Что такое сверлильный станок? определение, типы буровых машин и операций

Сам процесс сверления несложный. Вероятно, самый простой метод субтрактивной обработки (SM). Но каждый опытный инженер знает, сколько подводных камней может возникнуть в процессе. Способ их избежать — максимально подробно погрузиться в тему.

Вот самое вдумчивое объяснение каждого аспекта операции бурения, типов буровых машин и многого другого.

Что такое бурение?

Сверление — это субтрактивный процесс обработки, который подразумевает создание круглых отверстий с помощью вращающегося режущего инструмента.

А теперь немного уточним. Сверление считается одним из ключевых методов субтрактивной обработки. Это выполняется путем отрезания материала от заготовки (в отличие от процессов аддитивной обработки, таких как 3D-печать). Этот процесс включает использование вращающегося режущего инструмента (обычно известного как сверло) для создания круглых отверстий в неподвижной заготовке.

Сверло обычно изготавливается из быстрорежущей стали (HSS). Он имеет «спираль» (или винтовые канавки), которые позволяют легко выводить стружку материала, образующуюся во время операции сверления. Острые кромки выполняют резку после разгона сверлильным станком до сотен оборотов в минуту.

Произведенные отверстия предназначены либо для размещения винтов или болтов для сборки или эстетических целей. Отверстия могут быть увеличены, а их внутренние поверхности обработаны для лучшей гладкости и внешнего вида.

См. пример сверления и сверло на изображениях ниже.

Определение сверлильного станка

Сверлильный станок — это станок, который используется для сверления отверстий в основном круглого сечения и выполнения аналогичных задач, связанных с ним, таких как расточка, развертывание и т. д.

В сверлильных станках отверстие делается вращающейся кромкой режущего инструмента, называемого сверлом. Отверстие просверливается путем приложения силы сдвига к заготовке для удаления материала в виде стружки.

Типы операций, выполняемых на сверлильных станках

Само сверление — не единственный производственный процесс, который можно выполнить на дрели с ЧПУ. В зависимости от типа машины могут поддерживаться 8 типов операций:

1. Бурение. С этой операцией вы уже знакомы. Это изготовление только простых круглых отверстий. Он поддерживает среднюю и сверхвысокую скорость производства.
2. Расширение. Этот процесс служит для производства очень точных отверстий. Расширение предполагает расширение отверстия уже просверленного отверстия. В результате получается идеально круглое отверстие точного диаметра. Развёртывание считается отделочным процессом, выполняемым с использованием многолезвийного инструмента. Он поддерживает низкую и среднюю скорость производства.
3. Скучно. Это также расширение существующего отверстия, но не считается отделочным процессом. Он предполагает использование однолезвийной фрезы – борштанги большего диаметра, чем ранее просверленное отверстие. Сверление может увеличить диаметр отверстия, но не его глубину. Его также можно использовать для преобразования цилиндрического отверстия в коническое отверстие. Сверление поддерживает среднюю и высокую скорость производства.
4. Встречный расточка. Является расширением конца существующей дыры. Цель состоит в том, чтобы разместить болты, шпильки и штифты. Таким образом, это очень похоже на скучную покупку, совершаемую на части глубины ямы. Он поддерживает низкую и среднюю скорость производства.
5. Зенкерование. Это еще один процесс, который служит для создания пространства для головки болта или винта. Выполняется над металлическими предметами, чтобы вырезать коническое отверстие. Зенковка также может использоваться для очистки заусенцев от сверления или нарезания резьбы. Хорошей практикой является предотвращение коррозии и обеспечение герметичности. Он поддерживает низкую и среднюю скорость производства.
6. Точечная ориентация. Эта операция просто направлена ​​на расположение заготовки, чтобы придать ей гладкую, плоскую поверхность. Это полезно для создания хорошего посадочного места для гайки или головки винта с головкой. Обычно точечную наплавку выполняют на отливках и поковках. Он поддерживает низкую и высокую скорость производства.
7. Нажатие. Это процесс нарезания внутренней резьбы и вставки винтов, болтов и других резьбовых соединений во внутренние отверстия и ступени. Он использует режущий инструмент, называемый метчиком. Представляет собой цилиндрический или конический режущий инструмент, которому можно придать нужную форму. Он поддерживает низкую и среднюю скорость производства.
8. Трепанация. Это довольно редкий метод, предназначенный для применения в сквозных отверстиях. Фреза удаляет материал по периферии, образуя таким образом кольцо. Сердечник оставляют в центре отверстия (см. пример на изображении ниже).
   Метод используется для изготовления отверстий большого диаметра, при этом мощности станка недостаточно. Он поддерживает низкую скорость производства.

