Nástroje pro obrábění dřeva vrtací a dlabací technologie

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva Nástroje pro obrábění dřeva vrtací a dlabací technologie Bakalářská práce 2012/2013 Jakub Trešl 1

Zadávací list (originál) 2

3

Prohlášení Prohlašuji, že bakalářskou práci na téma: Nástroje pro obrábění dřeva- vrtací a dlabací technologie jsem zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne:. podpis studenta 4

Poděkování Rád bych zde poděkoval všem lidem, bez jejichž pomoci by má práce nemohla být realizována. Poděkování patří mému vedoucímu práce prof. Ing. Miroslavu Rousekovi, CSc. za zapůjčení literárních zdrojů, za odborné rady a připomínky při zpracování bakalářské práce. Na závěr bych chtěl z celého srdce poděkovat svým rodičům za jejich podporu a trpělivost po celou dobu mého studia. 5

Abstrakt Jméno: Jakub Trešl Téma: Nástroje pro obrábění dřeva vrtací a dlabací technologie. Tato bakalářská práce je zpracována na téma Nástroje pro obrábění dřeva, blíže pak na technologii vrtání a dlabání. Na úvod každé kapitoly je vypsána charakteristika dané technologie, možnosti užití, rozdělení nástrojů a strojů, obsluha a bezpečnost na strojích. Následně se zabývá nástrojem, který je detailně popsán a na podkladě kinematického modelu jsou uvedeny vzorce, díky kterým je možné počítat optimální řezné podmínky pro danou technologii. Závěrem se práce věnuje hospodárnému využití nástrojů, jejich čištěni, broušení a materiálům, z kterých se nástroje vyrábí. Klíčová slova: Vrtání, dlabání, vrták, dlabací řetěz, vrtací stroje, dlabací stroje, kinematika vrtání, kinematika dlabání, upínače stopkových nástrojů Abstract Name: Jakub Trešl Theme: Tools for woodworking - drilling and grooving technology This thesis is elaborated on the theme of "Tools for Woodworking", then closer to drilling and chiseling. At the beginning of each chapter is listed characteristics of the technology, application possibilities, the distribution of tools and machinery operation and safety of the machines. Subsequently deals with a tool that is described in detail and on the basis of the kinematic model are the formulas that make it possible to calculate the optimum cutting conditions for a given technology. Finally, the paper deals with the economical use of tools, cleaning, grinding and material from which the instrument produces. Key words: Drilling, chiseling, drill, chain mortising, drilling machines, chiseling machines, drilling kinematics, kinematics chiseling, chuck shank tools 6

OBSAH 1 ÚVOD... 9 2 REŠERŠE... 12 2.1 Přehledová část... 12 2.2 Způsob uspořádání... 12 2.3 Základní informace o tématu rešerše... 12 2.4 Stručná anotace... 13 2.5 Pedagogická problematika... 18 2.6 Seznam použitých zdrojů... 21 3 CÍL PRÁCE... 22 4 VRTÁNÍ... 23 4.1 Rozdělení vrtaných otvorů... 23 4.2 Rozdělení podle směru vrtání... 24 4.3 Rozdělení vrtáků podle druhu a účelu jejich použití... 25 4.4 Vrtací stroje... 31 4.4.1 Základní součástí strojů... 31 4.4.2 Rozdělení vrtacích strojů... 37 4.5 Zásady upínání vrtáků do vřeten... 47 4.6 Obsluha a údržba vrtaček... 48 4.7 Bezpečnost práce na vrtačkách... 48 4.8 Popis vrtáku... 48 4.9 Kinematika vrtání... 50 4.10 Výpočty pro optimální řezné podmínky podle jednotlivých autorů... 51 4.11 Výpočet kapacity vrtacích strojů... 56 5 ČIŠTĚNÍ NÁSTROJŮ... 57 6 ŽIVOTNOST NÁSTROJE... 58 6.1 Význam řezných úhlů a jejich vliv na otupování nástroje... 59 6.2 Broušení vrtáků... 62 6.2.1 Hlavní zásady pro broušení vrtáků... 63 6.2.2 Ostření dalších částí nástroje... 63 6.2.3 Trvanlivost ostří nástroje... 64 7 DLABÁNÍ... 65 7

7.1 Rozdělení dlabacích nástrojů... 66 7.1.1 Dlabací vrtáky... 66 7.1.2 Dlabací řetězy... 68 7.1.3 Dlabací frézy... 69 7.1.4 Dlabací pilky... 69 7.1.5 Dláta s mechanickým posuvem... 69 7.2 Základní rozdělení dlabacích strojů... 70 7.2.1 Řetězové dlabačky... 70 7.2.2 Dlabačky s kmitajícím nástrojem... 73 7.2.3 Dlabačky s rotujícími nástroji... 76 7.3 Výpočet pro optimální řezné podmínky... 80 7.3.1 Dlabání řetězovými dlabačkami... 80 7.3.2 Dlabání rotujícími nástroji... 87 7.4 Zásady upínání vrtáků a dlabacích řetězu:... 88 7.5 Obsluha a údržba dlabacích strojů... 88 7.6 Bezpečnost při práci na dlabacích strojích... 88 8 NÁSTROJOVÉ MATERIÁLY... 89 8.1 Základní rozdělní řezných materiál pro obrábění dřeva... 90 8.2 Nástrojové uhlíkové ocel... 90 8.3 Legované a vysoce legované nástrojová oceli (SP a HL)... 91 8.4 Rychlořezné oceli (HS, dříve HSS) 19830 a 19824... 92 8.5 Slinutý karbid (HW, SK, HM)... 93 8.6 Polykrystalický diamant (PKD,PD)... 93 8.7 Chemical vapor deposition... 94 8.8 Příklady použití jednotlivých řezných materiálů... 94 9 ZÁVĚR... 95 10 DISKUSE... 95 11 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ... 96 12 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK... 98 8

1 ÚVOD Strom je jedním z mnoha darů přírody, který nás provází po celou dobu našeho života. Na podzim jíme jeho plody, vnímáme pestrobarevnost jeho listů, v létě nás chrání před ostrým sluncem, v zimě nám poskytuje své dřevo jako palivo. Další jeho schopnost, kterou nelze opomenout je zlepšovaní ovzduší, tedy pohlcování oxidu uhličitého a jeho přeměnu na kyslík. Po skácení stromu se dřevo stává důležitou surovinou, kterou člověk umí velmi dobře zpracovat a použít v mnoha odvětvích. Dřevo navíc může být dále recyklováno a použito pro jiné účely. Jedním z těchto odvětví, kde se dřevo hojně využívá, je odvětví nábytkářské a stavebně truhlářské. Lze zde využít využít technologie, kterými se budu zabývat v této bakalářské práci. Výrobek ze dřeva, či materiálu na bázi dřeva prochází mnoho částmi zpracování. Vše začíná zasazením stromu, růstem, jeho skácením, přejímkou na pile, rozřezáním na požadovaný tvar, následné sušení a expedice ve formě hranolů, hranolků, polohraněného řeziva, fošen, prken nebo latí. V této části zpracování se využívají technologie popisované v mé bakalářské práci (vrtání, dlabání). Velkým plusem zpracování dřeva je možnost využití i odpadu, a to pilin, štěpky a kůry, a to především na velkoplošné desky DTD,OSB,MDF atd. Řezivo v dřevozpracujícím průmyslu prochází 3 fázemi, které popisuje (TRÁVNÍK 2007). Přípravná fáze - naskladnění, hydrotermická úprava sušením První fáze o základní tvarování - řezání, frézování, broušení, ohýbání, lepení, dýhování o Tvarování a konstrukční opracování řezání, ohýbání, lisování, frézování, vrtání, dlabání o Přípravu povrchu broušení, tmelení, zušlechťování Druhá fáze o Dokončování nanášení, sušení a vytvrzování o Úprava povrchu broušení, lepení o Kompletace, předmontáž o Montáž 9

o Technická kontrola o Balení o Expedice Po projití těchto fází, je produkt hotový a čeká na své uplatnění v životě člověka. Jedny z technologických prací, kterými projde dílec při konstrukčním opracování, je dlabání a vrtání, kterými se budu detailněji zabývat v této bakalářské práci. 10

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva Nástroje pro obrábění dřeva vrtací a dlabací technologie Rešerše 2012/2013 Jakub Trešl 11

2 REŠERŠE 2.1 Přehledová část Celkový počet záznamů je 22. Z toho je 11 zdrojů odborných knih, 1 odborné video, 5 zdrojů je z internetu (jedná se pouze o použití fotografií), 1 zdroj je bakalářská práce, 1 zdroj je diplomová práce, 2 zdroje jsou prezentace a podklady pro přednášky na Mendelově univerzitě v Brně. 2.2 Způsob uspořádání 1. Odborné knihy 2. Odborné video 3. Prezentace a podklady z přednášek na Mendelově univerzitě v Brně 4. Diplomové a bakalářské práce 5. Katalogy nástrojů, konkrétních výrobců, popř. prodejců 2.3 Základní informace o tématu rešerše Úvod Jednou z částí konstrukčního opracování dílce v nábytkářské a truhlářské výrobě je vrtání a dlabání. Tento typ obrábění je založen na principu vytvořit otvor do dílce. Vrtáním vytváříme kruhové otvory, které vytváříme za účelem: odstraňovaní vadných suků ze dřeva a jejich následné nahrazení z jiného dřevěného materiálu, totožné textury a dřeviny, vytvořené pomocí nástroje, zátkovníků. Dalším účelem je předvrtávání otvorů pro vruty, abychom zabránili rozštípnutí řeziva, vyvrtání otvorů pro šrouby, kování, či kolíky. Předvrtané nebo vyvrtané otvory mohou být zahloubeny a díky tomu nebude hlavička šroubů, či vrtáku vylézat na povrch řeziva. Dlabáním zhotovujeme v řezivu podélné otvory dlaby nebo konstrukční spoje (čep a rozpor, rovné ozuby, rybinovité drážky a ozuby). 12

2.4 Stručná anotace BARCÍK, technika pre výrobu nábytku Tato publikace se zabývá oblastmi: technologického určení (charakteristiky, popsáním řezného procesu nástroje, funkčních principů, strukturou, kapacitními výpočty, technicko-technologickými parametry, vývojem a moderními trendy, údržbou, výrobní a provozní spolehlivostí (s ohledem na přesnost a kvalitu obrobku) jednotlivých obráběcích strojů a zařízení používaných při výrobě nábytku. Pro potřeby této bakalářské práce: Tento autor se zabývá mnoha dřevoobráběcími stroji a jejich kinematikou řezného procesu. Je zde uvedeno rozdělení strojů podle jednotlivých aspektů, dále je pro každý druh stroje popsána kinematika obrábění, která je řešena početně. Detailně autor popisuje jednotlivé částí strojů, pokračuje jejich využitím v nábytkářské výrobě a uvádí jeden příklad nejpoužívanějšího stroje, daného typu. Nechybí vždy nákres stroje, tabulka popisující rozmezí technických parametrů pro určitý druh stroje. Stroje jsou zde popisovány podle využitelnosti v nábytkářské výrobě od malosériové až po velkosériovou výrobu. Závěrem autor popisue druhy nástrojů, obsluhu a údržbu jednotlivých strojů a bezpečnost práce na nich. PROKEŠ Údržba a ostření dřevoobráběcích nástrojů První část publikace pojednává o významu řezných úhlů a řezných podmínek, o otupování nástrojů, o brousícím kotouči, o podmínkách při ostření, o různých typech ostřiček, ostříren a jejich vybavení, o vyvažování brousících kotoučů a nástrojů, o jejich čištění, rozvádění, pěchování a úpravě pnutí. Druhá část se zabývá ostřením nástrojů z nástrojové oceli a s destičkami ze slinutých karbidů, obtahováním, egalizací břitů a spojováním pilových pásů. Závěr je věnován bezpečnostním předpisům. Je určena jako technické minimum k zvýšení úrovně ostřičů dřevoobráběcích nástrojů a jako učební pomůcka studujícím středních průmyslových škol dřevařských. Pro potřeby této bakalářské práce: Autor popisuje ostření vrtáků, kde uvádí jednotlivé úhly, kterých by měli dosahovat jednotlivé typy vrtáků, na daných částech broušeného vrtáku. Dále popisuje jednotlivé názvy částí vrtáků. Obsahuje jednotlivá doporučení, při různých hodnotách 13

