Устройство и особенности эксплуатации сверлильных станков

При сверлении основными режимами резания являются:

• подача s;
• скорость резания V= πDn/1000, м/с (где D — диаметр инструмента, мм, n — частота вращения инструмента, с-1);
• глубина резания t= 0,5D при сверлении и t= 0,5(D-d) при рассверливании, зенкеровании, развертывании, d — первоначальный диаметр.

Компоновка и устройство вертикально-сверлильного станка

Рассмотрим основные узлы вертикально-сверлильного станка (рис. 2) . Фундаментная плита коробчатой формы 1 является одновременно основанием и резервуаром для смазывающе-охлаждающей жидкости. На основании смонтирована пустотелая колонна 2, имеющая на своей передней поверхности направляющие типа «ласточкин хвост».

В нижней части колонны на направляющих с опорой на основание закреплен стол 7, который можно перемещать с помощью рукоятки 8 в наладочном режиме вверх и вниз по направляющим в зависимости от габаритов детали На столе есть Т-образные пазы для крепления зажимного приспособления На верхней части колонны на направляющих закреплена сверлильная головка 4 с коробками скоростей и подач и шпинделем 6.

Механизм подач обеспечивает механическое или ручное (маховиком 5) перемещение шпинделя. Для извлечения инструмента из конуса шпинделя применяется специальный механизм. Сверлильная головка также в наладочном режиме может перемещаться по колонне Сверху на сверлильной головке установлен фланцевый трехфазный асинхронный электродвигатель.

В нише колонны подвешен груз, уравновешивающий массу шпинделя. Электрооборудование станка расположено в электрошкафу В целом станок предназначен для работы в единичном производстве, но, применив быстросменный сверлильный патрон и автоматическое отключение подачи при достижении сверлом нужной глубины, станок можно использовать в крупносерийном и массовом производстве. Еще лучшие результаты получаются при оборудовании станка загрузочным приспособлением.

Кинематическая схема вертикально-сверлильного станка модели 2Н118 (рис. 3) состоит из двух настраиваемых цепей: цепи главного движения и цепи подач, которые сообщаются шпинделю с инструментом.

Главное движение (вращение шпинделя) осуществляется от вертикально расположенного электродвигателя (N = 1,7 кВт; n = 1420 мин-1) . Коробка скоростей с помощью двух тройных блоков зубчатых колес сообщает шпинделю девять различных скоростей вращения шпинделя.

Через зубчатую передачу 1-39 движение передается на вал I. Зубчатые пары 3-37, 4-36 и 5-35 передают движение на вал VIII, с которого на вал III, изготовленный в виде полой гильзы с внутренним шлицевым отверстием, вдоль которого перемещается шпиндель VII, движение передается колесами 35-34, 34-32 и 30-31.

Движение подачи передается на гильзу шпинделя через зубчатые колеса 29-6, тройной блок 28-7 или 27-10, или 26-12. Дальше движение снимается двойным блоком через пары 12-11 или 8-9 и через передачу 13-18, муфту, червячную пару 19-23 передается на реечное колесо 24, а потом на рейку, нарезанную на пиноли шпинделя (m = 2,5 мм). Коробка подач обеспечивает получение шести различных подач.

Вспомогательные движения, обеспечивающие перемещение сверлильной головки вдоль колонны с расположенными внутри ее коробками скоростей, подачи шпинделя и механизма подач, осуществляются вращением соответствующей рукоятки через червячную 17-14 и реечную 15-16 пары. Вертикальное перемещение стола производится вручную поворотом рукоятки через коническую 21-22 и винтовую 20 пары.

Конструкция и устройство горизонтально-расточного станка

Устройство горизонтально-расточных станков и их работу рассмотрим на примере станка модели 2620В с выдвижным (710 мм) шпинделем диаметром 90 мм и радиальным суппортом на встроенной планшайбе (рис. 8) .

Рис. 8. Основные узлы горизонтально-расточного станка

Станок имеет неподвижную переднюю стойку, установленную на правой стороне основания На направляющих стойки может перемещаться вверх-вниз в пределах 1000 мм шпиндельная бабка с расточным шпинделем. По направляющим основания перемещаются салазки, а на них стол 1300 х 1120 мм, имеющий продольное (1090 мм) и поперечное (1000 мм) перемещение относительно оси шпинделя При необходимости столу сообщается вращательное движение.

На левой стороне основания установлена задняя стойка с люнетом, служащим дополнительной опорой борштанги при расточке длинных отверстий. На планшайбе в радиальных направляющих смонтирован суппорт, обеспечивающий обработку резцом плоских торцовых поверхностей и выточек.

