Urezivanje navoja i izrada provrta s navojem jedan je od vrlo čestih postupaka strojne obrade materijala. Navoji se najčešće izrađuju postupkom tokarenja i glodanja. Vanjski navoji su na osovinama i vratilima. Unutarnji u provrtima.
Ako je u provrtu, taj provrt može biti prolazni ili slijepi. Prolazni ako je probušen kroz cijeli materijal, provrt nema dno u materijalu. Slijepi, ako je probušen do određene dubine, pa provrt ima dno u materijalu.
Navoja ima više vrsta. Ovdje sam opisao metrički grubi i metrički fini navoj prilikom glodanja.
1. Navoj
Navoj je tip geometrijskog tijela koje ima široku primjenu u mehanici i strojarstvu. Najčešća vrsta spojeva su vijčani spojevi gdje vijak i matica, zajedno preko navoja ostvaruju potrebnu vezu. Vijčani spojevi imaju više uloga, kao što je spajanje dijelova, pretvaranje rotacijskog gibanja u translacijsko, podešavanje ili brtvljenje.
Svaki navoj ima nekoliko svojih osnovnih karakteristika kao što su:
- promjer
- korak
- profil
- vojnost
Postoji više vrsta navoja, a najčešći je metrički navoj s profilom jednako straničnog trokuta. Navoj je moguće izraditi na više načina:
- glodanjem
- urezivanjem
- narezivanjem
- deformiranjem
- brušenjem
Najčešći način izrade je tokarenje koje pokriva široki spektar navojnih profila.
1.1 Metrički grubi i fini navoj
Ovo je najčešće navoj. Ima teorijski profil jednako straničnog trokuta s kutom profila navoja od 60°. Koristi se grubi metrički navoj koji se upotrebljava u općoj strojogradnji kod vijaka i matica. I fini metrički navoj koji je u upotrebi u specijalnim slučajevima kada je potrebna velika sigurnost od odvijanja ili najčešće preciznih pomaka vijka.
Fini metrički navoj ima gušću spiralu i manje korake navoja. Postupak izrade urezivanjem je isti i za grubi i fini navoj.
2. Urezivanje metričkog navoja na glodalici strojnim ureznicima – standardizirani postupak
Strojni postupak izrade metričkog navoja urezivanjem je sljedeći:
- zabušivanje (predbušenje)
- bušenje
- upuštanje
- urezivanje navoja
Prva operacija je zabušivanje, kako bi se stvorilo malo „gnijezdo” da svrdlo pravilno probuši provrt. Ovo se još naziva i predbušenje.
Zatim ide bušenje svrdlom. Nakon toga upuštanje provrta upuštačem sa oštricom od 45 stupnjeva, da dobijemo ukošenje na početku provrta. (prvenstveno radi srha i lakšeg ulaska vijka). I na kraju urezivanje navoja strojnim ureznikom.
Upuštanje može biti napravljeno i sa alatom za skidanje brida. Jer i taj alat ima sličnu geometriju, jedino veći broj oštrica (četiri ili šest), pa je obrada bučnija (alat fućka pri većim okretajima).
Dok zabušivač ima dvije oštrice. To može biti i obično HSS spiralno svrdlo, samo da ima vrh pod kutom od 45 stupnjeva.
Za svaku operaciju koriste se standardni ciklusi za glodanje, to su:
- ciklus za bušenje
- ciklus za strojno urezivanje navoja
Ciklusi su standardizirani za metrički navoj, isto kao i što je standardiziran cijeli postupak, zajedno sa alatima. Standard određuje sljedeće veličine pri izradi metričkog grubog i finog navoja u provrtima.
Ovdje ide tablica s navojima i svim veličinama
3. Parametri navoja kod urezivanja
Kod izrade navoja treba uzeti u obzir sljedeće parametre:
- veličina navoja
- promjer potrebnog provrta – promjer rupe za navoj
- korak navoja
Kod metričkog navoja potreban promjer provrta može se dobiti oduzimanjem koraka navoja od veličine navoja.
Promjer provrta = Veličina navoja – Korak navoja [mm]
Npr. Za grubi navoj veličine M10x1,5
8,5 = 10 – 1,5 [mm]
Npr. Grubi M6 ima korak 1, pa je potreban promjer provrta 5 mm, bušimo svrdlom fi 5mm.
