Inż. Kazimierz RYCHLIK 

OBK KOPROTECH 

 

 

 

OBRABIARKA ZADANIOWA LWL-31NC DO WIERCENIA 

GŁĘBOKICH OTWORÓW W DŹWIGNIACH ZAWOROWYCH 

WIERTŁAMI KRĘTYMI 

 

 

 

Artykuł przedstawia i opisuje technologię wiercenia głębokich 

otworów wiertłami krętymi w dźwigniach zaworowych. W pierwszej 
części przedstawione zostały założenia technologiczne i techniczne dla 
realizacji zadania. W dalszej części artykułu opisano budowę i konfigu-
rację obrabiarki ze szczególnym uwzględnieniem zakresu realizowa-
nych prac. Podano także parametry obrabiarki i jej możliwości obrób-
kowe. W końcowej części przedstawiono wyniki zrealizowanego pro-
jektu. Artykuł ten został opracowany w oparciu o materiały zgroma-
dzone przy współudziale mgr inż. Wojciecha Nowaka. 

 

 

1. WSTĘP 

 

 

Projekt realizacji zadaniowej obrabiarki do wiercenia głębokich otworów w dźwi-

gniach zaworowych został zrealizowany w wyniku zainteresowania przemysłu motory-

zacyjnego w/w technologią. Na potrzeby projektu zostały opracowane założenia tech-

niczne i technologiczne a następnie przystąpiono do realizacji dokumentacji konstruk-

cyjnej i technologicznej. Kolejnym etapem realizowanego projektu było wykonanie 

oraz kontrola zespołów obrabiarki a następnie montaż i uruchomienie. Ostatnim etapem 

pracy były próby obróbkowe oraz odbiory z udziałem Zamawiającego w/w pracę. Re-

alizacja projektu od początku do końca przeplatana była licznymi problemami, z który-

mi grupa konstruktorów i technologów musiała się zmierzyć i uporać. 

 

 

1

2. ZAŁOŻENIA TECHNICZNE I TECHNOLOGICZNE 

 

 

W oparciu o dokonane ustalenia z Zamawiającym przedstawione zostały podsta-

wowe założenia techniczne i technologiczne, które zestawiono w tabl. 1. 

 

Tablica 1. Założenia techniczne i technologiczne 

L.p. Parametr 

Wartość 

1.  Wykonywane zabiegi 

Wiercenie otworów: 

-  2 otwory o średnicy ø3,5 mm 

-  1 otwór o średnicy ø4 mm 

2. Głębokość wiercenia 

Max 63 mm 

3. Rodzaj 

otworów 

Przelotowe 

4. Klasa 

dokładności otworów 

H11 

5. Odchyłka położenia osi otworu 

R 0,005/100 

6. Materiał obrabiany 

Stal konstrukcyjna 

7. Wydajność obrabiarki 

40 sztuk/godz. 

8. Współczynnik ciągłości pracy 

C=0,85 

9. Narzędzia Handlowe 

wiertła kręte (HSS) 

10. Chłodzenie narzędzi 

Olej, podawanie zewnętrzne 

11. Załadunek/rozładunek przedmiotów  Ręczny 

 

Dodatkowe wymagania związane są z dokładnością wykonywanych otworów 

podczas testów odbiorowych. Założono, iż obrabiarka zostanie poddana statystycznej 

kontroli procesu w trakcie której zostaną wyznaczone współczynniki Cmk i Cpk. Wy-

mogiem kwalifikującym było osiągnięcie wartości Cmk ≥ 1,33 zaś Cpk ≥ 1,67.  

Na rys. 1 i 2 został przedstawiony przedmiot, dla którego została opracowana 

technologia obróbki oraz odpowiednia konfiguracja obrabiarki zadaniowej o oznaczeniu 

LWL – 31NC. 

 

2

 

Rys. 1. Rysunek techniczny obrabianego przedmiotu. 

 

 

Rys. 2. Widok obrabianego przedmiotu. 

 

3

W oparciu o przedstawione założenia grupa konstruktorów opracowała model ob-

rabiarki (rys. 3) oraz projekt wstępny dla realizacji wymaganej technologii. Założono, 

że obrabiarka LWL – 31NC składać się będzie z następujących zespołów: 

 

1.  Korpus główny,  

2.  Korpus wewnętrzny z uchwytem mocującym, 

3.  Pinolowe jednostki obróbkowe, 

4.  Wyposażenie narzędziowe, co pominięto na rysunku 

5.  Układ chłodzenia i odwiórowania, 

6.  Układ napędu i sterowania elektrycznego, 

7.  Układ sterowania pneumatycznego, 

8.  Zespół osłon. 

 

 

 

1 

8 

6 

5 

7 

3 

2 

 

Rys. 3. Model obrabiarki do wiercenia głębokich otworów w dźwigniach zaworowych.  