úhlů vrtáku, které by mohly vést k negativnímu zhoršení při obrábění jako je zvětšování síly na posuv. Zabývá se i praktickými věcmi, jako je popis hlavních zásad při broušení. Velmi stroze se zde zmiňuje i o ostření dlabacích řetězů. PROKEŠ Obrábění dřeva a nových hmot ze dřeva Kniha v první části pojednává souborně o teorii dělení dřeva a nových hmot ze dřeva, o nástrojových materiálech a ostření nástrojů. Rovněž se zabývá otázkou konstrukce nástrojů, přesnosti obrábění a jakosti obráběných materiálů. V druhé části popisuje řezání, frézování, soustružení, třískování, krájení, loupání a obrábění dřeva a nových hmot. V závěru publikace informuje o nových metodách obrábění, jako o obrábění teplem, vibrační obrábění, hlazení tlakem a teplem, dělení bezzubými kotouči, dělení dřeva proudem vody a konečně řezání brusnými kotouči. Je určena středně technickým pracovníkům v pilařských závodech a příslušné přidružené výrobě, v nábytkářském průmyslu, v průmyslu aglomerovaných desek, v průmyslu bednářském a obalářském i v ostatních okrajových výrobách. Bude též dobrou pomůckou pro posluchače dřevařských škol všech stupňů. Pro potřeby této bakalářské práce: Autor popisuje jednotlivé části vrtáku, jejich účel a jednotlivou spojitost mezi sebou. Dále popisuje jednotlivé řezné úhly, které detailně popisuje pro jednotlivé části vrtáku, čímž vysvětluje tvar vrtáku, tento problém je zakončen výpočtem stoupání řezné plochy. Je zde krásně vyobrazena kinematika řezných úhlů u vrtáku. Na jednotlivých řezných úhlech vysvětluje problematiku, která může nastat při jejich špatném zvolení. Závěrem k této tématice uvádí jednotlivé hodnoty úhlů pro dva nejpoužívanější typy šroubovitých vrtáků a řeší problematiku početně. V další použité části, se věnuje dlabání. Popisuje jednotlivé nástroje pro dlabání, vzniklé tvary otvorů. Dále popisuje kinematiku dlabacích řetězu a její početní vyjádření. KŘUPALOVÁ Technologie: pro I. ročník SOU oboru zpracování dřeva Učebnice obsahuje vedle úvodu pět kapitol s ucelenými tematickými celky učiva. V úvodu jsou vysvětleny základní technologické pojmy a je zde uveden přehled sortimentu dřevařské výroby. V dalších kapitolách se studenti seznámí se základy obrábění dřeva, se vztahy mezi dřevem a nástrojem i se základními způsoby 14

konstrukčního spojování a zhotovování konstrukčních spojů. Učivo je doplněno kapitolou o přípravě dřeva ke zpracování a jeho ochraně před znehodnocením. V poslední kapitole jsou stručně popsány způsoby výroby základních dřevařských materiálů určených k dalšímu zpracování na finální výrobky. Kniha je určena především studentům SOU učebních oborů zpracování dřeva, ale může být využívána i pracovníky v truhlářských dílnách a dalších provozech zabývajících se obráběním dřeva, stavebním truhlářstvím a výrobou nejrůznějších dřevěných nástrojů a předmětů. Pro potřeby této bakalářské práce: Autorka popisuje vrtání, které rozděluje podle vrtaných otvorů a vysvětluje problematiku spojenou s tímto úkonem. Dále popisuje druhy vrtáků a jejich použití. Zabývá se také dlabáním, ale pouze ručním, které netvoří přínos pro tuto bakalářskou práci. KŘUPALOVÁ Technologie: pro II. ročník SOU oboru zpracování dřeva Učivo je rozděleno do pěti kapitol. V jednotlivých kapitolách seznamuje učebnice studenty s problematikou lepení ve výrobě nábytku, tvarování dřeva a dřevních materiálů, způsoby obrábění těchto materiálů se zaměřením na strojní obrábění, s povrchovými úpravami dřevěných výrobků a jejich montáží. Vedle klasických technologií je v učebnici uvedeno učivo vycházející z nejnovějších technologických poznatků. Učebnice je určena studentům 2. ročníku oboru Truhlář, především se zaměřením na výrobu nábytku a může být využívána také odbornou veřejností. Pro potřeby této bakalářské práce: Autorka popisuje princip vrtání a účel jeho použití. Rozdělením vrtáků podle směru obrábění a jednotlivých tvarů vrtáků. Popisuje i vrtačky, které zde rozděluje podle počtu vřeten, ke každé vrtačce je sepsán účel použití a popis stroje. V další části kapitoly se zabývá dlabáním. Rozděluje dlabačky podle uplatnění, podle použitých nástrojů (dlabací vrtáky, dlabací řetězy), které dále popisuje. Zabývá se taky dalšími dlabacími nástroji, jako jsou dlabací frézy, pilky a dláta s mechanickým posuvem, které stroze popisuje. 15

JANÍČEK Strojírenství: Stroje a zařízení pro zpracování dřeva Kniha pojednává o významu a funkci strojů a strojních zařízení pro zpracování dřeva, o dřevoobráběcích nástrojích a ostatních zařízeních pro dřevozpracující obory. Zabývá se univerzálními dřevoobráběcími stroji, nástroji a přípravky, některými speciálními stroji pro stolařskou a nábytkářskou výrobu, zařízením pro sušení a plastifikaci dřeva, stroji a zařízeními pro tvarování, lepení, ohýbání a spojování dřeva i zařízením pro povrchovou úpravu a montáž. Pozornost věnuje dopravním a manipulačním zařízením, mechanizačním a automatizačním prvkům, přístrojům a strojům. Popisuje též zařízení pro vytápění, ohřev a klimatizaci, odsávání a dopravu drobného dřevního odpadu a zařízení na čištění odpadních vod v dřevozpracujících závodech. Je určena především pro střední průmyslové školy dřevařské, vhodnou pomůckou však bude i pro studující ostatních odborných škol zaměřených na zpracování dřeva, studenty učebního oboru truhlář, tak i pro výrobní praxi. Pro potřeby této bakalářské práce: Autor popisuje správné zvolení nástroje, čímž naráží na jednotlivé rozdělení nástrojů pro vrtání, popisuje jednotlivé typy vrtáku, tento popis je doplněn vhodným obrázkem. Velmi stroze pak popisuje nástroje pro dlabání (dlabací vrtáky, řetězy a strojová dláta). V další kapitole velmi pěkně zmiňuje jednotlivé stroje, které vždy obecně popíše a poté se zabývá nejvýznamnějšími stroji, které detailně popíše, uvede i tabulku hodnot příslušného stroje. U každého stroje je fotka a schéma s popisem. ESTERKA a SÝKORA Technologie obrábění (video) Pro potřeby této bakalářské práce: Jedná se o video pro Střední průmyslovou školu v Uherském Hradišti. Obsahem je postupné vysvětlování problematiky kinematiky vrtání. V další kapitole se zabývá metodami k broušení a podbrušování vrtáků. Video je koncipováno k obrábění kovu, ale princip je totožný, až na používané úhly. Spíše se jedná o praktické znázornění, užité v laboratorních cvičeních. 16

LISIČAN Teória a technika spracovania dreva Autoři popisují teorii a techniku zpracování dřeva. Přehled pracovních principů technologických zařízení a teoretické základy procesu mechanického zpracování dřeva. Pro potřeby této bakalářské práce: Autor se zabývá celkovou analýzou vrtání i dlabání, jak jednotlivými popisy strojů, tak výpočtem pro jednotlivé problematiky obrábění daných technologií. HUMÁR - Materiály pro řezné nástroje I když se autor zabývá obráběním kovu, tak popisuje celkový proces obrábění z pohledu nástrojů, které se dají uplatnit při jakémkoliv obrábění. Autor popisuje trvanlivost a životnosti nástroje, jeho postupné opotřebení a materiály, ze kterých jsou nástroje vyrobeny. HOLOPÍREK Návody do cvičení pro výpočet. Autor řeší jednotlivé technologie početně, uvádí nejrůznější tabulky, potřebné FISCHER - Základy strojnictví Autor v jedné z kapitol popisuje vrtání, blíže pak otupování ostří. Pro účely této bakalářské práce jsem použil obrázky z této kapitoly. TRÁVNÍK - Technologické procesy výroby nábytku Autor popisuje technologii výroby nábytku, pro účely bakalářské práce jsem použil schéma, kterým musí projít dřevěné dílce, aby sestavily nábytek. V tomto schématu se vyskytuje operace vrtání a dlabání, tedy jde o názornost užití technologií popisovaných v této bakalářské práci. KOPECKÝ Materiály na dřevoobráběcí nástroje a jejich tepelné zpracování Jedná se o zpracované přednášky, tedy informace převzaté z jiných zdrojů, ale díky tomu jsem mohl doplnit informace ohledně materiálů použitých na výrobu nástrojů 17

pro vrtání a dlabání. JAVOREK - Upínánie rotačních nástrojov Chucks Jedná se o zpracované přednášky, které detailněji popisují informace z katalogu výrobků firmy SCHUNK. Blíže se jedná o upínací nástroje pro vrtáky, jejich rozdělení a principy. HUŇKA rešerše nástrojových upínacích rozhraní frézovacích strojů Tato bakalářská práce se zabývá problematikou nástrojových upínačů. Je v ní pojednáno o základních typech a možnostech upínání upínačů ve vřetenu stroje. Upínače jsou hodnoceny jak z konstrukčního tak i z funkčního hlediska. Dále se zabývá rozdělením a popisem jednotlivých typů mechanismů upnutí nástroje v upínači, jejich konstrukcí a použitím. Pro potřeby této bakalářské práce: Autor v jedné z kapitol, popisuje upínací mechanismy stopkových nástrojů, které se také používají u vrtacích a dlabacích technologií. BRLICA - Technologické aspekty nástrojů pro obrábění dřeva Diplomová práce zabývající se problematikou řezných nástrojů na obrábění dřeva. Jsou zde charakterizovány vlastnosti dřeva a řezných materiálů používajících se pro jeho zpracování. V jednotlivých příkladech konstrukce vybraných nástrojů pro obrábění dřeva je kladen důraz na frézovací nástroje. V závěru práce je konkrétní návrh frézovacího nástroje, který se používá při výrobě půlkulatých profilů půlkruhová vydutá zaoblovací fréza. Pro potřeby této bakalářské práce: Autor v jedné z kapitol popisuje jednotlivé materiály pro obrábění dřeva. 2.5 Pedagogická problematika Cílem je obeznámit studenta s danou problematikou, zlepšit jeho dovednosti a rozvíjet jeho schopnosti. Proto se doporučuje chodit na přednášky, které sice nejsou povinné, ale jsou nepostradatelnou součástí výuky, jelikož většina informací nemusí být dohledatelná ve skriptech. Nejedná se pouze o informace v psané podobě, ale i informace vizuální, či hmotné. V případě nepochopení látky, je zde prostor na konci 18

přednášky pro ujasnění problematiky. Byl mi zadán úkol vytvořit prezentace na téma Vrtání a Dlabání. Tato témata jsou určená k přednáškám, každá po dvouhodinovém fondu. Další prezentace je určena jako výpočetní cvičení také dotované dvěma hodinami. Problematika je rozsáhlá, prezentace obsahují mnoho obrázků, textů a videa. Pomocí vizuálních zdrojů si student snadněji představí probíranou část tématu. Tyto zásady zahrnují především: Dovednosti, schopnosti, návyky a znalosti. Požadavky na rozvoj dovedností jsou kladeny stále. Velká část učitelů chápe dovednosti jako zautomatizované činnosti, postupy činností a schopností. Jelikož jsou pojmy dovednosti a návyky podobné, přitom významy jsou rozdílné a kvůli tomu dochází často k jejich špatnému pochopení. (HEYWOOD 1989) Znalosti Zahrnují veškeré znalosti pro řešení a interpretaci zkoumaného problému. Dále pak znalosti týkající se mechanických, fyzikálních a technických problémů v problematice zpracování dřeva. Pro rychlejší pochopení výuky, by se měl student orientovat v normách, zkouškách pro zjišťování vlastností dřeva a materiálů na jeho bázi. Aby si student odnesl znalosti týkající se problematiky je vhodné doplnit přednášky po probrání určitého úseku jednou až pěti kontrolními otázkami, které budou obsahovat to nejdůležitější z dané problematiky. Studenti se více zapojí do výuky, namísto stereotypního sezení a pouhého poslouchání. Vznikne tak prostor pro myšlenku ohledně daného tématu. Student bude částečně zaskočen, zpozorní a lépe si zapamatuje to nejdůležitější. Dalším rozvíjením studentových znalostí a prohloubení probírané problematiky je zahrnutí praktických cvičení, kde se po vysvětlení problému student aktivně zapojí do jeho řešení, např. výpočetní cvičení. Dalším obohacujícím prvkem studentových znalosti je reálný příklad probíraného tématu a nejnázornějším příkladem je výjezd do provozu, nábytkářského nebo stavebně truhlářského průmyslu. Probíraná problematika na živo, zakoření ve studentovi více, než pouhé teoretické informace, při kterých si dostatečně nepředstaví ani nástroje, ani všechny principy práce strojů, údržbu atd. 19

