Сверлильные станки, их роль в промышленности

Основные положения

Магнитные сверлильные станки – это разновидность металлорежущих станков сверлильной группы. Код товарной номенклатуры ВЭД 8459700000. Конструктивно, магнитный сверлильный станок представляет собой легкий сверлильный привод, подвижно закрепленный на штативе, снабженном электрическим или постоянным отключаемым магнитом. Как правило, сверлильный привод магнитного станка оборудован коллекторным электродвигателем, питающимся от сети, но встречаются также станки с мотором, получающим энергию от аккумулятора, трехфазным асинхронным электродвигателем, пневматическим мотором, гидравлическим мотором и даже бензиновым двигателем внутреннего сгорания.

Сверлильные станки на электромагнитном штативе являются наиболее распространенной разновидностью магнитных сверлильных станков. Доля их выпуска в мировом масштабе превышает 90%. Из них, основные продажи приходятся на сверлильные станки массой до 17 кг, с одной скоростью сверления, ручной подачей сверла, мотором мощностью от 700 до 1300 Вт и возможностью сверлить сквозные отверстия корончатым сверлом диаметром до 38 мм (1 ½”).

История появления магнитных сверлильных станков

Появление магнитных сверлильных станков было обусловлено развитием тяжелой промышленности в конце XIX начале XX веков, а также активным внедрением электрических моторов и, вообще, электрификацией индустрии.

Один из первых образцов магнитного сверлильного станка, информацию о котором можно найти в исторических источниках, это «Матер и Платт», 1900 года, с мощностью электропривода 2 л.с., максимальным диаметром спирального сверла 63 мм и прижимной силой около 3 тс на хорошей поверхности. Похоже, что масса этого станка была от 400 до 700 кг.

Значительному продвижению в развитии производства магнитных сверлильных станков способствовало изобретение кольцевого сверла, или, по-другому, кольцевого резца, корончатого сверла. В 1973 году патент на изделие под названием периферический резец «Rotabroach» был получен Дугласом Хоугеном в Соединенных Штатах. В 1974 году был запатентован магнитный сверлильный станок, использующий такие кольцевые сверла – фрезы. Патент поддерживался во всем мире в течение 17 лет.

Прорыв в технике сверления, вызванный появлением магнитных сверлильных станков и корончатых сверл был настолько впечатляющим, что практически сразу в нескольких странах появились компании, производящие магнитные сверлильные станки и корончатые сверла по лицензии «Хоуген Мануфакчуринг Инкорпорейтед», как, например, в  1975 году в Англии компания Neepsend Plc. открыла фирму Rotabroach Ltd.

С тех пор, несколько фирм в Европе, Китае, Японии и на Тайване выпускают магнитные сверлильные станки, как под своими брендами, так и ОЕМ.

Основными компаниями, имеющими собственное производство магнитных сверлильных станков, в настоящее время являются:

Hougen Manufacturing Inc  (США);

Fein, Alfra  и некоторые другие (Германия);

Universal Drilling and Cutting Equipment (UDCE), Rotabroach, G&J Hall (Великобритания);

Promotech  (Польша)

Lee Yeong (AGP Tools) (Тайвань)

Nitto Kohki, Hitachi Koki (Япония)

Основными мировыми ОЕМ производителями, изготавливающими магнитные сверлильные станки для ведущих брендов, являются UDCE в Англии, Promotech в Польше и AGP на Тайване. Например, для таких фирм, как Makita, DeWalt, Hitachi, Milwaukee и Metabo магнитные станки выпускает U.D.C.E., для немецкой BDS некоторые модели, а также весь модельный ряд  для JEI Solutions (Великобритания) и «НПО Вектор» (Белоруссия) делает Promotech, а AGP производит машины для Rotabroach и Jepson. В Китае, на заводе Euroboor, изготавливают станки для RUKO, «Векпром» и других.

