Wiercenie w stali: jak dobrać obroty, posuw i cykl bez łamania wierteł

Dlaczego wiercenie w stali tak często kończy się złamanym wiertłem

Stal wybacza mniej niż aluminium

Stal jest materiałem twardszym, bardziej wytrzymałym i często bardziej ciągliwym niż aluminium czy tworzywa. To oznacza większe siły skrawania, wyższe temperatury w strefie cięcia i trudniejsze odprowadzanie wiórów. Jeśli obroty, posuw i cykl wiercenia są dobrane „na oko”, wiertło szybko się przegrzewa, traci ostrość, a w końcu łamie w otworze.

Przy stali margines błędu jest dużo mniejszy. Za mały posuw powoduje tarcie zamiast cięcia, co błyskawicznie podnosi temperaturę i niszczy krawędź. Za duży posuw przy zbyt małych obrotach obciąża mechanicznie krawędzie i kręgosłup wiertła, co kończy się wykruszeniem lub złamaniem. W aluminium wiertło często „przebaczy” takie eksperymenty, w stali — zdecydowanie rzadziej.

Dodatkowo stal ma większą zdolność do umacniania się od obróbki plastycznej. Jeżeli wiertło nie tnie, tylko „głaszcze” materiał przy niedostatecznym posuwie lub za tępej krawędzi, powierzchnia otworu staje się twardsza. Kolejne podejście tym samym lub nowym wiertłem jest już jeszcze trudniejsze.

Objawy złych parametrów wiercenia w stali

Maszyna i wiertło zazwyczaj dość wyraźnie sygnalizują, że parametry są źle dobrane. Kluczowe sygnały ostrzegawcze to:

• Pisk, śpiewanie wiertła – typowy objaw zbyt małego posuwu lub braku chłodziwa; ostrze ślizga się zamiast ciąć.
• Dymienie przy wyjściu wióra – za wysokie obroty, za mały posuw lub brak skutecznego chłodzenia; temperatura w strefie skrawania jest zbyt wysoka.
• Fioletowe, niebieskie wióry – przegrzanie. Zazwyczaj za duża prędkość skrawania, zbyt długi kontakt wiertła z materiałem bez przerwy na wyrzut wióra, słabe chłodzenie.
• Grzanie wiertła na całej długości części roboczej – niewystarczające odprowadzanie wiórów, za głębokie wiercenie „na raz” bez cyklu przerywanego.
• Wyrwane krawędzie otworu, poszarpany wylot – za wysoki posuw na wyjściu z materiału, brak podparcia od spodu, nieoptymalny kąt wierzchołkowy lub zużyte ostrze.
• Bicie wiertła, wibracje – krzywa oprawka, zbyt długie wysunięcie, uszkodzony uchwyt lub wiertło, złe mocowanie detalu, zbyt duże obroty przy niskiej sztywności układu.

Ignorowanie tych sygnałów to prosty przepis na łamanie wierteł i niekontrolowane przestoje. Zamiast „przyzwyczajać się” do hałasu, trzeba traktować go jak źródło informacji o parametrach.

„Na oko” kontra dane katalogowe

Typowy scenariusz w wielu warsztatach wygląda tak: to samo wiertło, te same obroty, „bo zawsze tak wiercimy dziesiątką”, niezależnie od gatunku stali, typu wiertła i głębokości otworu. W aluminium jakoś działa, w zwykłej stali konstrukcyjnej jeszcze się udaje, ale przy stali ulepszonej cieplnie lub nierdzewnej zaczyna się festiwal złamanych narzędzi.

Nowoczesne wiertła (HSS-Co, węglik, powłoki PVD) są projektowane pod konkretne zakresy prędkości skrawania i posuwów. Producent narzędzia podaje je w katalogu lub karcie technicznej. Oparcie się na tych danych pozwala wystartować od sensownego poziomu i później świadomie korygować w górę lub w dół w zależności od maszyny i mocowania.

„Na czuja” da się ustawić parametry, jeśli ma się za sobą lata praktyki na konkretnym parku maszynowym, ale przy zmianie materiału, innej maszynie lub głębokim otworze strzelanie parametrami kończy się nerwową wymianą wierteł i psuciem detali.

Narzędzie czy parametry – co się naprawdę psuje?

Częstym odruchem jest obwinianie narzędzia: „słabe wiertła, kiedyś robili lepsze”. Tymczasem same ślady zużycia bardzo często jasno pokazują, że problem leży w obrotach, posuwie lub chłodzeniu. Warto nauczyć się podstawowej „diagnostyki”:

• Wypalony, niebieski wierzchołek – za duże obroty, za mały posuw, brak chłodzenia; ostrze było przegrzewane.
• Złuszczona, wykruszona krawędź skrawająca – zbyt duży posuw na obrót jak na dany materiał i gatunek wiertła, za duża głębokość na raz (bez cyklu przerywanego), niestabilne mocowanie.
• Złamanie kręgosłupa wiertła w połowie długości – najczęściej zablokowane wióry przy głębokim wierceniu, brak cyklu G83/G73, za długi wysuw wiertła.
• Wytarte powierzchnie przyłożenia bez większych wykruszeń – zbyt niski posuw, wiertło pracowało długi czas na tarciu, nie na skrawaniu.

Wiór też dużo „mówi”: pył lub drobny proszek oznacza tarcie i za mały posuw; długie, niełamane wióry — za mały posuw lub zły cykl; poszarpane, nieregularne wióry — przegrzanie i niestabilność skrawania. To wszystko wskazówki do korekty parametrów, a nie pretekst do wyrzucenia kolejnego kompletu wierteł.

