Problem: wybór przez przyzwyczajenie, nie przez analizę
Rowki wpustowe według DIN 6885 należą do najczęściej spotykanych profili wewnętrznych w mechanice napędów: koła zębate, koła pasowe, sprzęgła, piasty. Mimo to w wielu warsztatach wybór między przeciąganiem a dłutowaniem odbywa się z inercji — używa się maszyny, która jest pod ręką, nie tej, która jest potrzebna.
Skutkiem jest cichy kompromis: zawyżone koszty narzędzi, niezoptymalizowane czasy cyklu lub tolerancje na granicy dopuszczalnej. Niniejszy artykuł porównuje obie technologie na podstawie zmierzonych danych, aby dać osobom decydującym w produkcji konkretne narzędzie do pracy.
Jak działają: dwie przeciwstawne filozofie skrawania
Przeciągacz to narzędzie wieloostrzowe z zębami ułożonymi w kolejności, z których każdy jest nieznacznie większy od poprzedniego. Profil jest wykonywany w 1–3 przejściach: każdy ząb usuwa określony naddatek (RPT – Rise Per Tooth, typowo 0,02–0,15 mm). Operacja obejmuje zgrubne, półwykańczające i wykańczające skrawanie w jednym przejściu [1].
Zgodnie z klasyfikacją DIN 8589-5 ruch skrawający jest liniowy i jednostronny, a posuw wyznacza geometria narzędzia, nie maszyna. Wynikiem jest wysoka powtarzalność wymiarowa: zastosowania przemysłowe osiągają IT6/IT7 przy chropowatości Ra ≤ 0,8 µm [1].
Dłutowanie wykorzystuje pojedyncze ostrze pracujące w pionowym ruchu posuwisto-zwrotnym. Materiał jest usuwany podczas skoku roboczego; skok powrotny jest bierny. Głębokość skrawania jest zwiększana przy każdym przejściu wzdłuż osi X (typowo 0,02–0,05 mm/przejście) [2][3].
Może być realizowane na dedykowanych dłutownicach, tokarkach CNC (z zablokowanym wrzecionem i oprawką do dłutowania zamontowaną na głowicy rewolwerowej) lub wielozadaniowych centrach obróbczych. Wkładka z pojedynczym ostrzem jest wykonana ze stali szybkotnącej (HSS-PM) lub węglika spiekanego, dostępna w standardowych szerokościach od 2 do 25 mm z tolerancjami H7, JS9, P9, D10 i C11 [2][3].
Bezpośrednie porównanie techniczne
| Parametr | Przeciąganie tradycyjne | Dłutowanie (pojedyncze ostrze) |
| Zasada skrawania | Wieloostrzowe, 1–3 przejścia | Pojedyncze ostrze, wielokrotne przejścia |
| Osiągalna dokładność | IT6–IT7 [1] | IT7–IT9 [2][3] |
| Chropowatość powierzchni (Ra) | ≤ 0,8 µm [1] | 1,6–3,2 µm (zależy od materiału i konfiguracji) [2][3] |
| Rowki nieprzelotowe (blind keyway) | Nie (wymaga przelotowego przejścia) | Tak (główna zaleta) [2][4] |
| Koszt narzędzia | Wysoki (dedykowany przeciągacz dla każdego profilu) | Niski (wymienna wkładka) [2][3] |
| Czas cyklu na rowek (stal C45) | 5–15 s na rowek [1] | 60–300 s na rowek (zależy od głębokości) [2] |
| Wymagana maszyna | Dedykowana przeciągarka | Dłutownica, tokarka CNC, centrum wielozadaniowe [2][3] |
| Elastyczność profili | Niska (1 przeciągacz = 1 profil) | Wysoka (zmiana wkładki dla różnych szerokości) [2] |
| Minimalna ekonomiczna seria | Średnio-wysoka (> 500–1 000 szt.) | Nawet pojedyncze sztuki [2][3] |
Tab. 1 – Porównanie techniczne: przeciąganie vs dłutowanie. Źródła: [1] Arrazola et al., CIRP Annals 2020; [2] Gisstec, 2025;[3] HPProc, 2018.