(HEYWOOD 1989) Dovednost Je to schopnost uplatnit dříve nabyté znalosti a zkušenosti, které jsou vyjádřeny schopností provádět určitou činnost. Nejedná se pouze o vědomosti, které si studen zapamatoval po přečtení, či poslouchání na přednáškách, ale jsou to i pochopené pojmy, pravidla a hlavně fakta. Rozvoj dovedností souvisí se schopností především rozvíjet speciální dovednosti. (JONES 1975) Schopnosti Jsou stabilnější než dovednosti, protože jsou výsledkem ontogenetického vývoje. Jsou jakousi dispozicí, předpokladem pro výkon úspěšné činnosti. Mezi dovednosti můžeme zařadit schopnost pracovat v kolektivu lidí, schopnost tvůrčí a samotné práce při výzkumu, schopnost komunikovat v cizím jazyce a prezentovat vědeckou práci. Dovednost studovat je na vysokých školách velmi důležitá a je na ni kladen velký důraz. Studováním rozumíme vnímání a zpracování informací, práce s textem, příprava plánování, kontrolou a realizací výroby. Dovednosti můžeme rozdělit podle dominující složky na psychometrickou, rozumovou a sociálně komunikativní část. Psychometrické dovednosti jsou nejvýznamnější z důvodu souvislosti teorie s praxí, a tedy je na ně kladen velký důraz. Důvod může brát i neustálý vývoj technologií a vším co je sní spjato. (HEYWOOD 1989) Rozumové dovednosti jsou převážně založeny na rozumové činnosti a sociálně komunikativní dovednosti. Předpokladem je tedy komunikativnost studentů, tento aspekt je předpokladem pro vedení odborných a efektivních komunikací a vedení lidí. S nástupem sociálních sítí a internetu má spousta studentů problémy s komunikativností. Tato dovednost je důležitá pro každého absolventa vysoké školy a proto by měl student umět prezentovat a obhájit své myšlenky a názory. Základem je motivovat studenta k práci. V případě špatného, či chybného výkonu studenta, by měl 20

učitel studenta podnítit k myšlení o dané činnosti a následně nalezení příčiny této chyby, aby ji příště předešel. Důkazem osvojení dovedností žákem jsou testy a zkoušky, které dávají přehled učiteli. (JONES 1975) Návyky Jde o zautomatizované složky činností, mohou být spojovaný i se složitějšími dovednostmi, osvojené zautomatizovanou činností. Bereme je jako stereotypní, oproti novým problémům, které nazýváme dovednostmi, které se mohou zefektivnit danou činností a převádět do zautomatizované činnosti. (JONES 1975) Závěr Rešerše literatury, jako podklad k vytvoření přednášek, které vzniknou na základě uceleného celku těchto informací a pedagogiky. Dále se pak vytvoří dvě prezentace pro přednášky na témata: Vrtání a Dlabání. Další prezentace bude pro výpočetní cvičení na téma: Vrtání a Dlabání. Tyto prezentace jsou jedním z hlavních výstupů této bakalářské práce. Z této rešerše vyplývá, že se budu zabývat následujícími problémy: Základní rozdělení nástrojů s uvedením popisu jednotlivých částí, účelu použití. Jejich uchycení ve stroji (vrtání, dlabání) Obeznámení s používanými materiály pro obrábění danou technologií (vrtání, dlabání) Základní rozdělení strojů s uvedením popisu jednotlivých částí, parametrů, principech mechanizmů, seznámení s nejčastěji se vyskytujícími stroji v provozu a bezpečnosti práce na strojích (vrtání, dlabání) Uvedením jednotlivých hodnot úhlů, nabroušeného nástroje (vrtání, dlabání) Obeznámení se zásadami broušení, ale i s častými chybami v broušení a jejich následném projevení, při obrábění (vrtání) Trvanlivost ostří, životnost a čištění nástrojů Výpočty řezných procesů (vrtání, dlabání) 2.6 Seznam použitých zdrojů Viz. kapitola 11. Seznam použitých zdrojů 21

3 CÍL PRÁCE Bakalářská práce má za cíl blíže seznámit s technologiemi: vrtání a dlabání. Vysvětlit pojem vrtání a dlabání, popsat jednotlivé technologie. Typy nástrojů a různé druhy strojů, které se při těchto technologiích používají, jejich údržbu a bezpečnost práce. Dále si práce klade za cíl na základě kinematického schématu dané technologie vyjádřit početně optimální řezné podmínky, věnuje pozornost vlivu opotřebení nástroje, jejímu hospodárnému využití a jejich způsoby broušení. Blíže seznámit s materiály, z nichž se nástroje vyrábí. 22

4 VRTÁNÍ Vrtání patří mezi nejstarší způsoby obrábění materiálů. Již v době kamenné můžeme pozorovat, za pomocí smyčcových soustruhů poháněný tětivou, primitivní přístroj na vytváření kruhových otvorů. Další velký pokrok v této technologii byl v době bronzové a později v době železné, kdy se objevují první kovové vrtáky s klínovým ostřím. Stále hovoříme o ručním obrábění. Největším pokrokem v mechanizaci pro tuto technologii, byl vynález klikového mechanizmu v 15. století. Nejlépe řešený vrtací přístroj vynalezl v 18. století John Wilkinson. V roce 1770 byl vynalezen spirálový vrták pro vrtání do dřeva, který se používá dodnes. Technologie vrtání je založena na vytváření kruhových otvorů pomocí vrtáku upevněném v upínací hlavě na hřídeli vrtacího stroje. Tento vrták je otáčen kolem své osy rovnoměrnou rychlostí a posouván do materiálu nebo materiál je posouván proti otáčejícímu se vrtáku. Každý vrták má jedno nebo více ostří, kterým odebírá třísku. Vrtáním můžeme vytvořit otvory pro kolíkové, čepové spoje, či otvory pro různé nábytkové kování a šrouby, které můžeme dále zahloubit. Další využití může být při vymanipulování vad ze dřeva (suky) a následné vytváření zátek jak popisuje (Křupalová 2000). Konstrukce vrtáku a způsob jeho použití závisí od hloubky vrtaného otvoru, směru dřevních vláken, požadované jakosti obráběného otvoru a způsobu fixace. Vrtáky se upínají do vřetena pomocí sklíčidla, závitu, přičemž od konstrukce jednotlivých prvků fixace závisí i nepracovní část nástroje (válcová, závitová, morse kužel). Jednotlivé druhy vrtáků v rámci uvedených skupin, jejich parametry a hmotnosti určuje norma výrobce. Hlavní rozměry vrtáků jsou průměr, délka pracovní části vrtáku, celková délka a průměr stopy. 4.1 Rozdělení vrtaných otvorů Otvory vzniklé po obrobení vrtákem můžeme rozdělit podle jejich průchodnosti na: Průchozí, procházejí celou tloušťkou vrtaného materiálu (pro šrouby, spojovací kování atd.). Průchozí otvory je nutno vrtat z obou stran, aby se na protější ploše nevyštípla vlákna na obvodu otvoru. Vrtá se do doby, než se na protější straně neukáže špička vrtáku. Poté se obrobek otočí a otvor se dovrtá z opačné strany. Neprůchozí, zasahují pouze do určité hloubky (pro kolíky, závěsy) (Křupalová 2000) 23

Dále dělím otvory podle tvaru, který tvoří: Válcovitý, se stejným průměrem po celé délce otvoru (pro kolíky) Stupňovitý, s válcovitě rozšířenou horní částí se vrtají postupně nejdříve menším vrtákem otvor menšího průměru, potom větším vrtákem otvor většího průměru. Při ručním vrtání tohoto typu se postupuje obráceně. Jako první vrták se použije větší průměr (doporučuje se hadovitý vrták) a po dosažení potřebné hloubky se použije vrták menšího průměru. Otvory velkých průměrů je rovněž vhodné vrtat postupně, nejdříve menším průměrem vrtáku a pak otvor zvětšit vrtákem většího průměru (při zavrtávání velkých vrtáku přímo do plochy hrozí rozštípnutí dřeva). Se zahloubením, tvar je složen z trychtýřovitě rozšířené horní části pro zápustnou hlavu vrutu. Otvory se zahloubením se mohou vrtat najednou kombinovaným vrtákem (příslušného průměru, který má na vrchní straně přídavný vrták pro zahloubení), anebo se vyvrtaný otvor zahlubuje záhlubníkem. (Křupalová 2000) Obr. 1. Tvary vrtaných otvorů a) průchozí kruhový otvor, b) neprůchozí kruhový otvor c) stupňovitý otvor d) otvor se zahloubením (Křupalová 2000) 4.2 Rozdělení podle směru vrtání Z anatomické stavby dřeva víme, že dřevo je tvořeno mnoha elementy, převážně tracheidami u dřeva jehličnanů, libriformními vlákny u dřeva listnáčů a tedy musíme směr vrtání, vůči dřevěnému materiálu zohledňovat. Podélné vrtání -Vrtáky nemají předřezávače a hlavní břity svírají s osou otáčení ostrý úhel. Používají se vrtáky s kuželovým hrotem. Mezi ně patří: lžicové, lžicovitě závitové, středové s předřezávačem, šroubovité (Janíček 2000). Příčné vrtání - Vrtáky mají hlavní břity a ještě předřezávací břit (zabraňuje vytrhávání vláken, případně prasknutí obrobku při větším záběru, vrtáku většího průměru) a hlavní břity jsou téměř kolmé k ose otáčení. Pro příčné vrtání se používají: Hadovité, spirálové dvouchodé, svitkovité, sukovníky (Janíček 2000). Speciální jsou tvořeny vrtáky zvanými: zátkovníky, sukovníky, kolíkovací vrták s válcovou nebo závitovou stopkou, kuželový záhlubník (Janíček 2000). (Křupalová 2002) 24

4.3 Rozdělení vrtáků podle druhu a účelu jejich použití Obr. 2. Typy vrtáků: A) lžícový B) lžicovitě závitový (nebozez se stopkou) C) středový (špulíře) D) šroubovitý E) šnekové F) spirálový G) hadovité H) sukovník (Forstnerův vrták) J) zátkovník K) kolíkovací L) záhlubník (Barcík 2009) Jednotlivé typy vrtáků jsou vyobrazeny na obr. 2, 13 a popsány níže. Středové (Špulíř) Mají vodící hrot bez závitu nebo se závitem, předřezávací břit pro nařezání vláken kolem otvoru a lopatkovitě zahnutý břit, který vlákna odřezává a vybírá třísky. Používá se k vrtání nepříliš hlubokých otvorů větších průměrů. Stavitelný špulíř je opatřen stavitelným měřítkem a umožňuje vrtání otvorů různých průměrů od 15 do 40mm a větší vrták od 25 do 75 mm. (Křupalová 2002) Obr. 3. Špulíř (www.drevorezba.cz) 25