Co daje opanowanie parametrów wiercenia w stali

Świadome dobieranie obrotów, posuwu i cyklu wiercenia przekłada się bezpośrednio na produkcję: mniej złamanych narzędzi, bardziej powtarzalny czas cyklu, czystsze otwory i spokojniejsza praca operatora. Gdy parametry są opanowane, można:

• planować wymiany wierteł z wyprzedzeniem, zamiast gasić pożary po złamaniu narzędzia,
• utrzymać stabilny czas wiercenia na detal, co ułatwia wyceny i terminy,
• szybciej wdrażać nowych operatorów — dostają gotowe „receptury” zamiast zgadywania,
• bez strachu podnosić parametry, gdy proces jest stabilny, żeby skrócić czas cyklu,
• zachować lepszą jakość otworu, co eliminuje poprawki i dodatkowe operacje (np. rozwiercanie czy gratowanie).

Opanowanie tematu parametrów wiercenia w stali to jedna z najszybszych dróg do zauważalnej poprawy wydajności i spokoju na hali.

Podstawy wiercenia w stali – kąt, średnica, gatunek materiału

Rodzaje stali a skrawalność i dobór parametrów

Pod hasłem „stal” kryje się bardzo szeroka grupa materiałów, które zachowują się przy wierceniu zupełnie inaczej. Dobre ustawienie parametrów zaczyna się od identyfikacji gatunku:

• Stale konstrukcyjne niestopowe i niskostopowe (np. S235, C45) – zazwyczaj dobrze skrawalne, sensowny punkt startowy do nauki wiercenia w stali. Dopuszczają wyższe prędkości skrawania.
• Stale automatowe (z dodatkiem siarki, ołowiu) – skrawają się bardzo lekko, wiór się łatwo łamie. Pozwalają na agresywne parametry, ale wymagają dobrego odprowadzania małych wiórów z otworu.
• Stale ulepszone cieplnie (hartowane, ulepszane do wyższej twardości) – znacznie trudniejsze w obróbce. Wymagają obniżenia prędkości skrawania i często innego gatunku wiertła (np. kobaltowe, węglik).
• Stale narzędziowe – zwykle twarde, z dużą zawartością węgla i dodatków stopowych. Tu parametry trzeba dobierać ostrożnie, często na granicy możliwości wiertła HSS.
• Stale nierdzewne austenityczne (np. 304, 316) – ciągliwe, mają tendencję do umacniania się od obróbki. Lubią wyższy posuw przy umiarkowanej prędkości skrawania i skuteczne chłodzenie.

Ta sama „dziesiątka” HSS może radzić sobie świetnie w stali automatowej, a łamać się po pierwszym detalu w stali ulepszonej cieplnie przy identycznych parametrach. Dlatego pierwsze pytanie przed ustalaniem obrotów i posuwu powinno brzmieć: jaka dokładnie stal jest wiercona.

Budowa wiertła: kąt, rowki, powłoka

Wiertło do stali to nie tylko średnica. Jego geometria ma ogromny wpływ na to, jakie obroty i posuw można bezpiecznie zastosować.

Kąt wierzchołkowy (najczęściej 118° lub 135°) decyduje o tym, jak wiertło „wchodzi” w materiał. Mniejszy kąt (bliżej 118°) daje ostrzejsze wejście, ale też bardziej delikatne krawędzie. Większy kąt (135°) daje krótszą, bardziej wytrzymałą krawędź, lepszą do twardszych stali i wiercenia z pozycji bez nawiercania.

Rowki wiórowe odpowiadają za odprowadzanie wiórów. Głębokość, kształt i polerowanie rowków wpływają na to, czy wiór będzie płynnie wychodził z otworu, czy będzie się klinował. Przy głębokim wierceniu (L/D > 5) rowki są krytyczne – zbyt ciasne rowki + za duży posuw = zatkane wiertło.

Powłoka (TiN, TiAlN, TiCN itd.) zwiększa odporność na zużycie i temperaturę, ale działa poprawnie tylko przy sensownym doborze parametrów. Powłoka nie uratuje wiertła, jeśli prędkość skrawania jest kilkukrotnie zawyżona, posuw zbyt mały, a chłodzenia brak. Jej zadaniem jest wydłużenie życia narzędzia w dobrze ustawionym procesie, a nie maskowanie błędów ustawień.

Wiertła HSS, kobaltowe i węglikowe – kiedy co ma sens

Dobór gatunku wiertła do stali jest równie ważny jak dobór obrotów. Trzy najczęściej spotykane grupy to:

• Wiertła HSS (szybkotnące) – uniwersalne, stosunkowo tanie, dobrze spisują się w zwykłych stalach konstrukcyjnych, automatowych, w krótszych seriach. Dobrze znoszą niewielkie błędy parametrów, są bardziej „miękkie”, więc mniej kruche.
• Wiertła HSS-Co (z dodatkiem kobaltu) – bardziej odporne na temperaturę, lepsze do stali nierdzewnych, twardszych stal ulepszonych czy narzędziowych. Wymagają już staranniejszego doboru parametrów, ale wytrzymują więcej, zanim się przegrzeją.
• Wiertła węglikowe – bardzo twarde, sztywne i odporne na zużycie, stworzone do pracy na wysokich prędkościach skrawania. Świetne do serii, ale wrażliwe na uderzenia, bicie, brak sztywności. Na rozklekotanej wiertarce kolumnowej będą się łamać mimo „teoretycznie” dobrych parametrów.