Рекомендуется использовать данный горизонтально-расточный станок для работ, выполняемых преимущественно с помощью радиального суппорта, а также допускающих проход шпинделя через растачиваемое отверстие. На этом станке можно растачивать отверстия большого диаметра, точить канавки, нарезать резьбу Широкий диапазон скоростей (у шпинделя от 12,5 до 2000 мин-1 — 23 скорости, у планшайбы от 8 до 200 мин-1 — 15 скоростей) позволяет обрабатывать цветные металлы (рис. 9) .

Переключение скоростей шпинделя и планшайбы осуществляется однорукояточным механизмом с устройством, автоматически защищающим торцы зубцов от износа во время переключения Привод подачи постоянного тока позволяет изменять подачу во время резания без переключения каких-либо муфт или зубчатых колес и управлять тонкими и быстрыми установочными перемещениями рабочих органов посредством специального электрического устройства — оператора.

Рис. 9. Кинематическая схема горизонтально-расточного станка модели 2620В

При чистовой обработке зазоры в направляющих стола и бабки автоматически исключаются специальными пружинными устройствами. Блокируется и задняя стойка. Антифрикционные накладки в направляющих повышают плавность перемещения, уменьшают износ направляющих. Зажимы подвижных узлов однорукояточные централизованные.

Шпиндель и планшайба приводятся во вращение двухскоростным асинхронным двигателем. Изменение скорости вращения главного привода достигается переключением обмоток двигателя и двух тройных блоков зубчатых колес. Направление вращения изменяется реверсированием двигателя.

При включенной планшайбе вращается и расточный шпиндель со скоростью в 1,58 раза большей, чем планшайба. Переключение скоростей можно выполнять как при остановленном, так и при вращающемся вхолостую шпинделе.

Привод подач рабочих, медленных и установочных перемещений подвижных органов станка осуществляется от двигателя постоянного тока с диапазоном регулирования R = 1600.

В кинематической цепи суппорта планшайбы имеется планетарное устройство, обеспечивающее возможность перемещения суппорта во время вращения планшайбы. Осевое перемещение расточного шпинделя происходит от винтореечной передачи, расположенной в хвостовой части шпиндельной бабки.

На станке есть два пульта: стационарный и переносной. Стационарный пульт предназначен для управления станком с основного рабочего места, переносной используется в удаленных точках и имеет те же основные органы, что и стационарный. Станок снабжен навесными оптическими устройствами для отсчета координат бабки и стола в поперечном направлении, люнета задней стойки и углов поворота стола через 90° с точностью 0,02 мм на радиусе 500 мм.

Целые миллиметры отсчитываются указателем с риской по линейке. Десятые и сотые доли миллиметра отсчитываются по круговой шкале микроскопа.

Станок 2620В снабжен большим количеством разнообразных блокирующих устройств.

Возможность применения на горизонтально-расточных станках различных инструментов позволила широко оснастить их системами ЧПУ. Здесь пошли двумя путями: оснащали универсальные станки программным управлением и создавали на базе этих станков многооперационные обрабатывающие центры с магазинами инструментов большой емкости В первом случае позиционное программное управление обеспечивает перемещение исполнительных органов по трем координатам:

X — поперечное перемещение стола; W — продольное перемещение стола; Y — вертикальное перемещение шпиндельной бабки. Во втором случае применяется еще и автоматическая смена инструментов Второй вариант модернизации горизонтально-расточных станков получил самое широкое распространение

Классификация координатно-расточных станков

Координатно-расточные станки предназначены для обработки отверстий с высокой точностью взаимного расположения отверстий. С помощью этих станков изготавливают кондукторы и точные детали Наряду с растачиванием, на координатно-расточных станках могут выполняться сверлильные операции, чистовое фрезерование.

Применяя поставляемые со станком поворотные столы и другие приспособления, можно обрабатывать отверстия в полярной системе координат (точность — 5″), наклонные и взаимно перпендикулярные отверстия, подрезать торцовые поверхности. Эти станки можно использовать как двухкоординатные измерительные машины для проверки размеров деталей и выполнения особо точных разметочных работ По причине высокой точности координатно-расточных станков их устанавливают в термоконстантных помещениях. Используются они в единичном и мелкосерийном производствах.

Координатно-расточные станки бывают одно- и двухстоечные (рис. 10). В одностоечных станках крестовый стол может двигаться в продольном и поперечном направлениях. Шпинделю сообщаются вращательное движение и вертикальная подача В двухстоечных станках стол имеет только продольный ход, а поперечная подача осуществляется перемещением шпиндельной бабки.

