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

AKADEMIA ŚLUSARSTWA (CZĘŚĆ VIII). ORGANIZACJA I WYPOSAŻENIE STANOWISKA OBRÓBKI RĘCZNEJ METALI

Obróbkę ręczną metali stosuje się nie tylko przy wykonywaniu nowych elementów, ale także w przypadku prac montażowych, konserwacyjnych i naprawczych mechanizmów maszyn i urządzeń. Dlatego organizacja stanowiska pracy ślusarza wymaga spełnienia wielu warunków, m.in. w zakresie wyposażenia i przepisów bhp.

 

W zależności od rodzaju wykonywanych prac i możliwości zmechanizowania ruchów roboczych operacje obróbki metali można przeprowadzić w sposób tylko ręczny (siłą mięśni pracownika) lub metodą obróbki ręczno-mechanicznej (z wykorzystaniem elektronarzędzi). Do podstawowych operacji ręcznej obróbki metali należy zaliczyć: trasowanie, piłowanie, ścinanie, cięcie, prostowanie, przecinanie, gięcie, wiercenie ręczne, gwintowanie, nitowanie, lutowanie, skrobanie, a także prace montażowe, konserwacyjne i naprawcze. Natomiast w zakres

operacji ręczno-mechanicznych wchodzi: wiercenie, powiercanie, rozwiercanie, pogłębianie, mechaniczne piłowanie, polerowanie tarczami polerskimi, szlifowanie szlifierką stołową lub kątową. Oprócz podstawowych narzędzi do obróbki metali stanowisko ślusarskie powinno być wyposażone w odpowiedni stół roboczy z imadłem, zestaw narzędzi do wykonywania poszczególnych operacji obróbkowych oraz narzędzia pomiarowe i przybory pomocnicze.

rys_1

Wysokość ustawienia imadła przy różnych pracach: a) praca lekka, b) różne prace wykonywane dorywczo, c) praca średnio ciężka, d) praca ciężka [2]

W obróbce ręcznej metali mogą być stosowane różne typy imadeł. Większość typowych prac ślusarskich wykonuje się z wykorzystaniem imadła równoległego stałego lub obrotowego. Imadła te, wyprodukowane z żeliwa odpornego na uderzenia, mają przesuwane równoległe szczęki z wymiennymi wkładkami z hartowanej stali z moletowaną powierzchnią dla pewnego mocowania przedmiotów obrabianych. Imadło obrotowe ma tę zaletę, że można je obracać wokół pionowej osi i stabilizować w dowolnym położeniu. Jest to niezbędne podczas obróbki przedmiotów o bardziej skomplikowanych kształtach. Imadła równoległe mocuje się do stołu za pomocą śrub. Do obróbki przedmiotów o większych gabarytach i do prac, przy których występują silne uderzenia młotkiem (gięcie, prostowane), stosuje się imadła stalowe ze szczękami rozchylanymi. Wadą tych imadeł jest to, że ich rozchylone płaszczyzny chwytowe szczęk nie są równoległe i zamocowany przedmiot nie jest trzymany całą ich powierzchnią. Do mocowania przedmiotów w kształcie walca stosuje się imadła do rur, natomiast w przypadkach konieczności obróbki drobnych przedmiotów najlepiej sprawdzają się małe ręczne imadełka. Obecnie w wyspecjalizowanych warsztatach do szybkiego mocowania obrabianych przedmiotów często stosowane są urządzenia mechaniczne i pneumatyczne. Imadło powinno być umocowane na odpowiedniej wysokości, dostosowanej do wzrostu pracownika oraz w zależności od rodzaju wykonywanych operacji. Wysokość położenia imadła można regulować za pomocą podkładek pod imadło lub za pomocą odpowiedniej wysokości podestów przy stanowisku pracy. Prawidłowa wysokość to taka, przy której trzymający narzędzie (np. pilnik) nad szczękami imadła pracownik ma postawę, w której ramię i przedramię tworzą kąt 90°. Inny sposób polega na zamocowaniu imadła na takiej wysokości, aby górna powierzchnia szczęk imadła znajdowała się na wysokości zgiętego łokcia ręki podpartej pod brodą.

akad_slus-5

Stół ślusarski powinien mieć stabilną konstrukcję. Jego wysokość powinna zawierać się w granicach od 800 do 900 mm, a szerokość wynosić ok. 1200 mm. Długość stołu to minimum 1000 mm dla jednego stanowiska, zaś do 3500 mm przy kilku stanowiskach. Blat stołu ślusarskiego powinien być wykonany z płyt drewnianych. W ślusarni, w której wykonuje się ciężkie konstrukcje stalowe, blat stołu zabezpiecza się przed zniszczeniem blachą stalową, natomiast w przypadku prac montażowych pokrywa się miękkim tworzywem, które chroni przed uszkodzeniem nie tylko płytę drewnianą, ale także uprzednio obrobione części. Jeżeli stanowiska ślusarskie są usytuowane naprzeciw siebie, to do wysokości 50 cm ponad blat powinny być oddzielone siatką stalową o drobnych oczkach w celu zabezpieczenia przeciwodpryskowego.