Šroubovité vrtáky Nejpoužívanější pro strojní vrtání. Používají se pro vytvoření kolíkového nebo čepového spoje. Pro zhotovování kolíkových otvorů se používají vrtáky ukončené vodícím hrotem obsahující předřezávací břity (také se používají při vrtání napříč). Vrtáky ukončené kuželovým hrotem s lopatkovitými břity (se používají spíše při vrtání podél vláken a konstrukčních desek). Pro zhotovení čepových konstrukčních spojů se používají vrtáky ukončené kuželovým hrotem, anebo mají předřezávače a středící hrot, (ukončené šikmým břitem pro vrtání hlubších otvorů). Mohou mít jednu nebo dvě šroubovité drážky k odvádění třísek a naostřená šroubovice má funkci vedlejšího břitu (Křupalová 2000). Dále je můžeme rozdělit na pravotočivé (Označují se červenou nebo častěji černou barvou) a levotočivé (Označují se oranžovou barvou teflonu). (Křupalová 2002) a b Obr. 4. Kolíkovací vrtáky, levotočivé: a) pro vrtání kolmo na vlákna b)pro vrtání podél vláken (www.pilanamarket.cz) Hadovité vrtáky Použití pro vrtání hloubkových otvorů, při důrazu na přesnost a čistotu vrtaného otvoru (vrtají přesněji a čistěji, než šroubovité vrtáky). Jsou opatřeny středícím hrotem se závitem, který slouží k rovnému vedení vrtáku v otvoru. Mohou mít jeden nebo dva předřezávací břity, které nařezávají vlákna kolem otvoru a tím zajišťují jeho hladký a čistý obvod a jeden nebo dva lopatkové břity. Hadovitý závit na těle vrtáku odvádí z otvoru třísky. Hadovité vrtáky se používají k vrtání hlubokých přesných otvorů do čelního i podélné směru vláken dřeva. Mohou mít jednoduchý nebo dvouchodý závit. (Křupalová 2002) 26

Obr. 5. Hadovitý vrták (http://narexcz.cz) Šnekovité vrtáky Nemají závit, pouze šroubovitě ukončený hrot, který vtahuje vrták do dřeva. Použití jako ruční nástroj, či do elektrických vrtaček jako (šnekovité) předvrtávání pro vruty nebo pro rozšíření malých děr. Zástupcem tohoto typu je nebozez. (Křupalová 2002) Obr. 11. Nebozez (www.geg.cz) Sukovníky (Forstnerův vrták) Použití k vyvrtávání vadných suků a zapouštění kování do plochy (otvory jsou nepříliš hluboké o větších průměrech). Mají malý středící hrot pro vedení vrtáku a na obvodu mají předřezávací břity. Hlavní dva břity jsou kolmé k ose vrtáku a jejich nožovité zbroušení zajišťuje hladké odřezávání třísek od dna otvoru. (Obvykle mají středící hrot, předřezávací břit a dva hlavní břity) (Křupalová 2002) 27

Obr. 6. Sukovník pro masivní dřevo (www.drevorezba.cz) Zátkovníky Tvoří soupravu se sukovníky. Slouží pro vyřezávání zátek pro nahrazení vyvrtaných vadných suků. Je to dutý vrták, válcového tvaru s řezacími zuby na spodním okraji válce. V současné době se místo klasických zátek zhotovených ze stejného dřeva jako vyspravované části používají zátky zhotovené z větviček, které vypadají jako přirozené suky. (Křupalová 2002) Obr. 7. Zátkovník (www.drevorezba.cz) Záhlubníky Používají se pro rozšíření tzv. zahloubení otvorů předvrtaných pro vruty se zápustnou hlavou a vruty s čočkovitou hlavou. Je charakterizován jako kuželovitý hrot s několika břity. Záhlubníky mohou být jako celistvý stopkový nástroj, ale i ve formě zarážek, které se nasadí na vrták a vytváří zahloubení zároveň při vyvrtávání. (Křupalová 2002) 28

Obr. 8. Záhlubník s válcovou stopkou a ve formě zarážky (http://narexcz.cz) Hrotovník Má tvar dutého obraceného kužele se svislým břitem. Používá se ke strhávání ostrých hran kolíků nebo válcových čepů. (Křupalová 2000) Truhlářské šídlo a špička Obr. 9. Hrotovník (http://narexcz.cz) Jsou nejjednodušší vrtáky bez závitu. Šídlo má průřez kruhový a je kratší, špičák má hranatý průřez. Oba vrtáky slouží k napíchnutí otvorů pro malé vruty a k vyznačení středu vrtaného otvoru. (Křupalová 2000) 29

Příslušenství Obr. 10. Špičák (www.geg.cz) Při vrtání většího počtu stejně hlubokých otvorů (př. pro kolíky) se používají zarážky, které zabraňují hlubšímu zavrtání. Nebo použití celých šablon s konstantními rozestupy. (Křupalová 2000) Obr. 12. Zarážky a šablona (www.pilanamarket.cz) 30

Obr.13. Popis vybraných typů vrtáků a-truhlářské šídlo, b-špičák, c-nebozez se stopkou, d-hadovitý vrták, e,f-špulíře, g- šroubovitý vrták, h-záhlubník, i-hrotovník, j- Forstnerův vrták (Křupalová 2000) 4.4 Vrtací stroje Vrtací stroje zhotovují kruhové otvory pomocí vrtáků různých druhů a průměrů. Vrtací stroje mohou být samotné nebo mohou být součástí výrobních linek a pracovat průběžně. 4.4.1 Základní součástí strojů Pohon je zabezpečený přes mechanické převody nebo přímo prostřednictvím elektromotoru. Upínání vrtáku Jedná se o přesné upnutí a pevné uchycení vrtáku. Díky tomu se dosahuje přesného obrábění, částečně eliminujeme chvění, vznikající při vysokých otáčkách. Tolerance pro obrábění dřeva se pohybuje v setinách. Z toho plyne, že klasické mechanické uchycení vyhovuje při standardních rychlostech vrtání. Tento efekt se nejvíce projeví u rychloobrábění, zde je nutné používat 31

upnutí, které dosáhne házivosti maximálně 0,003-0,005 mm. Mechanismus posuvu je řešen pákovou konstrukcí pro ruční ovládání obr.14. Pro vícevřetenové mechanismy se pro ovládání používá přímočarého pneumotoru. Obr.14.Mechanismus posuvu a)mechanismus ručního posuvu b) mechanismus posuvu s pneumatickým ovládáním (Barcík 2009) Stůl nebo jednotlivé suporty, tvořící pracovní plochu obr. 15, by měly být výškově přestavitelné, k tomuto se používá mechanismus s přestavitelným šroubem, anebo přímočarým pneumotorem s kruhovými vodítky. Obr.15.Mechanismus výškového přestavení stolu a)pomocí pohybových šroubů b)pomocí přímočarého pneumotoru (Barcík 2009) 32

Fixace materiálu - v případě ruční fixace se uchytí materiál pomocí svorek, anebo s využitím přítlačných pák ovládaných pneumotorem. (Janíček 2000) 4.4.1.1 Upínací rozhraní Dělení upínáků z hlediska mechanismu Mechanické upínače Hydraulické upínače Tepelné upínače (Javorek 2010) 4.4.1.1.1 Mechanické upínače Princip spočívá ve vytvoření tlaku na stopkový nástroj, mechanicky. Nejčastěji sklíčidlem, kleštin. Tříčelisťové sklíčidlo Vyskytuje se spíše u ručních vrtaček, ale i u starších typů stolních pákových vrtaček. Vrták se vkládá do duté hlavy vyložené tříčelisťovými sklíčidly, které mají ostré upínací plochy. Utahování a otevírání je realizováno, až do průměru 20mm a to pomocí ozubeného upínacího klíče sklíčidla nebo pomocí kuželově vroubkovaného pouzdra, které se otáčí rukou. Házivost tohoto uchycení se pohybuje kolem 0,01mm. Pro větší průměry vrtáku 10-100mm jsou vrtáky vyráběny s kuželovou stopkou Morse. Upnutí do vrtačky může být realizováno pomocí redukčního pouzdra, ale vždy záleží na typu vrtačky. Obvodová házivost se pohybuje kolem 0,01-0,02mm. (Huňka 2010) Obr.16.Tříčelisťové sklíčidlo zakončené stopkou morse 33

(http://cs.wikipedia.org) Kleštinové Jedná se o nejrozšířenější upínače. Jejich tvar je kuželovitý, díky kterému získá nástroj dostatečné středící vlastnosti. Kleština vsunutá do pouzdra je mechanicky uzavírána pomocí vnějšího prstence, který je otáčen po závitu na těle upínače. Prstenec je mechanicky šroubován např. klíčem, sklíčidlem, který zašroubováním stahuje kleštinu a svírá tím nástroj-vrták. (Huňka 2010) Závitové Obr.17. Kleštinový upínač (http://cs.wikipedia.org) Tato technologie upínání je velmi rozšířená u kolíkovacích strojů. Můžeme jej rozdělit na dva typy. Prvním typem je vrták ve formě monolitu spojen s upínákem zakončeným vnější závitovou stopkou. Druhý typ je na upínák s vnějším závitovou stopkou, uvnitř dutý. Toto místo je vytvořeno pro vrták, který se pomocí šestihranného klíče imbusu dotáhne. Vnější závit upínáku se otáčením dotáhne do pracovní části stroje opatřené vnitřním závitem. 34

Obr.18.Šrouboví vrták se závitovou stopkou a upínák s vnějším závitem (www.pilanamarket.cz) 4.4.1.1.2 Polygonální upínače Princip je na základě vyvinutí hydraulické síly, která působí na těleso. Tlak je vyvíjen pomocí zařízení na obr. 20. V nedeformovaném stavu má dutina upínače polygonální tvar a v deformovaném stavu naopak kruhový. Díky elastickým deformacím nedojde k trvalým změnám struktury tělesa upínače a tím je opotřebení nástroje minimální. Obvodová házivost je kolem 0,003mm (Javorek 2010),(Schunk 2010) Obr.19.Upnutí stopkových nástrojů pomocí polygonálního systému (Schunk 2010) Obr.20.Zařízení pro vyvolání hydraulické síly na těleso (Schunk 2010) 35

4.4.1.1.3 Hydraulické upínače Princip je založen na roztažnosti materiálu, který je roztahován kapalinou, uloženou uvnitř upínacího nástroje. Kapalina je uzavřena ve vodotěsném pouzdře a pohybuje se díky tlaku vyvíjenému, při dotahování šroubu. Tlak se rovnoměrně rozdělí a roztažnost pouzdra upne nástroj. Vyvine 3x větší sílu než sklíčidlo a házivost se pohybuje mezi 0,003 0,005mm. (Javorek 2010),(Schunk 2010) Obr.21.Hydraulické upínání-systém TENDO (Schunk 2010) 4.4.1.1.4 Tepelné upínače Jejich princip je založen na tepelné roztažnosti oceli, tato technologie se nazývá smršťovací. Upínací část se zahřeje na teplotu 250-300 C (obr.22) a tím se roztáhne o několik setin mm, během 10ti sekund. Tento cyklus se opakuje vždy před vložením, či vyjmutím nástroje. Po vložení nástroje a následného ochlazení atmosférickým vzduchem (30 minut) nebo s chladícím systémem (10 min). Po ochlazení dostáváme homogenní nástroj s větší přesností než u ostatních technologií (mechanických a hydraulických). Využívají se spíše pro rychlořezné obrábění. (Javorek 2010),(Schunk 2010) 36

Obr.22.Vyobrazení rozložení teplot v upínači a termo zařízení (Schunk 2010) 4.4.2 Rozdělení vrtacích strojů Stroje můžeme rozdělit podle konstrukce: Jednovřetenové Vícevřetenové Mnohovřetenové Mnohovřeteníkové (jednostranné a vícestranné) Podle polohy vrtací hlavy: Horizontální Vertikální Přenosné (ruční) Podle průchodnosti materiálu strojem: Polohové (neprůchozí) Průchodné (průběžné) Podle druhu určení operace: Kolíkovací Dlabací Vyspravovací Na konstrukční otvory Rybinovací Speciální (Barcík 2009) 37