Na nekim navojima ima manje razlike. Npr M8 ima korak 1,25, pa bi svrdlo trebalo biti 6,75 mm promjera. U praksi se koristi svrdlo 6,8 ili 6,7mm. Kako je navoj grubi, može biti i veći promjer rupe od teoretskog (uzmimo u obzir da svrdlo ne može uvijek napraviti točan promjer provrta, već je u većini slučajeva nešto veći. Ovisi o stanju oštrice svrdla i kuta).
| Navoj M | korak navoja | promjer provrta [mm] |
| M3 | 0,5 | 2,5 |
| M4 | 0,7 | 3,3 |
| M5 | 0,8 | 4,2 |
| M6 | 1 | 5 |
| M8 | 1,25 | 6,8 (6,75) |
| M10 | 1,5 | 8,5 |
| M12 | 1,75 | 10,2 (10,3) |
| M14 | 2 | 12 |
4. Slijepi i prolazni ureznik za metrički navoj
Ureznici se mogu podijeliti na:
- ručne
- strojne
A strojni dalje na:
- ureznik za prolazni provrt
- ureznik za slijepi provrt
- ureznik za deformiranje
Ima razlike u strojnom urezniku za slijepi i prolazni provrt. Za slijepi provrt ureznik je sličan svrdlu (gore slika desno), jer ima spiralu koja izvlači materijal (špenu) u toku rada iz provrta van.
Ureznik za prolazni provrt (gore slika lijevo) je nešto drugačiji i ima zube više kao navoj na vijku. Takav ureznik gura špenu kroz provrt prema dolje. Zbog toga provrt ne smije imati dno, jer bi nakupljena špena dovela do loma ureznika, kada se više ne bi mogla na dnu rupe skupljati.
Ureznik za prolaznu rubu je konstrukcijski nešto jači i ima manji otpor rezanja. Pa, ne dolazi toliko do loma ureznika u radu, kao kod slijepog ureznika. Iz tog razloga nešto je bolje koristiti ureznike za prolazne provrte, gdje je god moguće.
Kod slijepog ureznika, problem je špena koja mora kroz spiralu izlaziti van iz provrta u toku urezivanja navoja. Ta špena zna izazvati „štopanje” ureznika i tada najčešće dolazi do njegovog loma. (obično pukne kada se krene vraćati van, jer se tada okreće u suprotnom smjeru i tu dolazi do štopanja zbog špene).
Potrebno je malo iskustva, s kojim se procjeni koliko je najbolje zadati parcijalnu dubinu urezivanja, koja nije prevelika za opterećenje ureznika, a opet da ne dođe do štopanja ureznika i njegovog loma.
Pliće navoje je najbolje urezati u jednom prolazu zbog još jednog problema koji zna isto polomiti ureznik. Ukoliko ureznik ide više puta u dubinu, špena iz prvog prolaza zna ostati na spirali kada ureznik izađe skroz iz provrta van i u drugom prolazu isto zna zaštopati spiralu ureznika.
Teoretska, parcijalna dubina urezivanja ne bi trebala biti veća od 2x veličine navoja.
Ako je M6, parcijalna dubina bi trebala biti najviše 12 mm.
Kod urezivanja mogu se koristiti posebna ulja za urezivanje navoja s kojima se premaže ureznik ili nakapa u provrt. To smanjuje otpor rezanja (posebno ako je neki tvrđi materijal), i ne lijepi toliko špenu na ureznik. Nije dobro koristiti jako masne masti ili nešto slično što se teško ispire, jer mast još jače lijepi špenu na ureznik.
S druge strane što je materijal mekši, otpor za ureznik je manji. Ali je špena mekanija, i ima tendenciju da se jače zalijepi. Aluminij je jedan od takvih materijala.
Ureznik za deformiranje koristi se za izradu navoja kod duktilnih materijala kao što je npr.: aluminij, mesing ili bakar.
Tu se ne stvara strugotina ili špena te je idealan za sve provrte, slijepe i prolazne. Ima dulji vijek trajanja i takav alat se manje lomi u radu od ureznika za prolaznu, a posebno za slijepu rupu.
5. Maziva koja se mogu koristiti kod urezivanja navoja
Kod ručnog i strojnog urezivanja navoja mogu se koristiti namjenska maziva koja olakšaju rad ureznika. Postoje namjensko ulje koje se može nakapati na ureznik ili provrt prije urezivanja.
