Освоение станка с вертикальной шпиндельной осью: безопасность, техники и нарезание резьбы

Цель

После изучения данного раздела вы сможете:

• Идентифицировать станок с вертикальной шпиндельной осью (вертикально-расточной станок).
• Понимать правила безопасности.
• Описывать применяемую оснастку.
• Описывать процесс растачивания отверстий.
• Описывать процедуру сверления отверстий.
• Описывать процедуры нарезания резьбы механической и ручной подачей.
• Описывать процедуры правки круга.

Описание

Сверлильные станки, или вертикально-расточные станки, предназначены в основном для сверления или расширения цилиндрических отверстий в деталях. Основная операция на вертикально-расточном станке — сверление, однако возможно также растачивание, зенкование, расверловка и нарезание резьбы.

Напольный вертикально-расточной станок, используемый в учебной мастерской, — это очень распространенный тип оборудования, встречающийся как в домашних, так и в промышленных цехах. Конструкция такого станка включает четыре основных узла: головку, стол, колонну и базу.

В головке размещены двигатель и механизм бесступенчатой регулировки скорости, приводящие шпиндель. Шпиндель находится в перьевнике, который может перемещаться вверх-вниз ручной или автоматической подачей. Стол закреплен на колонне и служит для установки заготовки; его можно поднимать и опускать в зависимости от технологических потребностей. Колонна является несущим элементом: к ней закреплены головка и база, а также она направляет стол. Литая чугунная база обеспечивает устойчивость всей конструкции.

Безопасность

1. Знайте расположение кнопок включения и выключения.
2. Стол станка должен быть очищен от посторонних инструментов и материалов.
3. Убедитесь, что все сверла заточены, а патроны исправны. Не используйте затупившиеся сверла, поврежденные хвостовики или посадочные конусы.
4. Никогда не удаляйте стружку со стола руками. Используйте щетки или специальные инструменты.
5. Не проводите обслуживание станка, не отключив его от сети.
6. Не вставляйте ключ патрона, пока станок не полностью остановлен.
7. Ремни и шкивы должны быть защищены защитными катерами. При обнаружении износа немедленно сообщите инструктору для замены.
8. Все заготовки должны быть надежно закреплены в тисках или зажимах перед началом обработки.
9. Если заготовка сместилась в тисках:
   • Не пытайтесь удерживать её руками.
   • Не затягивайте тиски во время работы станка.
   • Выключите питание и дождитесь полной остановки перед повторным затягиванием.
10. Используйте правильные настройки скорости и тип сверла для обрабатываемого материала.
11. При установке сверла зажимайте его на полную глубину и по центру патрона.
12. Исключите возможность удара сверла о стол, используя распорный блок и регулируя ход подачи.
13. Подавайте сверло медленно. При глубоком сверлении периодически вытаскивайте сверло для удаления стружки.
14. Перед уходом от станка выключите питание и дождитесь полной остановки.
15. При обнаружении небезопасного состояния или нештатного движения немедленно сообщите инструктору.
16. Поддерживайте станок и рабочее место в чистоте и порядке.

Процедуры

Успешная работа на вертикально-расточном станке требует знания оборудования и выполняемой операции. Основные рекомендации при сверлении:

1. Перед сверлением отметьте центр отверстия пересечением двух линий и пробийте кернером углубление для точного входа сверла.
2. Выберите сверло требуемого диаметра.
3. Подберите центровое сверло соответствующего размера.
4. Выберите охлаждающе-смазывающую жидкость (ОСЖ).
5. Надежно закрепите заготовку на столе.
6. Установите правильные обороты шпинделя с учетом диаметра сверла, материала и глубины отверстия.
7. Применяйте прерывистую подачу (пошаговое сверление) для ломания стружки.
8. Для отверстий диаметром более 3/8 дюйма используйте предварительные (пилотные) отверстия. Увеличивайте диаметр этапами не более 1/4 дюйма.
9. После завершения работы очистите станок и окружающую зону.

Примечание: Жесткие правила не подходят для всех операций, так как скорость и подачу влияют многие факторы. Данные рекомендации в сочетании с знанием инструмента дают разумные ориентиры.

Оснастка

Сверла спиралевые

Спиралевое сверло — резкущий инструмент для создания цилиндрических отверстий. Спиралевые желоба вдоль корпуса удаляют стружку. Это самый распространенный тип сверл. Состоит из трех частей: хвостовика, корпуса и режущей части (шпочки). Хвостовик закрепляется в шпинделе и передает момент. Хвостовики бывают цилиндрические и конические. Цилиндрические держатся в трениевом патроне; при больших диаметрах (более 1/2 дюйма) часто используют конические хвостовики, обеспечивающие больший момент и меньшее пробуксовывание. Корпус имеет два желоба для удаления стружки — они не являются режущими кромками и не подходят для фрезерования. Шпочка на конце сверла выполняет резанье.

Отверстия, полученные спиралевыми сверлами, обычно имеют превышение размера до 1% от диаметра. Точность зависит от: размера сверла, точности шпочки, точности патрона, жесткости шпинделя, станка и закрепления заготовки. Все отверстия должны начинаться с кернера, центрового сверла или обоих.

Размерные ряды спиралевых сверл

1. Номерные размеры: №80 (0,343 мм) — №1 (5,79 мм).
2. Буквенные размеры: A (5,94 мм) — Z (10,49 мм).
3. Дробные размеры: 1/64 дюйма (0,397 мм) и далее с шагом 1/64 дюйма.