4.4.2.1 Jednovřetenové vrtací stroje Svislé Slouží obvykle k vyvrtávání vadných suků nebo jiných vad, které lze vyspravit kruhovými zátkami. Uplatnění naleznou jak u jednotlivců, tak i v malosériové výrobě. Obrobek je uložen na stole stroje a opřený o zarážku. Pro rychlou možnost posunu se obrobek pod vřetenem obvykle neupíná. Do řezu se ve svislém směru posouvá vřeteno s upnutým nástrojem, ovládané ruční nebo nožní pákou viz.obr.23. Obr.23.Kinematikcé schéma jednovřetenového vrtacího stroje 1-stojan, 2-vrchní suport, 3-stůl, 4-materiál, 5,6-suport stolu, 7-pružina ovládání vřetena, 8-soustava pák a táhel, 9-elektromotor, 10,11-řemenice, 12-ruční páka ovládání, 13-vřeteno, 14-skličovadlo, 15,16-příčné ovládání stolu, 17-výškové přestavování stolu, 18-nožní ovládání vřetena (Barcík 2009) Mechanismus hlavního pracovního pohybu je tvořený svisle uloženým suportem s vřetenovým vedením na stole. Pohon vřetene je tvořen elektromotorem a převáděn přes řemenový převod. Ovládání suportu může být ruční, anebo nožní vedeno přes soustavu pák a táhel (lze i hydraulicky). Stůl s upínacími mechanikami je výškově a příčně přestavitelný pomocí hřebenového převodu (pohybovým šroubem) ručně nebo 38

pomocí elektromotoru. V tabulce 1. jsou uvedené technické parametry jednovřetenových vrtaček. (Barcík 2009) Tab.1 Technické parametry jednovřetenových vrtaček (Barcík 2009) měrná název technického parametru jednotka rozsah hloubka otvoru mm 0-120 Otáčky vřetene min-1 700-7000 Zdvih vřetene mm 60-120 Vzdálenost osy vřete od stojanu mm 550-600 Celkový příkon kw 0,8-4 Rozměry stojanu mm 1000 1300 x 1200 1700 x 1580 1750 Hmotnost stroje kg 60-1500 Vodorovné Slouží k vrtání otvorů a následnému zhotovování oválných dlabů do bočních ploch dílců VRTACÍ DLABAČKY. Viz. Kapitola Dlabání Dlabačky s rotujícím nástrojem. (Barcík 2009) 4.4.2.2 Vícevřetenové vrtačky Rozsah jejich použití je závislý na typu stroje. Zabezpečují vrtání otvorů např. pravidelně rozložených v ploše obrobku, v řadě nebo ve více řadách, či libovolně v prostoru. Pohon vřetene je zabezpečen skupinově (řemenem, ozubenými koly posuvnými po celé hřídeli) od společného elektromotoru nebo jednotlivě (elektricky, či pneumaticky). Při skupinovém pohonu se do řezu obyčejně posouvá stůl s obrobkem, při individuálním pohonu vrtací jednotka s nástrojem. Při použití hřídele je možné použít jeden ze způsobů. Vrtačky s jednotlivými pohony vřetene mají široké uplatnění. Lze jimi vrtat otvory libovolně rozmístěné po celé ploše obrobku a to jak kolmo, tak pod určitým úhlem. Vrtací jednotky svislých i vodorovných vícevřetenových vrtaček můžou být vybavené jednoduchou hlavou s otvorem pro jeden nástroj nebo tzv. vřeteníková hlava pro více nástrojů vyobrazen na obr. 24. Vřeteníkové hlavy se 39

používají pro vrtání malých otvorů umístěných velmi blízko sebe (25mm). Pro tento systém jsou vhodnější vrtací jednotky s pneumatickým pohonem. Vícevřetenové případně vícevřeteníkové vrtačky jsou konstrukčně řešené jako polohové CNC vrtací centra a v případě jejich umístění do linek jako průběžné. V tab. 2 jsou vypsány technické parametry vícevřetenových vrtacích strojů. (Barcík 2009) Obr.24 Horní vícevřetenové vrtačky a)jednořadové se skupinovým pohonem 1-drážkový hnací hřídel, 2-elektromotor, 3- traverza, 4,5-ozubené soukolí převodu na vřeteno b)s centrálním ozubeným pohonem 1-elektromotor, 2-centrální horizontální ozubené (hnací) kolo, 3-ozubené kolo přenosové hřídele, 4-ohebná hřídel (teleskopické, kloubové) (Barcík 2009) 4.4.2.2.1 Příklad využití trojvřetenové stojanové univerzální vrtačky V nábytkářské individuální výrobě se často využívá trojvřetenová stojanová univerzální vrtačka (obr. 25), která je určena k vyvrtávání otvorů různých průměrů a různého umístění otvorů. Pohon vřetene je centrální a jejich individuální ovládání posuvu do řezu bývá ručními případně nožními pákami. Příkladem univerzálního stroje tohoto typu je vysukovačka A10. (Janíček 2000) 40

Obr.25. Univerzální trojvřetenová vrtačka 1-Stojan, 2-stolový suport, 3-stůl, 4-vřeteníkový suport, 5-trojvřetenný vertikální vřeteník, 6-vřetena, 7-nožní páky pro ovládání vřeten, 8-ruční kolo výškového představovaní stolu (Barcík 2009) Tab.2 Technické parametry vícevřetenových vrtacích strojů (Barcík 2009) měrná název technického parametru jednotka rozsah hloubka vrtaného otvoru mm 60-100 Počet vřeten ks volitelný Vzdálenost vyvrtaných otvorů max.mm 500-800 min.mm 25-40 Otáčky vřetene min-1 1500-9000 Rozměry stolu mm volitelné Celkový příkon kw 4-12 Rozměry stroje mm 800 1500 x 1300 1600 x 1800 2000 Hmotnost stroje kg 700-2000 4.4.2.2.2 Vysukovačky Příkladem tohoto typu stroje, může být vysukovací stroj A10 (obr.26). Stroj se používá k vyspravování vypadavých suků a vadných míst v masivních dřevěných dílcích. Je vybaven třemi základními pracovními jednotkami, a to vrtací se sukovníkem pro 41

vyvrtání suků, frézovací se zátkovníkem pro vyřezávání zátek k vyspravování, razníkem pro zalisování zátek a vstřikovací tryskou na lepidlo. Systém pracovních jednotek se uvádí do chodu pneumatickým nožním šoupátkem. Pracovní cyklus vysukování je plně automatizován. Po uložení vyspravované desky na stůl se stroj uvede do chodu. Deska se upne přítlačnou patkou, sukovník vyvrtá vadné místo v desce, ofukovací tryska odstraní vzniklý odpad z otvoru a suport se plynule pootočí. Při průchodu trysky nad otvorem se do něj vstříkne lepidlo. Po pootočení suportu do pravé krajní polohy se z připravené lišty zátkovníkem vyfrézuje zátka. Ofukovací tryska znova odstraní vzniklý odpad a razník zalisuje zátku do otvoru. Suport se vrátí do levé výchozí polohy. V zásobníku se pod zátkovníků posune lišta na vzdálenost rovnající se průměru zátky. Přítlačná patka uvolní vyspravenou desku a stroj je připraven pro opakování celého cyklu pracovních operací. (Janíček 2000) Obr.26.Vysukovačka Typ A10 A-Pohled na stroj B-pracovní jednotka (Janíček 2000) 42

Tab.3Technické parametry stroje A10 (Janíček 2000) měrná název technického parametru jednotka rozsah Tloušťka materiálu max. mm 200 Průměr otvorů a zátek max. mm 40 Hloubka otvorů max. mm 25 Výkon elektromotorů kw 2,1 Rozměry stroje mm (d,š,v,) 1700 x 680 x 1800 Hmotnost stroje kg 1350 4.4.2.2.3 Kolíkovací vrtačky Nejpoužívanějšími vícevřetenovými vrtačkami v nábytkářské výrobě jsou kolíkovací vrtačky (Křupalová 2000). Stroje se používají k vrtání otvorů do plošných dílců pro rohové nebo středové spojení kolíky (Barcík 2009). Tyto stroje mají vrtací jednotky uložené vodorovně nebo svisle shora i zespodu. Poloha vrtacích jednotek může být pevná nebo měnitelná. Vrtací jednotku tvoří vřeteník s vrtacími vřeteny, do kterých se pomocí sklíčidel upínají kolíkovací vrtáky (Křupalová 2000). Vřetena jsou poháněna přírubovým elektromotorem a ozubenými koly. Otáčivý pohyb se od elektromotoru přenáší na ozubená kola pružnou spojkou. Vřeteník spolu se suportem je uložen otočně a se stojanem je spojen klouby a pneumatickým válcem, který jej otočí (Janíček 2000). Otáčení vřetene je protisměrné, proto se na stroji používají pravé a levé vrtáky. Vzdálenost os vrtacích vřeten je 32mm (Křupalová 2000), vrtáky se do nich upevňují podle potřeby. Otvory se vrtají buď do jednoho dílce, anebo současně do více dílců uložených na stole vedle sebe, tak aby se využily další vrtáky stroje a stroj byl produktivnější (Barcík 2009). Vícestranné kolíkovací vrtačky mohou být doplněny přídavným zařízením k vrtání otvorů pro různé druhy kování. Mohou být spojeny do jednoho obráběcího uzlu s automatickými narážečkami kolíku, které vstřikují PVAC lepidlo, před samotným vsazením kolíku (Křupalová 2000). 43

Obr.27.Kolíkovací vrtací stroj a)kinematické schéma b)zjednodušená sestava 1-stojan, 2-stůl, 3-přítlačné patky, 4- vrtací jednotka, 5-elektromotor, 6-uchycení vrtacího suportu, 7- pneumatický systém, 8- dílec, 9-opěrka (Barcík 2009) Tab.4 Technické parametry kolíkovacích vrtacích strojů (Barcík 2009) název technického parametru měrná jednotka rozsah Středová vzdálenost krajních vřeten mm 800-1000 Tloušťka obrobku max.mm 60-160 Tloušťka vrtání max.mm 60-160 Počet vřeten ks 0/35-17/32 Otáčky vřeten min-1 2500-6000 Doba taktu s 0-20 Pracovní tlak vzduchu Mpa 0,6-0,8 Celkový příkon kw 1,5-3,5 Rozměry stolu mm 800-1300x570-1100 Rozměry stroje mm 1400 2200 x 800 2900 x 900 1600 Hmotnost stroje kg 550-950 44

4.4.2.3 Průběžné vřetenové vrtací stroje Průběžné vřetenové vrtací stroje (vrtací CNC agregáty) jsou vhodné pro zařazení do linek a uzlů. Kromě otvorů pro kolíky umožňují vrtat montážní otvory (kování, otvory pro vložky dveří, atd.). Jsou to vysokoproduktivní stroje, umožňují vrtat všechny otvory současně. Vřeteníkové hlavy jsou uspořádané přímočaře a v tvaru písmene L, F, I, T, anebo odděleně na víc částí, které se můžou nezávisle na sobě otáčet, čím se dosáhne škála možností vrtání. (Barcík 2009) Obr.28.Schéma vícevřetenového průběžného CNC vrtacího stroje 1-pásové dopravníky (řemenové, řetězové), 2,4- boční vodící podpěry, 3-zarážky, 5- přítlačné patky, 6- pohony vřeteníků, 7- pneumotor přestavovaní vřeteníku (Barcík 2009) 45

Obr.29.Principielní schéma průběžných vrtacích agregátů (Barcík 2009) 46

Tab.5 Technické parametry průběžných vrtacích strojů (Barcík 2009) název technického parametru měrná jednotka rozsah Pracovní šířka max.mm 2000-4000 min.mm 100-400 počet vrtacích agregátů ks 2-volitelné Otáčky vřetene min-1 2500-6000 Rozestup mezi vřeteny mm 16-32 Doba taktu s 0-10 Pracovní tlak vzduchu Mpa 0,6-0,8 Příkon pro vrtací agregát kw 1,1-4 Výška pracovního stolu mm 800-950 Rozměry stroje mm 3000 6600 x 1500 4650 x 1400 1700 Hmotnost stroje kg 2000-5000 4.5 Zásady upínání vrtáků do vřeten Přesnost a jakost obrobení dřevěných dílců a součástí, jakož i výkon a bezpečnost strojů jsou do značné míry podmíněny přesností a uložením, tuhostí a spolehlivostí upnutí nástrojů. V průběhu obrábění působí na nástroj vnější řezné, setrvačné a další síly, které musí být kompenzovány jeho řádným upnutím. Nástroj se nesmí během obrábění samovolně uvolňovat a měnit svoji přesně vymezenou polohu. Správné uložení a upnutí nástroje je velmi důležité také z hlediska bezpečnosti práce. Většina dřevoobráběcích nástrojů pracuje s vysokými otáčkami, rovněž posuvy materiálu do řezu jsou velmi vysoké, a proto by každá nepřesnost a nedbalost při jejich uložení a upínání mohla způsobit těžký pracovní úraz. Upínání nástrojů musí být snadné, rychlé a bezpečné a patří k základním, důležitým 47

a odpovědným pracím při obsluze strojů, a je proto nezbytné mu věnovat zvláštní pozornost. Vrták se upíná do upínacích hlav za použití originálních nástrojů pro dotahování a povolování, či upevňování. (Janíček 2000) 4.6 Obsluha a údržba vrtaček Obsluha zahrnuje pravidelnou výměnu opotřebovaných vrtáků, nastavení pracovního stolu a suportu, upínáku, zarážek, dorazů a nastavitelné hloubky vrtání. K údržbě vrtaček patří kontrola správnosti geometrie nástroje, ostrost, celistvost, upnutí v upínací hlavě, kontrola stavu ložisek vrtacích vřeten a elektromotoru (větší zahřívání než je obvyklé), dále pak čištění a mazání stroje. (Barcík 2009) 4.7 Bezpečnost práce na vrtačkách Bezpečnost při práci na vrtačkách si vyžaduje, aby nástroj byl v upínací hlavě správně centricky a pevně upnutý, aby se při vrtání neuvolnil a tým nezpůsobil zranění obsluhy. Povrch upínacího sklíčidla musí být hladký, bez vyčnívajících matic, šroubků a jiných předmětů. Obsluha při práci musí dodržovat zásady bezpečnosti při práci, tj. hlavně dokonale upnutý oděv, obráběný dílec musí být před vrtáním pevně upnutý, aby se nechvěl a neuvolnil ze stroje. (Barcík 2009) 4.8 Popis vrtáku Obr.30 Popis vrtáků (Fischer 2004) 48