Типы сверлильных станков

Вероятно, самая захватывающая вещь в бурении — это устройства, которые сами делают свое дело. Есть несколько, которые подходят для немного разных подходов к производству. Некоторые из них могут быть как автоматизированными, так и ручными. Другие, используемые в промышленных целях, управляются только компьютером, например, производство печатных плат.

Важно отметить, что в массовом производстве есть дорогие обрабатывающие центры с ЧПУ, которые выполняют сверление и другие виды работ. Такое оборудование специально разработано для выполнения работ всех типов, описанных ниже, и даже больше.

Установки с ЧПУ стоимостью около 200 000 долларов, вероятно, могут справиться с большинством сверлильных работ лучше, чем любое другое оборудование. Но заставить их сделать пару маленьких отверстий в легком компоненте — все равно, что использовать паровой молот для колки орехов.

• Чувствительный сверлильный станок.

Этот разработан специально для сверления очень маленьких отверстий на высоких скоростях. Они используются для точных и легких видов работ. Их основания прочно крепятся к скамейке или полу с помощью болтов и гаек. Может обрабатывать сверла диаметром до 15,5. Поддерживаемая скорость вращения обычно составляет от 50 до 2000 оборотов в минуту (об/мин).

Уникальность этого агрегата в том, что его приводным механизмом можно управлять вручную. Опытный машинист может выполнить точную работу, используя этот довольно распространенный механизм.

• Пертикальный сверлильный станок.

Этот агрегат предназначен для выполнения буровых работ средней тяжести. Он очень похож на чувствительную дрель, но он намного больше и тяжелее. Он может использовать сверла диаметром до 50 мм.

Этот блок оборудования может использоваться в ручном или полуавтоматическом режиме. Оператор может механически подавать инструмент в заготовку. Для этого некоторые вертикально-сверлильные станки оснащены механизмами подъема стола.

• Радиально-сверлильный станок.

Этот станок предназначен для обработки средних и больших и тяжелых заготовок. Его круглая колонна установлена ​​на большом основании. Радиальный рычаг можно поднимать и опускать, чтобы он мог работать с заготовками различной высоты. Стрелу можно повернуть в любое положение, при этом буровая головка скользит по руке.

Радиально-сверлильный станок обычно не управляется вручную. Рабочий управляет двигателем, а сверло проникает в детали, проходящие на производственной линии.

• Групповой сверлильный станок.

У этого есть общая таблица и база. Уникальность станка в том, что он имеет несколько сверлильных головок. Обычно от четырех до шести. Которые располагаются бок о бок. Каждый из них имеет отдельный приводной двигатель, поэтому все они сверлят заготовку с разной скоростью, одновременно производя несколько отверстий.

Кроме того, этот станок может выполнять ряд других операций, таких как развертывание, растачивание и нарезание резьбы. Каждый шпиндель может быть оснащен различными инструментами. Такие устройства никогда не предназначены для ручного использования. Сверлильные центры с ЧПУ не обязательно, но могут быть выполнены в виде модификаций станков с групповым сверлением.

• Многошпиндельный сверлильный станок.

Этот агрегат представляет собой усовершенствованную версию станка для группового сверления, в котором вместо станка со сверлильными головками используется несколько шпинделей. Он используется для воспроизведения шаблонов отверстий в нескольких одинаковых заготовках.

Шпиндели приводятся в действие одним двигателем с набором шестерен, приводящих в движение каждый шпиндель. Это заставляет все сверла подавать в заготовку одновременно. Здесь можно изменить расстояние между шпинделями по осям X и Y (обычно). Сверлильные приспособления используются для направления фрез.

• Станок для глубокого сверления.

Этот узкоспециализированный станок используется для сверления более глубоких отверстий в шатунах, стволах орудий и других компонентах. Станок для глубокого сверления в полной мере использует преимущества высоких скоростей резания и снижает скорость подачи для достижения своей цели.

Принцип работы заключается в том, что невращающееся сверло медленно подается во вращающееся на высоких оборотах сверло. Охлаждающая жидкость подается постоянно, чтобы предотвратить перегрев как материала, так и инструмента. Такие станки также вряд ли можно направлять вручную. Они бывают полуавтоматическими или с ЧПУ.

