Делаем сверлильный станок своими руками: из дрели, мини, полноценный

Что дешевле?

Допустим, цена на понравившуюся станину вас не устраивает. Или дрель если «ломовая», с ударным механизмом, бывшая в работе по строительным конструкциям и биение патрона видно на глаз. Тогда первым делом выясняем, если и в пределах досягаемости мастер, владеющий токарным станком повышенной точности (не грубее 0,02 мм).

Что, между прочим, не факт – станок повышенной точности стоит очень дорого и на потоке расхожих заказов никогда не окупается. Но, положим, нашелся. Берем чертежик на рис. справа, идем к нему и спрашиваем, сможет ли он выточить это из стали не хуже 30ХГСА, и сколько возьмет за работу.

«Это» – чертежи шпинделя настольной сверлилки. Остальные ее детали можно выточить на обычном станке, или найти в развалах на железном базаре либо у себя в хламе. Скорее всего, окажется, что купить станину стол дешевле, а если прикинуть расходы на остальное, то, возможно, обрисуется и дрель повышенной точности.

Важные технические характеристики

• Максимальный диаметр сверления (32-55 мм), диаметр концевой/торцевой фрезы, которые можно ставить наряду со сверлами.
• Расстояние от шпинделя до стола (от 750 до 1100 мм) – предельный вертикальный подъем консоли по вертикали, определяющий максимальную высоту заготовки, которую может разместить радиально сверлильный станок.
• Горизонтальное перемещение сверлильной головки (от 530 до 1280 мм) – определяет наибольший радиус возможного расположения отверстfий.
• Наличие правого/левого вращения и режима нарезания внутренней резьбы для нарезки правосторонней и левосторонней резьбы.

Вы можете подобрать недорогой радиально-сверлильный станок для работы в мастерской и гараже, или мощную машину для промышленных целей. У наших менеджеров вы также узнаете все о подходящих дополнительных приспособлениях (тиски, струбцины, наклонные столы, разметочные плиты и т.д.), за счет которых станок радиально сверлильный может увеличить производительность работы.

Видео

Выбираем станину

Станину для дрели (которые продавцы почему-то упорно именуют стойками) нужно выбирать не по производителю («китай» – не «китай»); сейчас на рынке и «немецкого китая» полно, не говоря уже об изделиях постсоветских государств. Нужно проверить конструкцию.

Первое – образцы с пластиковыми не капроновыми вкладышами подшипников скольжения отбраковываются однозначно: биение и увод сверла более чем на 0,5 мм появятся уже на 10-й – 20-й «дырке» и далее будут увеличиваться. Второе – люфт консоли. Берем ее за дальний конец, покачиваем вверх-вниз и в стороны при зажатом фиксаторе. Заметной «болтушки» быть не должно (тактильное чувство нетренированного человека ощущает биение 0,4-0,5 мм).

Далее – осмотр конструкции, см. рис. ниже. Для обычной сверловки подойдет показанная на поз. 1. Идеальный вариант – на поз. 2: цанговый зажим дрели, смещение колонны вбок уменьшает вибрацию консоли на порядок, а повернув ее вбок на 45 градусов, можно фрезеровать от руки с точностью «как умеешь» деталь на штатном не сдвижном столе, сняв пару креплений стола, т.к. при этом его смещение вручную относительно горизонтальной рабочей оси консоли будет линейным.

А вот образчик на поз. 3 не берите ни в коем случае. Во-первых, воротник его колонны низкий и ее крепление ненадежно. Во-вторых, продольные пазы под стол облегчают ручную фрезеровку «как получится», но, в отличие от диагональных, не гасят вибрации станины.

Делать или покупать?

Электродрель это уже готовые привод, передача, шпиндель и патрон в моноблоке. Поставить его на каретку станка – и можно сверлить. По точности решение, вообще говоря, не оптимальное (см. далее), но во многих случаях приемлемое, зато избавляющее от необходимости заказывать дорогие точеные детали повышенной точности, см. ниже.

