Сверлильный станок – о незаменимом оборудовании во всех ракурсах

1 Назначение, устройство и принцип работы сверлильных станков

Основное назначение сверлильного станка – выполнение отверстий (сквозных и глухих) в заготовках и изделиях из различных материалов путем снятия стружки с использованием сверл в качестве режущего инструмента. Львиную долю всего парка этого вида оборудования составляют разнообразные станки промышленного назначения, и лишь незначительное количество типов относятся к бытовым, используемым только по своему прямому назначению, в личных или учебных целях. Промышленное оборудование помимо сверления может выполнять и другие операции, которые будут описаны далее.

Общее устройство сверлильного станка и принцип его работы проще всего разобрать на примере бытовых типов этого оборудования. Все они достаточно компактны и для применения в домашней мастерской – идеальный вариант. Бытовой сверлильный станок предназначен для установки на столе или любом другом возвышении, обеспечивающем удобство его эксплуатации, и относится к вертикально-сверлильному. Это самый распространенный тип оборудования по конструктивному исполнению.

Бытовой сверлильный станок

Конструкция бытового сверлильного станка включает следующие основные элементы:

• шпиндельную бабку с закрепленным в ней патроном под сверла;
• сверлильную головку, в которой установлены шпиндельная бабка и электродвигатель с ременным приводом;
• вертикальную стойку-колонну, на которой закреплена сверлильная головка;
• массивную станину – плоскую опору, выполненную из литого металла (стали или чугуна) и обеспечивающую устойчивость станка, к которой жестко закреплена стойка.

Конструкция станка

Сверлильный станок может быть просто установлен станиной на стол либо дополнительно закреплен болтами через отверстия в опоре к верстаку.

Сверление на станке, а при использовании промышленного оборудования и другие операции, производятся за счет основного и вспомогательного движений шпинделя – вращения и поступательного перемещения подачи соответственно.

У настольного станка вертикальная подача – шпиндель перемещается сверху вниз. Поэтому он и относится к вертикально-сверлильному оборудованию. Перемещение шпинделя производится вручную с помощью специальной ручки подачи.

2 Работа и взаимодействие узлов станка для домашней мастерской

Шпиндель приводится во вращение электродвигателем. На бытовых станках он может быть мощностью 250–1000 Вт. Вращение вала электродвигателя передается на шпиндель через привод последнего посредством ременного механизма, включающего шкивы под V-образный ремень. На многих станках можно регулировать скорость вращения сверла. В их ременном приводе стоят шкивы с несколькими канавками (дорожками) разного диаметра под ремень. Чтобы поменять скорость вращения шпинделя сначала надо выключить сверлильный станок. Затем перекидываем ремень из одного положения на шкиве в другое и включаем электродвигатель. Так можно изменять скорость в пределах 450–3000 об/мин. Какую-либо меньшую скорость устанавливают, когда надо сверлить большие отверстия в древесине твердых пород и металлах.

Патрон под сверла у бытового оборудования идентичен установленному на электродрелях и обычно рассчитан на сверла, диаметр которых до 12 мм. Он имеет 3 самоцентрирующихся кулачка, охватывающих и зажимающих хвостовик инструмента. Специальным ключом патрон запирают или ослабляют, чтобы, соответственно, зафиксировать или извлечь сверло.

Патрон под сверла

Максимальная высота заготовок, в которых может быть просверлено отверстие на бытовом станке, – 20–90 см. На различных типах оборудования она разная. Зависит от высоты самого верхнего положения сверлильной головки, которую можно поднимать и опускать по стойке-колонне. На самых маленьких легких станках это обычно делают, перемещая руками непосредственно сам сверлильный модуль, а на моделях побольше и потяжелее – с помощью специального привода, снабженного рукоятью или штурвалом. В нужном положении головку фиксируют предназначенной для этого ручкой. Этим же способом регулируется глубина просверливаемых отверстий и минимальная высота заготовок, так как максимальный вылет вниз патрона, установленного на шпинделе, при его подаче невелик – в зависимости от типа станка 5–40 см.

Другая важная характеристика сверлильного станка – вылет сверла. Это расстояние между центральной вертикальной осью сверла либо иного инструмента, закрепленного в патроне, и стойкой. Чем оно больше, тем лучше – от этого зависит насколько далеко от края заготовки можно просверлить отверстие. Величина вылета у бытового станка 10–20 см.

Станина оборудования должна быть достаточно тяжелой и большой – соразмерной его весу и габаритам. Иначе она не сможет обеспечивать приемлемую устойчивость станка и стабильность его работы. Верхняя сторона станины, обращенная к патрону, выполняет функции рабочего стола. Она частично или полностью имеет идеально ровную плоскую поверхность с несколькими прорезями: центральная обеспечивает просверливание сквозных отверстий без взаимного повреждения стола и сверла, а боковые могут использоваться для установки тисков, шаблонов и упоров.