Ako se radi o slijepom provrtu u G kodu prije operacije urezivanja se može ubaciti funkcija M0, koja radi pauzu u programu za pročistiti provrte, ispuhati ih od eventualne zaostale špene i nanijeti maziva.
6. Režimi rada za urezivanje navoja
Kod urezivanja, treba odrediti broj okretaja ureznika. (koliko ureznik brzo urezuje navoj u provrtu ovisi o tom broju okretaja i koraku navoja).
Standardni ciklusi za urezivanje navoja kao dva parametra rada koriste broj okretaja ureznika i korak navoja.
Broj okretaja ureznika birate sami, a korak ovisi o veličini navoja koji je uvijek poznat podatak (koraci navoja su različiti za grubi i fini metrički), Isto tako jedan veličina navoj može imati nekoliko različitih koraka. Kao parametar rada može još biti i promjer provrta.
Broj okretaja ovisi o materijalu obrade. Za obradu čelika konstrukcijskih, alatnih i za poboljšavanje. Broj okretaja ureznika metričkog navoja može ići od 125 do 170 okretaja u minuti.
7. Strojni ciklusi za urezivanje navoja i programiranje u G kodu
Standardni strojni ciklus koji se koristi za urezivanje navoja je G84. Glodalica mora imati mogućnost krutog narezivanja (svaki imalo bolji CNC ima tu mogućnost), kako bi podržavala sinkronizaciju kretanja posmaka s brzinom okretanja vretena. Kako bi se dobio određeni navoj s traženim korakom i s potrebnim ureznikom.
- G84 – za desne navoje, aktivna je funkcija za vreteno M3
- G74 za lijeve navoje, aktivna je funkcija za vreteno M4
Forma ciklusa u G kodu je sljedeća:
G84 (X) (Y) Z R Q F;- X, Y – lokacija provrta
- Z – dubina navoja
- R – povratna ravnina prije prelaska na sljedeći provrt ili kod parcijalnog urezivanja navoja
- Q parcijalna dubina urezivanja
- F korak navoja
Ciklus se isključuje standardnom funkcijom za isključivanje strojnih ciklusa G80.
Za više provrta s navojem u redove ispod funkcije G84 napišu se koordinate provrta.
G84 (X) (Y) Z R Q F;
(X) (Y);
(X) (Y);
(X) (Y);Primjer G koda za urezivanje metričkog navoja M10x1,5.
T10 M06;
G43 H10;
G00 G90 G54 G17 G21 G80;
S130 M03;
G00 X50 Y20;
Z15;
M08;
G84 Z-12 R5 Q6 F1.5;
X100;
X150;
X200;
G80;
M09;
M05;
G28 G91 G00 Z0;
G28 G91 G00 Y0;
M30;8. Kada dolazi do pucanja ureznika?
Neke od najčešćih situacija gdje dolazi do pucanja ureznika su:
- tup ureznik, ili polomljeni zubi ureznika
- krivo izbušen promjer provrta (premali promjer provrta, ili provrt ide u kosinu)
- krivo zadani korak navoja
- krivi tip ureznika (prolazni umjesto slijepog)
- krivo zadani smjer navoja desni ili lijevi navoj
- preplitki slijepi provrt
- preduboka dubina urezivanja
- krivi tip ureznika s obzirom na materijal obrade
Neke od gore navedenih stavki su najčešći razlozi zbog kojih dolazi do pucanja ureznika.
Ali u praksi najčešće puca zbog:
- tup ureznik
- štopanje spirale špenom
Treba uzeti u obzir:
- potreban tip ureznika
- njegovo stanje oštrica
- dubinu provrta
- dubinu urezivanja
- korak navoja
- provjeriti stanje oštrica alata i izmjere alata (ureznik i svrdlo)
Jedna ili više grešaka dovodi do loma ureznika.
Greška koju je jako teško predvidjeti je loše stegnuto svrdlo za slijepi provrt. Ako je svrdlo loše stegnuto, ono će se u toku rada još „ugurati u prihvat” i izbušiti će plići slijepi provrt (a to je teško primijetiti – jedino ako ne mjerite dubinu rupe prije ureznika – nekada se na velikim predmetima obrade isplati i ima smisla, zbog izbjegavanja problema, škarta, štete itd.). Zbog konstrukcije ureznika uvijek je potrebno zadati veću dubinu urezivanja od zadane na nacrtu, da napravi dovoljno navoja u rupi. I kako je provrt plići slijepi ureznik dođe do dna provrta i tu pukne. Slično se može dogoditi ukoliko je svrdlo ili ureznik iz nekog razloga loše umjeren po dužini.