• Эпизодическая сверловка/фрезеровка для себя с точностью какая получится – станина пластиковая литая или стальная штампованная. Механизм подачи рычажный с коленчатым рычагом (см. далее). Подшипники скольжения каретки (см. далее) сталь по стали или с капроновыми вкладышами. Цены – $20-$30.
• Регулярная сверловка для себя или на заказ с обычной машиностроительной точностью. Обрабатываемые материалы – до твердости и вязкости обычной конструкционной стали. Все то же, но подшипники скольжения сталь по стали (хуже) или с бронзовыми втулками, а станина – чугунная литая или (дороже) композитная также вибропоглощающая. Цены – $30-$40.
• Регулярная сверловка и фрезеровка любых поддающихся инструменту материалов с периодическими перегрузками инструмента и/или с повышенной точностью – подшипники скольжения только бронза по стали, станина чугунная. Механизм подачи зубчато-реечный (еще см. далее); консоль вибропоглощающая. Цены – $60-$180.

Примечание: как правило к станинам для дрели опционально предлагается поворотно-сдвижной стол для детали, позволяющий производить отдельные виды фрезеровки. Цена в пределах $20.

Если все же делать

Тем не менее, возможны случаи, когда самодельный сверлильный станок либо обойдется дешевле или вовсе даром, либо самая лучшая дрель на станине его не заменит. Дело в том, что на колонну, кроме изгибающих и вибрационных нагрузок передаются также крутильные от рабочего органа (инструмента – сверла, фрезы).

Обусловлено это разностью плеч рычага от оси колонны до ближнего к ней и дальнего краев инструмента; крутильные нагрузки от фрезы, грызущей материал одни краем, на порядок больше, чем от сверла. Поэтому получить точность обработки дрелью на станине свыше 0,1 мм нереально (почему – см. далее), а допустим, под резьбу М3 нужно отверстие 2,7;

1. Вы радиолюбитель и работаете с компонентами с шагом выводов 2,5 и 1,25 мм («тысяченожки» с шагом 0,625 мм монтируются уже только на плоскость). Тогда вам нужен сверлильный станок для печатных плат с точностью не хуже 0,05 мм;
2. Вы занимаетесь другими тонкими работами по дереву и металлу. Напр., сделать красивую изящную шкатулку или надежный тайник в доме, применяя только ручную сверловку, невозможно;
3. Сверлите/фрезеруете вы от случая к случаю для себя и точность вас устроит какая выйдет, а в загашниках полно всякого металлохлама.

Компоновка

Но, допустим, нам нужна точность выше, и фрезеровать пазы надо, ее не теряя. В таком случае первостепенную важность приобретает компоновочная схема станка.

Оптимальный вариант – расположение шпинделя и привода по разные стороны колонны, поз. 1 на рис. Тяжелый мотор в данной схеме действует как противовес сейсмоустойчивых зданий: отражает в противофазе вибрационные и крутильные нагрузки от шпинделя. В области колонны от частично гасят друг друга.

Гашение максимально, если центр тяжести каретки находится точно по оси консоли, и тем выше, чем тоньше сверло и меньше нажим на него. Т.е., точность станка на тонкой работе повышается, и в то же время он без ее потери выдерживает довольно значительные перегрузки.

Примечание 4: делать сверлилку для точной работы с непосредственным приводом на шпиндель и расположением его и привода на одной стороне каретки можно, если есть готовая виброгасящая станина, напр. от старого микроскопа (под 2) и т.п. оптических приборов.

В мини станках для печатных плат и ювелирных работ наблюдается неприятный эффект: чтобы получить точность выше 0,05 мм, колонну приходится делать непропорционально толстой, поз. 3. Вызвано это тем, что ее способность поглощать вибрации и крутильные нагрузки определяется площадью поперечного сечения, которая с уменьшением размеров детали падает по квадрату.

Для плат под компоненты с шагом выводов 2,5 мм, а также мелкие слесарно-столярные работы достаточно точности 0,05 м. При этом основное влияние на ее ухудшение оказывают изгибающие колонну нагрузки. Чтобы парировать их, достаточно применить сдвоенную колонну из прутка 10-14 мм из обычной конструкционной стали, поз. 4.