Станина оборудования

Сверло, закрепленное в патроне, опускают на заготовку, нажимая на ручку подачи рычажного типа, установленную на сверлильной головке справа. Она подпружинена и при прекращении воздействия на нее в исходное положение возвращается сама, автоматически. Возвратный механизм на некоторых станках можно заблокировать затяжным рычагом, чтобы ручка, а, значит, и сверло остались в определенном положении.

Управление работой электродвигателя осуществляется кнопками его пуска и остановки. Может также быть переключатель обратного вращения – реверса. Напряжение питания электродвигателя обычно 220 В.

3 Дополнительное оснащение бытового оборудования

Сверлильный станок может быть оснащен специальным рабочим столом, закрепленным консольно на стойке. На одних моделях оборудования его можно опускать и поднимать вручную, а затем фиксировать в необходимом положении стяжным болтом. На других для этого установлен реечный механизм подачи, приводимый в действие рычажной рукоятью. Таким образом, с помощью подвесного стола можно регулировать высоту установки заготовки и глубину просверливаемых отверстий. В нем тоже есть прорези. Они предназначены для тех же целей, что и у рабочего стола станины.

Специальный рабочий стол

Сверлильный станок с таким оснащением бывает 2-х типов. У первого станина конструктивно предназначена только для выполнения основной своей функции – быть опорой, а у второго – быть еще и дополнительным рабочим столом, как это было описано выше. Оборудование может быть оснащено наклонным подвесным столом – его можно повернуть относительно вертикальной оси. Выбирать следует сверлильный станок, стол которого можно наклонить под углом в 45°.

Сверлильный станок может быть оснащен механизмом для регулировки глубины сверления. Чтобы им воспользоваться, необходимо сбоку заготовки отметить требуемую глубину отверстия. Затем опустить патрон до уровня, на котором кончик сверла встанет вровень с меткой, и закрутить затяжной рычаг регулятора глубины, ограничивая тем самым ход инструмента.

Регулировка глубины сверления

Многие модели оборудования оснащаются ограждением – защитным экраном. Его назначение – предотвращать попадание и затягивание на вращающийся патрон элементов свободной одежды и длинных волос. Обычно защита выполнена из прозрачного пластика, и ее можно поднимать, а перед сверлением опускать и поворачивать так, чтобы надежно закрыть патрон станка.

4 Виды промышленных станков – весь спектр работ по сверлению отверстий

За исключением некоторых специализированных практически все промышленные станки универсальны – на них можно не только сверлить, но и выполнять ряд других операций. Используемые в металлообработке станки делятся на:

• Настольные – применяются для сверления и обработки отверстий небольших диаметров. Их выпускают под максимальный диаметр инструмента 3, 6, 12 и 16 мм.
• Вертикально-сверлильные или их еще классифицируют как колонные. Они служат для выполнения работ с отверстиями, диаметр которых может достигать 18, 25, 35, 50 и 75 мм. Колонные станки используют при выполнении обработки деталей и заготовок сравнительно небольших размеров в ремонтных цехах, условиях мелкосерийного и индивидуального производства.
• Радиально-сверлильные – на них обрабатывают крупногабаритные и тяжелые заготовки, а также детали, у которых отверстия расположены по дуге окружности. Это обеспечивается за счет большого вылета шпинделя – 1300–2000 мм. Причем на этом оборудовании совмещение осей инструмента и отверстий производят перемещением шпинделя, а деталь остается неподвижной.
• Координатно-сверлильные – применяют при работах с деталями, к которым по точности взаимного размещения отверстий будут предъявлены особо высокие требования.
• Горизонтально-сверлильные (глубокого сверления) – на них обычно обрабатывают глубокие отверстия, например, в валах, осях, штоках, стволах артиллерийских и стрелковых систем.
• Центровальные – используются для изготовления центровых отверстий, которые просверливают в торцах заготовок.
• Многошпиндельные – на этом оборудовании одновременно обрабатывают (главным образом сверлят) до нескольких десятков отверстий, причем это может производиться с разных сторон и в различных плоскостях: как горизонтальной и вертикальной, так и под наклоном.
• Различные комбинированные – помимо всех работ с отверстиями на них выполняют любые операции, обеспечиваемые дополнительным оснащением. На сверлильно-фрезерных – все фрезерные, на сверлильно-токарных – токарные и так далее: сверлильно-долбежные, нарезные, расточные.

Промышленное сверлильное оборудование

На всех этих станках можно обрабатывать не только различные металлы, но и другие материалы. Наиболее широкое распространение получило вертикально- и горизонтально-сверлильное оборудование. Станки, оснащенные ЧПУ, обеспечивают частичную либо полную автоматизацию процесса обработки отверстий и значительно повышают ее точность. Многошпиндельное оборудование в ином исполнении не производится – только с встроенным компьютером.

Следует упомянуть несколько видов специализированного сверлильного оборудования. Магнитные станки – их используют, когда невозможно или затруднительно выполнить работы на стационарном оборудовании. За счет небольшого веса их вручную переносят до нужного места металлоконструкции, где устанавливают на последнюю в любом пространственном положении. Удерживает сверлильный станок мощное магнитное основание. Этим оборудованием выполняют работы на судах, мостах, пролетных строениях, балках, трубопроводах.

