Zespół:

mgr inż. Tomasz Bulzak

Istota wynalazku

Proces produkcji wierteł przez wyciskanie polega na tym, że materiał wyjściowy, z którego kształtowane jest wiertło nagrzewany jest do temperatury kucia i umieszczany w cylindrycznym pojemniku, który z jednej strony posiada otwór kształtujący profil wiertła natomiast z drugiej strony posiada otwór służący do załadunku materiału oraz stanowi prowadzenie stempla. Stempel naciskając na zamknięty w pojemniku materiał przepycha go przez dolny otwór, w którym materiał przyjmuje kształt wiertła. Istotą matrycy dwuczęściowej do wyciskania wyrobów z rowkami śrubowymi, zwłaszcza wierteł krętych oraz nawiertaków i rozwiertaków jest to, że składa się z dwóch jednakowych segmentów, które po złożeniu tworzą jednolitą matrycę do wyciskania wierteł krętych i narzędzi podobnych. Wykroje w poszczególnych segmentach matrycy zostały tak ukształtowane by możliwe było kształtowanie wiertła krętego o założonej geometrii z jednoczesną możliwością rozsunięcia tych segmentów po procesie wyciskania w celu usunięcia gotowego wiertła z narzędzi kształtujących w tym przypadku dwóch segmentów. Wykroje w obu segmentach są identyczne i składają się odpowiedni wyprofilowanego występu kształtującego i jednocześnie skręcającego rowek wiórowy, (który odprowadza wióry podczas wiercenia) oraz rowek, w którym powstaje łysinka wiertła (wąski pasek na powierzchni wiertła wzdłuż linii śrubowej ułatwiający prowadzenie wiertła podczas wiercenia otworu). W obecnie znanych matrycach do wyciskania wierteł krętych nie jest możliwe wyznaczenie takiej płaszczyzny podziału matrycy, przy której matryca ta podzieliłaby się na dwa segmenty, z których można byłoby usunąć gotowe wiertło. Dlatego też przy wyciskaniu wierteł krętych w tradycyjnych matrycach, konieczne jest wykręcanie gotowego wiertła z matrycy, której nie da się podzielić na dwie części.

Istotą sposobu wyciskania wierteł krętych w matrycy dwuczęściowej jest to, że kształtowany półfabrykat w kształcie pręta, który nagrzewa się do temperatury kucia i umieszcza się w wykroju dolnej połówki matrycy. Następnie uruchamia się ruch postępowy górnej połówki matrycy w kierunku dolnej połówki matrycy do momentu zamknięcia obu połówek, które tworzą wykrój, posiadający z jednej strony otwór cylindryczny, w którym znajduje się nagrzany do temperatury kucia półfabrykat natomiast z drugiej strony wykrój posiada oczko profilowe, którego zarys odpowiada zarysowi kształtowanego wiertła. W momencie wyłączenia ruchu postępowego górnej połówki matrycy włącza się ruch postępowy stempla, który przemieszcza się ze stałą prędkością w cylindrycznym wykroju powstałym po zamknięciu obu połówek matryc w kierunku oczka profilowego, wprawiając w ruch posuwisty znajdujący się w cylindrycznej części wykroju nagrzany pręt powodując jego współbieżne wyciskanie ze stałą prędkością. Odpowiednie ukształtowanie profilu oczka powoduje kształtowanie zarysu poprzecznego wiertła i równoczesne jego skręcanie ze stałą prędkością, ruch posuwisty stempla trwa do czasu, w którym zostanie ukształtowana odpowiednia długość wiertła po osiągnięciu przez stempel założonego położenia włącza się ruch powrotny zarówno stempla jak i górnej połówki matrycy, który trwa do czasu osiągnięcia przez stempel i górną połówkę matrycy ich położenia wyjściowego, w trakcie trwania ruchu powrotnego stempla i górnej polówki matrycy wyciśnięte wiertło pozostaje w wykroju dolnej połówki matrycy, z którego może być bez problemu usunięte za pomocą kleszczy kuźniczych.

Korzyści z zastosowania wynalazku

Korzystnymi skutkami wynalazków jest możliwość usuwania gotowych wierteł z matrycy bez konieczności ich wykręcania, co eliminuje stosowanie drogich pras z dwoma suwakami oraz specjalistycznego oprzyrządowania umożliwiającego realizację wykręcania wierteł z matrycy takich jak: matryce pomocnicze, łączniki, łożyskowanie matrycy w celu jej swobodnego obracania. Zastosowanie matryc dzielonych wyklucza również stosowanie naddatków technologicznych mających na celu umożliwienie uchwycenia gotowego wiertła przez matryce pomocniczą w celu wykręcenia. Oczywiście przekłada się to na mniejszą masę materiału wyjściowego do produkcji wiertła i skutkuje to zmniejszeniem odpadów powstałych w trakcie obróbki wykańczającej. Zmniejszenie masy wsadu wiąże się ze zmniejszeniem ceny wyrobu finalnego. Mniejsza średnica wsadu powoduje również mniejszą jej redukcję podczas wyciskania, co powoduje obniżenie siły potrzebnej do realizacji procesu, a tym samym zmniejszenie zużycia energii elektrycznej przez prasę.

Potencjał komercjalizacyjny

Możliwości komercjalizacji wynalazków służących do wytwarzania wyrobów produkowanych masowo są zawsze bardzo duże. Obecnie ze względu na dość skomplikowany proces technologiczny oraz trudności związane z wytwarzaniem matryc monolitycznych (tradycyjnych) ograniczają stosowanie procesu wyciskania wierteł o większych średnicach jednie do dwóch zakładów na świecie. Możliwość wytwarzania matryc dzielonych na konwencjonalnych obrabiarkach oraz prostota technologii wyciskania wydaję się bardzo atrakcyjna dla producentów wierteł krętych. W związku z tym, że obecnie wiertła tego typu to jest o średnicy większej od 20 mm produkowane są przez frezowanie, które charakteryzuje się bardzo dużym zużyciem materiału (50%) oraz niewielką wydajnością. Mocnymi argumentami przemawiającymi za możliwością wdrożenia opracowanych wynalazków jest zmniejszenie zużycia materiału do 5 -10 % oraz zwiększenie wydajności ponad 6 krotnie w stosunku do obecnie stosowanego frezowania.