Slično može biti i kod bušenja prolazne rupe. Ako ostane dno, prolazni ureznik će sigurno pući jer špena nema kamo.
9. Korak navoja
Korak navoja određuje gustoću navoja. Što je korak navoja manji, to je navoj sa gušćim zavojnicama. Veći navoji imaju i veći korak i obrnuto.
Korak predstavlja razmak od vrha do vrha spirale na navoju vijka. Na matici je obrnuto, korak predstavlja razmak od dna navoja do sljedećeg dna navoja matice.
10. Dubina navoja – kako zadati dubinu navoja?
Kod urezivanja navoja potrebno je zadati veću dubinu urezivanja od kote na crtežu. Razlog za to je što strojni ureznici metričkog navoja imaju od vrha pa nadalje „lagani” početak navoja, odnosno nekoliko početnih koraka. Isto kao i ureznici za ručnu obradu. Najčešće je to 3 – 5 početnih koraka. Tako da ureznik svojim vrhom (nekoliko milimetara) ne radi dovoljnu dubinu navoja, i tu vijak ili navojna šipka ne može proći.
Iz tog razloga se uvijek zada nešto veća dubina urezivanja. Isto kao i što se može izbušiti veća dubina provrta, ako je slijepi provrt.
Koliko točno bi dubina urezivanja trebala biti? Nema neke velike filozofije. Ako je riječ o prolaznom provrtu. Ureznik može ići maksimalno koliko mu njegov oblik dozvoljava. (mada se za neke veće dubine navoja ureznik može stanjiti i time ide još dublje). Bolje mu je zadati malo više nego da nedostaje milimetar dva navoja.
Kod slijepog provrta, malo je drugačije. Prvo je dobro izbušiti i barem 5 – 7 milimetara dublji provrt od dubine navoja. Npr. ako je potrebno 14 mm navoja u slijepom provrtu. Dubina provrta može biti 19 – 21 milimetar. Može i više ukoliko je dozvoljeno bušiti dublje. Ne treba se previše opterećivati, pa računati neke potrebne razlike u tim dubinama. Glavno je da ste uvijek sigurni da ima dovoljno provrta za ureznik. I da dublji provrt nije konstrukcijski i funkcionalan problem na obratku.
11. Upuštanje provrta prije urezivanja navoja
Upuštanje provrta može ići prije ili nakon ureznika. Obično je pravilno prije. Upuštanje stvara konusni upust na vrhu provrta.
Tu je potrebno za odgovarajuću veličinu navoja postaviti točnu dubinu upuštanja. Nije neka velika greška ukoliko zadate malo više ili malo manje. Problem može biti ukoliko je ta dubina prevelika, ako zadate puno više, jer će onda nedostajati navoja od vrha provrta.
Koliko točno zadati dubinu upuštanja ovisi o veličini navoja i zadanom promjeru upuštača u tablici s alatima kojeg koristite. To je jedan od načina koji se može koristiti u praksi i dosta je jednostavan.
Npr. ukoliko je promjer upuštača u tablici s alatima 4 milimetara. Radijus tog alata iznosi 2 milimetra. Ako želite upustiti po bridovima standardnih 0,5/45 mm potrebno je ići u dubinu 2,5 milimetara. Dakle radijus alata + 0,5 milimetara.
Kod upuštanja provrta za navoj dubinu zadajete na način da dodate pola veličine navoja + 0,5 milimetara.
Tako za M8, bi dubina upuštanja bila 4,5 milimetara. Za M12 6,5 milimetara. Upuštač ima oštricu pod kutom od 45 stupnjeva.
12. Provjera ispravnosti izrađenog navoja
Ispravnost navoja se može provjeriti pripadajućim vijkom. Glavno da vijak nema oštećen navoj. Ako je prolazni navoj vijak bi trebao lagano prolaziti i izaći kroz cijeli provrt.
Za slijepi provrt može se izmjeriti dubina navoja pomoću pomičnog mjerila na način da vijak uvrnete do kraja u provrt koliko ide, izmjerite dio vijka koji viri van i tu vrijednost oduzmete od ukupne dužine vijka (zajedno s glavnom) i dobijete dubinu navoja u slijepom provrtu.
Još jedan bitan detalj je ispuhati eventualne ostatke materijala u slijepom provrtu.