История появления магнитных сверлильных станков в России

Трудно сказать точно, когда в России появился первый импортный магнитный сверлильный станок, но это произошло не позже 1998 года. Первыми на российский рынок пришли Fein, Atlas Copco (теперь это Milwaukee и AEG) и FLEX. В начале двухтысячных появились польский Promotech под белорусским лейблом «Вектор» и немецкие станки ALFRA, а также европейский бренд фирмы Universal  – Magtron. С 2003 года поставляются тайваньские магнитные станки AGP под названиями «Элмос» и «Evolution». Кроме этих моделей можно было встретить Hitachi, RUKO, Euroboor, Powerbor и другие.

Российское производство магнитных сверлильных станков в компании «Хайтек инструмент» началось в 2007 году. Сначала была компиляция с использованием магнитных штативов тайваньского производства и немецких электроприводов, а потом было организовано собственное производство электромагнитов, корпусов станков, держателей корончатых сверл.

На территории бывшего Советского Союза реальным производством, а не сборкой, магнитных сверлильных станков пока занимается только «Хайтек инструмент»

Теоретические основы

 Для получения  минимальных массогабаритных показателей в конструкции магнитного сверлильного станка применяются универсальные коллекторные электродвигатели сблокированные с одно или многоскоростными редукторами. Мощность электропривода находится в пределах 600 – 3000 Вт. Частота вращения выходного вала не превышает 1100 об/мин.  На подавляющем большинстве магнитных сверлильных станков скорость  фиксирована или выбирается из двух возможных. В диапазоне от 250 до 600 об/мин частота вращения подходит для сверления отверстий диаметром от 18 до 38 мм корончатым сверлом из быстрорежущей стали. Для японских станков характерна более высокая скорость, поскольку они рассчитаны на сверление только корончатыми сверлами с твердосплавными зубьями.

Прижимная сила магнита, указываемая в паспорте станка – расчетная теоретическая величина. Исходя из основ теории электромагнита, она прямо зависит от количества ампер витков и площади сердечника электромагнита, и обратно пропорциональна длине сердечника.  Для надежного замыкания поля электромагнита, установленного на сверлильный станок, требуется якорь толщиной не менее 10 мм. Якорем является просверливаемая металлоконструкция. При этом, появление между сердечником и металлической поверхностью малейшего воздушного зазора, водяной или масляной пленки, мгновенно ослабляет прижимную силу магнита в десятки раз. Магнитное поле, замкнувшееся в якоре достаточной толщины, не оказывает существенного влияния на слои металла, расположенные под ним, то есть  невозможно просверлить два свободнолежащих листа металла или металлическую деталь, лежащую на стальной балке – две детали нужно хорошо закрепить, а потом сверлить, закрепив магнитный станок на верхней. И наоборот, если лист, к которому требуется прикрепить станок слишком тонкий, то магнитное поле пройдет сквозь него и его можно замкнуть стальной пластиной достаточной толщины и соответствующей размеру магнита площадью.

Влияние наводимых при электросварке токов на электромагнит сверлильного станка очень велико. Даже если станок находится на расстоянии от сварочных работ, но соединен одним контуром заземления или сверление и сварка проводятся на одной конструкции – это может привести к внезапному выходу электромагнита и цепей магнитного сверлильного станка.

 Распространенные заблуждения

О том, что магнитным сверлильным станком можно фрезеровать торец  детали. Кроме одной-двух моделей, снабженных специальной гайкой, предохраняющей конический хвостовик от выпадения, все остальные сверлильные станки рассчитаны только на работу в режиме сверления. Подшипники и конструкция сверлильного патрона подавляющего большинства магнитных сверлильных станков не рассчитаны на значительные радиальные нагрузки. Но, справедливо заметить, корончатым сверлом можно просверлить серию отверстий внахлест, а потом вручную обработать их кромки.

Развитие и дальнейшие перспективы усовершенствования конструкции магнитных сверлильных станков

С момента появления первых образцов, магнитные сверлильные станки подверглись значительным доработкам. На базе этой концепции родились некоторые весьма оригинальные идеи. Следует отметить, что множество этих идей возникли у Дугласа Хоугена, о чем свидетельствуют его многочисленные патенты.

