Frequently asked questions
Co je to válečkování?
Válečkování je proces beztřískového uhlazování komprese kovových povrchů, který se provádí pomocí válečkových nástrojů.
Vznikají během válečkování třísky?
Ne. Válečkování je proces konečné povrchové mikroúpravy, která plasticky tvaruje hraniční vrstvy součásti. Válečkování je jediný beztřískový proces konečné povrchové mikroúpravy.
Jsou termíny uhlazování, hlazení, válečkové vyhlazování a válečkování identické?
Ano. Během válečkování vzniká určitá drsnost povrchu obrobku. Cílem je vysoká kvalita povrchu, která zajišťuje optimální vlastnosti chodu, těsnění a spojování. Přes povrch obrobku jsou tlakem vedeny karbidové nebo ocelové válečky, přičemž dochází k dislokacím výstupků povrchu do hraniční vrstvy.
Je „stlačování válečkem“ jiné než „válečkování“?
Ne. Během stlačování válečkem dochází ke stejné kinematice jako u válečkování. Přes povrch obrobku jsou tlakem vedeny tvrzené válečky, přičemž dochází k dislokacím výstupků povrchu do hraniční vrstvy. Objem dislokovaného materiálu teče zespodu a vyplňuje prohlubně směrem vzhůru. Povrchové plošiny jsou pak tvořeny z výstupků, přičemž tyto tvoří vysoký poměr stykových ploch válečkovaného povrchu.
Cílem stlačování válečkem je zvýšení pevnosti materiálu. Válečkovací síla vytváří v mikrostruktuře vnitřní napětí, což zvyšuje dynamickou pevnost materiálu. Stav materiálu je formován až do hloubky 0,5 - 0,7 µm.
Zvýšení pevnosti je závislé na válečkovací síle, geometrii válečku a obrobku, vlastnostech materiálu a také na počtu cyklů válečkování, kterými materiál projde.
Jaké kvality povrchu je během válečkování dosaženo?
Válečkování vede k tvorbě povrchů, které jsou hladké jako zrcadlo a mají nízkou drsnost povrchu (< 1 µm) a snížený součinitel kluzného tření.
Jako měřítko kvality povrchu se používají proměnné střední drsnost povrchu Rz a materiálový poměr stykové plochy Mr.
Válečkování stlačuje povrch obrobku v ovlivněné oblasti, čímž zlepšuje odolnost vůči opotřebení, odolnost vůči korozi a mez únavy materiálu.
Jelikož nedochází k objemové změně, zhruba polovina drsnosti povrchu je uhlazena, zatímco zhruba stejný objem je zvednut.
Dosažitelná konečná drsnost povrchu je přímo úměrná drsnosti předpracovaného povrchu.
Existují definice kvality povrchu?
Ano. Termíny drsnost, materiálový poměr stykových ploch, drsnost profilu, vzdálenost měření a hloubka řezu se zanášejí do grafů profilu a křivek materiálových styčných ploch a popisují kvalitu povrchu.
Musí obrobek během válečkování rotovat?
Musí hnaný nástroj rotovat ve směru hodinových ručiček?
Ano. Během válečkování se nástroj vtahuje / najíždí na obrobek ve směru hodinových ručiček v důsledku konstrukce; chod proti směru hodinových ručiček by mohl zabránit realizaci procesu válečkování.
Lze válečkovat všechny materiály?
Válečkovat lze každý plasticky tvárný kov. Při použití konvenčních válečkovacích nástrojů by měla být tvrdost materiálu nižší než 45 HRC (tvrdost podle Rockwella). Diamantové nástroje umožňují obrábět mnohem tvrdší obrobky (< 60 HRC).
Válečkovatelnost materiálu je stanovena tažností. Pokud je tažnost materiálu vyšší než 5 %, je obecně možné daný materiál válečkovat. Čím vyšší tažnost, tím lépe lze materiál plasticky tvářet.
Obecně lze říci, že je možné válečkovat i plasty, ty však vykazují zřetelné tendence vracet se do původního tvaru, takže efekt uhlazování je vetšinou malý.
Je během válečkování zapotřebí chlazení a mazání?
Během válečkování většinou dostačuje mazání trochou oleje s nízkou viskozitou, např. postříkáním obrobku před obráběním.
Při vysokých rychlostech válečkování nebo vysokých tlacích doporučujeme použít nepřetržité chlazení/mazání emulzí nebo olejem.
Chladicí/mazací emulze slouží také k odstraňování nečistot, a proto je nutné emulzi dostatečně filtrovat, aby nedocházelo k opotřebení nástroje v důsledku oděru. Doporučení k filtraci: < 40 µm.
Jaké rychlosti a posuvy lze při válečkování použít?
Rychlost válečkování může být až 200 m/min, doporučujeme však hodnoty v rozsahu 100–150 m/min. Posuv závisí na principu použitého nástroje a na jeho průměru. Běžné hodnoty pro jednoválečkový nástroj jsou: 0,05 mm/ot. až 0,3 mm/ot.; a pro víceválečkové nástroje pak: 0,20 mm/ot. až 3,0 mm/ot.
Jaké geometrie lze válečkovat?
Válečkování lze použít na vnější a vnitřní povrchy téměř všech rotačně symetrických obrobků.
Rozhodnutí o vhodnosti přerušovaných úseků nebo asymetrických kontur pro válečkování musí být učiněno v závislosti na použitém válečkovacím nástroji.