Przy krótkich seriach i zmiennych detalach HSS/HSS-Co bywa bardziej ekonomicznym wyborem, nawet jeśli parametry muszą być trochę niższe. Węglik zaczyna mieć prawdziwy sens, gdy proces jest powtarzalny, maszyna sztywna, a seria na tyle długa, że wyższa cena narzędzia zwraca się oszczędnością czasu i rzadszą wymianą.

Średnica wiertła a moc i sztywność maszyny

Obroty wiertła to nie wszystko. Ta sama liczba obrotów na małym i dużym wiertle daje zupełnie inną prędkość skrawania (Vc). Przykład: 1000 obr/min dla wiertła 4 mm to zupełnie inna sytuacja niż 1000 obr/min dla wiertła 20 mm. Duże wiertło przy tych samych obrotach ma dużo większą drogę na obwodzie, więc prędkość skrawania rośnie, a wraz z nią temperatura i obciążenie.

Do tego dochodzi moment obrotowy maszyny. Przy dużych średnicach trzeba więcej „siły” na wrzecionie. Wiele frezarek czy centrów obróbczych traci moment przy najwyższych obrotach. Jeśli ustawisz prędkość zgodnie z katalogiem, ale wrzeciono jest w słabszym zakresie, może dojść do przydławień, wibracji i łamania wierteł, mimo pozornie poprawnych parametrów.

Sztywność ma znaczenie tak samo: długie, cienkie detale, słabe imadła, stare wiertarki kolumnowe – to ograniczenia, które często zmuszają do nieco niższych obrotów i zachowawczego posuwu, ale za to z naciskiem na stabilne prowadzenie narzędzia i krótszy wysuw wiertła.

Przykład z praktyki: stal automatowa kontra ulepszona cieplnie

Wyobraź sobie prostą sytuację: na tej samej maszynie wiercony jest otwór ⌀10 w dwóch detalach. Pierwszy zrobiony ze stali automatowej, drugi ze stali ulepszonej cieplnie. Wiertło HSS-Co, ta sama oprawka, te same obroty i posuw, bo „na automatowej szło elegancko”.

Kontrast parametrów na realnym przykładzie

W stali automatowej wiertło HSS-Co przy ⌀10 często spokojnie zniesie większą prędkość skrawania i przyzwoity posuw. W praktyce wychodzi to zwykle tak:

• relatywnie wysokie obroty,
• posuw dobrany tak, żeby wiór był zwinięty, ale łamany,
• prosty cykl wiercenia bez dużej liczby odjazdów, bo wiór sam ładnie wychodzi.

Ten sam zestaw ustawień przeniesiony „kopiuj–wklej” na stal ulepszoną cieplnie kończy się inaczej: temperatura na krawędzi rośnie lawinowo, wiertło szybko traci ostrość, zaczyna się tarcie, a potem gwałtowne zużycie lub wykruszenie. Z zewnątrz wygląda to jak „słabe wiertła”, ale problem leży w parametrach i gatunku materiału.

Praktyczna różnica w podejściu do tych dwóch detali:

• w stali automatowej – wyższy Vc, umiarkowany posuw, można stosować pełny otwór jednym ciągiem przy niezbyt dużej głębokości,
• w stali ulepszonej cieplnie – niższy Vc, często większy posuw na obrót (żeby uniknąć ślizgania), obowiązkowo dobry chłodziwo i rozważenie cyklu przerywanego przy większych głębokościach.

Klucz: dwa różne materiały wymagają dwóch osobnych „receptur”, nawet jeśli średnica wiertła i maszyna są dokładnie te same. Zamiast zgadywać, lepiej od razu założyć osobne zestawy parametrów pod główne grupy stali i trzymać je blisko maszyny.

Prędkość skrawania i obroty – jak naprawdę liczyć n i nie przesadzić

Co to jest prędkość skrawania i dlaczego od niej zaczynać

Prędkość skrawania (Vc) to prędkość liniowa, z jaką krawędź skrawająca wiertła przesuwa się względem materiału na obwodzie. Dla wiercenia wyraża się ją najczęściej w m/min. To ona pojawia się w tabelach katalogowych narzędzi i jest punktem wyjścia do dobrania obrotów wrzeciona.

Jeżeli najpierw ustawisz „jakieś” obroty, a dopiero potem spróbujesz do tego dopasować posuw, łatwo wylądujesz poza bezpiecznym zakresem Vc. Lepiej odwrócić logikę: najpierw Vc z tabeli → potem obroty → na końcu posuw. Dzięki temu kontrolujesz temperaturę na krawędzi i nie zabijasz wiertła zbyt dużą prędkością.

Wzór na obroty przy wierceniu

Podstawowy wzór dla obrotów przy wierceniu jest prosty:

n = (1000 × Vc) / (π × D)

gdzie:

• n – obroty wrzeciona [obr/min],
• Vc – prędkość skrawania [m/min],
• D – średnica wiertła [mm],
• π – stała ≈ 3,14.

Przykład myślowy: masz wiertło ⌀10, HSS-Co, stal konstrukcyjna C45. Producent podaje Vc = 25–35 m/min jako zakres. Jeśli wybierzesz środek (30 m/min), otrzymasz określoną wartość obrotów. Na starszych maszynach bez bezstopniowej regulacji dopasujesz się do najbliższego dostępnego biegu, ale już z głową, a nie „na oko”.