На некоторых магнитных станках применяется двойная направляющая типа ласточкин хвост, в которой одна сторона используется для подачи сверла при работе, а другая – для перемещения сверлильного привода вдоль направляющей, с тем, чтобы установить начальную точку сверления на желаемой высоте. То есть, можно устанавливать сверла разной длины, не используя при этом удлинители. На других моделях сверлильных станков на магните, применяется компоновка, где кабель, подводящий питание к мотору скрыт, так чтобы он был недоступен для непреднамеренного повреждения при переноске. Интересно, что обе эти конструктивные особенности пока не реализуются на одном станке – или одно, или другое. Подвижное крепление сверлильного привода не сочетается также и с другой полезной опцией, доступной на современных магнитных станках – автоматическим приводом подачи сверла. Автоматические, или вернее, те, которые после окончания сверления не возвращаются в исходное положение — полуавтоматические магнитные сверлильные станки, значительно облегчают труд рабочих, когда сверление выполняется на горизонтальной плоскости, сверху вниз. К сожалению, автоматическая подача увеличивает цену и массу станка, а кроме того, по соображениям безопасности, ее нельзя применять при сверлении вертикальных конструкций. Но еще одним важным преимуществом магнитных сверлильных станков с автоматической подачей является стабильность рабочих параметров – режима сверления, что позволяет лучше рассчитывать потребности в режущем инструменте и вообще – снижает его расход.

Другими интересными разработками в области модернизации магнитных сверлильных станков можно назвать системы безопасности, реализованные в электронных блоках управления: защита двигателя от перегрузки, система, отключающая мотор при отключении электромагнита или при размыкании магнитного поля, что возникает, например, при отрыве от металлоконструкции.

В последние годы сразу несколько компаний представили на рынок аккумуляторные магнитные сверлильные станки. Образец компании Metabo – с постоянным отключаемым магнитом и модель фирмы Euroboor – с электромагнитом, питаемым от аккумулятора.

Интересные факты о магнитных сверлильных станках

Основным производителем сверлильных приводов для магнитных станков, наверное, следует считать немецкую компанию Eibenstock. Моторы этой фирмы установлены на магнитные сверлильные станки ALFRA, BDS, DeWalt, G&J Hall (Powerbor), Magtron (Unibor, U.D.C.E.), Metabo, Nitto Kohki, FE-powertool, RUKO, Хайтек инструмент.

Выпускавшийся ранее магнитный сверлильный станок  Makita с приводом Makita, был снят с производства и заменен на конструктивно родственный станку DeWalt магнитный сверлильный станок с приводом Eibenstock из Германии.

До конца 00-х годов компания Euroboor (Голландия)заказывала производство сверлильных станков и фаскоснимателя LKF200 на фирме Promotech в Польше, однако, после открытия производства в Китае вернулась к производству  машин оригинальной конструкции и теперь, в свою очередь, занимается производством магнитных сверлильных станков по заказам компаний из Германии и России.

Выходцы из Euroboor основали компанию FE-powertool  и предлагают магнитные сверлильные станки идентичные предыдущей линейке Euroboor.

После открытия в 2002-2003 году российского представительства компании Hitachi Kohki импорт магнитных сверлильных станков Hitachi был прекращен, хотя, станки с электроприводом Hitachi поступают в нашу страну из Голландии и Англии через фирмы Magtron (Universal) и G&J Hall. В настоящий момент в каталоге Hitachi есть три магнитных сверлильных станка, один из которых с автоматической подачей сверла (ВМ20, ВМ25, BM60Y)

Автоматические магнитные сверлильные станки выпускаются в Японии, на Тайване и в Польше. Английский Unibor UA5000 изготавливается в компании U.D.C.E. с использованием оригинальных частей, импортируемых из Японии.

В Советском Союзе производились магнитные сверлильные станки с электромагнитом, питаемым от пониженного напряжения, и пневматическим приводом сверлильной головки. Они применялись и применяются в судостроении.