Příklady vhodných kontur: válcové, kuželové, kulové, různé průměry s i bez osazení, stupňovité osazení, zkosení, průchozí otvory, stupňovité otvory, slepé otvory, závity, vnitřní kontury, vnější kontury, ploché povrchy, rozšířené kontury, drážky, vybrání, zahloubení, rádiusy, odsazené kontury, klínové drážky, komplexní povrchy atd.
Je nutné válečkovaný průměr předpracovat s přídavkem materiálu?
Ano. Válečkování je v podstatě proces tváření za studena. K určení požadovaného předpracování musí být brána v potaz pružnost a houževnatost obráběného materiálu.
Je třeba dodržet následující: Drsnost povrchu předpracování a požadovanou drsnost povrchu dosaženou válečkováním, přídavek materiálu před válečkováním a druh předpracování.
Ideální je předpracováním dosáhnout stejnorodého profilu drsnosti (profil soustružení). Povrchy s velkými rozdíly v drsnosti (např. vystružené povrchy s retrakčními drážkami).
Dobrým předpracovaným povrchem jsou povrchy s drsností Rz = 6 - 15 µm.
U materiálů s nízkou tažností, jako je šedá litina, magnesium a vysoce kalené a popouštěné oceli by měla být drsnost připraveného povrchu nižší než Rz = 6 - 15 µm.
Výrobní tolerance by měly odpovídat kvalitě dokončeného dílu nebo kvalitě IT 7 pro víceválečkové nástroje.
Jak se určí přídavek materiálu pro předpracování před válečkováním?
Požadovaný přídavek materiálu závisí na několika faktorech: typu přípravy, drsnosti povrchu přípravku a materiálu.
Nejspolehlivější způsob určení přídavku materiálu je předběžná zkouška, tj. přepracování obrobku pro válečkování, změření vytvořeného průměru a válečkování.
Po válečkování se dokončený průměr porovná s předpracovaným průměrem. Výsledný rozdíl představuje požadovaný přídavek materiálu.
U soustružených povrchů lze přídavek materiálu určit následovně: Přídavek materiálu na průměru odpovídá hodnotě Rz soustruženého povrchu.
U broušených povrchů lze přídavek materiálu určit následovně: Přídavek materiálu na průměru je roven hodnotě Rz broušeného povrchu mínus 25 - 50 %, jelikož poměr stykové plochy u broušení je vyšší v důsledku použitého procesu.
Přísuv nebo předpětí nástroje je nutné určit v individuálních případech na obrobku.
Lze obrobky řezat a vyhlazovat jedním nástrojem?
Ano. Kombinovaný diamantový nástroj Baublies dokáže řezat a uhlazovat vnitřní kontury v jednom cyklu: nejprve dochází k vytvoření geometrie řeznou hranou a poté je tento povrch vyhlazen diamantem. Tento otočný nástroj je většinou používán spolu s U-osou.
Jaké výhody jsou pro válečkování charakteristické?
Válečkované povrchy jsou charakteristické nízkou drsností povrchu, až do Rz < 1 µm, vysokým poměrem stykových ploch v důsledku tvorby plošek a faktem, že na materiálu nezůstávají žádné výstupky. Výsledkem je extrémně nízká otěrnost. Velmi nízká hloubka povrchové hladkosti Rz má za následek velmi vysoký poměr stykových ploch.
Zřetelné stlačení materiálu a zvýšení tvrdosti povrchu také přináší zvýšení odolnosti vůči opotřebení, sníženou tendenci k praskání a nízkou náchylnost ke korozi. Takové povrchy jsou vhodné jako kluzné povrchy, těsnicí povrchy nebo spojovací povrchy.
Mění se tolerance předpracovaných povrchů?
Běžně se rozměrové tolerance předpracování v průběhu válečkování nemění, tj. nezhoršují se ani nezlepšují, protože válečkování je proces tváření, nikoli řezání. Z toho důvodu musejí být požadované rozměrové tolerance splněny již v rámci předpracování. Tvarové a polohové tolerance, jako je soustřednost a válcovitost otvorů a čepů, se obecně válečkováním nezlepšují.
Během předpracování je třeba vyhnout se rozměrovým fluktuacím nad IT 7 (pro víceválečkové nástroje) a IT 9 (pro pružně uložené jednoválečkové nástroje). Nadměrný přídavek materiálu vytváří extrémně vysoké válcovací síly a snižuje životnost nástroje.
Jaké výhody nabízí válečkování v porovnání s jinými postupy?
Díky obrábění načisto s jedním upnutým nástrojem nejsou potřeba žádné další nástroje, výroba je velice jednoduchá a snižují se náklady na přepravu, skladování a seřizování strojů.
Proces je velmi robustní a spolehlivý a nevzniká při něm hluk.
V porovnání s řezáním dochází k značnému zlepšení vlastností materiálu, jako je drsnost, tvrdost a odolnost vůči opotřebení.
Válečkování je charakteristické svou úsporností, jelikož s ním lze dosahovat levné výroby, velmi krátkých dob obrábění a konzistentně vysoké kvality.
Nedochází k odstraňování materiálu Během válečkování nedochází k odstraňování materiálu, takže nevzniká brusný prach ani kal, tudíž nevznikají náklady na likvidaci těchto odpadních produktů.