Základní informace - válečkování

Princip funkce válečkovacích nástrojů

Válečkování – je proces tváření za studena, který je určen pro jemnou povrchovou úpravu obrobku. Planetová rotace tvrzených válečků vytváří tlak na povrch otvoru. Narozdíl od válcování za studena, při kterém dochází ke značným změnám tvaru, válečkování vytváří studena tlak pouze na povrch obrobku, čímž dochází ke zhutnění jeho povrchové struktury.

Povrch obrobku je tvořen řadou vrcholků a prohlubní s nepravidelnou výškou a roztečí. Válečkováním dochází k plastické deformaci, při němž se posouvá materiál na vrcholcích a je zatlačován do prohlubní. V průběhu procesu válečkování jsou stopy po nástrojích a jiné nepravidelnosti povrchu zaválcovány. Výsledkem je zrcadlový, tvrdý a zpevněný povrch, odolný proti otěru a korozi.

Výhody válečkování: Metalurgické vlastnosti

Povrch obrobku je zjemněn a zhutněn.
Válečkovaný povrch je jemnější, tvrdší a mnohem odolnější proti otěru, než broušený nebo honovaný povrch.
Proces válečkování snižuje pórovitost povrchu a odstraňuje škrábance, v nichž se mohou držet látky způsobující korozi. Tím je dosaženo vysoké odolnosti proti korozi.
V závislosti na použitém materiálu může být tvrdost povrchu zvýšena až o 10 bodů Rockwella C, čímž lze eliminovat potřebu následného tepelného zpracování.
Plastická deformace vyvolává reziduální tlaková napětí v povrchové vrstvě obrobku. To zvyšuje pevnostní vlastnosti a odolnost materiálu proti únavě, protože síly, které únavu materiálu způsobují musejí nejprve překonat tato reziduální napětí a pevnost v tahu materiálu, než k únavě dojde.

Výhody válečkování: Povrch obrobku

Vytváří velmi jemný povrch u všech obrobitelných kovových materiálů.
Drsnost vrtaných, vystružovaných nebo soustružených povrchů může být v jednom průchodu zlepšena až na Ra 0,1 (při posuvu 125-300 mm/min.).
Válečkování eliminuje nutnost broušení, honování, lapování a dalších
nákladných operací.
Odstraňuje stopy po nástrojích.

Proces válečkování

Proces válečkování

K prvnímu kontaktu válečku s obrobkem dochází v zóně A.
V zóně B se materiál plasticky deformuje, dokud deformace nedosáhne maximální hodnoty.
Kóta D vyznačuje hloubku stlačování materiálu.
Jakmile materiál projde maximálním namáháním tlakem (C), postupně se uvolňuje v rozsahu E.
Tím je dosaženo hladkého povrchu a značného reziduálního napětí materiálu v tlaku.
Napětí vytvářená v materiálu během jeho stlačování sahají přibližně 1 mm pod povrch a směrem dovnitř se snižují. Výsledkem je vyšší pevnost povrchu.

Kdy použít válečkování

Podmínky pro použití válečkování

Válečkování je proces opracování materiálu za studena pro dosažení hladkého a pevného povrchu. Pro dosažení optimálních výsledků se řiďte následujícími pokyny:

Povrchová úprava: Tažnost a tvrdost materiálu obrobku spolu s přípravou povrchu určuje kvalitu válečkovaného povrchu.
Zpracovatelnost: Lze válečkovat jakýkoli kujný a tvárný materiál až do RC40.
Vlastnosti opracovávaného povrchu: Obrobky s přerušeným povrchem do 10 % obvodu lze úspěšně válečkovat standardním nástrojem (viz obrázky).

Tolerance obrobku: Toleranční rozsah po válečkování bude stejný jako byl toleranční rozsah dosažený před ním, protože nedojde k žádnému odstranění materiálu.

