Сверлильный станок

Сверлильный станок. Виды и устройство. Работа и применение

Сверлильный станок – это оборудование, предназначенное для обработки отверстий в металле и прочих материалах. Устройство имеет схожий принцип действия с ручной дрелью, но обладает более усложненной конструкцией, которая позволяет проводить точную регулировку. Данное оборудование производится в различных модификациях в зависимости от предназначения. Для обеспечения сверления в станок устанавливаются расходные материалы – сверла, метчики, развертки или фрезы.

Где используется сверлильный станок

Станки для сверления являются распространенными в производстве и бытовом пользовании. Их можно встретить практически везде. Подобные станки часто имеют в своем распоряжении автолюбители, а также профессиональные слесари и столяры. Практически не существует ремонтного предприятия, среди оборудования которого нет сверлильного станка.

Использование данного оборудования позволяет выполнять различные функции:
  • Сверление отверстий.
  • Развертку.
  • Расширение диаметра.
  • Зенкование детали.
  • Нарезание резьбы.
Устройство станка

Любой сверлильный станок состоит из электродвигателя, зажимного патрона для фиксации насадок установленного на шпинделе, и механизма регулировки. В зависимости от сложности конструкции возможно проведение разного объема настроек. Самые простые станки позволяют проводить обработку отверстий в одном положение только вертикально. Более сложные конструкции имеют регулируемую подставку для крепления заготовок, что позволяет выставлять их под нужным углом, делая отверстия наискось.

У сверлильных станков зачастую передача вращения от двигателя на зажимной патрон происходит не напрямую через вал, а с помощью приводного ремня. Также интересным конструктивным решением является и то, что станина для регулировки глубины сверления производит движение не заготовки к патрону, а патрона с двигателем к обрабатываемой поверхности.

Даже самая простая конструкция станка позволяет точно регулировать глубину обработки. Благодаря жесткой фиксации вала, вращающегося с насадкой, обработка деталей осуществляется с высокой точностью и без образования биения, как это бывает при использовании ручной дрели. Кроме этого, мощность станков существенно выше, чем ручного инструмента, поэтому они способны работать с более толстыми и тяжелыми насадками. Благодаря этому, обеспечивается ускоренная обработка деталей.

Классификация станков по реализации
По реализации станки можно разделить на четыре группы:
  • Вертикально-сверлильные.
  • Радиально-сверлильные.
  • Горизонтально-сверлильные.
  • Многошпиндельные.

Вертикально-сверлильные являются одними из самых первых, которые начали применяться в производстве. Они бывают в различном исполнении, и обычно способны на обработку отверстий диаметром до 50 мм. Данное оборудование позволяет проводить регулировку только в вертикальной плоскости. Сама деталь закреплена или уложена неподвижно. Для поднимания или опускания шпинделя с патроном и сверлом используется зубчатая передача. В результате двигается и вертикально установленный двигатель, подсоединенный к шпинделю с помощью ремня. Электродвигатель обычно защищается кожухом, который блокирует попадание стружки.

Радиально-сверлильные работают практически по такому же принципу, что и вертикальные. Колонна для их крепления сделана из круглого вала, что позволяет проводить регулировку не только вверх и вниз, но и обеспечить движение по горизонтали. Фактически применяя такое оборудование можно проводить регулировку точки опускания сверла на самом станке, а не передвигать заготовку на столе или плите. Зачастую радиальная установка весит несколько тонн, и встречается только на крупных предприятиях и мастерских.

Горизонтально-сверлильные обычно используются для проделывания глубоких отверстий. Как правило, это тяжелое оборудование, которое имеет рельсу с площадкой для укладки заготовки. Конструкция станка позволяет двигать заготовку на сверло или наоборот направлять патрон с двигателем на обрабатываемую деталь. Это позволяет комфортно работать с заготовками различного веса и размера.

