Сверлильные станки с чпу: виды, особенности, характеристики

Сверлильные станки с ЧПУ

Оборудование с числовым программным управлением имеет расширенные функциональные возможности, что позволяет обрабатывать ту или иную деталь в кратчайшие сроки.

Рассматриваемые агрегаты предназначены для работы с разными материалами. Такое оборудование распространено в мелкосерийном и крупносерийном производствах. С его помощью изготавливают рамные конструкции, корпусные элементы.

Эксплуатация станков с ЧПУ

Изделия, в составе которых есть ЧПУ, нужно использовать с соблюдением ряда правил во избежание нарушения работоспособности устройства. Есть несколько требований:

устройство должно быть установлено в помещении, котором поддерживается комнатная температура. Т.е. место, где размещается агрегат, должно отапливаться, в нём также нужно поддерживать оптимальную влажность воздуха;
на станке с числовым программным управлением нельзя обрабатывать заготовки, не отвечающие требованиям изготовителя сверлильного оборудования;
обслуживать станок. Все элементы аппарата надо периодически смазывать, следить за их чистотой, чтобы продлить срок службы агрегата. Требования к смазыванию данных станков прописаны в инструкции, идущей в комплекте;
прежде чем начинать работу, станок не помешает проверить на работоспособность. Необходимо удостовериться, что на изделии установлен защитный экран, и оно способно отключаться при возникновении аварийных ситуаций. Практически все сверлильные станки оснащаются кнопкой экстренного отключения, расположенной на панели управления;
если изделие неисправно или работает некорректно, то нельзя приступать к сверлению отверстий на нём и выполнению других операций;
если в процессе обработки на станке прекратилась подача охлаждающей жидкости, то надо незамедлительно отключить электропитание устройства во избежание его поломки;
нельзя прикасаться к вращающимся элементам станка во время его работы.

Обратите внимание! Подобные требования также выдвигаются к вертикально-сверлильному станку. Они описаны в инструкции по эксплуатации изделия

Преимущества сверлильных станков с ЧПУ

У данных агрегатов есть несколько преимуществ, благодаря которым они стали популярны на рынке и попали в рейтинг лучших сверлильных станков по металлу:

высокая точность расположения сверла в нужном месте над поверхностью заготовки;
возможность многоступенчатой обработки, выставление нескольких режимов работы;
регулировка скорости вращения шпинделя, выставление значения крутящего момента на собственное усмотрение;
возможность выставить угол сверления на станке;
простое исполнение ЧПУ. При необходимости программу можно будет поменять для выполнения другой задачи;
встроенная система контроля над состоянием станка, которая сообщает пользователю о возникших неисправностях;
высокий уровень надёжности, минимальная вероятность возникновения сбоев во время работы агрегата;
защита от перегревов сверла;
наличие нескольких типов свёрл в комплекте с оборудованием;
большой выбор. На рынке представлено огромное количество моделей с ЧПУ. Выбирать следует, исходя из преследуемых целей;
простая установка, обслуживание, ремонт в случае поломок;
безопасность работы обеспечена. На станках нет открытых элементов, которые могут повредить руки при работе.

Важно! Станки с ЧПУ не годятся для решения простеньких задач в домашних мастерских. Данное оборудование рассматривается как профессиональное

Недостатки

У сверлильных агрегатов, оснащенных ЧПУ, есть свои минусы:

высокая стоимость;
большие габариты изделия, проблематично, а иногда невозможно установить станок на верстак;
для работы потребуется несколько специалистов. Например, наладчик и оператор.

Современные обрабатывающие центры

Сверлильные центры с ЧПУ имеют базу фрезерного агрегата с ПУ. Изолированная рабочая зона с наличием узла со сменой быстрорежущего инструмента и функцией авто удалённой стружки с подачей жидкости с охлаждающим режимом через шпиндель являются основным отличием этого аппарата. Обрабатывающие центры предназначены для быстрой обработки высокого качества, благодаря разнообразным инструментам, разным операциям и бывают:

горизонтальные;
вертикальные.

Данные машины способны работать как в автомате, так и в полуавтомате и придерживаются таких операций, какие выполняют сверлильные и фрезерные машины.

Поэтому они смело:

высверливают;
зенкеруют;
фрезеруют;
развертывают отверстия;
нарезают наружную резьбу;
нарезают внутреннюю резьбу.

При желании мастера, данные центры могут выполнять процесс шлифования. Основными узлами центра считается многопозиционный сменщик инструмента, который способен управляться с ПУ нового поколения. Позиционированная система инструмента позволяет достигать как высокоточную обработку, так и сокращает время на операцию.

