Téměř každý ví, jak vrtat kulatý otvor, ale ne každý ví o vrtáku pro čtvercové otvory. Mezitím můžete vyvrtat čtvercový otvor jak do výrobků z měkkého dřeva, tak do částí z tvrdších kovů. K řešení tohoto problému se používají speciální nástroje a zařízení, jejichž princip fungování je založen na vlastnostech nejjednodušších geometrických tvarů.
Principy provozu a konstrukce
K vyvrtání čtvercového otvoru se obvykle používá vrták Watts, jehož konstrukce je založena na takovém geometrickém obrazci, jako je trojúhelník Reuleaux. Jedním z nejdůležitějších rysů takového obrázku, kterým je oblast průsečíku tří stejných kruhů, je následující: pokud je k takovému trojúhelníku nakreslena dvojice rovnoběžných referenčních čar, pak vzdálenost mezi nimi bude vždy konstantní. Pokud tedy posunete střed Reuleauxova trojúhelníku po dráze popsané čtyřmi elipsoidními oblouky, jeho vrcholy vykreslí téměř dokonalý čtverec, který bude mít jen mírně zaoblené vrcholy.
Vlastnost Reuleauxova trojúhelníku
Jedinečné vlastnosti trojúhelníku Reuleaux umožnily vytvářet vrtáky pro čtvercové otvory. Rysem použití takového nástroje je, že osa jeho otáčení by neměla zůstat na místě, ale pohybovat se po výše popsané trajektorii. Tomuto pohybu by samozřejmě neměla bránit kazeta zařízení. Při použití takového vrtáku a vhodného vybavení se získá čtvercový otvor s dokonale rovnými a rovnoběžnými stranami, ale s mírně zaoblenými rohy. Plocha takto neošetřených rohů je pouze 2% plochy celého náměstí.
Zhotovení zařízení pro vrtání čtvercových otvorů
Pomocí Wattsových trojúhelníkových vrtáků Reuleaux můžete vrtat čtvercové otvory do kovových obrobků i na běžném stroji, který není vybaven speciálními tryskami. K vytvoření čtvercového otvoru v dřevěné části můžete použít konvenční vrták, ale k tomu musí být vybaven dalšími zařízeními.
Pomocí následujících doporučení můžete vyrobit jednoduché zařízení, které vám umožní vyvrtat čtvercové otvory do dřevěných polotovarů.
- Nejprve je nutné pomocí překližky nebo dřevěné desky malé tloušťky vyrobit samotný trojúhelník Reuleaux, jehož geometrické parametry musí odpovídat průměru použitého vrtáku Watts.
- Vrták musí být pevně upevněn na povrchu vyrobeného trojúhelníku.
- Aby se trojúhelník Reuleaux a k němu připevněný vrták pohybovaly po požadované trajektorii, je nutné vyrobit dřevěný vodicí rám. Uvnitř rámu byste měli vyříznout čtverec s geometrickými parametry, které plně odpovídají rozměrům otvoru, který se chystáte vyvrtat.
- Rám je připevněn k vrtačce pomocí speciální lišty a střed trojúhelníku Reuleaux umístěného ve vodicím rámu se musí shodovat s osou otáčení sklíčidla elektrického nářadí.
- Aby se udělil krouticí moment vrtáku pro vytvoření čtvercového otvoru, ale zároveň nevytvářel omezení pro pohyb nástroje v příčném směru, je stopka spojena se sklíčidlem vrtáku pomocí převodového mechanismu, který funguje na principu hnací hřídele nákladního automobilu.
- Dřevěný obrobek, do kterého je nutné vyvrtat čtvercový otvor, by měl být bezpečně upevněn a měl by být umístěn tak, aby se střed budoucího otvoru přesně shodoval s osou otáčení vrtáku použitého pro zpracování.
Nákres částí zařízení pro vrtání čtvercového otvoru
Tabulka 1. Rozměry vodicích pouzder
Tabulka 2. Velikosti vrtáků (kliknutím zvětšíte)
Po sestavení takového jednoduchého zařízení a bezpečném upevnění všech prvků jeho konstrukce a zpracovávaného obrobku můžete zapnout elektrickou vrtačku a zahájit proces vrtání.
