Обзор сверлильных станков: назначение и типы

Сверлильные станки широко используются в промышленности и в быту. Их конструкция не зависит от типа обрабатываемого материала (металл, дерево, пластик), а определяется только особенностями инструмента. Простота и надёжность кинематической схемы, а также отсутствие особых требований к квалификации работающего предопределили установку такого оборудования не только в производственных цехах, но и в ремонтных мастерских или в гаражах домашних умельцев.

Принцип действия и устройство сверлильного станка

рабочая зона сверлильного станка

Процесс сверления – распространённая операция обработки материалов резанием, которая заключается в получении круглых отверстий путём удаления из заготовки некоторого объёма материала. Металлорежущая оснастка представляет собой инструмент, который совершает движение по окружности. Он снабжается одно- или многорядными линиями резания, а также имеет полости, предназначенные для удаления отходов процесса (стружки). Одновременно по рабочим канавкам к металлу заготовки подводятся смазочно-охлаждающие технологические средства. Помимо сверления отверстий, на данном оборудовании можно выполнять также зенкование, хонингование, развёртывание, притирку, шлифование, резьбонарезные операции (см. рис. 1). Примеры товаров разных типов назначения можно посмотреть тут.

Основные узлы современного сверлильного станка

Схема типового сверлильного станка включает в себя следующие элементы:

Станину – базовую деталь, которая изготавливается из высокопрочного чугуна и служит базой для монтажа и настройки остальных узлов.
Привод, кинематическая цепь которого представляет собой электродвигатель, клиноременную передачу и набор шкивов (либо вариатор). Всё это размещается под съёмным защитным кожухом.
Сверлильную головку с набором шестерён зубчатых передач.
Рукоятку перемещения сверлильной головки.
Колонну, ось расположения которой – вертикальная или горизонтальная — определяет тип станка.
Шпиндель, где закрепляется сменный патрон с посадочным местом под инструмент.
Регулируемый стол, в котором предусматривается зона для размещения крепёжных приспособлений или магнитного зажима.
Органы управления.

Сверлильные станки специализированного назначения могут иметь и дополнительные узлы. Например, оборудование, мощность которого рассчитана на длительную работу, обычно снабжается станциями для подвода/отвода смазочно-охлаждающих средств.

Характеристики и конструкция

Чтобы понимать, как работает сверлильный станок по металлу, нужно знать из каких элементов он состоит. Конструкция этого оборудования представляет собой ряд ключевых деталей:

Основание (станина). На нём закрепляются остальные детали. Настольные сверлильные станки по металлу имеют дополнительные отверстия в основании для закрепления его к рабочему столу. На промышленные модели устанавливается тяжёлая станина, которая предотвращает движение оборудования во время работы электродвигателя.
Шпиндельная бабка. Это деталь, в которой установлен подвижный патрон. В него закрепляется режущая оснастка для сверлильного станка.
Электродвигатель и ременная передача.
Направляющая стойка. На ней закрепляются двигатель, ременная передача и шпиндельная бабка. Сама она крепится в основание.

Также станок комплектуется рабочим столом, который может иметь дополнительные фиксаторы для заготовок.

При выборе оборудования важно обратить внимание на ряд характеристик:

Размер. Для себя требуется выбирать модель, которая без труда поместится в помещении. Можно выбрать настольный станок или оборудование со стойкой до пола.
Масса. Наличие тяжёлой станины позволяет избежать вибраций при движении.
Возможность изменения скорости вращения патрона при работе. Если переключатель режимов есть, возможности станка расширяются.
Мощность электродвигателя. Чем тверже материалы будут обрабатываться, тем мощнее двигатель нужен.
Наличие реверса. Есть не во всех моделях.

В продаже есть оборудование с различными дополнительными функциями. Это может быть подсветка, дополнительные зажимы, лазерный указатель, автоматическое поднимание и опускание рабочего стола. От выбора характеристик будет зависеть эксплуатация станка по металлу.