Co dzieje się w warsztacie: rzeczywiste problemy
Przeciąganie: szybkie, ale mało elastyczne
Tradycyjny przeciągacz jest niezrównany przy dużych seriach rowków przelotowych. Cały problem leży w koszcie początkowym i braku elastyczności: każda zmiana szerokości, tolerancji lub profilu wymaga innego przeciągacza. Przy produkcji mieszanej lub prototypach koszt narzędzia przewyższa koszt maszyny.
Odprowadzanie wiórów z głębokich rowków wewnętrznych jest udokumentowanym punktem krytycznym: Fabre et al. wykazali, że przy dużym RPT i niskich prędkościach skrawania chropowatość znacznie się pogarsza wskutek zapychania przestrzeni wiórowej [5]. Ponadto przeciągacz nadaje się wyłącznie do rowków przelotowych: nie może obrabiać otworów nieprzelotowych [4].
Dłutowanie: elastyczne, ale wolne
Dłutowanie na tokarce CNC eliminuje ponowne mocowanie przedmiotu: rowek jest wykonywany w tej samej fazie co toczenie, wiercenie i wytaczanie. To jest jego główna przewaga konkurencyjna przy małych i średnich seriach. Może obrabiać rowki nieprzelotowe (przy odpowiednim podcięciu dna) i jest adaptowalny do niestandardowych profili.
Ograniczeniem jest czas cyklu: przy typowych głębokościach przejścia 0,02–0,05 mm rowek o głębokości 4 mm w stali C45 wymaga 80–200 skoków. Ugięcie narzędzia w głębokich i wąskich rowkach jest najbardziej podstępnym problemem: im dłuższa oprawka, tym bardziej ugina się pod siłami skrawania, tworząc rowki “trąbkowe” (szersze na dole) [6].
Materiał wkładki: HSS-PM czy węglik spiekany?
Przy dłutowaniu na tokarce CNC wybór materiału wkładki jest nieintuicyjny. Węglik spiekany wydaje się oczywistym wyborem, ale nie jest nim w tym procesie. Gisstec, jeden z czołowych producentów systemów do dłutowania, jasno dokumentuje problem: węglik spiekany nie nadaje się do dłutowania, ponieważ jego niska odporność na pękanie nie gwarantuje niezawodności procesu [2].
W praktyce: wkładka z węglika spiekanego może działać przez 100 rowków, ale jej krawędzie mogą ulec wykruszeniu już po kilku operacjach. Stopy HSS uzyskiwane metodą metalurgii proszków (HSS-PM) z powłoką TiN oferują większą odporność na ściskanie i bardziej stałą trwałość. W tradycyjnym przeciąganiu HSS pozostaje dominującym materiałem z tych samych powodów, choć do zastosowań lotniczych na stopach żaroodpornych stosuje się narzędzia z węglika z monitorowaniem procesu [1][7].
Parametry skrawania: dane operacyjne
Poniższa tabela zawiera orientacyjne parametry dla dłutowania na tokarce CNC z pojedynczą wkładką, oparte na danych producentów narzędzi. Wartości należy dostosować do maszyny, sztywności konfiguracji i konkretnego materiału.
| Materiał przedmiotu | Prędkość skoku (m/min) | Głębokość przejścia (mm) | Materiał wkładki | Chłodzenie |
| Stal C45 / 8620 | 5–6 | 0,02–0,04 | HSS-PM + TiN | Emulsja 10–15% |
| Stal 4140 ulepszana cieplnie | 4–5 | 0,015–0,03 | HSS-PM + TiN | Emulsja 10–15% |
| Aluminium (6061 / 7075) | 8–14 | 0,03–0,06 | HSS-PM lub WS | Emulsja lub powietrze |
| Żeliwo (GJL-250) | 4–6 | 0,02–0,04 | HSS-PM + TiN | Na sucho lub MQL |
| Stal nierdzewna austenityczna (304/316) | 3–5 | 0,015–0,03 | HSS-PM + TiAlN | Emulsja obfita |
Tab. 2 – Orientacyjne parametry dłutowania na tokarce CNC z pojedynczą wkładką. Źródła: [2] Gisstec, 2025; [7] CNC Broach Tools, 2025.