Dobieranie Vc do stali i gatunku wiertła

Zakresy Vc z katalogów bardzo się przydają, ale dobrze jest mieć w głowie orientacyjne pola manewru. Jako punkt startowy (nie święte liczby) można przyjąć typowe tendencje:

• HSS w zwykłych stalach konstrukcyjnych – względnie niskie Vc, nacisk na chłodzenie i stabilny posuw.
• HSS-Co w stalach nierdzewnych i ulepszonych – jeszcze ostrożniej z Vc, lepiej lekko podnieść posuw niż dokręcać obroty.
• Węglik w stalach konstrukcyjnych i automatowych – wyraźnie wyższe Vc, ale tylko przy sztywnej maszynie i dobrym chłodziwie.

Jeżeli nie masz katalogu, dobrze działa zasada: zacznij od dolnej połowy rozsądnego zakresu Vc dla danego materiału i gatunku wiertła. Potem obserwuj wióry, temperaturę, dźwięk skrawania i dopiero wtedy delikatnie podnoś parametry.

Ograniczenia maszyny – kiedy nie gonić katalogu

Nowe centra obróbcze bez problemu osiągają duże Vc przy małych średnicach. Stara wiertarka kolumnowa z luzami na wrzecionie to zupełnie inna historia. Jeśli teoretyczne obroty wychodzą w okolicach maksymalnych obrotów maszyny, a detal jest mocowany średnio sztywno, rozsądniej jest przyjąć trochę niższe n.

Typowe ograniczenia, które wymuszają korekty:

• za wysoki bieg = brak momentu – wiertło łapie, zwalnia, maszyna „sapnie” i często w tym momencie krawędź dostaje po głowie,
• luz na wrzecionie – przy dużych obrotach luz zamienia się w bicie, a to szybka droga do złamania cienkich wierteł,
• niestałe mocowanie – detal w imadle „pływa”, a imadło na stole też niekoniecznie jest dociągnięte jak trzeba.

Jeżeli widzisz, że maszyna ma wyraźny problem z utrzymaniem płynnego obrotu na danym biegu, lepiej zejść jeden stopień niż wymieniać wiertła jedno po drugim. Mniej „teoretycznie idealnie”, za to bardziej stabilnie.

Korekta obrotów na bazie wióra i dźwięku

Nawet najlepszy wzór nie zastąpi obserwacji. Kilka praktycznych sygnałów:

• wyjące, wysokie dźwięki + drobny proszek zamiast wióra – zbyt wysokie obroty i za mały posuw, krawędź się trze, a nie skrawa,
• ciężka praca maszyny, przydławienia, długie niełamane wióry – czasem za wysokie obroty, ale częściej za mały posuw przy danej prędkości,
• równy, „miękki” dźwięk i powtarzalny, ładnie łamany wiór – jesteś blisko sensownych parametrów.

Jeśli startujesz od wyliczonego n i zakresu podanego przez producenta, resztę pracy wykonuje obserwacja. Dwa-trzy niewielkie kroki korekcyjne wystarczą, żeby trafić w stabilne warunki. Warto zrobić z tego na hali nawyk: „słucham maszyny, patrzę na wiór, dopiero potem ruszam dalej”.

Posuw przy wierceniu w stali – mm/obr kontra mm/min

Dlaczego posuw na obrót jest ważniejszy niż mm/min

Większość operatorów myśli o posuwie w mm/min, bo tak łatwiej kojarzy się to z czasem cyklu. Jednak w wierceniu kluczowy jest posuw na obrót (f_n), czyli ile milimetrów wiertło zagłębia się w materiał podczas jednego pełnego obrotu.

Dla tego samego mm/min, ale różnych obrotów, f_n będzie inne. A to f_n decyduje o grubości wióra na krawędzi i o tym, czy wiertło:

• rzeczywiście skrawa (odcina wiór),
• czy tylko ślizga się, generując temperaturę i przyspieszone zużycie.

Stąd prosta zasada: ustawiasz obroty na bazie Vc, a posuw przeliczysz tak, aby trafić w sensowny zakres f_n zalecany dla danego materiału i średnicy.

Przeliczanie mm/min na mm/obr i odwrotnie

Posuw na obrót i posuw w mm/min wiąże prosty wzór:

fn = F / n

gdzie:

• f_n – posuw na obrót [mm/obr],
• F – posuw w osi Z [mm/min],
• n – obroty [obr/min].

Jeśli programujesz na CNC i masz katalog podający f_n, to najpierw wybierasz n (z Vc), potem liczysz F = n × f_n i wpisujesz do programu. Analogicznie odwrotnie: znając ustawiony na panelu F i n możesz szybko policzyć, czy grubość wióra nie jest za mała lub za duża.

Skutki zbyt małego i zbyt dużego posuwu

Zbyt mały posuw na obrót w stali to jeden z najczęstszych grzechów. Objawia się tak:

• wiór zamienia się w proszek lub bardzo drobne igiełki,
• powierzchnia w otworze jest przegrzana, często z odbarwieniami,
• wiertło matowieje na krawędzi, pojawia się „wypolerowany” pasek zużycia.

Efekt: pozornie „bezpieczne” parametry, ale narzędzie umiera przez nadmierne tarcie. Dodatkowo w stalach nierdzewnych materiał się umacnia, co jeszcze bardziej utrudnia dalsze wiercenie.

Zbyt duży posuw na obrót wywołuje za gruby wiór. Znaki rozpoznawcze:

• maszyna ma wyraźny problem z utrzymaniem posuwu, słychać „szarpanie”,
• na krawędzi wiertła widać wyszczerbienia lub natychmiastowe wykruszenia,
• wiór jest gruby, często poszarpany i ciemny.