Типы и классификация сверлильных станков

По направлению рабочего перемещения сверла данная техника подразделяется на станки вертикального, горизонтального и радиального исполнений, а по назначению и структуре – на следующие категории:

Портативные/настольные мини-сверлильные станки, предназначенные для получения небольших отверстий в бытовых условиях. Управление перемещением сверлильной головки – ручное;

Настольно-сверлильный Proxxon TBN
Вертикально-сверлильные станки, механизм подачи которых располагается на колонне с круглым или коробчатым сечением;

Вертикально-сверлильный JET JDP-20FT 10000460T
Прецизионно-сверлильные станки, в которых скорость подачи зависит от давления обрабатываемого металла на инструмент. Такое оборудование характеризуется использованием в подвижных узлах (например, в редукторной головке) пар качения, а также повышенной стойкостью оснастки;
Радиально-сверлильные станки, используемые в металлообрабатывающих цехах заводов крупного машиностроения. Скорость вращения шпинделя и механизм подачи здесь располагаются на радиальной консоли, которую (при зафиксированной на столе заготовке) можно вращать и поднимать.

В конструкциях современных сверлильных станков всё чаще предусматриваются системы числового программного управления (ЧПУ), благодаря которым возможно с одной установки производить получение нескольких отверстий различной глубины и диаметра. ЧПУ эффективно при больших программах выпуска однотипной продукции.

Сверлильное оборудование: характеристики и особенности

Сверлильные станки входят в группу металлорежущих станков, которые предназначены для сверления глухих и сквозных отверстий в сплошном материале, чистовой обработки (развертывания и зенкерования) отверстий, нарезания внутренних резьб, вырезания дисков из листового материала и рассверливания.

На сверлильно-фрезерных станках выполняют фрезерование, наклонное торцевое фрезерование, шлифовку поверхности, горизонтальное фрезерование и другие операции. Для их выполнения используют сверла, зенкеры, развертки, метчики и прочие инструменты.

Обработка отверстий на сверлильных станках осуществляется за счет формообразующих движений, которыми являются вращательное движение инструмента и поступательное движение его подачи по оси. Основной параметр сверлильного оборудования — наибольший условный диаметр сверления отверстия (по стали). Кроме этого, станок обладает вылетом, наибольшим ходом шпинделя, скоростными и другими характеристиками.

Для того чтобы растачивать и вырезать отверстия большого диаметра в листовом материале и выполнять притирание точных отверстий необходимы специальные приспособления и инструменты, такие как сверла, зенкера, развёртки, метчики и др.

Классификация сверлильных станков

В зависимости от области применения различают универсальные, специальные и специализированные сверлильные станки, которые подходят для разного рода задач. Специализированные станки, например, идеальны в работе для крупносерийного и массового производств. Они сконструированы на базе универсальных станков и оснащены многошпиндельными сверлильными, резьбонарезными головками и автоматизацией цикла работы.

В рамках этой группы сверлильных станков особо выделяются сверлильные станки с ручным управлением, которые подходят для множества производственных задач.

Среди сверлильных станков с ручным управлением ярким представителем является вертикально-сверлильный станок. На станине станка размещены основные узлы. Станина оборудована вертикальными направляющими, по которым перемещаются стол и сверлильная головка, несущая шпиндель и электродвигатель. При помощи перемещения заготовки отверстия заготовки и шпинделя соотносятся. Для управления коробками скоростей и подачи на станке предусмотрены рукоятки, ручная подача осуществляется штурвалом.

Контроль глубины обработки регулируется по лимбу. В нише размещают противовес, электрооборудование вынесено в отдельный шкаф. Опорой станка является фундаментная плита. В станках средней и тяжелой массы верхняя плоскость плиты используется для установки заготовок.