У станка есть устройства для автоматического зажима-разжима стола и салазок во время работы. Для точного отсчета перемещений подвижных узлов координатно-расточные станки прошлых лет выпуска имеют точные ходовые винты с лимбами и нониусами, жесткие и регулируемые концевые меры, снабженные индикаторными устройствами, прецизионные масштабные линейки с оптическими устройствами и индуктивные винтовые проходные датчики. Для этого применяют механические, оптико-механические, оптические, оптико-электрические и электрические системы.

Рис. 10. Основные компоновки координатно-расточных станков: а — одностоечный вертикальный; б — горизонтальный; в — двухстоечный.

Современные координатно-расточные станки оборудуются контурными системами ЧПУ, которые позволяют предварительно устанавливать необходимые координаты отверстия, включать перемещение рабочих органов и по показаниям на дисплее следить за их положением. Такой системой оборудован координатно-расточный станок модели 2Е450АФ30.

Он не имеет оптической системы отсчета, а оборудован контурно-позиционным устройством CNC модели 2С42-65, которое обеспечивает такие функции, как ручное управление, предварительный набор координат X и Y, обработку фрезой по кругу, автоматическую обработку по сложному контуру и некоторые другие операции.

Работает он в декартовой и полярной системах координат. Задания могут вводиться в режиме «диалог» (программа составляется непосредственно на рабочем месте и вводится с клавиатуры), но станок работает и под управлением программы, считываемой с перфоленты Значения координат можно вводить как в абсолютной системе счета, так и в приращениях Дискретность задания линейных перемещений стола — 0,001 мм, угловых — 0,001°.

Данная система ЧПУ поддерживает связь с ЭВМ верхнего уровня Станок можно встраивать в гибкие производственные модули

Настольный сверлильный станок и другие виды сверлильного оборудования

Настольный сверлильный станок и другие виды сверлильных агрегатов предназначены для получения в сплошном материале сквозных и глухих отверстий. Кроме того, на них может выполняться нарезание резьбы, операции зенкерования, фрезерования, рассверливания и некоторые иные.

Сверлильные агрегаты в соответствии с принятой в нашей стране классификацией относят ко второй группе металлорежущего оборудования.

По назначению установки для сверления подразделяют на следующие виды: специализированные; универсальные; специальные. Под специализированными понимают автоматизированные агрегаты, которые способны выполнять определенные технологические процедуры.

Как правило, они настраиваются на одновременное сверление нескольких отверстий в каких-либо конкретных конструкциях.

К специализированным относятся почти все советские и российские агрегатные станки, которые собираются из стандартных механизмов и составных частей. Они обычно оснащаются множеством особых инструментов и приспособлений, что ориентирует их на применение в массово-поточном и крупносерийном производстве.

Рекомендуем ознакомиться

Универсальное оборудование позволяет осуществлять любые технологические процедуры, связанные с выполнением отверстий и их дополнительной обработкой – фрезерно-расточной, фрезерно-токарно-расточной, токарно-расточной и т.д.

Оно больше всего распространено, универсальные агрегаты используются многими предприятиями, небольшими производственными компаниями и частными лицами (настольный станок для сверления нетрудно найти в домашних мастерских наших сограждан).

Всю номенклатуру универсального оборудования делят на:

• Радиально-сверлильные установки. Они могут быть передвижными, стационарными, снабженными головками поворотного типа, переносными и другими;
• Вертикально-сверлильные. Бывают с сечением сверления 75 миллиметров (тяжелые), с сечением от 18 до 50 миллиметров (средние), с сечением 3–12 миллиметров (легкие). Любой настольный агрегат по своим параметрам относится к группе легких.
• Горизонтально-центровальные и горизонтально-сверлильные.

Агрегаты специального вида изготавливают для производства ограниченного числа операций (иногда они дают возможность выполнить всего одну операцию) в конкретной детали. В большинстве случаев их невозможно перенастроить на работу с другими заготовками.

Добавим, что радиально-сверлильный станок либо сверлильный агрегат другого типа (например, сверлильно-присадочный станок или магнитный сверлильный станок) может располагать системой числового программного управления (ЧПУ).

Сверлильный станок с ЧПУ в своей маркировке имеет специальные символы (одна или две литеры и одна цифра), которые описывают некоторые особые характеристики оборудования.

Понятно, что бытовые сверлильные станки не оснащаются числовым программным управлением, в этом нет никакой необходимости.

Если перед нами агрегат с обозначением «Ф1» в конце маркировки, это означает, что он имеет возможность преднабора координат и оснащен цифровой индикацией, с обозначением «Ф2» – оборудование с прямоугольными и позиционными системами ЧПУ, с «Ф3» – числовой программный комплекс является контурным.