Растачивание отверстий

Растачка — точный инструмент для доводки отверстия до заданного диаметра с допуском ~0,001 дюйма. Поскольку сверла дают превышение, растачки применяют там, где нужны точные допуски. Растачки почти не режут верхом, поэтому требуется предварительное (пилотное) отверстие. Общие рекомендации:

• Сверлите пилотное отверстие немного меньше номинала.
• При начале работы делайте отверстие недопуском.
• Вращайте растачку с медленной, постоянной скоростью.

1. Скорость резания при растачивании ~1/3 скорости сверления того же материала.
2. Оставляйте нарастачку: до 1/2 дюйма — 0,010 дюйма, крупнее — 0,020 дюйма.
3. Никогда не вращайте растачку в обратную сторону.
4. Используйте подходящую ОСЖ.
5. Периодически вытаскивайте растачку для удаления стружки, чтобы избежать задиров на точной поверхности.
6. Не останавливайте станок с растачкой в отверстии.
7. После работы очистите растачку и верните на место хранения.

Зенкование

Зенкование — создание конического углубления на входе в отверстие для заглубления головки винта или снятия заусенцев. Используется конический резак (зенкер). При зенковании резак должен быть коаксиален отверстию, скорость резания ~1/3 от скорости сверления.

Расверловка

Расверловка — цилиндрическое расширение отверстия на определенной глубине. Расверловка имеет шанк, желоба и цилиндрический пилот, входящий в предварительное отверстие и направляющий инструмент. Применяется для создания посадочных мест под шпильки, болты, винты с цилиндрической головкой, требующие упорной поверхности.

Нарезание резьбы

Резец (шнек) — инструмент для нарезания внутренней резьбы в цилиндрическом отверстии. Желоба резеца выполняют резание и удаляют стружку. Основные типы резьбовых шнеков:

1. Начальный (конусный) шнек: первые 6+ витков конусные для входа в отверстие.
2. Проходной шнек: 3–5 конусных витков, основной рабочий инструмент. Последний для сквозных отверстий.

При нарезании резьбы всегда используйте ОСЖ. Рекомендуется поворачивать шнек на 1 оборот вперед и 1/4 назад для ломания стружки. Используйте только шнекооборот — плоскогубцы или гаечный ключ могут повредить шнек и дать неравномерный момент, что ухудшит качество резьбы.

Сверление отверстия — пошаговая процедура

1. Используйте центровое сверло для точного входа. Оно имеет короткие желоба и толстый корпус — высокая жесткость исключает уход. Так как центровое сверло режет хуже обычного, используйте масла для резания.
2. Отверстие готово к сверлению рабочим сверлом.
3. Для больших отверстий рекомендуется предварительное пилотное сверление — это повышает точность и долговечность инструмента.
4. Если глубина превышает диаметр, используйте ОСЖ и периодически вытаскивайте сверло.
5. Обороты шпинделя снижайте с увеличением диаметра сверла.
6. При сверлении сквозных отверстий убедитесь, что сверло не уйдет в стол после пробивания.
7. Установите глубиномер на перьевике для заданной глубины.

Снятие заусенцев

Часто верхний край отверстия чистый, а нижний имеет заусенцы. Для удаления проведите зауسنцесниматель по краю с умеренным давлением. Повторяйте, пока края не станут неострыми.

Нарезание резьбы механической подачей

1. Механическая подача аналогична ручной, но вращение и подачу выполняет станок.
2. Перед пуском переключите станок на низкую передачу.
3. Отпустите зажим перьевика и опустите его в крайнее нижнее положение для запаса хода.
4. Включите шпиндель на прямой ход, установите 60 об/мин.
5. Подайте шнек вниз. Когда он зацепится, станок автоматически будет подавать его в отверстие.
6. По достижении глубины резко переключите реверс шпинделя — это извлечет шнек без повреждений.
7. Выключите станок.
8. Очистите отверстие, шнек и станок.

Нарезание резьбы ручной подачей

1. Проверьте соответствие размера шнека отверстию — несоответствие может привести к ломанию.
2. Установите в патрон центровку и выровняйте шпиндель над отверстием.
3. Закрепите конусный направляющий втулку на патроне.
4. Установите шнек, слегка надавите перьевиком и поворачивайте шнек.
5. После каждого 1/4 оборота слегка отводите шнек назад.

Тест по разделу

1. Какая основная операция выполняется на вертикально-расточном станке?
2. Перечислите другие возможные операции.
3. Назовите четыре основных узла станка.
4. Назовите три основные части спиралевого сверла.
5. С чем должны начинаться все сверлящиеся отверстия?
6. Перечислите три размерных ряда спиралевых сверл.
7. Какова скорость резания при растачивании?
8. Какую нарастачку оставлять перед растачиванием для отверстий до 1/2 дюйма и крупнее?
9. В чем разница между зенкованием и расверловкой?
10. Сравните нарезание резьбы механической и ручной подачей.

Информация об источнике

Материал основан на следующих источниках:

• Вертикально-расточной станок — из «Инструменты машиностроения» Массачусетского технологического института, CC:BY-NC-SA 4.0.
• Растачивание — из «Растачивание растачкой» CORE-Materials, CC:BY-NC-ND.