 

 

4

3. OPIS KONFIGURACJI OBRABIARKI 

 

 

3.1. KORPUS GŁÓWNY 

 

Korpus główny wykonany został jako sztywna spawana konstrukcja w kształcie 

sześcianu, wewnątrz którego występują cztery przylgi, do których zamocowany został 

korpus wewnętrzny w kształcie stołu kwadratowego o wymiarach 620x630. Na stole 

kwadratowym zamocowane zostały płyty regulacyjne, pneumatyczna jednostka wiertar-

ska JVW-12, uchwyt mocujący i docisk przedmiotu. W skład konstrukcji głównej 

wchodzi również stalowy słup, na którym zamocowane zostały dwie pneumatyczne 

jednostki wiertarskie JVW-6. W dolnej część korpusu głównego umieszczono stalowy 

zbiornik na wióry o pojemności 120 litrów oraz kosze filtrujące. 

 

3.2. KORPUS WEWNĘTRZNY Z UCHWYTEM MOCUJĄCYM 

 

Na korpusie głównym ustawiony został korpus wewnętrzny z uchwytem mocują-

cym, co przedstawia rys.4.  

 

 

Rys. 4. Uchwyt mocujący. 

 

5

Uchwyt składa się z płyty stalowej o wymiarach 120x150, z otworami pełniącymi 

funkcję odwiórowania. Na płycie zamocowane są trzy kołki poziomujące oraz trzy kołki 

bazujące. Dodatkowo na płycie osadzono trzpień centrujący przedmiot, który jednocze-

śnie pełni rolę mocowania tulejki wiertarskiej. Precyzyjne wprowadzenie wiertła w ma-

teriał zapewnia tulejka wiertarska wpasowana w niewielkich wymiarów podtrzymkę. 

Mocowanie przedmiotu odbywa się za pośrednictwem pneumatycznego docisku. 

 

3.3. PINOLOWE JEDNOSTKI OBRÓBKOWE 

 

W obrabiarce zastosowane zostały dwie wiertarskie jednostki pinolowe JVW-6 i 

jedna JVW-12. Napęd wrzecion realizowany jest za pomocą 3 - fazowych silników 

asynchronicznych o mocy 1,5kW i 1480 obr/min każdy. Przeniesienie napędu z silnika 

na wrzeciono odbywa się za pośrednictwem elastycznej przekładni pasowo-zębatej. 

Zakres możliwych do osiągnięcia prędkości obrotowych wrzecion wynosi 1480÷2100 

obr/min. Posuw tulei pinolowych realizowany jest za pomocą układu pneumatycznego z 

hydraulicznym tłumieniem ruchu roboczego. 

 

3.4. WYPOSAŻENIE NARZĘDZIOWE 

 

Obrabiarka LWL – 31NC wyposażona została w zestaw oprawek i narzędzi do 

wiercenia otworów o średnicy ø3,5 mm oraz ø4 mm. Widok narzędzi przedstawiono na 

rys. 5. 

 

Rys. 5. Narzędzia obróbkowe (wiertło ø3,5 mm i ø4 mm). 

 

6

W skład kompletnego zestawu narzędziowego wchodzi: 

-  Wiertło ø3,5 mm h5, 

Nachi 3,5x73x112 AGLSD HS-CO,

 

-  Wiertło ø4 mm h5,

 Titex A1114-4 NC HSS,

 

-  Tulejki ER-25 i 16, 

-  Nakrętki ER-25 i 16, 

-  Tulejki prowadzącej. 

 

 

3.5. UKŁAD CHŁODZENIA I ODWIÓROWANIA 

 

Składa się z ze zbiornika chłodziwa o pojemności V=120 l umieszczonego we-

wnątrz obrabiarki. Na pokrywie zbiornika została umieszczona elektropompka COA2-

27 i kosz na wióry. Ponadto w skład układu wchodzą elementy złączne i przewody ela-

styczne doprowadzające chłodziwo do przestrzeni obróbkowej poszczególnych jedno-

stek. Chłodziwo jest podawane w rejon obróbki przez przewody elastyczne. Podanie 

chłodziwa wykonuje się za pomocą załączenia elektropompki i elektromagnetycznego 

zaworu odcinającego. 