Jak bylo uvedeno výše, čtvercový otvor vyvrtaný takovým zařízením bude mít absolutně rovné a rovnoběžné strany, ale jeho rohové části budou mírně zaoblené. Řešení problému se zaoblenými rohy není obtížné: můžete je upravit běžným jehlovým pilníkem.
Je třeba mít na paměti, že výše popsaný přípravek, který není příliš tuhý, se používá pro vrtání čtvercových otvorů do dřevěných polotovarů malé tloušťky.
Wattový vrták a s ním vytvořený čtvercový otvor v kovovém polotovaru
Pokud ve většině případů moderní mistři nemají problémy s vrtáním kulatých otvorů, pak ne každý může obrábět čtvercový. Jak ve dřevě, tak v kovu to však není tak těžké, jak se na první pohled zdá. K vyřešení tohoto problému je nutné použít speciální nástroje a zařízení. Je zajímavé, že každý z nich funguje na principu nejjednodušších obrazců geometrie.
Vlastnosti
Podle svého konstrukčního zařízení je zařízení pro vrtání čtvercových otvorů více fréza, ne vrtačka. Tuzemští řemeslníci jsou však spíše zvyklí tomu říkat vrtačka a výrobci tak říkají výrobku.
Podle kinematiky, podle které se toto zařízení pohybuje, je zřejmé, že řez zpracovávaného materiálu probíhá výhradně přes boční plochu, respektive 4 takové plochy. Tento způsob není typický pro vrtačku, ale pro frézu. K vyvrtání kvalitního a rovnoměrného čtvercového otvoru ale rotační pohyby nestačí. Fréza se musí nejen otáčet, ale také provádět kývavé pohyby – také kolem osy.
Je také důležité, aby rotace a kývání směřovaly ve vzájemně opačných směrech.
Jakou rychlostí se bude vrtačka-fréza otáčet, zjistíte pouze na základě vlastností elektrické vrtačky nebo jiného nástroje, se kterým plánujete pracovat. Je však třeba mít na paměti, že vrtání čtvercového otvoru nebude příliš rychlé a produktivita práce bude nízká.
Jeden trojúhelník Reuleaux nestačí k získání čtvercového otvoru – je nutné, aby vrták měl drážky, podél kterých budou odváděny třísky, které jsou odpadem z vrtání. Z tohoto důvodu jsou na pracovní ploše vrtáku vyříznuty 3 poloeliptické kruhy.
Díky tomu se snižuje moment setrvačnosti frézy, snižuje se zatížení vřetena a zvyšuje se řezná schopnost trysky.
Typy a jejich zařízení
Pro vrtání otvorů ve tvaru čtverce, nejčastěji používané Wattova vrtačka. Charakteristickým rysem jejich designu je, že nejsou založeny na čtverci, ale na trojúhelníku zvaném Reuleauxův trojúhelník. Princip činnosti vrtačky je následující: trojúhelník se pohybuje po elipsoidních obloucích, přičemž svými vrcholy vykresluje čtverec ideálního tvaru. Za jediný nedostatek lze považovat mírné zaoblení vrcholů čtyřkolky. Čtverec bude získán, pokud existují 4 elipsoidní oblouky a pohyb trojúhelníku Reuleaux je rovnoměrný.
Je třeba poznamenat, že trojúhelník Reuleaux je konstrukce, která je jedinečná svými vlastnostmi. Jen díky němu bylo možné vytvořit vrtáky pro vrtání otvorů ve tvaru čtverce. Při provozu tohoto výrobku je důležité si uvědomit, že osa, podél které se otáčí, musí nutně popisovat elipsoidní oblouky a ne stát v jednom bodě. Zařízení kazety zařízení musí být takové, aby nebránilo pohybu trojúhelníku. Pokud se trojúhelník pohybuje jasně podle pravidel, bude výsledkem vrtání sudý čtverec a zpracování neovlivní pouze 2% jeho celkové plochy (kvůli zaoblení rohů).
Jak používat?