Если достаточно обычной точности 0,375 мм, то путем сдваивания колонны сверлильный станок для эпизодических работ удается сделать даже из дрели и водопроводных пропиленовых труб, поз. 5. Ресурс его до потери точности невелик, но и материал-то дешев и обработки на заказ не требует.

Консоль

Посмотрим еще раз на рис. с фабричными станинами. Конструкции их консолей с каретками-полурамками похожи; они вполне рациональны, но рассчитаны на автоматизированное и роботизованное производство: точное литье и затем чистовая обработка по месту на агрегате с ЧПУ и лазерным замером.

Схема аналога консоли с полурамкой любительской разработки дана слева на рис.:

Первое, что обращает на себя внимание – нужно вырезать 5 деталей из толстого стального листа, сторцованного (обработанного торцевой фрезой) на ровность и параллельность сторон. Второе, торцевые срезы вставок, залитых темно-серым, также должны быть ровными, чистыми, параллельными. Т.е. и тут без фрезерного станка не обойтись.

Конструкция консоли сверлильного станка, мало технологичного в массовом производстве, но приспособленная для изготовления кустарными способами, показана справа на рис. (механизм подачи и привод с кронштейном условно не показаны). Более, того, в ней биение сверла на неоднородностях материала вызывает перекос каретки на колонне и направляющей в противоположные стороны, и боковой уход инструмента не превышает величины люфта во вкладышах скольжения.

Из толстой пластины вырезается всего одна деталь – ползун 4. Точная его обработка нужно только в области зажима колонны и установки направляющей, а 3 бронзовых втулки-вкладыша точно подгонит по месту любой токарь средней квалификации, если дать ему колонну и направляющую каретки (они могут быть выточены с обычной точностью).

Чтобы весь сборочный узел о сварки не повело, варить нужно как пред. случае: электрод ОМА-2 или тоньше, постоянный ток до 60 А. Швы проваривают также поочередно прихватами: «тычок» на одном, такой же на таком же дальнем, расположенном симметрично. Затем прихват ближнего к первому шва, такой же на диаметрально противоположном ему, и т.д., и т.п., пока не будут проварены все швы.

Примечание: точность станка с описанной консолью будет выше, если ее собирать не на сварке, а на винтах с проклеиванием высокопрочным клеем по металлу (холодной сваркой). Сначала все собирают без клея, выверяют обоймы на параллельность и затягивают крепеж. Затем винты поочередно выворачивают, капают в из гнезда клей и туго заворачивают обратно. Муторное дело, но получить таким образом самодельную сверлилку с биением сверла меньше 0,02 мм реально. Если, конечно, шпиндель и патрон отцентрованы не хуже.

Металл или дерево?

Начинающим всегда кажется, что работать по дереву легко и просто. Испорченная заготовка сгодится на мелкие поделки или топливо. Возможно, поэтому в последнее время наблюдается настоящее поветрие: самодельные станки с ответственными деревянными деталями.

В результате на свет порой появляются монстры, которые, наверное, удивили бы и Архимеда, см. рис. справа. Однако вспомним: наилучшая достижимая точность на дереве /– 0,5 мм. В металлообработке резанием наибольшая допустимая погрешность по умолчанию 0,375 мм (в Англии и США 0,397 мм = 1/64 дюйма).

На этом вопрос об использовании дерева как основного конструкционного материала станка закрывается без обсуждения, что, мол, дерево к тому же на порядки легче металла деформируется, изнашивается и повреждается. Ну, а любителям глубокого внутреннего самоудовлетворения в изделиях – вольная воля за свои деньги и труды.

Особенности применения сверлильной стойки

С ее помощью можно легко превратить обычную дрель в сверлильный станок и добиться качества обработки материала, приближенного к заводскому. Используя стойку-станок, удается обеспечить плавный ход сверла строго по прямой линии. За счет надежной фиксации инструмента исключается его смещение относительно оси движения – проделываемые в материале отверстия будут точными и аккуратными.