W przypadku tradycyjnego przeciągania Fabre et al. informują, że chropowatość wyraźnie poprawia się wraz ze wzrostem prędkości skrawania do 50 m/min, nawet w warunkach skrawania na sucho: wartości Ra uzyskane przy 50 m/min są systematycznie niższe niż przy niskich prędkościach [5]. Ta obserwacja jest nieintuicyjna, ale potwierdzona doświadczalnie na stali nierdzewnej X12Cr13.
Kiedy wybrać co: drzewo decyzyjne
| Scenariusz produkcyjny | Zalecany wybór | Uzasadnienie |
| Seria > 1 000 szt., rowek przelotowy, profil standardowy DIN 6885 | Przeciąganie tradycyjne | Minimalny czas cyklu, najniższy koszt/sztukę |
| Seria < 200 szt., zmienne profile, przedmiot już na tokarce | Dłutowanie na tokarce CNC | Zero ponownych mocowań, niski koszt narzędzia, maksymalna elastyczność |
| Rowek nieprzelotowy (blind keyway) | Dłutowanie (jedyna bezpośrednia opcja) | Przeciągacz wymaga przejścia przelotowego [4] |
| Tolerancja szerokości H7 lub P9, Ra < 1 µm | Przeciąganie tradycyjne | Wyższa dokładność i wykończenie [1] |
| Profile specjalne (sześciokątne, wpustowe, wielowypust) | Dłutowanie z dedykowaną wkładką | Specjalny przeciągacz kosztuje znacznie więcej niż specjalna wkładka [2] |
| Seria > 5 000 szt./miesiąc, rowek przelotowy | Przeciąganie z dużą prędkością (głowice napędzane) | Konkurencyjny czas cyklu bez dedykowanej przeciągarki [2] |
| Prototyp lub pojedyncza sztuka | Dłutowanie na tokarce CNC | Brak kosztu dedykowanego narzędzia |
Tab. 3 – Drzewo decyzyjne: przeciąganie vs dłutowanie. Opracowanie na podstawie źródeł [1][2][3][4].
Lista kontrolna: przed rozpoczęciem obróbki
| Jeśli wybierasz przeciąganie | Jeśli wybierasz dłutowanie |
| Sprawdź, czy rowek jest przelotowy (nie nieprzelotowy) | Przewidź podtoczenie dna, jeśli rowek jest nieprzelotowy |
| Sprawdź, czy przeciągacz dokładnie odpowiada wymaganemu profilowi i tolerancji | Ustaw i sprawdź prostopadłość oprawki wkładki względem przedmiotu |
| Sprawdź stan ostrzy (zmieniony RPT = rowek poza tolerancją) | Używaj hydraulicznej oprawki lub uchwytu ER dla maksymalnej sztywności [8] |
| Zapewnij obfite smarowanie (olej nierozpuszczalny do tradycyjnego przeciągania) [5] | Chłodzenie emulsją 10–15% przez dwie dysze wewnętrzne [3][8] |
| Zaplanuj ostrzenie: przeciągacz ze zużytymi ostrzami niszczy przedmiot [1] | Wymień krawędź wkładki zanim się zaokrągli: stępiona wkładka nie skrawa, tylko ugina się [8] |
| Sprawdź odprowadzanie wiórów z przestrzeni między zębami | Zaprogramuj powrót z pełnym uniesieniem wzdłuż osi X, aby uniknąć zadrapań [3][8] |
Tab. 4 – Operacyjna lista kontrolna przed obróbką. Źródła: [1][2][3][5][8].