Способ сверления на оборудовании

Описание сверления на сверлильных станках с ЧПУ схоже со сверлением других материалов. Поэтому описание сверления включает в себя следующие действия:

На столе закреплен лист без предварительной разметки.
Макет с носителя загружается в ПО и при его высоком уровне самое обычное изображение будет основой.
Оператор заканчивает свое участие на этапе вводимых дополнительных настроек.
Движение стола производится благодаря программе именно так, чтобы лист подтягивался к сверлу и оказывался напротив него в нужной точке. Инструмент опускается на поверхность благодаря шпиндельной головке, после чего сверло высверливает отверстие нужной глубины.
Охлаждение промышленных машин в рабочем состоянии производится благодаря обдуву воздуха. При этом на листе оргстекла используется теплостойкая паста для теплового отвода от поверхности.
При сверлении температура может повыситься больше 150 градусов и оргстекло сильно деформируется при таком нагреве, поэтому целостность материалу обеспечит отвод тепла.
На небольших агрегатах сверло охлаждают мастера в емкости с водой и сдувают с поверхности появившуюся стружку в этом процессе. В некоторых случаях используют метод подводного сверления, но он очень опасен.

Функция сверлильных станков – проделывание отверстий в различных материалах

Они незаменимы в производстве, где часто требуется сделать резьбу внутри отверстия, зенкеровать его и т.п. При помощи сверлильного станка все это можно сделать быстро и качественно. В зависимости от особенностей конструкции и выполняемых работ существуют станки разного типа. В целом все модели можно разделить на бытовые (как правило, обладают относительно небольшим размером и используются в личных целях) и промышленные (имеют место на предприятиях, где работа такого типа поставлена на поток). Однако вне зависимости от предназначения сверлильные станки представляют собой сложное устройство, при работе с которым необходимо учитывать множество его характеристик.

Типы сверлильных станков

1. Радиально-сверлильные.

Устройства этого типа применяют при работе с отверстиями в заготовках среднего и крупного размера. Благодаря широкому спектру выполняемых операций считаются универсальными. Они находят свое применение как в частных мастерских, так и в крупных цехах. Принцип действия радиально-сверлильных станков выглядит следующим образом: в процессе работы шпиндель перемещается вдоль поверхности заготовки и останавливается в том месте, где нужно сделать отверстие. Траектория его движения может быть любой. Вокруг неподвижной колонны, расположенной на фундаментальной плите, поворачивается гильза, которая обеспечивает возможность работать с любым участком поверхности колонны, не изменяя ее местоположения. Скорость перемещения шпинделя варьируется от 45 до 2000 оборотов в минуту.

2. Вертикально-сверлильные.

Принцип действия устройств этого типа прямо противоположен описанному выше. В этом случае перемещается не шпиндель, а заготовка. Сверло же надежно закреплено. Перемещение обрабатываемой поверхности и стола осуществляется в вертикальном направлении. От того, какое расстояние от торца шпинделя до рабочего стола имеет станок, зависит максимально возможная толщина обрабатываемой детали. Для всего электрооборудования отводится специальный шкаф. В зависимости от модели вертикально-сверлильные станки могут иметь разные типы столов: подвижный, съемный, откидной. Таким образом, каждый покупатель может выбрать устройство, подходящее именно ему. Охлаждение станка происходит путем подачи специальной жидкости насосом по шлангу. В основе строения шпинделя в станках этого типа лежат два шариковых подшипника, расположенных в гильзе. Верхний воспринимает вес самого шпинделя, нижний – силу подачи. Во избежание порчи деталей при работе в станов встроен специальный механизм, прекращающий подачу при достижении глубины обработки, соответствующей заранее заданному значению. Оно устанавливается посредством использования лимба механизма головки.

Среди станков этой группы выделяют:

• Легкие. Второе их название – настольное. Диаметр проделываемого ими отверстия составляет 3-12 мм.

• Средние. Позволяют проделывать отверстия диаметром 18 мм, а также от 25 до 50.

• Тяжелые. Максимальный диаметр сверления здесь достигает 7,5 см.

3. Горизонтально-сверлильные.

С их помощью осуществляется обработка длинномерных деталей и глубоких отверстий, с которой остальные устройства не справляются. Отличительной особенностью этих устройств является удлиненная станина. Перед началом работы заготовка фиксируется на рабочем столе в горизонтальном положении. Она перемещается вдоль станины. Это достигается за счет действия верньерного механизма. В одном блоке располагаются шпиндель, двигатель, коробка передач. С помощью последней обеспечивается возможность регулирования скорости вращения шпинделя. Сам блок может перемещаться по вертикали.

4. Многошпиндельные.

Как следует из названия, в этих устройствах работают несколько шпинделей одновременно. Это крайне удобно, если требуется проделать ряд отверстий за один раз. Кроме этого, многошпиндельные станки применяются, когда нужно нарезать резьбу или сделать развертку при наличии большого количества плоскостей обрабатываемой заготовки. В данном случае это более выгодно, чем использование одношпиндельных станков.

5. Специализированные станки незаменимы при глубоком сверлении. Как правило, имеют место на производстве.

