne wielofunkcyjne urządzenia szlifująco-tnące, zwane niekiedy z angielska multi-toolami. Obecnie w znacznym stopniu wyparły one szlifierki delta (poza specjalistycznymi i wysoce profesjonalnymi modelami, np. produkcji Festool), od których są bardziej wszechstronne, gdyż szlifują i tną.

Przypomnijmy, pierwsze oscylacyjne wielofunkcyjne urządzenia szlifująco-tnące opracowała niemiecka firma FEIN ponad 30 lat temu. Nazwała je, biorąc pod uwagę odmienne parametry techniczne, MultiMastrami oraz Supecutami. Po wygaśnięciu patentów na mechanizm krzywkowy wytwarzanie multi-tooli rozpoczęli inni producenci elektronarzędzi, co doprowadziło do zaprzestania lub ograniczenia przez nich produkcji szlifierekdelta.

ZOBACZ TAKŻE
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
copyright 2025 portalnarzedzi.pl | wykonanie monikawolinska.eu