Многошпиндельные могут выполнять несколько задач. Каждая операция делается поэтапно. Подобные станки трудно спутать с другими разновидностями. Их особенность заключается в том, что они имеют несколько патронов. Как только один из них проделал требуемый объем работ, проводится быстрое приключение на другой, в котором закреплено нужное сверло, фреза или развертка.

Разновидности станков по предназначению

Сверлильный станок используется повсеместно, поэтому неудивительно, что его конструкция претерпела изменения под определенные цели.

Среди всего разнообразия сверлильного оборудования, можно выделить три категории станков:
  1. Универсальные.
  2. Для глубоких отверстий.
  3. Специальные.

Универсальные предназначены для выполнения широкого перечня операций с металлами. Именно такое оборудование закупается при ограниченном бюджете, когда необходим многофункциональный инструмент позволяющий заменять, как можно больше узкоспециализированного оборудования. Универсальный сверлильный станок позволяет провести сверления заготовки, зенкование, а также нарезку резьбы. В его патрон можно закрепить тонкую цилиндрическую деталь и провести заточку или полировку прижимая напильник.

Сверлильный станок для глубоких отверстий применяется исключительно для узкоспециализированной обработки однотипных деталей. Их можно встретить на промышленном производстве, когда на линии или конвейере требуется выполнение одной задачи, которая повторяется с большой частотой. Такое оборудование имеет мощный двигатель, позволяющий сверлить глубокое отверстие с минимальными затратами времени. Подобные станки тяжелые и дорогие, поэтому не нашли бытового применения в связи со своей узкой специализацией.

Специальные станки могут выполнять одновременно несколько однотипных задач. В отличие от оборудования для глубоких отверстий, они могут обрабатывать только один тип заготовок, который имеет определенную форму. Зачастую вставить любой другой предмет, чтобы проделать в нем отверстия или нарезать резьбу не удастся. Такие установки обеспечивают самую высокую скорость обработки и зачастую не выпускаются многосерийным производством. Для многих промышленных предприятий их делают под заказ, отталкиваясь от шаблона заготовки, которую станок должен подготавливать.

Разновидности

Станки одного типа могут отличаться между собой по нескольким критериям:
  • Массе.
  • Точности.
  • Уровню амортизации.
  • Мощности двигателя.
  • Частоте вращения шпинделя.

Чем тяжелее сверлильный станок, тем более надежный механизм его регулировки и оказываемое давление, с которым сверло или фреза прижимается к обрабатываемой поверхности. Уровень точности и амортизации является важным критерием в обеспечении качественной обработки. Точность определяется чувствительностью механизма регулировки и уровнем бокового биения, которое наблюдается при сверлении. Что касается амортизации, то от ее жесткости зависит удобство работы, а также качество обработки. Со временем элементы амортизации изнашиваются, в результате чего появляются люфты. В связи с этим перед покупкой станка стоит обратить внимание на детали, которые позволяют проводить регулировку и поинтересоваться о наличии ремкомплектов.

Что касается мощности двигателя, то чем она выше, тем лучше. Выбирая сверлильный станок, стоит обращать внимание на соотношение мощности двигателя к корпусу устройства. Чрезмерно мощный станок на слабой подставке плохое сочетание. При сильной нагрузке возможно искривление механизма регулировки, что приводит к порче оборудования.

Обычно производитель в инструкции к станку указывает максимальную толщину насадок, которые можно в него вставлять, а также ограничения по углублению в заготовку. Данные рекомендации являются весьма условными, особенно если это касается глубины сверления. Многое зависит в первую очередь от используемого материала. Твердость металлов отличается. Мягкие отпущенные стали сверлить гораздо легче, чем закаленные заготовки. Стоит учитывать, что многое зависит не только от сверлильного станка, но и от используемых насадок. Чем жестче и качественнее сверла, метчики или развертки, тем лучший результат обработки.