Jmenovitý průměr vrtáku D je průměr válcové části měřené u hrotu. Délka vrtáku L se měří od hrotu ke konci stopky. Délka drážky l se měří od hrotu ke konci výběhu drážky. Tělo vrtáku je válcová, šroubovitě drážkovaná část vrtáku. Stopka je válcová, kuželová nebo jehlancová část vrtáku, již se vrták upíná. Bývá zakončen dvěma ploškami. Plošky přečnívají do díry vřetena nebo redukční vložky, ve které je vrták upnut. Do této díry se zasunuje klín, díky němu se vrták vyráží z upnutí. Drážkami se odvádějí třísky. Žebra jsou šroubovité části těla mezi drážkami. Jádro spojuje žebra. Jeho tloušťka se měří na konci hrotu. Fasetka je úzká válcová část hřbetu vrtáku na okraji hřbetu, který vede vrták v díře. Hřbet vrtáku je vnější povrch těla vrtáku mezi drážkami včetně fasetek. Jeho průměr d je kromě fasetek menší než jmenovitý průměr D. (Prokeš 1965) Popis jednotlivých úhlů vrtáku Úhel sklonu šroubovice je λ úhel sevřený tečnou ke šroubovici a osy vrtáku. Hrot je kuželovitá vlastní řezná část (u vrtáku s kuželovitým hrotem) nebo středící část (u vrtáku s předřezávači). Hlavní břity u vrtáku s kuželovitým hrotem jsou přímé hrany žeber na hrotu vrtáku od příčného břitu k obvodu, které oddělují třísku, u vrtáku s předřezávači jsou to hrany mezi středícím hrotem a předřezávači. Příčné břity spojují oba hlavní břity vrtáku s kuželovitým hrotem. Čelo hrotu je plocha na začátku žebra, po niž odcházejí třísky. Hřbet hrotu je plocha hrotu obrácená k řezné ploše. Úhly na hrotu vrtáku určujeme jednak podle jejich vztahu ke geometrickému tvaru hrotu (úhly statické), jednak k řezné ploše obrobku (úhly kinetické). Úhel hřbetu α svírá tečnu k podbroušené hřbetní ploše s rovinou kolmou k ose vrtáku. Úhel čela γ je úhel sevřený osou vrtáku a čela. Vrcholový úhel ε je úhel sevřený hlavním ostřím v průběhu do roviny rovnoběžné s ostřím. Středový úhel φ je úhel, který svírá prodloužené příčné ostří s ostřím hlavním v rovině kolmé k ose vrtáku (při pohledu na hrot vrtáku obrácený k pozorovateli). Úhly α, β, γ se uvažují na válci proloženém libovolným bodem hlavního ostří tak, 49

že osa válce je totožná s osou vrtáku. Nestanoví-li se jinak, měří se tyto úhly u hrotu na válcové části vrtáku (omezené fasetkami) v rovinách rovnoběžných s osou vrtáku. Úhel stoupání řezné plochy η je úhel mezi řeznou plochou a rovinou kolmou k ose vrtáku. Jeho velikost závisí na posuvu a na průměru vrtáku. Úhel odklonu hřbetu (kinematický úhel hřbetu) α je úhel mezi řeznou plochou a hřbetem hrotu obr.31 α = α - η (Prokeš 1965) 4.9 Kinematika vrtání Obr.31. Vyobrazení řezných úhlů při vrtání (Prokeš 1965) Anizotropie rostlého dřeva si vyžaduje rozlišovat vrtání kolmo na vlákna a vrtání podél vláken, přičemž v souvislosti se způsobem vrtání je potřeba definovat i rozdělení konstrukce řezné části vrtáku obr. 32. Na vrtání otvoru kolmo na vlákna jsou vhodnější vrtáky s řeznými hranami kolmými, anebo skoro kolmými na osu rotace, zabezpečené dvěma přeřezávacími hranami, dvěma čelními zařezávacími hranami a vodícím hrotem. Pro vrtání otvorů rovnoběžně s vláknami jsou vhodné vrtáky s dvěma řeznými hranami šroubovicové vrtáky s vrcholovým úhlem. V závislosti na tvaru řezné části vrtáku, směru vrtání k dřevním vláknům a poloze obrobku vznikající různé varianty modelů řezání. Při konstantních otáčkách a konstantním posuvu, jednotlivé body řezné hrany opisují 50

šroubovicové stejné stoupání, ale o různých úhlech stoupání. Tento případ platí pro vrtání vrtákem s vrcholovým úhlem ε. (Barcík 2009) Obr. 32. Kinematický model vrtání a) příčného vrtání b) Podélného vrtání (Barcík 2009) 4.10 Výpočty pro optimální řezné podmínky podle jednotlivých autorů Výpočty pro optimální řezné podmínky jsou počítány objemovou metodou, jednotlivé tabulky jsou uvedeny v publikaci (Holopírek 2001). Problematikou se zabývá již zmiňovaný autor ve své publikaci, dále pak (Prokeš 1965), (Barcík 2009) a (Lisičan 1996). Autor (Barcík 2009) byl psán podle nové normy pro značení jednotek. Ostatní autoři psali své díla, podle dnes staré normy. Pro věrohodnost citace, jsem jejich vzorce ponechal v originálním znění. Řezná rychlost každého bodu na jednom ostří vrtáku je rozdílná a roste směrem od osy rotace nástroje k největšímu průměru vrtáku. Bod ostří, ležící v ose rotace má řeznou rychlost téměř rovnou nule. Stanovení řezné rychlosti a posuvu určíme s ohledem na materiál obrobku a nástroje, na hloubku otvoru, podle tvaru nástroje, způsobu chlazení a požadavku na kvalitu otvoru. Řezné podmínky by měly být blízké těm optimálním, aby bylo obrábění hospodárné. 51

Velkou i malou rychlostí lze nástroj zničit. (Esterka a Sýkora) Pro šroubovité vrtáky jsou doporučené tyto řezné podmínky: Počet otáček: 4000-6000 ot/min Řezná rychlost: 1,6-4,0 m/s Posuv na otáčku 0,7-2,5 mm (Prokeš 1965) Počítáme se střední řeznou rychlostí, jelikož rychlost je nulová na středu a průběžně se zvyšuje, až k okraji, kde dosahuje maxima. Proto počítáme se střední řeznou rychlostí. (Barcík 2009) Střední řeznou rychlostí: Kde: D - průměr vrtáku [mm] n - Technické otáčky [ot/min] Z uvedených důvodů bude i tloušťka třísky, vznikající krájecími noži nerovnoměrná, nejčastěji u obvodu a nejmenší ve středu. Střední tříska je pro případ podélné vrtání. (Barcík 2009) Střední tříska: Podle (Barcík 2009) *sin [ ] Podle (Lisičan 1996) [ ] Kde: f z (u z ) - Posuv na zub [mm] Posuv na jednu otáčku a řeznou hranu vrtáku (Barcík 2009). Posuv lze zjistit také v tabulkách, v nichž bývá zohledněn materiál obrobku s ohledem na jeho pevnost. Čím je materiál pevnější a tvrdší, tím víc roste řezný odpor a proto volíme nižší řeznou rychlost a také nižší posuv. Je zajímavé, že řezná rychlost roste s průměrem nástroje 52

pouze do průměru vrtáku asi 25mm a zde dochází ke zvratu a řezná rychlost obvykle klesá. (Esterka a Sýkora). (Prokeš 1965) Posuv na otáčku a posuv na řeznou hranu: Podle (Barcík 2009) Podle (Lisičan 1996) Kde: v f (u) - Posuv [m.min -1 ] n- Technické otáčky vrtacího vřetene[ot/min] z- Počet hlavních řezných hran vrtáku, ], ] Posuvná rychlost je dána vztahem: Podle (Barcík 2009) ] Podle (Holopírek 200 ) ] Kde: f z (u z )- Posuv na zub [mm] n- Technické otáčky vrtacího vřetene[ot/min] z- Počet hlavních řezných hran vrtáku Délka třísky se řídí stejnými zákonitostmi, jako při střední řezné rychlosti a tloušťka třísky za jedno otočení je ve středu nulová a na obvodě je maximální. Délka třísky: Podle (Barcík 2009) Podle (Lisičan 1996) ] 53

] Kde: D- průměr vrtáku [mm] Objem vyvrtaného dřeva za jednu minutu: Podle (Barcík 2009) Podle (Prokeš 1965) Kde: v f (u) Posuv [m.min -1 ] D - průměr vrtaného vřetena [mm] h stř střední tloušťka třísky [mm] ř ] ] Řezná síla a výkon Obr.33 Popis řezné síly (Fischer 2004) Řezná síla pro daný případ podélné vrtání: Podle (Barcík 2009) ] 54

Podle (Prokeš 1965) ] Kde: f z (u) - Posuv na zub [mm] k c (k) - řezná síla na jednotku plochy řezu [N*mm -2 ] D - průměr vrtáku [mm] f o (u ot ) - posuv na otáčku [mm] Střední hodnota řezné síly při vrtání: Podle (Barcík 2009) ] Kde: k c řezná síla na jednotku plochy řezu [N*mm -2 ] D - průměr vrtáku [mm] v f - posuv [m.min -1 ] v str střední řezná rychlost [m*s -1 ] Řezná síla na jednotku plochy řezu: Podle (Barcík 2009) Kde: k t tabulková řezná síla na jednotku plochy řezu [N*mm -2 ] a o opravný součinitel, zohledňující konkrétní podmínky ] Celkový opravný součinitel, zohledňující konkrétní podmínky při vrtání: Podle (Barcík 2009) Podle (Holopírek 2001) Kde: a d (k d ) faktor druhu dřeviny a w faktor vlhkosti dřeviny a ς (k ρ ) faktor opotřebení řezných hran vrtáku 55

Řezný výkon: Podle (Barcík 2009) ] Podle (Prokeš 1965) ] 4.11 Výpočet kapacity vrtacích strojů Provozní výkonnost při vrtání je dána počtem vrtaných otvorů za směnu, pro všechny vrtací stroje (vrtaní kolmo a rovnoběžně na vlákna a například pro vrtání suků) jedním vztahem: Podle (Barcík 2009) č ů ě ] Kde: z je počet vrtacích vřeten T čas směny [min] T c čas pracovního cyklu [min] Zjištění koeficientů K1 a K2 je zjišťováno pomocí tzv. časových snímků dané technologie (vrtání) v konkrétních podmínkách. Je v zájmu každého uživatele dřevoobráběcích strojů, aby hodnoty zjištěných koeficientů byly objektivní. Zároveň dávají uživateli informace o jeho vlastní produktivitě práce na konkrétním stroji a tím mu umožňují ovlivňovat celkovou efektivitu výroby. Pro základní orientaci jsou uvedeny průměrné koeficienty pro vybrané vrtání při dodržení základních parametrů. (Holopírek 2001) 56