Jeżeli wiertło nie zdąży odprowadzić takiej ilości materiału w rowkach, dojdzie do zakleszczenia wiórów, a potem do złamania. To szczególnie widoczne przy długich wiertłach o słabszej sztywności.

Typowe zakresy posuwu na obrót a średnica

Nie ma jednej magicznej tabeli dla wszystkich, ale można przyjąć kilka praktycznych wskazówek przy wierceniu w stalach konstrukcyjnych:

• małe średnice (⌀1–⌀3) – bardzo małe f_n, ale wciąż takie, by powstawał wiór, a nie pył,
• średnice (⌀4–⌀10) – posuw rośnie w górę, bo krawędź jest mocniejsza, a rowki lepiej radzą sobie z wiórem,
• większe średnice (⌀12+) – wyraźnie większe f_n, ale często ograniczone mocą maszyny i sztywnością mocowania.

Przy niepewnych warunkach lepiej jest:

1. zacząć od dolnego zakresu posuwu katalogowego,
2. przeprowadzić kilka otworów testowych,
3. podnieść delikatnie f_n, obserwując wiór i dźwięk.

Jedno dobrze ustawione doświadczenie na konkretnym wiertle i stali da więcej niż godzina wertowania ogólnych tabel. Zanotuj potem wynik przy maszynie – zaoszczędzisz sobie powtórnego eksperymentu.

Posuw ręczny a posuw programowany

Na wiertarce kolumnowej bez automatycznego posuwu operator „jest posuwem”. To trudniejsze, ale też możliwe do opanowania. Kilka zasad:

• prowadzisz wiertło zdecydowanym, ale równym naciskiem – bez „głaskania” powierzchni,
• pilnujesz, żeby wiór miał szansę wychodzić z rowków, robisz krótkie przerwy na „oddech”,
• po kilku otworach już wyczujesz, który nacisk daje płynne skrawanie, a który tylko ślizg.

Na CNC sprawa jest prostsza: zapisujesz sprawdzone f_n w programie, a maszyna powtarza te same warunki setki razy. Wtedy główne zadanie operatora to pilnowanie zużycia narzędzia i stanu chłodziwa. Łatwiej trzymać jakość i czas cyklu – wystarczy jedna dobrze opracowana „recepta” na dany otwór.

Głębokość wiercenia, stosunek L/D i wybór cyklu (G81, G83, G73)

Stosunek L/D – kiedy otwór staje się „głęboki”

Przy wierceniu nie liczy się tylko średnica i materiał. Bardzo ważna jest także głębokość otworu w stosunku do średnicy wiertła, czyli parametr L/D:

L/D = głębokość otworu / średnica wiertła

Na tej podstawie można rozróżnić:

• otwory płytkie – L/D ≤ 3,
• otwory średniej głębokości – L/D ok. 3–5,
• otwory głębokie – L/D > 5, a przy L/D > 10 zaczynają się już „sportowe” warunki.

Co naprawdę zabija wiertło przy dużym L/D

Przy otworach płytkich większość błędów uchodzi na sucho. Gdy tylko wchodzisz w zakres L/D > 3–5, każdy detal zaczyna mieć znaczenie. Wiertło pracuje jak długi, smukły pręt – łatwo wpada w drgania, wygina się, a każdy zablokowany wiór działa jak klin.

Najczęstsze przyczyny porażek przy głębszych otworach:

• niedrożne rowki wiórowe – wióry nie mają jak wyjść, więc zaczynają się upychać i klinować,
• brak „oddechu” – stały posuw bez luzowania powoduje narastające tarcie i grzanie rdzenia wiertła,
• brak korekty parametrów – próba wiercenia otworu L/D 10 na parametrach z otworu L/D 2,
• słabe chłodzenie – szczególnie przy wiertłach bez chłodzenia wewnętrznego, gdzie chłodziwo dociera tylko do wierzchu.

Jeśli z długimi otworami ciągle walczysz, potraktuj je jako osobną „dyscyplinę” – z własnymi parametrami, cyklami i narzędziami. Zyskasz spokój, mniej złamanych wierteł i powtarzalne otwory.

Dobór cyklu do głębokości – logika zamiast „na pamięć”

W wielu zakładach cykl wiercenia jest „z przyzwyczajenia”. Ktoś 20 lat temu użył G81 i tak zostało. Duża rezerwa leży właśnie w świadomym wyborze cyklu:

• G81 – cykl prosty – brak łamania wióra ruchem osi, pojedyncze zagłębienie do głębokości. Idealny dla otworów płytkich i materiałów dobrze łamiących wiór.
• G83 – cykl wiercenia przerywanego (peck drilling) – pełne wycofanie do poziomu R przy każdym „pecku”, świetny do odprowadzania wiórów w stalach ciągliwych i przy dłuższych otworach.
• G73 – szybkie wiercenie przerywane – krótsze wycofanie (nie do R), bardziej do „poluzowania” wiórów niż pełnego wyrzucenia. Daje krótszy czas cyklu niż G83, ale wymaga lepszych warunków.

Praktyczny podział wg L/D przy stalach konstrukcyjnych, klasycznych wiertłach HSS/ węglikowych bez ekstremalnych rozwiązań:

• L/D ≤ 3 – w większości przypadków wystarczy G81, o ile materiał sensownie łamie wiór i chłodziwo dociera w strefę skrawania,
• L/D ok. 3–5 – często nadal G81, ale już z korektą obrotów/posuwu i porządniejszym chłodzeniem; przy stalach ciągliwych warto rozważyć G73,
• L/D > 5 – wchodzimy w teren G83 lub nowoczesnych specjalnych cykli głębokich; G81 robi się ryzykowny, szczególnie przy małych średnicach,
• L/D > 10 – traktuj jak głębokie wiercenie z pełną obsługą: dobrze dobrany cykl (G83 lub cykl producenta maszyny), stałe chłodzenie wysokociśnieniowe lub przynajmniej bardzo solidne zalewanie.