rys_2

[sam_pro id="3_4" codes="true"][sam_pro id="3_3" codes="true"]
Rozmieszczenie narzędzi na stole ślusarskim

Aby zapewnić bezpieczny przebieg pracy, należy przestrzegać kilku podstawowych zasad. Na stanowisku pracy powinny znajdować się tylko te narzędzia, które są niezbędne do wykonania danej pracy. Narzędzia i przedmioty, które chwytamy prawą dłonią, powinny znajdować się na stole po prawej stronie imadła, natomiast te, które trzymamy lewą ręką – po stronie lewej. Przedmioty używane częściej powinny być ułożone na stanowisku bliżej niż przedmioty używane rzadziej. Narzędzia pomiarowe powinny leżeć na czystej flaneli w pewnym oddaleniu od miejsca, w którym gromadzą się opiłki i wióry. Rysunki i instrukcje do danej pracy należy umieścić w specjalnej ramce ustawionej na blacie roboczym stołu.

akad_slus-4

Do wykonywania podstawowych operacji obróbki ręcznej najczęściej wykorzystywane są m.in. następujące narzędzia: pilniki, młotki, przecinaki, wkrętaki, punktaki, skrobaki, piłki ręczne, szczypce uniwersalne, rysiki. W niezbędnym wyposażeniu stanowiska ślusarskiego powinny się znaleźć także przyrządy pomiarowe i kontrolne: suwmiarka uniwersalna, mikromierz, przymiar kreskowy, macki do pomiarów zewnętrznych i wewnętrznych, głębokościomierz, wysokościomierz, liniał krawędziowy, kątownik 90° i kątomierz uniwersalny, cyrkiel, sprawdziany do wałków, otworów i gwintów.
W pobliżu głównego stanowiska do obróbki powinny znajdować się stanowiska pomocnicze. Należą do nich: stanowisko do trasowania wyposażone w płytę traserską, kowadło do prostowania i gięcia, nożyce dźwigniowe do cięcia blach i prętów, piła mechaniczna ramowa do przecinania kształtowników o większym przekroju poprzecznym, wiertarka stołowa, prasa dźwigniowa lub śrubowa, stanowisko do spawania, zgrzewania i lutowania. Powinien być też łatwy dostęp do zasilania elektrycznego o napięciu 230 V z odpowiednim zabezpieczeniem różnicowo-prądowym. Gniazdo takie jest niezbędne do zasilania elektronarzędzi.
Pomieszczenie do wykonywania obróbki ręcznej metali i do montażu powinno spełniać odpowiednie warunki. Jego wysokość to co najmniej 3,0 m, podłoga równa i odporna na ścieranie, niepyląca i wykonana z materiału antypoślizgowego oraz takiego, który można łatwo utrzymać w czystości. Jeżeli przy niektórych stanowiskach znajdują się podesty robocze, to należy je odpowiednio oznakować i utrzymywać w dobrym stanie technicznym. Odpowiednie normy przewidują, że dla pojedynczego stanowiska powinno być 13 m3 objętości przestrzeni na osobę oraz 5–6 m2 powierzchni, temperatura nie niższa niż 14°C. Ogólne pomieszczenie warsztatowe obróbki ręcznej i montażu powinno być oświetlone światłem dziennym i elektrycznym oraz dodatkowo w miejscu stanowiska pracy. Natężenie oświetlenia stanowiska pracy powinno być dostosowane do rodzaju wykonywanych czynności: do prac średnio dokładnych – 300 luxów, do prac dokładnych – 500 luxów, do prac bardzo dokładnych i precyzyjnych – 750 luxów. Stanowisko powinno być oświetlone światłem padającym na wprost lub z lewej strony. Wentylacja ślusarni odbywa się przeważnie za pomocą wietrzenia naturalnego, natomiast na stanowiskach, na których wykonuje się operacje spawania, zgrzewania, lutowania lub szlifowania, powinno być zamontowane sprawnie działające urządzenie wentylacyjno-wyciągowe.

dr inż. Jan Krzos

Literatura pomocnicza
Andrzejewski H., Lipski R., Technologia. Obróbka ręczna, cz.1, WSiP, Warszawa 1982.
Figurski J., Popis S., Wykonywanie elementów maszyn, urządzeń i narzędzi, WSiP, Warszawa2015.

ZOBACZ TAKŻE
guest
1 Komentarz
najstarszy
najnowszy oceniany
Inline Feedbacks
View all comments
Fabian
Fabian
4 lat temu

Zapoznałem się z materiałem.

copyright 2025 portalnarzedzi.pl | wykonanie monikawolinska.eu