Также станки отличается и по частоте вращения шпинделя. Это зависит от используемого редуктора. Большинство станков имеют показатель в 2-3 тыс. оборотов в минуту. Поскольку для различных материалов требуется сверление с определенной скоростью для продления ресурса насадок, то необходимо проводить регулировку в зависимости от типа заготовки. В отдельных станках это возможно только путем изменения частоты вращения двигателя, в то время как в других это делается путем переключения редуктора на шпинделе.

Читайте также  Виды кабелей
Самодельные сверлильные станки

Вне зависимости от конструкции можно с уверенностью заявить, что любой сверлильный станок относится к дорогостоящему оборудованию. Конечно, бытовые модели стоят в десятки раз дешевле, чем многотонное оборудование для производства, но тоже далеко не дешевое. В связи с этим для выполнения простейших сверлильных задач многие умельцы делают станки самостоятельно на базе обычной ручной дрели. Для этого на тяжелой плите закрепляется одна или несколько вертикальных труб, которые служат в качестве направляющей. Дрель крепится обычными зажимами к скользящей трубке, одетой поверх направляющей. Для автоматического подъема инструмента обычно применяется пружина. Для опускания дрели она просто надавливается за стационарную рукоять сверху, преодолевая сопротивление пружины. Такой простейший инструмент позволяет проводить быстрое сверление вертикальных отверстий. При необходимости дрель всегда можно снять.

Также бывают и более совершенные конструкции. Часто вместо дрели используют старые ненужные двигатели в частности от стиральных машин и прочего бытового оборудования. Для более точной регулировки опускания и поднимания шпинделя зачастую применяют рулевую рейку от легкового автомобиля.

Коробка скоростей сверлильного станка содержит в большинстве случаев зубчатые передачи, переключениями которых получают различные скорости шпинделя. Шпиндель современных вертикально сверлильных станков имеет 6-12 ступеней скорости, обеспечиваемых сочетанием коробки скоростей с одно- или двухскоростным электродвигателем. На некоторых моделях установлен бесступенчатый вариатор который заменяет коробку скоростей сверлильного станка. На рис. 1 показана коробка скоростей вертикально сверлильного станка. Корпус коробки 1 прикреплен к верхнему торцу станины. На крышке з корпуса установлен приводной электродвигатель, соединенный с первым валом коробки муфтой 6. С помощью двух передвижных блоков 7 и 8 гильзе 2 сообщается шесть различных скоростей, при односкоростном двигателе. Гильза имеет внутренние шлицы, посредством которых вращение передается шпинделю. Сменные шестерни 4-5 позволяют получить более высокий ряд скоростей шпинделя, например, при переходе на обработку заготовок из цветных металлов.

Рис. 1. Коробка скоростей вертикально сверлильного станка

Конструкция радиальных сверлильных станков

Каждый станок радиально-сверлильной группы состоит из:

  • жесткого основания,
  • цилиндрических колонн (внутренней и внешней),
  • траверсы (хобота),
  • сверлильной головки (шпиндельной бабки),
  • электрического и гидравлического оборудования управления.

Основные узлы
1 Основание
2 тумба
3 э/д насоса гидравлики
4 колонна
5 резервуар подъема опускания руки и зажима колонны
6 э/д шпинделя
7 э/д подъема/опускания руки
8 винт подъема/опускания руки
9 Шпиндельная бабка
10 рука

Кинематика

Главные движения при сверлильных операциях — вращение и перемещение пиноли шпинделя станка. Кинематические цепочки, выполняющие эти движения, снабжены элементами управления, позволяющими задавать инструменту необходимую скорость вращения и подачу.

  • поворот подвижной колонны радиально-сверлильного станка,
  • вертикальное перемещение консоли (траверсы),
  • фиксация траверсы на колонне на операционной высоте,
  • фиксация шпиндельной головки на траверсе,
  • переключение скоростей шпинделя и подач пиноли.

При обработке деталей на радиальных сверлильных станках координаты центра отверстия и оси инструмента совмещаются передвижением сверлильной головки относительно неподвижной заготовки в полярной системе координат. Эта система характеризуется двумя параметрами: углом поворота траверсы и радиусом положения на ней шпиндельной головки.