Агрегаты без ЧПУ делятся на: полуавтоматические; с ручной и механической подачей; автоматизированные; автоматические. Кроме всего прочего, сверлильное оборудование в последние годы пополнилось большим количеством совершенно новых специальных и специализированных агрегатов, среди которых мы хотим выделить:

• деревообрабатывающий сверлильно-присадочный станок;
• инновационный магнитный сверлильный станок;
• многофункциональный токарно-фрезерно-расточной и комбинированный фрезерно-токарно-расточной центр.

О них обязательно будет рассказано в данной статье.

Любой настольный агрегат для сверления и других работ является именно вертикально-сверлильным. Данная группа оборудования со шпинделем, расположенным по вертикали, предназначается для мелкосерийного и единичного производства. Тот или иной настольный станок способен делать отверстия сечением 0,25–12 миллиметров в любых деталях с небольшими геометрическими размерами.

Монтируются такие агрегаты на верстак либо на другую подходящую устойчивую поверхность, если настольный станок устанавливается в частном хозяйстве. При помощи болтов они надежно прикрепляются к рабочему столу.

Моделей вертикальных устройств немало – станок 2М112, 2Н125, 2Г175, 2Н118 и многие другие.

Совсем несложно при желании сделать настольный сверлильный станок своими руками – он будет отлично справляться с возложенными на него «бытовыми» задачами по сверлению небольших заготовок.

Широкий модельный ряд вертикально-сверлильного оборудования не оказывает особого влияния на конструкцию таких станков. Все они имеют фундаментную плиту, станину, коробки скоростей и подач, шпиндельный узел, головку для сверления и ряд других одинаковых узлов.

Почти на всех рабочий инструмент передвигается вручную, а не механически.

А шпиндель на таких установках получает требуемое для выполнения рабочей операции вращение через клиноременную передачу от электрического двигателя (настольный станок не является в этом отношении исключением).

Отличие радиальных агрегатов от вертикальных состоит в том, что на первых передвижение шпинделя происходит относительно изделия, которое подвергается обработке, а на вторых – заготовку перемещают вдоль шпинделя. Такая особенность не случайна, ведь монтаж тяжелой детали на станок, ее выверка и фиксация длятся намного дольше, нежели подвод сверла к изделию.

Также радиально-сверлильный станок может снабжаться массой добавочных приспособлений, за счет чего на нем выполняются не только основные операции, но и немало специальных: притирка отверстий высокой точности на клапанах и цилиндрах; выполнение больших по сечению отверстий в крупных дисках из стали и металла в листах; растачивание отверстий.

Причем его универсальные возможности подходят самым разным предприятиям – и тем, на которых осуществляется крупносерийное производство, и совсем небольшим ремонтным цехам.

Радиально-сверлильный станок по особенностям своей конструкции может относиться к одной из далее указанных групп оборудования:

• передвижные станки (движение на самоходной железнодорожной тележке по рельсам на территории предприятия);
• общего назначения (устанавливаемые стационарно);
• переносные (могут использоваться за пределами предприятия, являются незаменимыми для судо- и машиностроительных компаний);
• с колонной, которая может двигаться по направляющим, смонтированным на станине (на таких агрегатах обрабатывают громоздкие и очень тяжелые изделия).

Радиально-сверлильный станок, например 2А554, 2532Е, 2К52-1 и другие, имеет «особый» шпиндель, который может перемещаться: по окружности разных радиусов; непосредственно радиально.

За счет указанной особенности любой радиально-сверлильный станок способен сделать отверстие в нужной точке заготовки, вне зависимости от того, где она находится.

Описываемые установки, кроме того, характеризуются такими особенностями:

• на шпиндельной головке размещаются все органы управления работой агрегата;
• практически каждый радиально-сверлильный станок по сравнению с вертикальным располагает большим выбором скоростей шпинделя и частотой его вращения, что обусловлено наличием мощного привода;
• смена подач и скоростей производится при помощи гидравлики, причем эти процедуры выполняются максимально быстро за счет наличия специальных переключающих устройств.

Сейчас большую популярность обретает магнитный сверлильный станок – компактный агрегат, который ставят и крепят на верстак (горизонтально-сверлильные станки) либо на обрабатываемую конструкцию или непосредственно на деталь (вертикальный) посредством специальной магнитной подошвы.

Современный магнитный сверлильный станок можно подвезти к большой конструкции, которую нецелесообразно или же нереально передвинуть, и выполнить с его помощью все запланированные операции обработки.