• Сверлильный станок с ЧПУ.

Сверлильный станок с ЧПУ — это управляемое компьютером оборудование, используемое в промышленных условиях для выполнения операций сверления с использованием вращающихся фрез.

Такие сверлильные центры представляют собой полностью автоматизированные станки, не требующие участия рабочей силы, а лишь установки заготовки и смены оснастки. У них есть встроенное программное обеспечение, позволяющее читать файлы CAM с инструкциями.

Дрель с ЧПУ может перемещать инструментальное приспособление в 3-х измерениях (некоторые станки имеют 4 или 5 осей). Но независимо от направления сверло должно входить в заготовку под правильным углом. Инструментодержателями являются сам шпиндель (традиционный вариант, общий и для других станков с ЧПУ), втулка, гнездо, патрон и насадка для нарезания резьбы.

Дрель с ЧПУ – сложный агрегат оборудования, но, наверное, основные его части достаточно понятны. Смотрите их на изображении ниже.

И давайте отполируем понимание всего процесса от начала до конца. Вот пошаговая процедура сверления с ЧПУ. :

1. Создание дизайна САПР. Он включает в себя создание 2D- или 3D-модели в компьютерном программном обеспечении.
2. Преобразование дизайна в файл CAM. Это документ, написанный на языке обработки G-кода для сверления с ЧПУ.
3. Загрузка инструкции в станок с ЧПУ. По сути, нужно ввести эти инструкции и убедиться, что они правильно прочитаны и выполнены.
4. Настройка станка с ЧПУ. Это включает в себя выбор подходящих наборов сверл и настройку/фиксацию станка.
5. Выполнение операции сверления. Эта часть выполняется только дрелью после начала процедуры машинистом.
6. Оценка компонента. Выполнение ручных и автоматических проверок качества для обеспечения успешного выполнения процедуры бурения.

А теперь перейдем к обзору сверлильного станка.

Преимущества и ограничения сверлильных станков

Как промышленное оборудование, дрели имеют некоторые технические особенности, которые необходимо учитывать. Аспекты, в которых вы можете положиться на каждую буровую машину, следующие:

• Точные точки. Эти устройства сами по себе могут обеспечить превосходную точность. Достигают его поэтапной обработкой отверстий сверлами, борштангами и развертками.
  
• Хороший контроль подачи. Удивительно, но даже ручное сверление считается точной обработкой. Устройства с ЧПУ идут еще дальше, соответственно.
  
• Хороший выбор вариантов сверления. Широкий набор доступных сверлильных агрегатов позволяет выбирать между точным, глубоким, одновременным, шаблонным и другими типами сверления. В качестве дополнительного бонуса, все это можно выполнить, имея только пару надежных обрабатывающих центров. Тем не менее, эти устройства имеют ограничения, которые следует учитывать. Они связаны с конкретными случаями, когда невозможно произвести гладкое, точное отверстие с хорошей степенью консистенции.
  
• Стабильность ствола скважины. Обрушение ствола скважины — разрушение ствола скважины сдвигового типа из-за ударных напряжений — это огромная проблема, которую необходимо учитывать. Это происходит из-за множества факторов, включая неправильную траекторию, неподходящие буровые растворы и т. д. 
  
• Ограниченная траектория бурения. Обычно сверлильные станки предназначены для резки под прямым углом. Любые отклонения практически мгновенно приводят к разрушению скважины. Это несколько ограничивает круг возможных конструкций.

В любом случае сверлильные станки незаменимы. При разумном подходе они предлагают превосходное качество продукции и ряд производственных технологий, которые не может предложить ни одно другое оборудование.

Обзор

По сути, сверление — это гораздо больше, чем просто изготовление гладких отверстий. Это касается таких аспектов, как изготовление точной резьбы или тяжелых работ, размещение болтов и винтов, хорошая внутренняя отделка и многое другое.

Сверлильные станки могут быть ручными, полуавтоматическими или с ЧПУ. В настоящее время крупные производители используют обрабатывающие центры, которые выполняют все 8 процессов сверления и многое другое. Единственными аспектами, которые необходимо учитывать для качественного бурения, являются траектория и соответствующее использование буровых растворов.

Об авторе

Баррет — креативный писатель, специализирующийся на технических материалах, таких как обработка на станках с ЧПУ и 3D-печать, которые известны своей высококачественной и инновационной продукцией.