Обработка отверстий под углом возможна только при установке под углом самой заготовки с помощью специальной оснастки и приспособлений.

Радиально-сверлильный станок Z30132

Станина с рабочим столом

Станина станка, совмещенная с рабочим основанием (столом), как правило, отлита из серого чугуна. Она предназначена для фиксации всего станка на фундаменте, установки цоколя колонны с траверсой и шпиндельной бабкой, а также крепления оснастки и детали с помощью Т-образных пазов рабочего основания.

Заготовку небольших габаритов можно устанавливать на приставном коробчатом столе, либо непосредственно закреплять на специально обработанной поверхности основания (рабочем столе). Крепление заготовки вне рабочей поверхности стола применяется редко, т.к. вносит дополнительную погрешность в точность обработки изделия.

Поворотная колонна

Колонна установлена вертикально на станине станка и поворачивается вокруг своей оси относительно неподвижной внутренней стойки на роликовых подшипниках. Траверса закреплена на колонне.

В верхней части колонны монтируется механизм подъема/опускания траверсы, приводимый в движение от электродвигателя.

Траверса (консоль)

Консоль (рука или хобот) радиально-сверлильного станка смонтирована непосредственно на колонне; она имеет отдельный электропривод, перемещается вверх-вниз, а также вращается вокруг вертикальной оси вместе с опорной колонной. Вращение, в зависимости от модели станка, может происходить как вручную, так и с помощью электрического привода.

На направляющие консольной траверсы устанавливается сверлильная бабка с рабочим шпинделем. В соответствии с высотой заготовки траверса может быть опущена или поднята. В нише, расположенной с обратной стороны рукава, монтируется электрооборудование, элементы гидравлики.

Шпиндельная головка

Сверлильная головка (шпиндельная бабка), смонтированная на траверсе, конструктивно представляет собой отдельный силовой агрегат, имеющий коробки подач, скоростей, а также механизмы установки глубины сверления.

В радиально-сверлильных станках шпиндель служит для фиксации обрабатывающего инструмента и передачи ему вращающего момента и линейной подачи.

Инструмент вставляется во внутренний конус пиноли (конус Морзе № 4-6 или метрический конус, в зависимости от модели), а затем координатно ориентируется относительно обрабатываемой детали путем поворота консоли и перемещения вдоль нее шпиндельной бабки.

Для удобства оператора все управление станка расположено на сверлильной головке:

  • многофункциональный штурвал перемещения шпиндельной бабки и пиноли шпинделя;
  • кнопки управления зажимом/разжимом узлов, включением/выключением вращения шпинделя, аварийного останова, включения освещения рабочей зоны;
  • рукоятки выбора скорости вращения, подачи шпинделя, направления вращения шпинделя, переключения ручной и автоматической подачи.
Радиально-сверлильный станок z3050

Коробка подач располагается между шпинделем и электродвигателем шпинделя; вращение от электродвигателя передается через зубчатые зацепления и фрикционные соединительные муфты. Фрикционная муфта позволяет выполнить быстрый реверс при нарезании резьбы, отключение подачи при достижении необходимой глубины сверления и предохранить коробку скоростей от перегрузок.

Головка может перемещаться по направляющим консоли в ручном режиме. Она фиксируется перед выполнением операции сверления в нужном положении при помощи специального зажимного механизма, управляемого отдельной кнопкой.

Поскольку шпиндель смонтирован в выдвижной пиноли, это позволяет сверлить отверстия различной глубины, не перемещая траверсу.

Фиксация поворотной колонны, равно как и зажим/разжим шпиндельной головки на направляющих траверсы, происходит при помощи гидравлических механизмов, управляемых кнопками пульта.

Система подачи СОЖ

Бак СОЖ и насосная установка подачи СОЖ к инструменту также находятся в технологических полостях задней части станка. Выключатель расположен в цоколе колонны. Обратно СОЖ сливается самотеком.