 

3.5. UKŁAD NAPĘDU I STEROWANIA ELEKTRYCZNEGO 

 

Instalacja w układzie wykonana jest na napięcie sieci 3x400V/230V 50 Hz (sieć 5-

cio przewodowa z zaciskami przyłączeniowymi L

1

, L

2

, L

3

, N, PE). Wartość napięcia 

znamionowego izolacji wynosi 660 V. Jako ochronę od porażeń prądem elektrycznym 

może być zastosowane uziemienie ochronne lub zerowanie w zależności od przyjętego 

w zakładzie systemu.  

Właściwości elektryczne obwodów sterowania są następujące: 

-  Napięcie zasilania obwodów wykonawczych pochodzi z transformatora 

separacyjnego i wynosi 230V AC (cewki styczników, elektromagnetycznych 

rozdzielaczy pneumatycznych), 

-  Napięcie sterowania oraz napięcie zasilające cyfrowe obwody wejściowe 

sterownika wynosi 24V DC, 

-  Obwody wyjściowe sterownika są obwodami przekaźnikowymi posiadającymi 

zdolność pracy przy napięciach: 24V DC/230V AC, 

 

7

-  Głównym podzespołem systemu sterowania obrabiarki jest sterownik 

programowalny PLC firmy SIEMENS typu SIMATIC S7-200 z jednostką CPU-226 

i modułem rozszerzającym liczbę wejść cyfrowych oraz wyjść przekaźnikowych, 

-  Oprogramowanie sterownika PLC umożliwia sterowanie ręczne poszczególnych 

zespołów oraz pracę obrabiarki w cyklu półautomatycznym, 

-  Styczniki, przekaźniki pomocnicze, zasilacz 24V DC, transformator, sterownik 

PLC, falownik oraz pozostała aparatura elektryczna została zamontowana w szafie 

sterowniczej przymocowanej do korpusu maszyny, 

-  Na bocznej ściance szafki umieszczono wyłącznik główny WG. Wewnątrz szafy 

sterowniczej zamontowano gniazdo wtyczkowe 230V AC służące do zasilania 

programatora sterownika, 

-  Sterowanie pracą obrabiarki realizowane jest za pomocą przycisków umieszczonych 

na pulpicie sterowniczym znajdującym się z boku szafy, oraz kasetach 

sterowniczych umiejscowionych z przodu obrabiarki, 

-  Pulpit sterowniczy zamontowano na bocznej ścianie szafy od strony stanowiska 

obsługi. Na stanowisku obsługi po stronie lewej oraz prawej umieszczono przyciski 

dwuręcznego sterowania rozpoczęcia cyklu w pracy półautomatyczne, 

-  Regulacja prędkości obrotowej wrzecion jednostek odbywa się za pomocą zmiany 

częstotliwości napięcia generowanego przez falownik zasilający jednostki 

obróbkowe. Zmiany parametrów pracy falownika dokonywane są za pomocą panelu 

sterowniczego zamontowanego powyżej pulpitu sterowniczego (z boku szafy 

sterowniczej). 

 

3.6. UKŁAD STEROWANIA PNEUMATYCZNEGO 

 

W układzie sterowania pneumatycznego zastosowano aparaturę i siłowniki firmy 

Festo. Elementy napędu i sterowania pneumatycznego są zamontowane na płycie mon-

tażowej przytwierdzonej do podstawy stanowiska. Zasilanie powietrzem układu odbywa 

się przez zespół przygotowania powietrza w skład którego wchodzi między innymi filtr 

sprężonego powietrza z zaworem redukcyjnym, przekaźnik pneumo-elektryczny i sma-

rownica. Filtr sprężonego powietrza usuwa z czynnika roboczego zanieczyszczenia stałe 

i ciekłe. Ciśnienie pracy układu pneumatycznego wynosi 0,6 MPa. W przypadku spad-

ku ciśnienia poniżej wartości 0,55 MPa następuje wyłączenie pracy układu pneuma-

 

8

tycznego poprzez przekaźnik pneumo-elektryczny. Wznowienie pracy układu pneuma-

tycznego jest możliwe po ponownym osiągnięciu wartości ciśnienia powyżej 0,6 MPa. 

W skład układu wchodzą siłowniki sterowane przez zawory rozdzielające typu MFH 

sterowane elektromagnetycznie, które są umieszczone na dwóch wyspach zaworowych. 