Zamiast kopiować „stare” cykle, przejrzyj programy tam, gdzie łamiesz wiertła najczęściej. Zmiana G81 na G83 potrafi zdziałać cuda bez ruszania reszty obróbki.

Parametry G81 – kiedy ten prosty cykl wystarczy

G81 jest szybki, prosty i bezpieczny przy sensownych warunkach. Sprawdza się, gdy:

• otwór jest płytki (L/D max 3–4),
• materiał nie daje długich, ciągnących się wiórów,
• wiertło ma wystarczająco szerokie rowki, by zabrać cały wiór na raz.

Przy G81 kilka detali robi różnicę:

• punkt R – ustaw go rozsądnie blisko powierzchni detalu, żeby nie tracić czasu na przejazdy w powietrzu, ale z małym zapasem bezpieczeństwa (np. 1–2 mm),
• wejście w materiał – wiele sterowań pozwala ustawić oddzielny posuw przed kontaktem; zbyt agresywne „wbicie” może ugiąć cienkie wiertło,
• wyjście z otworu – dobrze jest przewidzieć krótkie zatrzymanie obrotów po wyjściu, żeby wiór z rowków spadł, a nie zabierał się w kolejne otwory.

Jeśli na G81 widzisz, że wiór już zaczyna się ciągnąć, jest to sygnał, żeby na następnym detalu spróbować G73 lub G83 przy tych samych Vc i f_n. Mała zmiana, duży efekt.

Parametry G83 – jak dobrać krok „pecku”

Sama aktywacja G83 bez sensownego kroku zagłębienia może bardziej szkodzić niż pomagać. Zbyt mały krok = bardzo długi czas cyklu, zbyt duży = zakleszczone wióry mimo teoretycznego „peckowania”.

Orientacyjna logika dla stali i wierteł pełnych (bez chłodzenia wewnętrznego):

• L/D ok. 5 – pierwszy krok zagłębienia ~1×D, kolejne po 0,5–1×D,
• L/D 5–10 – pierwszy krok ok. 0,5–0,7×D, kolejne po 0,5×D,
• L/D > 10 – kroki rzędu 0,3–0,5×D, często jeszcze zmniejszane w głębszej części otworu.

W praktyce często robi się tak: pierwszy skok dłuższy (żeby szybko zejść pod powierzchnię), a każdy kolejny o ten sam krok lub trochę krótszy. Przy stalach nierdzewnych i trudno skrawalnych lepiej od razu iść w bezpieczniejsze, mniejsze kroki – czas cyklu nie jest tak drogi jak złamane wiertło w otworze L/D 12.

Dobrze też przetestować G83 na jednym detalu i po cyklu obejrzeć wiertło oraz wióry. Jeśli wiór jest nadal bardzo długi i poskręcany, krok jest za duży albo posuw na obrót za mały (brak łamania).

G73 – gdzie ten cykl błyszczy, a gdzie robi kłopot

G73 kusi krótszym czasem cyklu niż G83, bo wiertło nie wyjeżdża całkiem do R przy każdym kroku. Ten cykl jest świetny, gdy:

• otwór jest średniej głębokości (np. L/D 3–6),
• masz sensowne chłodzenie, a wiór ma naturalną tendencję do łamania,
• chcesz tylko „rozbić” wiór bez pełnego opróżnienia otworu.

Trzeba jednak uważać przy stalach z długim wiórem. Krótkie cofnięcie może nie wystarczyć, by wióry opadły, a zaczynają się one układać warstwami i zasklepiać w rowkach. Efekt: nagłe zablokowanie wiertła i typowe „trach” na 2/3 głębokości.

Jeśli przy G73 widzisz, że wiór na stole i tak wychodzi długi, a w otworze widać ślady tarcia na ściankach, nie walcz – przejdź na G83 albo zmniejsz krok. Kilka sekund więcej na jeden otwór, za to narzędzia żyją znacznie dłużej.

Ręczne „peckowanie” na wiertarce – prosta wersja G83

Na klasycznej wiertarce kolumnowej cały „cykl” zależy od operatora. Głębokie otwory wymagają odrobiny dyscypliny:

• nie wchodzisz od razu na pełną głębokość; robisz krótkie zagłębienia, np. po 1×D,
• po każdym kroku cofasz wiertło prawie do powierzchni, pozwalając wiórom wylecieć z rowków,
• chłodziwo podajesz każdorazowo przy wyjściu – nawet ręcznie z butelki, byle regularnie.

Jedna prosta zasada: jeśli widzisz, że wióry zaczynają „stać” w rowkach zamiast spadać na stół, natychmiast wycofaj wiertło, oczyść je i dopiero wchodź dalej. Taki nawyk ratuje zarówno narzędzie, jak i detal.

Wiertła z chłodzeniem wewnętrznym a wybór cyklu

Gdy w grę wchodzą nowocześniejsze wiertła z chłodzeniem przez rdzeń, zasady lekko się zmieniają. Chłodziwo wypycha wióry wzdłuż rowków, a temperatura przy krawędzi spada. Można wtedy pozwolić sobie na:

• większe kroki przy G83 lub nawet wiercenie na G81 przy L/D rzędu 5–8,
• wyższe Vc i f_n w porównaniu z wiertłami „pełnymi”,
• mniejszą liczbę „pecków” na pełną głębokość.