Tab. 5 průměrné koeficienty časových snímku při daných parametrech (Holopírek 2001) řezná rychlost posuvná rychlost Součinitel využití [m.s-1] [m.min-1] k1 k2 Vyvrtávání děr 1-4 0,3-0,6 0,9 0,3-0,6 Vrtání kolmo na vlákna 2-5 0,3-4,8 0,9 0,3-0,6 Vrtání rovnoběžně s vlákny 2-4 0,18-2,4 Vrtací dlabačky 0,9 0,6 Řetězové dlabačky 4-8 0,3-2,0 0,9 0,6 5 ČIŠTĚNÍ NÁSTROJŮ Čištění nástrojů je nezbytně nutnou přípravnou prací před vlastními úpravami nástroje, protože nečistoty nejen nedovolují provést s dostatečnou přesností potřebná kontrolní měření (např. velikosti rozvodu, stavu pnutí), ale také znečišťují brousící kotouč, který potom pálí a rovněž působí obtíže při úpravě pnutí. Někdy nánosy na bocích zcela vyřezují nástroj z práce, protože zmenšují účinek rozšíření funkční části nástroje, a tím stoupne řezný odpor a zahřívání nástroje. U nástrojů s dlouhou životností ostří (SK materiál) se před novým ostřením musí přesvědčit, zda příčinou vyřazení SK-materiálu ze stroje nebylo právě jeho zanesení, v některých případech může nástroj po očištění plnit dále svou funkci. Rovněž je nutno čistit upínací lišty hoblovacích hřídelí a hlav, které se silně zanášejí zejména při malém přesahu nože a při obrábění dřev s bohatším obsahem pryskyřice. V opačném případě se zvyšuje energie potřebná k frézování a při upínání naostřených nožů je nebezpečí nedokonalého dosednutí nože na upínací plochy. Znečištění může zavinit také ztrátu výkonnosti, například u šroubovitých vrtáků, kde znesnadňuje odvod třísek při větších délkách otvoru. Je vážnou závadou také u nástrojů řetězových. K čištění se doporučují tyto prostředky: 57 (Prokeš 1980) Teplá voda s přídavkem sody proti korozi nebo směs petroleje s naftou, popřípadě roztok louhu (hydroxidu sodného) ve vodě v poměru 1:30. Při použití louhu je však nutné pracovat v rukavicích a použít štětce s fíbrovými vlákny, protože louh je žíravina (pozor na oči). Někdy se také doporučuje použít benzínu nebo rozpouštědla na laky, popřípadě trichlóretylénu. Nebo průmyslově vyráběné látky. Nepodaří-li se odstranit nečistoty a nánosy uvedenými prostředky a středně tvrdými

kartáči nebo štětci, použijeme škrabky, zhotovené z vyřazeného listu. Se škrabkami pracujeme opatrně, abychom nepoškodili břity a nepoškrábali povrch nástroje, protože rýhy by mohly zavinit vznik trhlinek. Preventivní opatření proti zanášení pryskyřicí je rovněž povlak teflonu, například na bočních plochách pilového kotouče. Zanesou-li se tyto nástroje v některém místě, nesmí se nános odstraňovat ocelovou škrabkou, protože bychom povlak poškodili. (Prokeš 1980) 6 ŽIVOTNOST NÁSTROJE Kromě odolnosti proti destrukci, dána možnosti renovace, ať už vícenásobnou možností přeostřování (nejlépe včasného). Opotřebení břitu se charakterizuje jako postupná změna jeho mikrogeometrie během řezání. Nástroj je tupý tehdy, když dochází k nepřípustnému zhoršení jakosti obrobeného povrchu, zvýšení řezné síly, pálení, rozměrovým nepřesnostem, vyštípávání materiálu na výstupní hraně a podobně. Proces je obvykle charakterizován trvanlivostí břitu, která se uvádí v časových jednotkách nebo se setkáme s hodnotou vzdálenosti řezné délky v [bm] běžných metrech, který je schopen nástroj opracovat za daných parametrů (posuvu na zub, velikosti třísky a druhu materiálu). Proces otupování se dělí obvykle do čtyř fází, jak je zřejmé z obr. 34. (Humár 2008) Obr.34 Průběh otupení nástroje (Prokeš 1965) Z obr. 34 je patrné, že při včasném přeostření se životnost nástroje až několikanásobně prodlužuje. Hlavním důvodem je nadměrné zvýšení teploty. Se zvyšujícím se poloměrem se zvyšuje tření a se zvyšujícím se třením se zvyšuje i teplota. Pokud teplota 58

přesáhne určitou mez, dojde k tzv. vyhřátí nástroje (změně v krystalické struktuře), čímž se změní vlastnosti řezného materiálu a dojde k jeho znehodnocen. V převážné většině případů se břit zakalí (zkřehne) a dojde k jeho ulomení. Takovýto nástroj nedrží břit a je už prakticky zbytečné jej znovu přeostřovat. Jeho původní vlastnosti jsou nenávratně změněny. (Humár 2008) Obr.35 Průběh otupení nástroje, A- průběh otupení bez přeostření, B- průběh otupení s přeostřením (Prokeš 1965) 6.1 Význam řezných úhlů a jejich vliv na otupování nástroje Volba velikosti řezných úhlů je spolu s ostatními řeznými podmínkami rozhodující pro výkonnost nástrojů a tedy i celého stroje. Dále pak pro hospodárnost obrábění, pro jakost obrobené plochy a rozměrovou přesnost výrobku. Nesprávně volené řezné úhly mohou urychlit otupování nástroje, a tím snížit jeho životnost, zvýšit řezný odpor a způsobit nadměrné zahřívání nástroje. Úhel břitu β (Prokeš 1965) Čím je úhel břitu větší, tím větší je i odpor obráběného materiálu proti vnikání nástroje. Bylo by tedy výhodné volit úhel břitu co nejmenší. Při zmenšení úhlu břitu pod určitou hodnotu však značně klesá pevnost břitu, břit se rychleji otupí a odpor proti vnikání nástroje je opět velký, jakost obrobené plochy špatná. Tedy volba menších úhlů břitu je vhodná při řezání měkkých materiálů o menší objemové hmotnosti a menší pevnosti. Při řezání tvrdých dřev a plastických hmot je nutno volit hodnoty vyšší. Při volbě úhlu břitu však musíme většinou vycházet především z hodnoty úhlů α (hřbetu) a 59

γ (čela). (Prokeš 1980) Úhel hřbetu α Úhel hřbetu má především vliv na tření hřbetu o obráběnou plochu. Čím je úhel hřbetu menší, tím větší je toto tření a naopak, protože zmenšováním úhlu hřbetu se styčná plocha mezi hřbetem a obráběnou plochou zvětšuje. Tato styčná plocha se zvětšuje během otupování břitu, zejména u rotačních nástrojů. Úhel hřbetu má tedy přímý vliv na velikost řezného odporu. Při příliš velké styčné ploše dochází rovněž k zvýšenému zahřívání nástroje, které může způsobit i popouštění materiálu nástroje, a tím jeho znehodnocení. Volíme-li úhel čela stálý, pak se zvětšováním úhlu hřbetu zmenšuje úhel břitu. Úhel hřbetu lze tedy zvětšovat pouze do určité hodnoty. Nad touto hodnotou dojde pak vlivem snížení pevnosti břitu k rychlejšímu otupování a k růstu řezného odporu. Optimální hodnotu je třeba určit podle druhu obrábění a obráběného materiálu, popřípadě podle druhu materiálu břitu. Úhel čela γ a úhel řezu δ (Prokeš 1980) Zvětšováním úhlu řezu se zmenšuje úhel čela, a tím stoupá řezný odpor. Zmenšováním úhlu řezu klesá řezný odpor, ovšem do určité optimální hodnoty úhlu řezu. Při jeho dalším zmenšování (za předpokladu stálého úhlu hřbetu) ztrácí břit svoji pevnost a rychle se otupuje. Hodnoty úhlu řezu jsou závislé na podmínkách obrábění a pohybují se v rozmezí od 12 (např. krájecí nože) až asi do 120 i více (např. u brusných zrn). Při negativních úhlech čela nedochází k odříznutí třísky, ale ke škrábání obráběného materiálu. Úhel zúžení čela ε a hřbetu ε (Prokeš 1980) Čím jsou tyto úhly větší, tím menší je tření nástroje (např. drážkovací frézy) o obrobek, břit se méně zahřívá, pohybuje se snáze v řezné spáře, a zmenšuje se tak nebezpečí pálení nástroje (popřípadě hnědnutí obrobených ploch). Přílišné zvětšení úhlů zúžení vede k snížené odolnosti bočních hrotů zubů, k jejich rychlejšímu opotřebení. Malé úhly zúžení přispívají k zlepšení povrchu obrobených ploch, zejména u tvrdých dřev a při řezání velkými posuvy na břit. Také tyto úhly je nutno volit podle 60

jednotlivých způsobů obrábění a podle druhu obrobku. V praxi se vyskytují úhly zúžení od 0 do 5. Řezání uzavřené (Prokeš 1980) Při řezání uzavřeném vytvoří nástroj při jednom průchodu dvě až tři obrobené plochy. Břit je kratší než šířka obrobku. Řezání se zúčastní také boční břity, které se podílejí spolu s hlavním břitem (např. při obrábění rotačními nástroji) nebo samy vytvářejí stěny řezné spáry nebo drážky. Často se právě činnost těchto vedlejších břitů významně podílí na jakosti obrobené plochy. Tab. 6 Hodnoty pro jednotlivé úhly daných vrtáků (Prokeš 1965) Vrtáky s kuželovitým hrotem (Prokeš 1965) s předřezávači Vrcholový úhel 45-120 - Úhel stoupání šroubovice 22-30 22-30 Výška předřezávače - 0,8-2,0mm Výška středícího hrotu - 3,5-8,5mm Vrcholový úhel středícího hrotu - 20 Vrcholový úhel předřezávače - 30 Maximální šířka středícího hrotu - 1,2-2,8mm Středový úhel příčného břitu 35-55 - Šířka fasetky 0,4-1,5mm 0,75-1,8mm Úhel čela - 30 Úhel břitu 45 45 Úhel hřbetu 15 15 D-d 0,3-0,5mm Vzhledem k tomu, že příčný břit zvětšuje sílu posuvu, doporučuje se u vrtáků o průměru nad 6 mm příčný břit podbrousit na délku 0,5 1,0 mm (ztenčením jádra). Šroubovité vrtáky menších průměrů pro vrtání kolmo k vláknům mají jeden hrot předřezávací, druhý pro vlastní vrtání obr. 4,36. 61

(Prokeš 1980) Obr.36 Vyobrazení jednotlivých úhlů na jednotlivých typech vrtáků A)šroubovitý vrták se dvěma předřezávače B)šroubovitý vrták s jedním předřezávače C)šroubovitý vrták s kuželovým hrotem (Prokeš 1980) Čím volíme větší předřezávače a středící hrot, tím větší bude krouticí moment vlivem zvýšeného tření hrotů sevřených ve dřevě. V takových případech se hroty mohou snadno vyhřát a předčasně otupit. (Prokeš 1980) 6.2 Broušení vrtáků Údržba nástrojů se provádí ručními nástroj, rotačními kotouči, ostřičky (automaty, poloautomaty). Využívá se všelijakých přípravků, upínáků. Pro kontrolu obrobení se broušená část namíří proti světlu a pomocí úhloměru a závěrem pomocí úchylkoměru se kontroluje dosažený úhel broušením. Podle druhu nástrojů jsou univerzální ostřičky na dlabací řetězy, vrtáky, dláta apod. (Prokeš 1980) Údržbou nástrojů se rozumí hlavně: Mechanické a chemické čištění Ostření a obtahování ostří Kontrola rozměrových a úhlových parametrů nástrojů, jejich zubů a ostří Vyvážení (Prokeš 1980) 62