Szybka diagnostyka: objaw, przyczyna, działanie
| Objaw | Prawdopodobna przyczyna | Działanie korygujące |
| Rowek szerszy na dole niż na górze | Ugięcie oprawki przy dłutowaniu [6] | Zmniejszyć wysięg; użyć sztywniejszej oprawki; zmniejszyć głębokość przejścia |
| Wysoka chropowatość powierzchni rowka | RPT zbyt wysoki i/lub prędkość zbyt niska (przeciąganie) [5]; zużyta wkładka (dłutowanie) [8] | Zwiększyć prędkość skrawania; zmniejszyć RPT; wymienić wkładkę lub naostrzyć przeciągacz |
| Zadrapania na powierzchni podczas powrotu | Wkładka nie unosi się całkowicie w skoku powrotnym [3] | Zaprogramować pełne uniesienie w X podczas skoku biernego |
| Pęknięcie wkładki po kilku przejściach | Wkładka z węglika przy dłutowaniu z niską prędkością [2] | Przejść na wkładkę HSS-PM + TiN; sprawdzić wyrównanie |
| Szerokość rowka poza tolerancją (±) | Błąd ustawienia osi Y; asymetryczne zużycie ostrza | Użyć tulei ekscentrycznej do korekcji osi Y [2][3]; sprawdzić stan wkładki |
| Zapchanie przestrzeni wiórowej przeciągacza | Niewystarczająca przestrzeń wiórowa dla głębokości skrawania [5] | Zmniejszyć RPT; poprawić smarowanie; sprawdzić projekt przestrzeni wiórowej |
Tab. 5 – Tabela diagnostyczna objaw/przyczyna/działanie. Źródła: [1][2][3][5][6][8].
Wnioski operacyjne
Przeciąganie pozostaje najbardziej wydajną technologią dla rowków przelotowych przy dużych seriach: nic go nie pobije pod względem czasu cyklu, gdy profil jest ustalony, a wolumeny uzasadniają inwestycję w dedykowane narzędzia.
Dłutowanie na tokarce CNC z pojedynczą wkładką jest racjonalnym wyborem dla małych i średnich serii, rowków nieprzelotowych, profili specjalnych i wszystkich sytuacji, w których elastyczność jest cenniejsza od czystej prędkości. Pozwala zakończyć obróbkę przedmiotu w jednym mocowaniu, eliminując przestoje i ryzyko ponownego mocowania.
MadTools projektuje i produkuje zarówno przeciągacze ze stali HSS i HSS-E (również do profili niestandardowych), jak i wkładki do dłutowania rowków wpustowych wraz z oprzyrządowaniem brociarskim z wewnętrznym smarowaniem i bez niego. Dział 5 projektantów może przeanalizować konkretny proces i
Źródła i odniesienia
[1] Arrazola P.J., Rech J., M’Saoubi R., Axinte D. – “Broaching: Cutting tools and machine tools for manufacturing high quality features in components”, CIRP Annals, Vol. 69, No. 2, 2020, pp. 554–577.
[2] Gisstec – “Top 7 Internal Keyway Cutting Methods: How To Choose the Right One” e “Ultimate Guide to Keyway Broaching on CNC Lathes”, gisstec.com, 2025.
[3] HPProc – “5 Keyway Cutting and Broaching Options”, hpproc.com, 2018.
[4] Fabre D. et al. – “Optimization of surface roughness in broaching”, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, Vol. 18, 2017, pp. 115–127.
[5] IGS Gear – “What Is a Slotting Machine? A Comprehensive Guide”, igsgear.com, 2026.
[6] Kishawy H.A. et al. – “An energy based analysis of broaching operation: Cutting forces and resultant surface integrity”, CIRP Annals, Vol. 61, No. 1, 2012, pp. 107–110.
[7] CNC Broach Tools – “Keyway Cutters Speed / Feed” e “Keyway Broach Tools”, cncbroachtools.com, 2025.
[8] DIN 6885-1 – “Drive type fastenings without taper action; parallel keys, keyways, deep pattern”.
[9] DIN 8589-5 – “Manufacturing processes chip removal – Part 5: Broaching; classification, subdivision, terms and definitions”.