Самостоятельное изготовление сверлильного станка с использованием асинхронного двигателя

В качестве привода в станке можно использовать трёхфазный асинхронный двигатель мощностью 150 – 250 Вт. Небольшая доработка схемы позволит включать его в бытовую электросеть 220 В.

ФОТО: youtube.com Схема подключения трёхфазного асинхронного двигателя к сети 220 В

Что нужно для работы

В общем случае, для изготовления сверлильного станка своими руками в домашних условиях нужно приготовить:

  • плиту текстолитовую, деревянную или стальную для станины размером 300-500×175-300×16×20 мм;
  • деревянный брусок сечением 40-60×40-60×500-600 мм или стальная труба диаметром 30-40 мм для основной стойки;
  • пружина L = 100-120 мм;
  • ходовой винт Тr16×2, L = 200 мм;
  • консоль привода — стальной лист толщиной 5 мм;
  • кронштейн ходового винта;
  • маховик ходового винта;
  • четырёхручьёвый блок ведущих приводных шкивов клиноремённой передачи;
  • электродвигатель;
  • блок конденсаторов;
  • блок ведомых шкивов;
  • блок ведущих шкивов;
  • возвратная пружина шпинделя;
  • шпиндельная головка;
  • приводной клиновой ремень «нулевого» профиля;
  • выключатель;
  • сетевой кабель с вилкой;
  • рычаг подачи инструмента;
  • патрон для сверла №2;
  • винты, гайки, шайбы.
Читайте также  Переходник с колокольчиков на hdmi

Чертежи и схемы

Чертёж общего вида представлен на рисунке ниже.

ФОТО: mtdata.ru Чертёж общего вида сверлильного станка

Пошаговая инструкция

Подбор комплектации
ФОТО: youtube.com

Новый электронный блок
ФОТО: youtube.com

Головка с мотором и трансмиссией
ФОТО: youtube.com

Узел крепления вертикальной стойки к станине
ФОТО: youtube.com

Опробование нового станка
ФОТО: youtube.com

Радиально-сверлильный станок

У радиально-сверлильных станков имеется фундаментная плита. На ней смонтирована стойка с неподвижной колонной. Поворот по направляющей гильзе может быть выполнен на угол до 360°. Допускается перемещение по вертикали и горизонтали.

Передача от электродвигателя к исполнительному механизму происходит через коробку скоростей. Механизм выполняет вращение инструмента и вертикальное перемещения шпинделя.

Для обработки используются не только сверла. Довольно часто применяются резцы. Их установка позволяет получать отверстия нужного диаметра. Используют проходные и торцевые резцы.

Наличие в составе привода ходовых винтов помогает при нарезании резьбы в отверстии с заданным шагом. Сами резьбы могут быть прямоугольными, упорными и иного типа.

Правила использования

Эксплуатация сверлильного мини станка может довести до травмы рабочего, если не следовать технике безопасности. Опасными считаются:

  • станочные компоненты, вращающиеся и перемещающиеся линейным образом;
  • части, проводящие ток;
  • сверлимые изделия, сверло, которое при плохом закреплении может вылететь из области обрабатывания.

Немалое значение для правильного функционирования станочного устройства и создания точных отверстий имеет сверло. Оно должно быть правильно наточено, подобрано соответственно с материалом обрабатываемого изделия. Когда переносной сверлильный станок осуществляет обрабатывание, сверло сильно разогревается. Из-за этого оно быстро изнашивается и может сломаться. Для минимизации вероятности поломки сверло охлаждают особыми средствами либо же обыкновенной водой.

Определенные особенности нужно учитывать, сверля отверстия глубиной более десяти радиусов применяемого сверла. В таком случае сверло нужно время от времени вытаскивать, убирать накопившиеся металлические опилки, способные привести к тому, что инструмент заклинит.