Дрель располагается на кронштейне таким образом, чтобы сверло было направлено вниз строго перпендикулярно. Инструмент подключают к электросети, устанавливают на рабочем столе заготовку – под сверлом должно находиться место будущего отверстия. Зафиксировав клавишу пуска на дрели, можно приступать к сверлению. Для этого нужно с помощью рычага перемещать ее вниз, после проделывания отверстия – вверх.

Работа на станке для дрели отличается от ручного сверления тем, что  перемещается заготовка относительно инструмента, а не наоборот. Таким образом, оператор меньше утомляется, добивается высокой точности сверления и значительно экономит время при выполнении работ.

Ошибки в конструкции

Все усилия по изготовлению сверлильного станка своими руками пойдут насмарку, если при его конструировании были допущены принципиальные ошибки. Самые распространенные из них показаны на рис.:

Поз. 1 – это консоль или как? Штатной нагрузки от упора инструмента эта рамочка долго не выдержит. О точности и говорить не приходится. Поз. 2, в дополнение: делать колонну сверлильного станка трубчатой нельзя. изгибающие нагрузки труба держит, но против крутильных бессильна, а вибрации только усиливает.

Поз. 3 – сделать сверлилку из старого фотоувеличителя соблазн велик, тем более что выполнена она хоть с начальной, но оптической точностью. Но! Держатель штанги увеличителя не рассчитан на упор от инструмента. В результате при сверлении оргалита уход сверла на подаче в 20 мм достигает 1,5 мм (!).

Поз. 4 – сдваивание колонны в поперечном направлении ничего не дает. Устойчивость станка к нагрузкам будет ничуть не выше, чем на одинарном штыре того же диаметра. Поз. 5, в дополнение: несимметричная относительно оси колонны отбойная пружина не гасит вибрации и крутильные нагрузки, а усиливает их. Раз уж так, нужно было ставить 2 одинаковых пружины на обе стойки. А лучше бы сделать колонну, как показано здесь:

По каким параметрам делать выбор?

Диаметр зажимающего фланца. Данный параметр влияет на величину дрели, который можно зафиксировать на стойке. У разных моделей его значение может составлять, к примеру, 43 или 65 мм и т.д. Как правило, каждый станок рассчитан на работу с инструментом определенной модификации конкретного производителя.

Рабочая длина. Ее значение зависит от высоты стойки и определяет ход инструмента.  Чем больше этот показатель, тем выше удается  поднимать дрель, следовательно, тем более крупные заготовки можно размещать на рабочем столе. Данный параметр обычно  составляет  200 – 300 мм. Но есть модели с рабочей длиной до 500 мм. У такой стойки для дрели цена выше, чем у моделей со стандартной величиной.

Если вам нужна качественная, надежная стойка,  купить ее вы можете в нашем интернет-магазине. Мы предлагаем модели от ведущих производителей инструмента: Bosch, Prorab, STAYER, Энкор. Выбирайте подходящую модель и делайте заказ. Оформить покупку можно через сервис «Купить в 1 клик» или по телефону 8-800-333-83-28.

Мы предлагаем станки стойки сверлильные по всей России: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Челябинск, Нижний Новгород и многие другие города с доставкой и гарантией, звоните! Узнать подробную информацию об условиях и стоимости доставки Вы можете у наших менеджеров.

Подача

Важную роль для точности сверловки имеет также устройство механизма подачи шпинделя (каретки в станке из дрели): рывки и/или неравномерное усилие подачи как минимум увеличивают биение сверла. При сверловке тонким твердосплавным сверлом в таком случае весьма вероятны его увод, поломка и как следствие – непоправимая порча трудоемкой заготовки.

В станках и станинах для дрели повышенной точности применяется зубчато-реечный механизм подачи (слева на рис.), обеспечивающий ее полную равномерность и, что особенно важно для ручной подачи, точно пропорциональную отдачу упора инструмента в руку. Для этого необходимы зубчатая рейка и шестеренка-триба с вполне определенным профилем зубьев – эвольвентным.

В противном случае подача пойдет рывками даже при абсолютно плавном нажиме на рукоять. Сделать «на колене» пару рейка-шестерня с одинаковыми эвольвентными зубьями нереально; подобрать подходящую готовую пару мало вероятно, поэтому зубчато-реечные механизмы подачи в самодельных сверлилках встречаются крайне редко.