В отдельных конструкциях сверлильного оборудования внутренние полости фундаментной плиты служат резервуаром для СОЖ. Перемещение стола осуществляется по вертикальным направляющим вручную с помощью ходового винта. В некоторых моделях стол может быть неподвижным (съемным) или поворотным (откидным). По шлангам электронасос подает охлаждающую жидкость, узлы сверлильной головки смазываются насосом, остальные – вручную.

Сверлильная головка представляет собой чугунную отливку. В ней смонтированы коробка скоростей, механизмы подачи и шпиндель. Благодаря тому, что коробка скоростей содержит двух- и трехвенцовый блоки зубчатых колес, шпиндель получает различные угловые скорости. Частота вращения шпинделя изменяется ступенчато и поэтому зависит от коробки скоростей и двухскоростного электродвигателя.

Радиально-сверлильный станок от вертикального отличается возможностью совмещения осей отверстия заготовки и шпинделя посредством перемещения шпинделя относительно неподвижной заготовки в любое место горизонтальной поверхности стола.

По конструктивным особенностям радиально-сверлильные станки разделяют на:

— Станки общего назначения;
— Переносные станки для обработки отверстий в заготовках больших размеров (станки перемещают подъемным краном к заготовке и обрабатывают вертикальные, горизонтальные и наклонные отверстия);
— Самоходные станки, смонтированные на тележках и закрепляемые при обработке с помощью башмаков.

На радиально-сверлильных станках общего назначения заготовка крепится на фундаментной плите или приставном столе. Если заготовка обладает крупным размером, ее устанавливают на полу. В низу плиты есть тумба, в которой может вращаться поворотная колонна с гидравлическим зажимом. Рукав осуществляет перемещения по колонне от механизма подъема и ходового винта. На рукаве установлена шпиндельная бабка, перемещаемая вручную. В шпиндельной бабке находятся коробки скоростей, подач и органы управления. Шпиндель с инструментом устанавливают относительно заготовки при помощи поворота рукава и перемещения по нему шпиндельной бабки.

Сверлильные станки с ЧПУ

Для сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы и легкого прямолинейного фрезерования деталей из стали, чугуна и цветных металлов в условиях мелкосерийного и серийного производства используют вертикально-сверлильный станок с ЧПУ. Оборудование оснащено револьверной головкой с автоматической сменой инструмента и крестовым столом, которые позволяют производить координатную обработку таких деталей как крышки фланцев, панели без предварительной разметки и применения кондукторов.

В станке используется замкнутая система ЧПУ, а в качестве датчиков обратной связи — сельсины. Управление процессом позиционирования и обработки в прямоугольной системе координат регулирует устройство числового программного управления (УЧПУ). В оборудовании есть цифровая индикация, а также предусмотрен ввод коррекции на длину инструмента. Точность позиционирования стола и салазок равна 0,05 мм, дискретность задания перемещений и цифровой индикации — 0,01 мм. Число управляемых координат — 3/2 (всего/одновременно).

УЧПУ, установленное в шкафу, состоит из блока управления приводами салазок, стола кодового преобразователя, считывающего устройства и блока технологических команд. Для комфортного наблюдения за работой механизмов станка, предусмотрен блок ручного управления и сигнализации.

УЧПУ оснащают различными дополнительными блоками: устройствами коррекции радиуса, длины и положения инструмента, значений подачи и скорости резания. В устройство также ставят индикацию перемещений, датчики обратной связи при нарезании резьбы и оборудуют блоками контроля останова на рабочих и вспомогательных ходах и проч.

УЧПУ получает информацию через считывающее устройство. После этого УЧПУ подает команды на автоматический привод перемещения рабочих органов (например, на шаговый двигатель привода салазок) станка. Силовое электрооборудование расположено в шкафу, откуда команды передаются на станочное электрооборудование. Револьверная головка станка с набором инструментов обеспечивает обработку различными инструментами (до шести) в заданной программой последовательности.