Nie oznacza to jednak pełnej dowolności. Jeżeli mimo chłodzenia widzisz, że z rowków wychodzą posklejane „świderki” albo wiór przestaje się łamać, zmniejsz krok albo posuw. Drogi węglik zaoszczędzi ci fortuny, jeżeli dasz mu warunki do pracy, a nie do męczenia.

Specjalne przypadki – gwintowniki, rozwiertaki i wstępne wiercenie

Wielu problemów z łamaniem wierteł w stali da się uniknąć, gdy otwór nie jest traktowany jako „ostatni krok”. Czasem warto przygotować drogę dla kolejnych narzędzi:

• wstępne wiercenie – przy dużych średnicach, zamiast katować jedno wiertło, najpierw wiercisz mniejszym ⌀, potem rozszerzasz; mniejszy moment, mniejsze ryzyko zakleszczenia,
• gwintowniki – wymagają możliwie prostego i gładkiego otworu; jeśli w środku są ślady zakleszczania wiórów, gwintownik przejmie „karę” po wiertle,
• rozwiertaki – kochają stabilność; jeżeli wiertło waliło drganiem, rozwiertak pokaże to w postaci baryłkowatego lub jajowatego otworu.

W praktyce lepiej spędzić minutę więcej na dobrze przeprowadzonym wierceniu niż potem reklamować serię przez zerwany gwint w stali utwardzonej tarciem.

Mocowanie detalu i wiertła przy długich otworach

Im dłuższy otwór, tym mniej wybacza mocowanie. Kiedy wiertło pracuje jak cienki pręt, każdy ruch detalu powoduje zginanie i bicia. Kilka prostych zasad, które robią ogromną różnicę:

• detal na płasko – bez „podkładek z przypadku”; stabilna, szeroka powierzchnia styku z imadłem lub stołem,
• dobry chwyt wiertła – wiertło w tulei/uchwycie osadzone do oporu, bez wystającej „na darmo” długości,
• kontrola bicia – cienkie wiertła przed serią warto sprawdzić zegarem na 2–3 mm od uchwytu; duże bicie przy L/D > 5 to gotowy przepis na złamanie.

Jeden dodatkowy klucz, jedno sprawdzenie czystości stołu i nagle seria otworów przechodzi bez zrywanych wierteł. Drobiazg, który procentuje.

Kiedy celowo zejść z parametrów mimo „dobrego” katalogu

Katalogowe Vc i f_n są podawane dla idealnych warunków: sztywnej maszyny, stabilnego mocowania, dobrego chłodziwa i pełnej powtarzalności. Na realnej hali często brakuje jednego z tych elementów – i to właśnie on łamie wiertło.

Typowe sytuacje, gdy rozsądnie jest „odpuścić”:

• wiercenie na starych wiertarkach bez sztywnego wrzeciona,
• detal o skomplikowanym kształcie, trudny do poprawnego zaciśnięcia,
• otwory blisko krawędzi lub w cienkościennych elementach, które się „odginają”,
• produkty jednostkowe, gdzie nie ma sensu optymalizacja czasu cyklu co do sekundy.

W takich warunkach lepiej ustawić Vc i f_n bliżej dolnej granicy zaleceń, dodać cykl G83 dla średnio głębokich otworów i spokojnie dowieźć detale. Stabilność wygrywa z teoretyczną szybkością, szczególnie gdy na końcu ktoś liczy koszt złomu i zużytych wierteł.

Prosty schemat działania przy nowym otworze w stali

Gdy trafia się nowy detal z nieznanym otworem w stali, warto wyrobić w sobie pewien schemat, zamiast strzelać parametry „z głowy”. Przykładowa sekwencja:

1. Ustal materiał i twardość (z rysunku, certyfikatu, z magazynu).
2. Dobierz średnicę i gatunek wiertła (HSS, kobalt, węglik) adekwatny do serii i wymagań.
3. Policz obroty z Vc (na początek dolna–środkowa część zakresu).
4. Na tej bazie policz posuw z f_n katalogowego (start znów od dolnego końca).
5. Sprawdź L/D i zdecyduj o cyklu: G81/G73/G83.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Jak dobrać obroty przy wierceniu w stali, żeby nie łamać wierteł?

Obroty dobiera się głównie z prędkości skrawania (Vc) podanej w katalogu wiertła i średnicy narzędzia. Dla zwykłych stali konstrukcyjnych wiertło HSS pracuje zwykle na niższych Vc niż w aluminium, a przy stalach ulepszonych cieplnie czy narzędziowych obroty trzeba ściąć jeszcze mocniej. Najgorsze połączenie to za duże obroty przy zbyt małym posuwie – wtedy krawędź się pali zamiast ciąć.

Praktycznie: startuj z wartości katalogowej dla danego gatunku stali i średnicy, a potem koryguj na słuch i po wyglądzie wióra. Jeśli pojawia się pisk, dymienie, fioletowe wióry – obroty są za wysokie albo chłodzenie jest za słabe. Lepiej zacząć trochę niżej i podnosić, niż od razu „piłować” na maksimum.

Jaki posuw ustawić do wiercenia w stali zwykłym wiertłem HSS?

Posuw musi być na tyle wysoki, żeby ostrze faktycznie skrawało, a nie ślizgało się po materiale. Za niski posuw daje tarcie, szybkie grzanie i wypalony, niebieski wierzchołek. Za duży — przeciąża mechanicznie krawędzie, co kończy się wykruszeniem lub złamaniem wiertła, szczególnie w twardszych stalach.