Магнитный станок

Для деревообработки производят специализированные станки: одно- и многошпиндельные горизонтальные и вертикальные, а также с поворотным шпинделем. На этом оборудовании помимо сверления отверстий удаляют сучки, делают гнезда, пазы и так далее.

На мебельных фабриках используют различные типы сверлильно-присадочного оборудования. Эти станки обеспечивают высокое качество и точность получаемых отверстий, гибкость производственного процесса.

5 Устройство промышленного оборудования и виды производимых работ

Устройство сверлильного станка промышленного исполнения гораздо сложнее, чем у используемого в домашней мастерской, даже если у него всего один шпиндель. Подача осуществляется автоматически электродвигателем, но может переключаться и на ручное управление. Скорость подачи и вращения шпинделя регулируются. Для этого установлены коробка и механизм переключения скоростей подачи и такие же узлы управления вращением.

Все приводы и механизмы имеют более сложное и надежное исполнение. Есть автоматическое реверсирование подачи и вращения инструмента при достижении необходимой глубины обработки отверстия. Сверлильный станок оснащен автоматической системой подачи охлаждающей жидкости в зону обработки. Может быть установлен механизм подвода шпинделя к месту сверления неподвижно закрепленной заготовки и многое другое.

Устройство промышленного оборудования

Все операции могут быть автоматизированы и управляться ЧПУ. В этом случае при работе на сверлильном станке достаточно только задать вид выполняемой операции и установить в патрон нужный инструмент, а оборудование само выберет необходимые режимы ее проведения.

В зависимости от типа и назначения сверлильного станка по металлу на нем помимо сверления и рассверливания отверстий можно выполнить несколько видов работ. Самые распространенные операции, с которыми справится практически любое современное промышленное оборудование, это:

• зенкерование – позволяет получить у готового отверстия меньшую шероховатость и более высокую точность (квалитет) поверхности, чем после сверления;
• развертывание отверстий – чистовая обработка, по своей сути схожая с зенкерованием, но обеспечивающая меньшую шероховатость и более высокий квалитет поверхности;
• зенкование – получение в верхней части отверстий фасок, конических и цилиндрических углублений.

Работа на станке по металлу

На специализированных и универсальных сверлильных станках можно также выполнять:

• цекование – подрезание, зачистку и обработку внутренних и наружных поверхностей отверстий;
• нарезание метчиком резьбы;
• растачивание отверстий с помощью резца;
• выглаживание (раскатывание) роликовыми либо шариковыми оправками для сглаживания неровностей поверхности отверстий с одновременным уплотнением металла в приповерхностном слое.

Также на этом оборудовании можно вырезать с очень высокой точностью пробки, пазы, выполнять мелкие фрезерные и другие операции.

6 Основные положения работы на сверлильном оборудовании

При работе на сверлильных станках в первую очередь следует соблюдать все необходимые требования техники безопасности, так как в процессе использования этого оборудования оператор может быть подвергнут воздействию вредных и опасных факторов:

• движущихся механизмов и элементов станка;
• возможности поражения  электротоком;
• падающих материалов, предметов, заготовок или выбрасываемых из рабочей зоны плохо закрепленных деталей.

При работе на сверлильных станках следует пользоваться только исправными приспособлениями, инструментами и исключительно в соответствии с их прямым назначением.

Сверление на станках и с помощью дрелей выполняют по следующим общим правилам. В процессе разметки заготовки у будущих отверстий кернером надо обязательно отметить центры. Это обеспечит в начале сверления установку инструмента в сделанное углубление, что будет способствовать большей точности.

Разметка заготовок

Пользоваться следует только хорошо заточенным инструментом. Затупленный не только формирует некачественные отверстия, но еще и сам быстрее приходит в негодность. Заточку сверл, зенкеров и других режущих инструментов следует производить своевременно на специальном станке и с соблюдением предусмотренных углов и правил.

Во время сверления металлов и их сплавов из-за трения используемый инструмент сильно нагревается, что вызывает его быстрый износ. Чтобы снизить температуру сверла и повысить его стойкость, при работе на сверлильных станках используют различные охлаждающие жидкости, в том числе воду.

Выполняя глубокое сверление заготовок большой толщины, если глубина отверстия превышает 5 диаметров инструмента, его надо периодически извлекать из отверстия и освобождать от стружки, которую можно просто выдувать. Иначе сверло может заклинить.

Сверление металлов и сплавов

Ступенчатые отверстия получают 2-мя способами:

1. Сначала сверлят с наименьшим диаметром, потом (до нужной глубины) – большего и последним – наибольшее отверстие.
2. Противоположен первому: сначала сверлят с наибольшим диаметром, а последним – отверстие с наименьшим.

Чтобы композиционные материалы во время сверления не растрескивались, перед началом работ их надо, залив водой, заморозить. Высокопрочные материалы – чугун, сталь и ее сплавы – обычные сверла плохо или вообще не берут. Чтобы их просверлить, лучше пользоваться алмазным инструментом или с победитовыми наконечниками.