6.2.1 Hlavní zásady pro broušení vrtáků Obě hlavní ostří musí svírat s osou vrtáku stejný úhel a musí být stejně dlouhá, v opačném případě vznikají otvory o větším průměru a vrták se rychleji otupuje. Nutno volit dostatečný úhel hřbetu. Ostření v ruce nezaručuje potřebnou přesnost. Příčné ostření šroubovitých vrtáků s kuželovým hrotem musí tvořit přímku. Příčný břit se může zkrátit ručním podbroušením (ztenčením jádra). Při ostření nemá odebíraná vrstva přesahovat tloušťku 0,15 mm. Obvodová rychlost kotouče se volí 25m/s, posuv 4 5 m/min, přísuv 0,05 0,08mm. Vhodný je keramický kotouč zrnitosti 60, tvrdosti L, M. Při ostření chladíme vrták občasným ponořením do vody. Po ostření se obtáhnou hlavní břity, předřezávače a středící hrot obtahovacím kamenem zrnitosti 400. U vrtáků se kontroluje velikost vrcholového úhlu, délka hlavních břitů, správná poloha příčného břitu, úhel a přesah předřezávače, rozměry a úhel středícího hrotu. Kontroluje se šablonami, úhloměrem. Na obr. 37. jsou naznačený nejopotřebovanější místa. Při ostření svlakovníků a zátkovníků se řídíme v podstatě stejnými zásadami jako při ostření vrtáků šroubovitých. (Prokeš 1980) 6.2.2 Ostření dalších částí nástroje Obr.37 Naznačení opotřebení vrtáku (Fischer 2004) Na obr. 38 je naznačen způsob ostření vrtáku se středícím hrotem a dvěma hlavními břity, které současně slouží jako předřezávače. Hlavní břity, popřípadě středící hrot ostříme diamantovým brousícím kotoučem zrnitosti 100 pro hrubé ostření a zrnitosti 280 až 320 pro ostření jemné. Ocelovou část nástroje za destičkou brousíme např. 63

kotoučem typu A99 46 K 9V. Na obr. 39 je znázorněn způsob ostření sukovníku. (Prokeš 1980) Obr.38 Ostření Sk vrtáku se středícím hrotem a dvěma hlavními břity (Prokeš 1980) 6.2.3 Trvanlivost ostří nástroje Obr.39 Ostření SK sukovníku (Prokeš 1980) Trvanlivost břitu je doba, po kterou naostřený břit pracuje. V zájmu ostřírny je, aby trvanlivost břitů nástroje byla co největší, protože počet výměn i ostření během životnosti nástroje nejvíce ovlivňuje hospodárné využití nástroje (spotřeba energie, přesnost a jakost obrobených ploch obrobků). (Prokeš 1980) Nejčastější příčiny, které mohou zmenšit trvanlivost břitu: Malý posuv na břit (nebo malý minutový posuv při určitém počtu břitů a otáček nástroje) 64

Příliš velká řezná rychlost (příliš velký počet otáček při stejném průměru nástroje) Nevyhovující jakost naostření (drsnost broušených ploch, spálené hroty, jehla) Malá přesnost naostření a rozvodu (velké úchylky hrotů od řezné kružnice, tj. ve směru poloměru nástroje a velké boční úchylky břitů) Nedostatečné uvolnění nástroje v řezné spáře nebo drážce (malý rozvod u pil, malý úhel bočního podbroušení u fréz) Malý úhel břitu Malý úhel hřbetu Nevhodný materiál nástroje Nevhodné vlastnosti materiálu obrobku Znečištění obrobku (např. pískem) (Prokeš 1980) 7 DLABÁNÍ Dlabání je operace, při které se vytváří do materiálu podélné otvory požadovaného tvar dlaby. V historii se dláta používala velmi často a to buď na vyhotovování konstrukčních spojů stavebně truhlářské výroby, konstrukčních spojů v nábytkářské výrobě (čepy, rybinové drážky, ozuby), ale velkou roly hrály při zkrášlování nábytku, dveří a hlavně při tvoření soch. Toto odvětví se nazývá řezbářství a je dodnes velmi uznávanou profesí, které si stále drž svoji neocenitelnou hodnotu a nelze jej nahradit jakýmkoliv strojem. Což se nedá říci o konstrukčních spojích, které bylo zdlouhavé vyrábět. Postupem průmyslové revoluce se vytvořilo mnoho strojů, které ulehčili člověku život a zefektivnili práci. Strojní dlabání se používá jak ve výrobě nábytku, tak v truhlářské výrobě. Ve velkovýrobách se spíše používají CNC stroje, které požívají stopkové frézy. Způsob dlabání a tvar dlabu závisí na použitém nástroji. (Barcík 2009) Typy dlabaných otvorů (obr.40): a) Oválné dlaby se vytvářejí dlabacími vrtačkami. b) Obdélníkové a čtvercové dlaby jsou zhotovovány pomocí dlabaček opatřenými těmito nástroji: dlabací řetěz, dlabací pilky nebo dláta s přímočarým vrtaným pohybem (mechanické dláto). (Barcík 2009) 65

Obr.40.Typy dlabaných otvorů A-rovné dno vytvořené dlabacím vrtákem, B- oválné dno vytvořené dlabacími řetězy (Křupalová 2002) V nábytkářské výrobě se uplatňují obvykle vrtací dlabačky, v menší míře řetězové dlabačky. Dlabání do ploch nábytkových dílců se velmi často provádí frézováním na horních frézkách, nástrojem je dlabací fréza. Ostatní druhy dlabaček se spíše používají ve stavebním truhlářství (Křupalová 2002). 7.1 Rozdělení dlabacích nástrojů 7.1.1 Dlabací vrtáky Dlabací vrtáky tvoří skupinu čelních stopkových fréz, které pro svoji výkonnost, přesnost a kvalitní obrábění otvorů jsou nejrozšířenějšími dlabacími nástroji. Mají dva druhy řezných hran: a) Čelní (pro vrtání a formování dna dlabu) b) Boční (pro frézování dlabu po celé délce vrtáku) Boční hrany mohou být (obr.41): rovné, zubaté s funkcí lamače a spirálové. (Janíček 2000) 66

Obr.41.Typy dlabacích vrtáků: A-jednobřitový rovný, B- dvoubřitový spirálový, C-Tříbřitový zubatý (Janíček 2000) Důležitá je úhlová geometrie řezné části vrtáku (úhel hrotu ε, uhel sklonu obvodových řezných hran λ), hlavně při dlabání do vláknitého materiálu a vrstveného dřeva (Barcík 2009). Pro klasické dlabací vrtáky se používá nástrojová uhlíková ocel třídy 19 422, anebo 19 404, tepelně upravená tvrdost 57+/- 2 HRC. Platí pro ně oborová norma 22 5655 a vyrábí se o průměrech 6-30 mm. Nevýhodou dlabacích vrtáků je jejich poměrně rychlé opotřebení a pracné broušení. Řešení je v konstrukci řezných hran a využitím moderních materiálů (SK,HSS,PKD). (Prokeš 1965) Způsoby vytvoření dlabu (obr.42): a) Vyvrtáním dvou krajních otvorů ty vymezují délku dlabu a postupným posuvem do strany od jednoho otvoru k druhému otvoru, získáme dlab. Tento způsob se používá na tvrdé dřevo (Janíček 2000) (Barcík 2009) b) Vyvrtáním řady částečně se překrývajících otvorů po této operaci se nástroj posune přes celou délku dlabu, aby se dlab začistil. Tento způsob se uplatňuje u měkkého dřeva (Janíček 2000) (Barcík 2009) 67

Obr.42.Principální schéma dlabání vrtáku a) Vyvrtáním řady částečně se překrývajících otvorů (s příčným pohybem nástroje) b) Vyvrtáním dvou krajních otvorů (s příčným pohybem obrobku) (Barcík 2009) 7.1.2 Dlabací řetězy Vytvářejí dlaby obdélníkového průřezu se zaobleným dnem. Jsou mnohozubé nástroje spojené do zubových článků, pomocí čepů a tím tvoří nekonečný řetěz (Janíček 2000). Nejčastěji tříčlánkové pro šířku dlabu 6-17mm nebo pětičlánkové pro šířku dlabu 18-32mm. Obíhají kolem vodícího ozubeného pastorku a vodící zaoblené lišty (obr.43), proto je dno dlabu zaoblené. Hloubka dlabu je do 175mm. Optimální řezná rychlost dlabacích řetězů je 5-6m.s -1, vertikální posuv je v závislosti na hloubce dlabu 15-40mm.s -1. Pastorek se pohybuje rychlostí 3000ot.min -1. Řetězy můžeme rozdělit na dva typy: s plným profilem Podbroušeným profilem (Křupalová 2002) 68

Obr. 43. Dlabací řetězy (http://cs.wikipedia.org) 7.1.3 Dlabací frézy Používají se na horních frézkách. Hloubka dlabu je do 100mm. Řezná rychlost se pohybuje v rozsahu od 0,3-10m.s -1, úběr na otáčku 0,1-2mm. (Křupalová 2002) 7.1.4 Dlabací pilky Vytvářejí úzké dlaby šířky 1,8-4mm, nebo úzké rozpory. Hloubka dlabu je asi 80mm. Nástroj může být zdvojený pro zhotovení dvojitých dlabů nebo rozporů. Používají se na rohové spoje rámů malých tloušťek. Hlavní pohyb nástroje je odvozen od klikového mechanismu. (Křupalová 2002) 7.1.5 Dláta s mechanickým posuvem Mohou být ploché, nebo čtvercové. Čtvercové dláto bývá kombinováno se spirálovým vrtákem procházejícím střední části dláta (obr.44), který otvor navrtává, a řezná ostří dláta formují boky dlabu. Pohybují se přímočarým vratným pohybem. Do řezu se posouvá obrobek. Hloubka dlabu je do 150mm, řezná rychlost je 0,5-1,2m.s -1 (Křupalová 2002). Pro nízký výkon a 69

pracnost ostření je dlabání těmito dláty málo rozšířeno. (Janíček 2000) Obr. 44 Čtvercové dláto s mechanickým posuvem: (http://narexcz.cz) 7.2 Základní rozdělení dlabacích strojů Podle pohybu nástroje: Dlabací stroje s kmitajícím nástrojem o Jednovřetenové o Vícevřetenové Dlabačky s obíhajícím nástrojem o Řetězové dlabačky a) s jedním nástrojem b) s více nástroji o Kombinované dlabačky Dlabačky s rotujícím nástrojem o Jednovřetenové o Vícevřetenové Speciální dlabačky Podle průchodnosti: Polohové (cyklické) Průběžné Podle polohy nástroje: Horizontální Vertikální Kombinované 7.2.1 Řetězové dlabačky Používají se v případě, že se ve výrobě nábytku zhotovují čepované spoje ve velkém množství. Nevýhodou řetězových dlabaček je menší přesnost obrábění způsobená chvěním řetězu. Jsou však vysoce výkonné. Řetězové dlabačky můžeme je rozdělit podle: Počtu vřeten: 70

a)jednovřetenové b)vícevřetenové Ovládání pohybu: a)ruční (posuvu) osové i boční b)hydraulický i mechanickým (suportu) Tvaru dlabu: a) Neprůchodné b)průchodné c)s oblím dnem d)s rovným dnem Polohy řetězu: a)horizontální b)vertikální c)vícesuportové Obr.45.Tvary dlabů řetězových dlabaček (Barcík 2009) Stroj je tvořen (obr. 46) stojanem, dlabací jednotkou a stolem. Stojan je tvořen svařovanou konstrukcí, v její horní části je uložen suport s dlabací jednotkou a v přední části je umístěn stůl. Suport tvoří dvě vodící trubky spojené konzolou pro uložení patkového elektromotoru. Uvnitř trubek jsou pružiny, které plní funkci protiváhy a usnadňují zvedání suportu s dlabací jednotkou. Vertikální posuv suportu umožňuje ruční páka nebo pneumotor. (Janíček 2000) 71

Dlabací jednotka se skládá z elektromotoru, pastorku, vodící lišty, dlabacího řetězu s lamačem třísek a krytu. Pastorek je uložen na hřídeli elektromotoru a uvádí do pohybu dlabací řetěz. Vodící lišta je určena k vedení a napínání dlabacího řetězu. Dlabací řetěz je zakryt odklopným krytem, který má ve spodní části průzor z plexiskla. Stůl je upevněn na trubkovém suportu, jehož příčná poloha se seřizuje šroubem a ručním kolem. Obrobek se na stole upíná výstředníkovou upínkou. (Janíček 2000) Odklopný kryt elektricky blokuje elektromotor, který se při odklopení automaticky vypne koncovým vypínačem. (Janíček 2000) 1 2 11 6 13 12 Obr. 46. Řetězová dlabačka typ DFLA: 1-elektromotor, 2-ozubený pastorek, 3-hřídel, 4-nosná deska, 5-kryt, 6-vodící lišta, 7- olejová trubka, 8-konzola, 9-průzor, 10-lamač třísek, 1-napínací matice, 12-vodící ozubený pastorek, 13-dlabací řetěz (Janíček 2000),(Barcík 2009) 72