Радиально-сверлильный станок с ЧПУ

Радиально-сверлильные станки с ЧПУ используют для обработки отверстий в крупногабаритных заготовках, легкого фрезерования поверхностей и пазов, в том числе криволинейных. Число управляемых координат оборудования составляет (всего/одновременно) 3/2. Точность установки координат — 0,001 мм. В радиально-сверлильном станке заложено программирование перемещения по осям X, Y, Z, параметров режима резания и номера инструмента. Инструмент меняется вручную оператором.

Обрабатываемую деталь закрепляют на фундаменте станка и располагают на столе-плите. По колонне, которая установлена на салазках по вертикальным направляющим, перемещающихся по станине, установочное перемещение выполняет рукав. По его направляющим движется шпиндельная головка, на которой размещена коробка скоростей и привод подач. Направляющие шпиндельной головки и салазок выполняют комбинированные действия (скольжения — качения). Передней поверхностью направляющих шпиндельной бабки является лента из фторопласта. Она работает в паре с передней чугунной термообработанной направляющей рукава. Шпиндель осуществляет осевую подачу по оси Z.

Как правило, для обеспечения бесперебойной работы станка по программе, возле него устанавливают стеллаж, вмещающий 18 инструментов. Каждая ячейка с инструментом оснащена лампочкой, сигнализирующей об очередности его установки в шпиндель. Также ячейки снабжены микропереключателями, реагирующими, если извлечен незапрограммированный инструмент или отработавший инструмент вставлен не в свою ячейку. Работа станка по автоматическому циклу прекращается, при обнаружении отклонений от программы.

Спектр применения сверлильных станков широк. Это оборудование используют в механических, сборочных, ремонтных и инструментальных цехах машиностроительных заводов, а также на предприятиях малого бизнеса.

Особенности управления основными узлами сверлильных станков

Режимы работы рассматриваемого оборудования, с которым нужно работать полуавтоматически или вручную, устанавливают изменением числа оборотов шпинделя. Скорость шпинделя изменяют с помощью зубчатых передач, размещенных внутри сверлильной головки. В агрегатах повышенной мощности изменение скорости и подачи шпинделя достигаются за счет дополнительного вертикального двигателя, установленного непосредственно на сверлильной головке.

Прецизионный сверлильный ZAY7016V

Станки с ЧПУ состоят из нескольких автономно расположенных блоков, каждый из которых управляется индивидуально. Для сокращения времени переналадки используются координатные столы и приспособления.

Поскольку во время сверления выделяется значительное количество тепла, в зону обработки следует непрерывно или периодически подавать смазочно-охлаждающие вещества. В оборудовании с ручной подачей шпинделя для этого используется машинное масло, для более мощных систем – сульфофрезол или водно-масляные эмульсии. Управление системой охлаждения ведётся на основании показаний встроенных датчиков температуры.

Как выбрать сверлильный станок

Чтобы правильно выбрать сверлильный станок для металла требуется учитывать особенности его использования и характеристики. Ниже будет представлен ряд моментов, которые требуют отдельного внимания при покупке оборудования.

Как часто будет использоваться станок

Выбирая рабочий инструмент, любой мастер скажет, что нужно определять насколько часто он будет использоваться. У производителей станков есть линейки с профессиональными и любительскими машинами. Если оборудование будет использоваться каждый день по 3 часа и более, нужно выбирать профессиональную модель. Такие машины износоустойчивые, надёжные и производительные. Если же речь идёт об одиночном использовании в разных ситуациях, экономичнее будет выбрать любительскую модель. Станки из этой серии не предназначены для серийного производства, однако в своей мастерской пригодятся для решения множества задач.

Какая нужна мощность оборудования

Мощность станка является ключевым параметром при выборе. При сверлении отверстий большого диаметра в твердых материалах требуется выбирать более мощное оборудование. Также важным моментом при постоянной работе с твердыми и толстыми материалами является наличие системы охлаждения. Без неё шпиндель быстро выйдет из строя.