Ideální povrch obrobku před válečkováním má rovnoměrně uspořádány vrcholy a prohlubně. Toto uspořádání závisí na použitém nástroji.
Pro přípravu doporučujeme rozpínací výstružník S.C.A.M.I.^®, s nímž lze dosáhnout rovnoměrné drsnosti v rozsahu tolerance H6 – H7.

Před obráběním se ujistěte, že povrch neobsahuje nerovnosti způsobené vadou řezného nástroje a že otvor není kuželovitý, protože tyto vady nelze válečkováním korigovat. (viz obrázky 4 a 5).

Přehled nástrojů

Výhody válečkovacích nástrojů

Přesné nastavení průměru
tolerance 0,013 mm nebo lepší (závisí na mnoha faktorech, např. na materiálu …)

Velmi nízká drsnost povrchu
v rozsahu 0,025 – 0,25 μm Ra

Zvýšení tvrdosti povrchu
o více jak 5-10 %

Čistší obráběcí operace
než honování nebo jiné abrazivní metody

Univerzálnost
operaci lze provést na jakémkoliv stroji s rotujícím vřetenem

Eliminuje potřebu pomalejších a nákladnějších dokončovacích a sekundárních operací
např. broušení, honování, lapování atd.

Komponenty nástroje

Všechny válečkovací nástroje (pro slepé i průchozí otvory) se skládají z následujících součástí: klec / kužel / válečky / stopka (válcová nebo kuželová)

Výběr nástroje

PŘED OBJEDNÁNÍM

V některých případech se průměry překrývají ve dvou sériích. Pokud potřebný průměr spadá do tohoto překryvu, zvolte vždy vyšší ze sérii.

Příklad:

Potřebujete nástroj pro ⌀ 24,64 mm. Tento průměr spadá jak do série K, tak do série L

Rozsah průměrů série K = ⌀ 16,60 – ⌀ 24,74 mm
Rozsah průměrů série L = ⌀ 24,54 – ⌀ 31,16 mm

V tomto případě doporučujeme zvolit sérii L, do níž průměr ⌀ 24,64 mm spadá

Značení nástrojů

1. Typ válečkovadla

RDK = průchozí otvory
RSK = neprůchozí otvory

2. Série

H = série H	F = série F	P = série P	T = série T
I = sérieI	M = série M	Q = série Q	U = série U
K = série K	N = série N	R = série R
L = série l;	O = série O	S = série S

3. Stopka

1 = válcová
2 = kuželová

4. Délka

  0 = neomezená
  1 = krátká
  2 = standardní
  3 = dlouhá

5. Typ klece

0 = standardní

6. Průměr

Nástroj pro průchozí otvory = minimální průměr rozsahu
Nástroj pro neprůchozí otvory = válečkovaný průměr

Součinitel zkrácení kužele (pro válečkování slepých otvorů) – postup pro určení hodnoty “x”

Při válečkování slepých otvorů nesmí kužel přesahovat konce válečků. Pokud se tak stane, kužel narazí na dno otvoru.
Každý válečkovací nástroj má rozsah nastavení:

Přibližně 0,5 mm pro průměry nástrojů do ⌀ 12,7 mm
Přibližně 1,0 mm pro průměry nástrojů nad ⌀ 12,7 mm

U nástrojů pro válečkování průchozích otvorů platí, že standardní součinitel zkrácení kužele x má hodnotu 1. Při válečkování slepých otvorů je jedinou možností, jak nenarazit kuželem do dna otvoru volba správného kužele odpovídající vypočítanému součiniteli zkrácení. Ten odpovídá poměru požadovaného průměru k minimálnímu průměru nástroje. Součinitel zkrácení x lze vypočítat podle níže uvedených vzorců. Má vždy hodnotu celého čísla v rozsahu 2-8.

Hodnota x má vždy celočíselnou hodnotu. Proto je nutné zaokrouhlit výsledky s desetinnou částí do 0,6 včetně dolů a výsledky s desetinnou částí nad 0,6 nahoru.