Elementem wykonującym mocowanie w danym układzie jest zacisk pneumatyczny. 

Wykonanie pracy sygnalizują czujniki położenia. Kontrolę ciśnienia w układzie zapew-

nia przekaźnik neumo-elektryczny, w razie spadku ciśnienia daje sygnał na stop obra-

biarki (spadek poniżej 0,5 MPa).  

 

 

4.  CYKL PRACY OBRABIARKI 

 

 

Obrabiarka LWL-31 NC przeznaczona jest do wiercenia głębokich otworów 

smarowych w dźwigniach zaworowych. Po ręcznym załadunku dźwigni zaworowej w 

uchwyt mocujący obrabiarki i naciśnięciu oburącz przycisku „START” załączony 

zostaje cykl pracy obrabiarki: 

-  Automatyczne zamknięcie osłon,  

-  Zaciśnięcie przedmiotu w uchwycie,  

-  Załączenie obrotów wrzecion i posuwu jednostek obróbkowych wg. cyklu 

roboczego,  

-  Jednoczesne wiercenie otworu ø3,5 mm i dwóch otworów ø4 mm,  

-  Wycofanie jednostek obróbkowych,  

-  Odmocowanie przedmiotu i otwarcie osłon,  

-  Ręczny rozładunek przedmiotu,  

-  Możliwość ręcznego spłukiwania baz uchwytu i przedmiotu po obróbce. 

 

 

5.  WYNIKI ZREALIZOWANEGO PROJEKTU 

 

W wyniku realizacji projektu została zbudowana obrabiarka zadaniowa przezna-

czona do wiercenia otworów w dźwigniach zaworowych. Widok przedmiotu po zreali-

zowanej obróbce przedstawia rys. 6.  

 

9

 

2 

1 

Rys. 6. Widok dźwigni zaworowej po obróbce. 

1 – dwa otwory ø 4 mm, 

2 – dwa otwory ø 3,5 mm. 

 

Na rys. 7 przedstawiono widok obrabiarki zadaniowej LWL-31NC zaś w tabl. 2. 

przedstawione zostały dane techniczne obrabiarki.  

 

Rys. 7. Obrabiarka do wiercenia głębokich otworów w dźwigniach zaworowych typ 

LWL-31NC. 

 

10

Tablica 2. Dane techniczne obrabiarki LWL-31NC. 

L.p. Parametr 

Wartość 

1.  Wykonywane zabiegi 

Wiercenie otworów: 
-  2 otwory o średnicy ø3,5 mm 
-  1 otwór o średnicy ø4 mm 

2. Głębokość wiercenia 

Max 63 mm 

3. Rodzaj 

otworów 

Przelotowe 

4. Klasa 

dokładności otworów 

H11 

5. Odchyłka położenia osi otworu  R 0,005/100 

6. Materiał obrabiany 

Stal konstrukcyjna 

7. Przedmiot 

obrabiany 

Dźwignia zaworowa 

8. Wydajność obrabiarki 

40 sztuk/godz. 

9. Współczynnik ciągłości pracy 

C=0,85 

10. Ilość jednostek obróbkowych 

3 

11. Rodzaj 

jednostek 

Wiertarskie jednostki pinolowe, pneumo-
hydrauliczne 

12. Narzędzia Handlowe 

wiertła kręte (HSS) 

13. Chłodzenie narzędzi 

Olej, podawanie zewnętrzne 

14.  Moc zainstalowanych silników 

5 kW 

15. Ciśnienie robocze 

0,55 MPa 

16. Napięcie zasilania 

3x400/230 V; 50 Hz; 24V 

17. Wymiary 

gabarytowe 

2150x1350x1950 

mm 

18. Ciężar obrabiarki 

2500 daN 

 

 

6. PODSUMOWANIE I WNIOSKI 

 

Realizacja projektu doprowadziła ostatecznie do zbudowania i wdrożenia w za-

kładzie produkcyjnym obrabiarki do głębokiego wiercenia otworów w dźwigniach za-

worowych. Opracowano dokumentację konstrukcyjną oraz technologiczną wykonywa-

nej obrabiarki mogącą spełnić oczekiwane wymagania. Proces budowy obrabiarki prze-

platany był licznymi badaniami głównych zespołów mogących bezpośrednio wpłynąć 

na jakość obróbki. Przeprowadzono próby obróbkowe oraz odbiorcze, na których 

sprawdzano pracę obrabiarki i parametry, którymi powinna się ona charakteryzować. 

 

11