Сложные ли это будут детали

На вертикальном станке неудобно делать множество отверстий в одной заготовке. Если такие детали будут попадаться часто, требуется выбирать радиальную систему. С её помощью достаточно закрепить громоздкую заготовку на рабочем столе и в дальнейшем передвигать только шпиндель.

Нужны ли дополнительные опции

В современных моделях могут присутствовать различные дополнительные функции, которые призваны обеспечивать наибольший комфорт и облегчать работу человека. От их наличия возрастает цена оборудования. Это может быть электронный циферблат скоростей, возможность переключения передач, подсветка или лазерный указатель. Решать нужны или не нужны дополнительные функции только человеку, выбирающему сверлильный станок.

Работа на станке

Напряжение сети

Для домашнего использования оборудования требуется удостовериться в том, что он работает от сети в 220 вольт. Эта информация указывает в техническом паспорте станка и на табличке с характеристиками, которая закрепляется на одной из его сторон.

Правила работы на сверлильном станке

Сверлильное оборудование требует соблюдения правил эксплуатации, чтобы добиться желаемого результата, не сломать механизмы и не получить травм. Требования:

Перед началом работы проверить насколько прочно закреплён станок на рабочей поверхности.
Оценить состояние оснастки. Нельзя использовать свёрла с неправильной заточкой или визуальными повреждениями. Оборудование должно иметь заземление, чтобы не травмировать человека.
Проверить насколько прочно закреплён патрон.
Заготовку требуется закреплять к столу с помощью специальных зажимов. Нельзя удерживать деталь руками.
После выключения станка, сметать стружку нужно с помощью металлической щётки. Делать это голыми руками запрещено.
Для защиты глаз требуется использовать защитные очки.

Нельзя пытаться перекинуть ремень между шкивами во время работы электродвигателя.

Сверлильный станок своими руками

Для того чтобы не тратить время на поиск подходящего варианта и деньги на приобретение можно сделать подходящее устройство для своих нужд самостоятельно. Самодельный сверлильный станок можно создать из обычной дрели. Конструкция включает следующие элементы:

электродрель;
основание;
стойку;
крепление дрели;
механизм подачи.

Домашний сверлильный станок собирается следующим образом:

Создание основы. Деревянный брусок закрепляют с помощью саморезов на любой основе. Можно взять колоду, главное, чтобы ее вес был больше дрели.
Сборка механизма. Направляющую для мебели прикручивают к бруску. В деревянной доске просверливают с помощью фрезы отверстие под основание дрели. Уголок закрепляют на доске. Полученную конструкцию соединяют с направляющей, которую дальше вставляют в основу.
Делают рукоять для движения платформы. На колоду крепят уголок и уже к нему деревянную планку. Стальную пластину одним концом соединяют с платформой и вторым концом с ручкой.
Закрепляют дрель на платформе с помощью хомута.
Для дополнительной устойчивости конструкции колоду фиксируют с помощью уголков на квадратной столешнице.
Пружину закрепляют одним концом к стойке, а другим к платформе.
Создают подставку для станка. Доску небольшого размера прикручивают к столешнице.

Характеристики

При выборе оборудования необходимо правильно подобрать компоновку станка и технические характеристики согласно планируемым работам.

Тип станка. При обработке больших и тяжелых заготовок больше подходят радиально-сверлильные, маленьких — вертикальные.
Мощность. От этого параметра напрямую зависит производительность и расход электроэнергии.
Напряжение питания. 220 В — небольшое оборудование хоббийного класса, 380 В — профессиональные станки.
Максимальный диаметр сверления. Этот параметр характеризует максимальный диаметр сверления в стали 45.
Частота вращения шпинделя. Зависит от редуктора станка и, в зависимости от оборудования, может составлять 2000 — 3000 мин
-1
. Различные материалы обрабатываются на различных частотах вращения.

