Tvercový vrták: Wattův vrták a Reuleauxův trojúhelník

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 tvrdších kovových dílů. K vyřešení tohoto problému se používají speciální nástroje a zařízení, jejichž princip fungování je založen na vlastnostech nejjednodušších geometrických tvarů.

Princip fungování a konstrukce

K vyvrtání čtvercového otvoru se obvykle používá vrták Watts, jehož konstrukce je založena na geometrickém obrazci, jako je trojúhelník Reuleaux. Jedním z nejdůležitějších rysů takového obrázku, který představuje 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 přesunete střed Reuleauxova trojúhelníku po trajektorii popsané čtyřmi elipsoidními oblouky, jeho vrcholy nakreslí téměř dokonalý čtverec s pouze mírně zaoblenými vrcholy.

Vlastnost Reuleauxova trojúhelníku

Jedinečné vlastnosti trojúhelníku Reuleaux umožnily vytvářet vrtáky pro čtvercové otvory. Zvláštností 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 příslušného vybavení se získá čtvercový otvor s dokonale rovnými a rovnoběžnými stranami, ale s mírně zaoblenými rohy. Plocha takových rohů nezpracovaných nástroji je pouze 2% plochy celého náměstí.

Zhotovení zařízení pro vrtání čtvercových otvorů

Pomocí vrtáků Watts, které pracují na principu trojúhelníku Reuleaux, vyvrtáte čtvercové otvory do kovových obrobků i na běžném stroji, který není vybaven speciálními nástavci. K vytvoření čtvercového otvoru v dřevěné části můžete použít běžnou vrtačku, ale k tomu musí být vybavena dalšími zařízeními.

Pomocí následujících doporučení můžete vyrobit jednoduché zařízení, které vám umožní vyvrtat čtvercové otvory do dřevěných polotovarů.

• Nejprve musíte pomocí listu překližky nebo dřevěné desky malé tloušťky vytvořit 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 pomocí takového zařízení bude mít absolutně rovné a rovnoběžné strany, ale jeho rohové části budou mírně zaoblené. Řešení problému se zaoblenými rohy není obtížné: můžete je vylepšit pomocí běžného jehlového pilníku.

Je třeba mít na paměti, že výše popsané zařízení, které není příliš tuhé, se používá k vrtání otvorů čtvercového tvaru do dřevěných kusů malé tloušťky.

Wattový vrták a pomocí něj vytvořený čtvercový otvor v kovovém obrobku

S tvorbou kulatých děr v kovu nebývají problémy. Dnes najdete v prodeji obrovské množství vrtáků, z nichž některé lze použít k vytvoření čtverce nebo obdélníku. K vyřešení takového problému se také používají speciální zařízení.

Vrtačka nebo fréza

Čtvercové otvory se často získávají pomocí fréz. Tento typ nástroje se extrémně rozšířil, ale v některých případech je snazší získat čtvercové otvory do kovu pomocí vrtáků. Jako příklad uveďme následující body:

1. Práce se provádějí zřídka, proto je nutné snížit náklady na nákup speciálního nástroje. Frézy jsou mnohem dražší.
2. Malá oblast zpracování. Geometrický tvar běžných fréz určuje omezení jejich minimální velikosti.
3. Je nutné získat průchozí otvor v kovu velké tloušťky.

Kromě toho jsou frézy instalovány ve strojích, které jsou drahé, ale konvenční zařízení nejsou pro vrtání vhodná. To je způsobeno skutečností, že vrták se musí pohybovat po určité trajektorii.

Zařízení a princip činnosti

Vrták se čtvercovými otvory Watts je založen na tvaru trojúhelníku Reuleaux. Některé z funkcí zahrnují:

1. Pracovní část vrtáku je tvořena vytvořením průsečíku tří stejných kruhů speciálního tvaru.
2. Pokud umístíte několik paralelních podpěrných linií blízko trojúhelníků pracovní části vrtačky, vzdálenost mezi nimi bude stejná.
3. Během provozu se musí osa vrtáku pohybovat po určité trajektorii, což má za následek čtverec nebo obdélník.

Stojí za zvážení, že výsledný obdélník nebo čtverec má mírně zaoblené rohy. Zařízení pro vrtání čtvercových otvorů Watts by nemělo omezovat pohyb sklíčidla s vrtákem, jinak nebude možné získat příslušný tvar. Principy fungování a konstrukce doporučeného zařízení vám umožní vytvořit si jej sami s použitím dostupných materiálů.

Alternativní metody pro výrobu čtvercových otvorů

Získání poloměrových oblouků vede k výraznému snížení kvality výsledného produktu. To je důvod, proč se často zvažují jiné způsoby výroby čtvercového otvoru:

1. Laserové instalace se dnes rozšířily. Mohou být použity pro zpracování po dané trajektorii, když je paprsek zaostřen, kov se zahřívá, což má za následek vytvoření požadovaného povrchu.
2. Metoda ražení se používá již dlouhou dobu. Zahrnuje použití speciálního zařízení, které je schopno vyvinout vysoký tlak na plech a jiné obrobky. Nevýhodou této metody je vysoká cena zařízení a také možnost získat pouze mělké výkopy.
3. Pomocí svařování plynem je také možné vytvořit obdélníkový tvar. Tato technologie se však vyznačuje nízkou praktičností při použití a výsledné produkty jsou nekvalitní.

V prodeji jsou speciální děrovací sady, které lze použít i v tomto případě. Sada je reprezentována kombinací následujících prvků:

1. Pouzdro pro vedení razníku.
2. Speciální držák.
3. Kroužek cestovní zastavení.
4. Matice.

Pro vysoké zatížení pracovního nástroje se používá hydraulický zvedák. Tato technologie se vyznačuje tím, že výsledný obrazec má čisté a rovné hrany, to znamená, že není nutné dodatečné mechanické zpracování pro zlepšení kvality povrchů.