Чаще делают простой однорычажный механизм подачи, в центре на рис., но это далеко не оптимум. В начале и в конце рабочего хода, когда плавность подачи и точность сверловки особенно важны, он передает упор в руку недостаточно, а в середине хода избыточно, отчего растет вероятность застревания инструмента в вязком материале.

Разбор конструкций

Образцы удачных технических решений, а также не столь существенные конструктивные недочеты рассмотрим на примерах нескольких самодельных сверлильных станков.

Для радиолюбителя, моделиста, умельца-миниатюриста и/или ювелира интерес может представлять простой мини – сверлильный станок с непосредственным приводом (чертежи даны на рис. справа). Особенность конструкции – мотор привода жестко крепится к ползуну, а подача только снизу столом.

Демпфером вибраций и поглотителем крутильных нагрузок служит сам массивный электродвигатель, точь-в-точь как антисейсмический груз на высотных зданиях. Благодаря этому все детали, кроме конуса Морзе с переходником на вал мотора можно выполнять обычной точности: точность сверления определяется биениями вала мотора биение конуса с переходником биение самого сверла.

Стол с зубчато-реечный механизмом подачи без проблем меняется на рычажный. Двигатель лучше использовать коллекторный постоянного тока: у асинхронных моторов с конденсаторным пуском из-за неравномерности вращающегося магнитного поля и скольжения ротора в нем вращение вала менее равномерно.

Кроме того, скорость вращения коллекторного мотора хорошо регулируется хоть бы простым реостатом, а для регулировки скорости асинхронного движка нужно менять частоту питающего тока. То же – для синхронного с магнитным ротором. Максимальная частота вращения вала мотора – 800-1500 об/мин. Мощность на валу для сверления отверстий до 3 мм – 20-30 Вт; для отверстий до 6 мм – 60-80 Вт.

Примечание: для фрезерования данный станок непригоден, т.к. подшипники вала мотора не рассчитаны на боковые нагрузки и станок в таком режиме быстро потеряет точность.

Здесь на рис. даны чертежи уже полнофункционального сверлильного мини-станка того же назначения также с непосредственным приводом:

Он снабжен отдельным шпинделем, что позволяет, во-первых, заправлять в патрон №1а сверло максимального диаметра 6 мм; для 8-10 мм сверл движок слабоват. Во-вторых, производить фрезеровку зубоврачебными борами. Видимо, автор конструкции часто применяет именно эту операцию, исходя из чего и выбрана скорость вращения мотора.

Без ее уменьшения сверлить на этом станке нужно твердосплавными сверлами, а для использования обычных дополнить конструкцию регулятором оборотов; в таком случае мотор нужен не менее чем на 60 Вт. Бросающийся в глаза недостаток данного станка – простой рычажный привод подачи – легко устраним: рычаг подачи заменяется на коленчатый без доработки остальных деталей.

Для повышения точности обработки желательно также поставить вторую отбойную пружину (поз. 14 на рис. и 9 в спецификации; там и еще напутано) симметрично первой, на другом конце поводка шпинделя. Более серьезный недостаток конструкции – отбойные пружины не участвуют в гашении вибраций и крутильных колебаний.

Чертежи сверлильного мини-станка, задуманного как полноценный конструктивно, но с досадными ошибками, даны на рис; конструкция каретки аналогична консоли в пред. конструкции.

Благодаря установке сильной отбойной пружины в надлежащее место здесь оказалось возможным жестко закрепить шпиндель в каретке, что на первый взгляд уменьшило количество деталей, требующих повышенной точности изготовления. Но только при подаче снизу столом, да и то, фиксация ползуна 5 и каретки 4 парами винтов 17 и 16 соотв. ненадежна и портит колонну; лучше было бы применить винтовые зажимы.

А при подаче освобожденной каретки рычагом только его сочленения предотвращают проворот каретки. Люфт любого из шарниров рычага в 0,02 мм, с учетом его соотношения с длиной плеч колена, даст боковой уход сверла на 2 мм и более, парировать который возможно только рукой.