По сути, данные установки не имеют альтернативы в тех случаях, когда сверление производится не в цехах, а в полевых условиях.

Так, например, магнитный сверлильный станок незаменим для: судостроительных компаний; при прокладке различных трубопроводов и других сетей; при возведении мостов и иных масштабных конструкций.

Магнитный сверлильный станок крепится к металлическим парамагнитным поверхностям девяти и более миллиметров толщиной, иначе он держаться не будет. При малой толщине допускается подкладывать под заготовку лист стали.

Так как станок с магнитной подошвой – это современное оборудование, по большому счету даже инновационное, оно имеет электронные управляющие комплексы, которые автоматизируют выполнение работ и не дают дорогой установке выходить из строя из-за небрежности рабочего.

Магнитный сверлильный станок описывается следующими важными показателями:

• сила (прижимная) магнита: в некоторых агрегатах она достигает величины в 26 тысяч ньютон;
• скорость шпинделя: магнитный сверлильный станок способен просверлить без риска поломки очень крупные отверстия (до нескольких десятков сантиметров), так как он оснащается понижающим обороты редуктором;
• мощность: чем она выше, тем больше у агрегата производительность, понятно, что маломощный мини-сверлильный станок имеет малую производительность, а оборудование с мощностью порядка 1800 Вт способно осуществить почти любую операцию.

Мебельные производители наших дней активно используют деревообрабатывающий сверлильно-присадочный станок, который гарантирует получение идеальных отверстий заданного сечения в мебели.

Такие отверстия не имеют сколов, характеризуются ровной поверхностью.

Сверлильно-присадочный станок применяется для сверления отверстий глухого и сквозного типа, куда впоследствии монтируется мебельная фурнитура, крепежные детали, держатели полок и так далее.

Сверлильно-присадочный станок может иметь специальную конструкцию, в зависимости от того, для каких конкретно целей он используется.

Существует и настольный мини-сверлильный станок для производства индивидуальной (единичной) мебели в частных ателье и небольших мастерских, выпускающих корпусные предметы меблировки.

Есть и такой сверлильно-присадочный станок, который создается для огромных мебельных комбинатов, специализирующихся на выпуске большой номенклатуры продукции крупными партиями.

Как правило, современный сверлильно-присадочный станок располагает специальными режущими приспособлениями, несколькими обрабатывающими головками, множеством патронов быстросъемной конструкции. Это гарантирует высокую скорость мебельного производства при сохранении высокого качества просверленных отверстий.

В конце нашего обзора, посвященного сверлильным станкам, несколько слов скажем о комбинированных и многофункциональных токарно-фрезерно-сверлильных центрах, которые, по сути, являются многошпиндельными агрегатами, сочетающими в своей конструкции ключевые преимущества фрезерного, токарного и сверлильного оборудования.

Популярные сверлильные фрезерно-токарные центры:

• АТ125: уникальный настольный агрегат компактных размеров;
• GMS-2600 от «GOODWAY»: управление в одно и то же время девятью осями при обработке двух заготовок;
• СХ-16: сравнительно недорогое оборудование с множеством функций от китайских производителей.

Сверлильные станки предназначены для выполнения следующих работ:

• сверление сквозных и глухих отверстий (рис. 1, а), при этом обеспечивается возможность получения параметра шероховатости поверхности не ниже 12—13 квалитета и Ra = 6,3…15 мкм;
• рассверливание отверстий — увеличение диаметра спиральным сверлом (рис. 1, б);
• зенкерование, позволяющее получить более высокий квалитет и меньшее значение параметра шероховатости поверхности отверстий по сравнению со сверлением (рис. 1, в) — точность 11…13 квалитет, Ra= 10…15 мкм;
• растачивание отверстий, осуществляемое резцом на сверлильном станке (рис. 1, г);
• зенкование, выполняемое для получения у отверстий цилиндрических и конических углублений и фасок под головки болтов и винтов (рис. 1, д);
• развертывание отверстий, применяемое для получения необходимых параметров точности (7…11 квалитет) и шероховатости (Ro= 1,25…5 мкм) (рис. 1, е);
• выглаживание, производимое специальными роликовыми оправками, или развальцовывание, имеющее назначение уплотнения — сглаживания гребешков на поверхности отверстия после развертывания деталей из дюралюминия, электрона и др. (рис. 1, ж);
• нарезание внутренней резьбы метчиком (рис. 1, з); при использовании комбинированного инструмента получают сложные поверхности;
• цекование — подрезание торцов наружных и внутренних приливов и бобышек (рис. 1, и).

Этими видами работ не исчерпываются возможности сверлильных станков, на них выполняют и другие операции.