Dobry punkt startu to posuw z tabeli producenta. Jeśli nie masz katalogu, ustaw konserwatywną wartość, zrób próbę i obserwuj wiór: powinien wychodzić w miarę równy, nie w formie pyłu. Jeśli wiór jest drobny, przypalony albo wiertło „śpiewa” – zwiększ posuw; jeśli masz wibracje i szarpanie, posuw może być zbyt agresywny dla danej maszyny lub mocowania. Metoda małych kroków tu naprawdę robi robotę.

Jak rozpoznać, że obroty i posuw przy wierceniu w stali są źle dobrane?

Maszyna zwykle daje jasne sygnały. Typowe objawy złych parametrów to głośny pisk wiertła, dymienie przy wyjściu wióra, fioletowe lub niebieskie wióry oraz wyraźne grzanie się wiertła na całej długości części roboczej. To znak, że prędkość skrawania jest za duża, posuw za mały albo chłodzenie praktycznie nie działa.

Druga grupa objawów to mechaniczne „męczenie” narzędzia: bicie wiertła, wibracje, wyrwane krawędzie otworu, poszarpany wylot. Tutaj problemem bywa zbyt wysoki posuw na obrót względem sztywności układu, za długi wysuw wiertła albo złe mocowanie detalu. Każdy z tych sygnałów to dla operatora konkretny komunikat: zatrzymaj się, popraw parametry, a nie wciskaj dalej cyklu.

Dlaczego wiertła łamią się przy głębokim wierceniu w stali i jak temu zapobiec?

Przy głębokim wierceniu najczęstszym zabójcą wiertła są zablokowane wióry w rowkach. Gdy wiór nie ma gdzie uciec, kręgosłup wiertła jest ściskany i skręcany jednocześnie, aż pęknie zwykle mniej więcej w połowie długości. Dodatkowo brak przerw na wyrzut wiórów powoduje przegrzewanie całej części roboczej, co osłabia narzędzie.

Rozwiązanie to cykl przerywany (np. G83, G73) i rozsądna głębokość na jedno „zanurzenie”. Dla głębokich otworów skróć skok między wycofaniami, zadbaj o skuteczne chłodzenie i nie przesadzaj z wysuwem wiertła z oprawki. Jeśli wióry zaczynają wychodzić sklejone, poskręcane lub przestają wychodzić regularnie – musisz od razu poprawić cykl, zamiast czekać na trzask.

Jak dobrać parametry wiercenia do różnych rodzajów stali (konstrukcyjna, nierdzewna, ulepszona cieplnie)?

Stal stali nierówna. Zwykłe stale konstrukcyjne (S235, C45) dają się wiercić relatywnie łatwo: można użyć wyższych prędkości skrawania i umiarkowanych posuwów. Stale ulepszone cieplnie oraz narzędziowe wymagają obniżenia obrotów i często twardszego wiertła (HSS-Co, węglik), za to lepiej nie „dociskać” ich zbyt dużym posuwem na starcie.

Stale nierdzewne austenityczne (np. 304, 316) są ciągliwe i lubią się umacniać. Tu paradoksalnie potrzebny jest raczej wyższy posuw przy umiarkowanych obrotach oraz dobre chłodzenie, żeby wiertło ciąło, a nie „prasowało” materiału. Zanim ustawisz jakiekolwiek parametry, sprawdź dokładny gatunek stali — wtedy możesz świadomie dobrać prędkość skrawania i gatunek wiertła, zamiast powtarzać „zawsze tak wiercimy dziesiątką”.

Co oznacza kolor wiórów przy wierceniu w stali i jak go wykorzystać do korekty parametrów?

Kolor wióra to szybki termometr procesu. Srebrne lub lekko słomkowe wióry zwykle oznaczają, że temperatura jest pod kontrolą. Intensywnie niebieskie lub fioletowe świadczą o przegrzaniu: prędkość skrawania jest za duża, brakuje chłodzenia albo wiertło zbyt długo pracuje bez przerwy na wyrzut wiórów. Pył zamiast wióra to z kolei znak, że posuw jest za mały i dominuje tarcie.

W praktyce: widzisz ciemne, spalające się wióry – obniż obroty lub zwiększ chłodzenie, często też lekko podnieś posuw. Widzisz długi, niełamany wiór, który „pakuje się” w otwór – zwiększ posuw lub zmień cykl na przerywany, żeby wiertło miało szansę wyrzucić wiór. To prosta obserwacja, która potrafi uratować niejedno wiertło i detal.

Po czym poznać, że problemem są parametry, a nie „słabe” wiertło?

Ślady zużycia na wiertle bardzo dużo mówią. Wypalony, niebieski wierzchołek, wytarte powierzchnie przyłożenia i brak większych wykruszeń to typowy efekt zbyt dużych obrotów i zbyt małego posuwu — czyli przegrzewanie. Złuszczona, wykruszona krawędź skrawająca przy normalnym kolorze wiertła sugeruje z kolei nadmierny posuw na obrót, zbyt dużą głębokość na raz albo niestabilne mocowanie.

Jeśli wiertło pęka w połowie długości roboczej, rzadko jest to „wada materiału”; częściej winne są zablokowane wióry i brak cyklu przerywanego. Zanim skreślisz cały komplet wierteł, przeanalizuj, jak pracowało narzędzie i jakie były objawy podczas wiercenia. Mała zmiana w obrotach, posuwie lub chłodzeniu często daje większy efekt niż wymiana na „droższe” wiertło.