Сверлильно-фрезерные станки: принцип работы, виды и применение

Что такое сверлильно-фрезерные станки?

Сверлильно-фрезерный станок — это тип оборудования, используемого с однолезвиечным режущим инструментом для расширения отверстий в различных материалах. Эти станки бывают двух основных типов, которые по-разному выполняют одинаковые функции: горизонтальные и вертикальные сверлильно-фрезерные станки.

Горизонтальные сверлильно-фрезерные станки

При горизонтальных станках штап сверления вращается вокруг горизонтальной оси, а заготовка закреплена на столе станка. Их принцип работы во многом напоминает работу горизонтально-фрезерных станков.

Вертикальные сверлильно-фрезерные станки (VTL)

Вертикальные станки (часто называемые VTL — Vertical Turning Lathe) работают иначе: заготовка вращается вокруг вертикальной оси, а штап сверления движется по линейной траектории без вращения. Это похоже на работу вертикального токарного станка.

Основные функции сверлильно-фрезерных станков

Сверлильно-фрезерные станки в основном используются для углубления отверстий, когда другие методы оказываются слишком затратными, неэффективными или ненадежными. Основные области применения включают:

Черновое и чистовое обрабатывание внутренних поверхностей

Одна из главных задач ЧПУ-сверлильно-фрезерных станков — шероховатое или гладкое обрабатывание внутренних поверхностей отверстий. Выбранная технология позволяет задать требуемую текстуру внутренней поверхности. Это часто применяется при восстановлении изделий вместо изготовления новых деталей.

Обработка тепловой чувствительных и недуктильных материалов

Сверлильно-фрезерные станки способны расширять отверстия в материалах, не подходящих для тепловых или электроэрозионных методов (лазерная резка, электроэрозионная обработка), так как это механический процесс срезания. Для сквозных отверстий идеально подходят ручные вертикально-сверлильные станки. Хотя ЧПУ-сверлильно-фрезерные станки обладают точностью для слепых и неглухих отверстий, это не их основное назначение.

Преимущества сверлильно-фрезерных станков

Если горизонтальный ЧПУ-сверлильно-фрезерный станок напоминает специализированный горизонтально-фрезерный, то вертикальный — вертикальный токарный станок. Почему для вашего цеха лучше выбрать именно сверлильно-фрезерный станок? Основные причины:

Работа с крупногабаритными деталями

Некоторым цехам приходится обрабатывать очень большие заготовки, и в этом сверлильно-фрезерные станки превосходят аналоги. У них очень большой «рабочий объем», позволяющий устанавливать более крупные детали, чем на аналогичных горизонтально-фрезерных станках.

Минимизация прогиба инструмента

Прогиб инструмента — это деформация при обработке, возникающая при сопротивлении, превышающем возможности инструмента (например, при чрезмерном выбросе шпинделя). В сверлильно-фрезерных станках шпиндель выдвигается из головки, что позволяет держать его коротким, избегая прогиба и обеспечивая более точную обработку.

Надежность, срок службы и эффективность

Сверлильно-фрезерные станки — высоконадежные и долговечные инструменты, особенно при должном обслуживании. Они могут служить десятилетиями при непрерывной эксплуатации, что делает ЧПУ-модели выгодными инвестициями, сохраняющими свою стоимость. Растачивание (внутреннее точение) используется для увеличения внутреннего диаметра отверстия. Исходное отверстие получают сверлением или литьевым методом (керн). Растачивание решает три задачи:

Обеспечение размеров

Растачивание приводит отверстие к точному диаметру и чистоте поверхности. Сверло или раемарт можно использовать только для «стандартных» размеров или при наличии специального инструмента. Настроив обороты, подачу и радиус режущего края, расточной инструмент обрабатывает любой диаметр с требуемой чистотой. Для точных отверстий применяют микронаносимые штапы.

Прямолинейность

Исходное сверленное или литое отверстие может быть непрямым. Длинные сверла из-за эксцентрических сил, неоднородностей материала или неравномерной заточки могут уходить от центра. Керновые отверстия в литьях почти никогда не бывают идеально прямыми. Растачивание устраняет эти дефекты, так как инструмент движется строго по направляющим каретки.

Концентричность

Растачивание обеспечивает концентричность внутреннего диаметра с наружным с точностью, превышающей возможности патрона или приспособления. Для лучшей концентричности наружное точение и растачивание выполняют в одной установке, без переустановки детали.

Растачивание — это разновидность внутреннего точения. Однако для достижения высокой производительности при достаточной точности, чистоте поверхности и долговечности инструмента необходимо учитывать ряд ограничений, отличающих внутреннее точение от наружного.

При наружном точении длина детали не влияет на выброс инструмента, а высота резеца подбирается для выдержки нагрузок. При внутреннем точении выбор инструмента строго ограничен диаметром и длиной отверстия. Основной принцип — минимизация выброса инструмента для максимальной устойчивости и точности. Выброс определяет диаметр отверстия. Устойчивость растет с диаметром инструмента, но возможности ограничены необходимостью удаления стружки и радиальными ходами.

Сверлильно-фрезерные станки для мастерских

Проблемы устойчивости при растачивании требуют тщательной подготовки. Понимание влияния геометрии инструмента и режимов резания на режущие силы, а также влияние типа штапов и способов закрепления на устойчивость, прогиб и вибрации позволяет минимизировать эти явления.

При зацеплении режущие силы (тангенциальная и радиальная) стремятся оттолкнуть инструмент от заготовки, вызывая прогибы. Тангенциальная сила сдвигает инструмент вниз от центральной линии. Угол заза также уменьшается из-за изгиба внутреннего диаметра. Это особенно критично для малых диаметров — угол заза пластины должен быть достаточным для предотвращения контакта инструмента со стенкой отверстия.