Станок для сверления отверстий в трубах (либо иной сверлильный аппарат) несложен в освоении. Научиться работать на нем можно довольно быстро, посмотрев обучающие видео. Исключение представляют промышленные станочные устройства, которые отличаются массивностью, многофункциональностью, достаточно высокой стоимостью. Однако домашнему мастеру вовсе ни к чему использовать подобное оснащение. Лучше применять специальные бытовые станки, оптимальные для эксплуатации в условиях домашней мастерской.

Рекомендуем также к прочтению:

Модификации

Большая популярность этого оборудования в промышленном и бытовом применении, стала первой причиной выпуска огромного количества модификаций. К таким моделям относятся:

  • 2Н135−1 — эта модель от оригинальной отличается только наличием круглого стола поворотного действия, который может оборачиваться вокруг несущей колонны.
  • 2Е135А — такой станок оснащён автоматической системой подачи шпинделя. Оператор может управлять оборудованием при помощи кнопочного управления.
  • 2Н135К — станок вертикально сверлильный координатного типа оборудованный крестовой рабочей плоскостью.
  • 2Н135Н — многопозиционный вертикально сверлильный станок, оператор которого может свободно перемещать функциональные части оборудования вокруг несущей колонны.
  • 2Н135Ф2 — это сверлильное оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). Модификация, которая имеет рабочую головку револьверного типа, а также крестовую поверхность. Эта модель считается самой современной по многим показателям.
  • 2Н135-С — агрегат по всем параметрам аналогичен базовой модели, только имеет пиноль фланцевого типа. Отличительным свойством считается возможность установки рабочей головки на несколько шпинделей одновременно.

Что такое – сверлильные станки

Сверлильные станки — агрегаты, предназначенные для точного сверления круглых отверстий в изделиях из твердых материалов. Это является основным назначением аппаратов и отличает их от других моделей. Но стоит помнить, что сегодня технологические возможности современных агрегатов значительно расширены, и теперь устройства могут производить и другие металлообрабатывающие функции.

Компактный сверлильный станок

Совсем не обязательно стараться сделать аппарат мощным и больших размеров. Все зависит от его назначения. Если вы, например, радиолюбитель, вам может понадобиться станок совсем небольших размеров, который может быть изготовлен на компактном настольном покрытии.

  • Агрегат можно выполнить полностью из подручного материала – металлических заготовок. Единственные готовые детали в этом случае – электродвигатель и крепежные уголки. С металлическими заготовками можно поработать на фрезерном или токарном станке. Если такой возможности нет, все элементы можно приобрести в магазинах, где продаётся фурнитура для мебели.
  • Станину не обязательно делать металлической, она может быть выполнена из оргстекла с основанием из двух слоев.
  • Шпиндельная пластина крепится на втулке, лучше выполнить ее на фрезерном станке. Если такового нет, можно использовать обычную дрель и напильник. Во время работы эта пластина будет передвигаться по вертикали вместе с двигателем.
  • На шпинделе крепится патрон, сам шпиндель состоит из вала и подшипников, он ставится во втулку для вертикального движения во время работы станка.
  • Для хорошего натяжения приводного ремня и его перестановки при изменении скорости вращения устанавливается кронштейн для двигателя, в котором делаются специальные пазы для движения вдоль. Кронштейн изготовляется так же, как шпиндельная пластина.
  • Скорость вращения и крутящий момент контролируются и регулируются с помощью шкива с разными диаметрами.

Агрегат непростой конструкции, это факт, конечно. По своей первоначальной цели он конструировался для сверления печатных плат. Но затем был усовершенствован до универсального статуса. С этим вариантом могут использоваться специальные координатные тиски, чтобы можно было сверлить под любыми нужными углами.

Домашние сверлильные машины можно делать из любых подручных материалов – пространство для инженерной мысли безграничное. Главное – соблюдать надежность и устойчивость рабочей поверхности стола и грамотный механизм вертикального движения шпинделя. Ну и точность изготовления всех деталей, включая самые мелкие. Делайте станок под свои нужды, не бойтесь самостоятельных решений, у вас все получится.