Při použití vrtaček Watts nejsou potřeba speciální stroje s tryskami. Pokud plánujete pracovat s kovem, postačí vám obyčejný stroj. Pokud jde o dřevo odebrané jako zpracovávaný materiál, stačí k vyvrtání otvorů obyčejný vrták, mírně vylepšený pomocí přídavných zařízení.
Chcete-li vytvořit takové zařízení, musíte provést řadu kroků.
- Nejprve musíte získat překližkový list nebo dřevěná deskaale ne moc tlustá. Samozřejmě budete potřebovat i trojúhelník Reuleaux přímo s geometrickými parametry odpovídajícími průměru použitého Wattsova vrtáku.
- K výrobě pevné upevnění vrtačky na výsledném trojúhelníku.
- Chcete-li posunout trojúhelník s pevným vrtákem v souladu s požadovanou trajektorií, budete potřebovat dřevěný vodicí rám. Uvnitř je vyříznut čtvercový otvor, jehož parametry jsou stejné jako parametry otvoru, který se plánuje vyvrtat. Tloušťka rámu je velmi důležitá – určuje, jak hluboko lze otvor vyvrtat.
- Rám musí být v kazetě jasně upevněn vrtejte tak, aby došlo k úplné shodě středu trojúhelníku a osy, podél které se sklíčidlo vrtačky otáčí.
- Otáčení vrtáku musí být správné. K tomu se musí volně pohybovat nahoru a dolů. K tomu je zapotřebí převodový mechanismus, který spojí elektrické sklíčidlo se stopkou trysky. Princip činnosti převodového mechanismu je stejný jako u kardanového hřídele v jakémkoli nákladním automobilu.
- Upevnění dřevěného obrobku musí být také pečlivé.. Umístěte ji tak, aby se osa otáčení trysky jasně shodovala se středem plánovaného čtvercového otvoru.
Konstrukce adaptéru (převodového mechanismu) je jednoduchá. Má tělo, plovoucí stopku, speciální oscilační kroužek, montážní šrouby a opěrné kuličky. Charakteristickým rysem je vyměnitelné pouzdro – je potřebné pro upevnění sklíčidel různých kovoobráběcích strojů. Trysku můžete vyměnit poměrně rychle.
Jakmile je montáž zařízení dokončena a každý prvek je upevněn, je elektrická vrtačka připravena začít vrtat. Ano, rohy otvoru nebudou mít 90 stupňů, ale budou zaoblené, ale to je řešitelný problém. Kulatost je zakončena nejběžnějším jehlovým pilníkem. Je třeba si uvědomit, že takové zařízení je použitelné pro zpracování dřeva a na plechy, které nejsou příliš silné. To je způsobeno tím, že samotná konstrukce není příliš tuhá.
Vrtačka Watts má nevýhodu – nebude fungovat s materiály, které mají velkou tloušťku.
Zde řemeslníkům pomáhá svařovací stroj nebo metoda ražení.
Čtvercové děrovačky se prodávají v sadách různých velikostí a tlouštěk. Stavebnice obsahuje (kromě samotného razníku) matrici, prstencový držák, omezovací prvek a pouzdro, kterým je razník veden.
Pro zvýšení dopadu na matrici je efektivní použít hydraulický zvedák. Otvory jsou čisté, rovné, bez zářezů. Kanadské nástroje jsou považovány za obzvláště kvalitní. značka Veritas.
Pokud jste majitelem invertoru pro svařování, můžete jednoduše vypálit díru libovolného tvaru, samozřejmě i čtvercového, pokud jde o kov jako opracovávaný materiál. Chcete-li získat díru ve tvaru čtverce, musíte nejprve získat polotovar. Jedná se o grafitový čtverec stejné velikosti, který se plánuje vrtat. Optimální je použít grafit třídy EEG nebo MPG.
Práce začíná vytvořením kulatého otvoru takové velikosti, aby se tam dostal grafitový polotovar. Po vložení a upevnění obrobku se po obvodu opaří. Dále stačí odstranit grafitový čtverec a poté vyčistit a vybrousit výsledný otvor.