Сверлильные станки специального назначения

Разнообразие сверлильных станков специального назначения довольно обширное. Для особых случаев сверления создают устройства, способные сверлить отверстия в заданных местах специальным инструментом.

Современные строители часто используют переносные сверлильные станки. Их оснащают коронками для сверления кольцевых отверстий. При этом организуется подача воды в зону обработки и ее отвод с фильтрацией (для повторного использования).

Промышленные перфораторы на станине способны бурить отверстия в железобетонных конструкциях. Их могут устанавливать вертикально или горизонтально. При необходимости станина дает возможность направлять инструмент под заданным углом.

Видео: обзор – сверлильный станок ЭНКОР КОРВЕТ-49.

Классификация сверлильного оборудования по универсальности его использования

Принято делить сверлильное оборудование на несколько групп по использованию в технологии изготовления деталей.

Универсальные станки используются для производства самого широкого диапазона работ с металлом и другими конструкционными материалами. Подобные установки используют при изготовлении штучных деталей. При сверлении оператор может менять оснастку и заменять сверла (зенкеры, развертки и метчики), сообразуясь с технологической последовательностью обработки изделия.
В массовом производстве универсальное оборудование задействуется редко, хотя при необходимости в технологической линии могут устанавливаться универсальное станочное оборудование. Его применяют исключительно для выполнения только определенной операции.
Станки для сверления глубоких отверстий относят к группе специализированных. В подобных процессах применяют инструмент с устройствами для организованно подвода СОЖ. В технологических линиях детали переходят с одной установки на другую. Например, при необходимости последовательного сверления, зенкерования и развертывания отверстия. Качество и точность обработки на каждой последующей операции повышается.
Специальные сверлильные станки выполняют только одну определенную операцию. Их используют в течение нескольких лет только для выполнения одной и той же операции.

На подобном оборудовании используют определенные кондукторы и типы сверл. Например, при производстве двигателей на предприятии сверление блока цилиндров для последующей установки шпилек выполняется на многошпиндельном станке. Все отверстия располагаются на заданных местах. При постановке на сверление деталь четко ориентируется относительно базовых ориентиров, и фиксируется от смещения.

Потом сразу несколько сверл многошпиндельного станка формируют отверстия требуемого диаметра.

Конструктивные особенности

Существует просто огромное количество различного сверлильного оборудования, все они имеют свои конструктивные особенности. Наибольшее распространение получили модели вертикальной компоновки. Классическая конструкция вертикального станка состоит из следующих элементов:

Шпиндельная бабка предназначена для размещения рабочего патрона, в котором будет фиксироваться режущий инструмент. Частить устройство может с различной скоростью.
Шпиндель является частью сверлильной головки, в которую также входит ременная передача и электрический двигатель, приводящий в движение режущий инструмент. Ременная передача позволяет регулировать количество оборотов, а также защитить электродвигатель от перегрузки. Кроме этого, привод может быть выполнен в виде сочетания звездочек и шестерен.
Бабка крепится на несущей стойке, которая изготавливается при использовании металла с высокой прочностью. При создании стойки уделяется больше всего внимания жесткости.
Вся конструкция базируется на массивной плите. Изготавливается она из стали или чугуна методом литья.
Схема предусматривает наличие коробки скоростей. Она позволяет регулировать скорость вращения режущего инструмента. Практически все технологические карты по изготовлению различных изделий указывают на то, при какой скорости должна проводится обработка.
Панель управления может состоять из различных клавиш и тумблеров. В последнее время чаще встречаются модели станков с установленным сенсорным дисплеем, через который проводится установка основных параметров.
Чертеж современных сверлильных станков предусматривает и наличие защитного стекла, изготавливаемого из материалов с повышенной устойчивостью к механическому воздействию.

Каждый узел перед началом выполнения работ должен тщательно проверяться.

Это интересно: Сварочный инвертор Ресанта САИ-220: характеристики, схемы, отзывы покупателей