На этом рис. – чертежи станины для сверлильного станка из дрели с полурамочной кареткой, «почти как настоящего».

Стол с подачей

Сверловка тонких хрупких/вязких деталей получается точнее, а вероятность ухода и поломки сверла меньше, если шпиндель закреплен неподвижно, а стол с деталью подается вверх к нему, поэтому во многих сверлилках для тонких работ стол снабжают отдельным механизмом подачи.

По инерции мышления его часто делают также зубчато-реечным, см. напр. далее. Но, учитывая, что масса стола в данном случае много больше таковой детали, стол с рычажной подачей  оказывается ничуть не хуже, зато полностью доступным для изготовления в домашних условиях. Его устройство показано на рис.:

Нюанс один: чтобы обойму не повело при сборке, ее плотно вставляют в сквозное отверстие основания и приваривают снизу (с испода). Варить нужно электродом ОМА-2 или тоньше постоянным током 55-60 А короткими диаметрально противоположными прихватами («тычками»).

Размеры стола для печатных плат и ювелирных работ 60-150 мм в диаметре; толщина 6-12 мм. Диаметр хвостовика стола 12-20 мм; длина на величину хода подачи (20-30) мм. Трубку под хвостовик (толщина стенок от 1,5 мм) желательно проточить или засверлить и пройти разверткой, чтобы хвостовик ходит в ней плавно без заметного люфта. Короткое плечо рычага делают длиной прим. равной диаметру стола; длинное – какое хотите.

Устройство и принцип работы

От более простых вертикальных, станк радиально-сверлильный отличается наличием поворотной в горизонтальной плоскости консолью (траверсой). На ней закреплен шпиндель со двигателем, который в свою очередь линейно перемещается по направляющим. В итоге можно подвести инструмент к любой точке закрепленной на столе заготовки, что снижает машинное время получения множества отверстий.

Кроме того, при правильной базировке обрабатываемой детали можно получить ряд отверстий, находящихся по дуге окружности с большой точностью взаимного расположения.

Устройство сверлилки

Фантазия непременное условие любого творческого успеха, но в машиностроении она бесполезна без точных расчетов и сверки с проверенными опытом решениями. История станкостроения насчитывает тысячелетия – лучковые токарные и сверлильные станки с ножным приводом использовались уже в конце каменного века.

По теме этой статьи проверенный образец – настольный вертикально-сверлильный станок промышленного образца. По нему и будем сверяться, выбирая и решая, как лучше сделать сверлильный станок собственноручно: в эксплуатации находятся единичные экземпляры сверлилок, которым перевалило за 100, и точность они до сих пор держат.

Устройство настольного вертикально-сверлильного станка показано на рис.:

Его основные модули станина, колонна, консоль и стол для детали. Составные части основных узлов слегка выделены цветом, а их компоненты цветами поярче. Простейший стол (не считая деревянного чурбака) – тиски. Стол поворотно-сдвижной позволяет кроме сверловки производить также некоторые фрезеровочные операции. Станина как правило наглухо крепится к верстаку или др. надежной опоре.

В работе консоль при помощи подъемно-поворотного механизма ползуна устанавливают в требуемом положении сообразно размерам и конфигурации обрабатываемой детали, и фиксируют. Подача шпинделя на рабочий ход осуществляется отдельным механизмом подачи. В любительских и промышленных для домашнего пользования конструкциях подъемно-поворотный механизм это чаще всего рука оператора, а фиксатор – винтовой зажим ползуна, см. рис. справа;

по ТБ то и другое допустимо. Но что непременно должно быть в конструкции сверлильного станка по требованиям тех же ПБ, так это отбойное устройств или просто отбойник: если бросить рукоять подачи, шпиндель или каретка вместе с ним должны автоматически отскочить вверх до упора. В домашних сверлилках отбойник чаще всего пружина, установленная в подходящем месте, см. далее.

Примечание: промышленное производство, продажа и использование на предприятиях и в мастерских ИП сверлильных станков без отбойного устройства запрещены ПТБ.