6. Широкое применение сегодня как в частных мастерских, так и в небольших цехах получили настольные станки. В большинстве случаев режущий инструмент у них перемещается вручную. Для этого устройства оснащены рукояткой осевой подачи шпинделя.

Какие работы по металлу можно выполнять

Сверлильно-фрезеровальные станки способны выполнять практически любые сверлильные и фрезеровальные операции. Высокая функциональность агрегата обоснована высокой скоростью шпинделя с инструментом. Если станок снабжен ЧПУ, то обработка будет точнее, а качество полученной продукции выше.

Сверление

На станке можно производить как глухое, так и сквозное сверление. Отверстие получается точного размера только в случае строгого выполнения подготовительных и основных работ. При осуществлении сквозного сверления необходимо в момент выхода из него сверла переключить автоматическую передачу на ручную. Это ослабит нажим на сверло. В процессе необходимо периодически выводить сверло из отверстия и удалять оттуда стружку.

Фрезерование

В зависимости от выполняемых операций на станке меняется оборудование. Для фрезерования используются различные шлифовальные круги конической и дисковой форм. Они позволяют произвести шлифовку как по плоскости, так и внутри отверстий. Точность выполнения фрезерования зависит от конкретной модели. От точности зависит конфигурация металлических деталей, которые изготавливают с помощью копиров.

Расточка

Расточка – процесс увеличения диаметра отверстия, а также его зачистки. При сквозной расточке используют проходные резцы, При растачивании глухих отверстий применяются проходные упорные резцы. Расточка отличается меньшей производительностью, чем сверление, но при этом позволяет обрабатывать детали с большим диаметром.

Нарезка резьбы

Для нарезания резьбы применяется метчик. Он применяется для внутренней метрической резьбы. Метчики могут быть двух видов: для черновой и чистовой работ. Диаметр сверла подбираем в зависимости от диаметра резьбы и ее шага. Глухую резьбу выполнить без функции реверса невозможно. Сквозную можно выполнить и на станке, где отсутствует реверс, но в таком случае, метчик нужно вытащить вручную.

Выборка пазов

Паз – выемка металла в детали, которая ограничена фасонными или плоскими поверхностями. Паз может быть:

Т-образным;
ласточкин хвост;
фасонным;
сквозным;
открытым или закрытым.

Для выемки пазов используются фасонные, дисковые и концевые фрезы. При фрезеровании точных пазов, размер дисковой фрезы должен быть меньше ширины паза. Для фрезерования специальных профилей, например, ласточкин хвост, необходимо использовать вертикаль — или продольно-фрезерные станки за 3 или 2 перехода.

Фрезерование шлицев

Существует 3 вида шлицевых соединений:

прямобочные;
треугольные;
эвольвентные.

Шлицы используются для передачи вращательного движения между валами и втулками. Нарезание шлицев происходит в несколько этапов, которые включают черновую и чистовую обработку, фрезерование пазов канавок, снятие заусенцев, шлифование и термическую обработку.

Нарезка гребней

Это еще одна операция, которая наравне с нарезкой шлицев применяется на фрезеровально-сверлильном станке. Деталь обрабатывается по трем сторонам. Для обработки длинных деталей используется шпиндель и суппорт, установленные на столе.

Целесообразность применения

Когда, в условиях производства, выгодно приобретать оборудование с программным управлением?

Деталь стоит очень дорого (вал или лопатки турбин, авиационные запчасти, детали медицинского оборудования), а значит, нужно исключить саму вероятность ошибки.
Изделия выпускаются серийными партиями.

Деталь имеет сложную поверхность. Для ее механической обработки потребуется выполнить множество технологических операций.
В процессе изготовления детали возможны небольшие изменения в ее конструкции. На станке ЧПУ изменения в управляющую программу можно внести сразу с пульта оператора агрегата.
У детали маленький квалитет по допуску (первые 6 из 19). Если на станках установлено числовое программное управление, то допустимые отклонения в размерах изготавливаемой детали определяются дискретным шагом привода, который не превышает 3 мкм.

Основные параметры станков ЧПУ

Для сверлильной группы это — самый большой диаметр сверления, для расточной — диаметр шпинделя, для фрезерной — ширина рабочей поверхности стола, оборудование токарной группы характеризует максимально возможный диаметр обрабатываемого отверстия.

Как расшифровывается маркировка модели станка? Например, у нас есть станок 1А616Ф3. Расшифровка будет следующей: станок токарный (1 группа), усовершенствованный (после номера группы добавлена буква А), относится к типу токарных и лобных станков (6 тип), у оборудования 16 типоразмер (выбирается по максимальному диаметру обрабатываемой детали), с установленной контурной системой СЧПУ.

Устройство и принцип работы

Станки состоят из следующих компонентов:

стального или чугунного основания;
рабочего стола с перемещаемой координатной плоскостью;
шаговых двигателей для позиционирования стола;
револьверной головки для крепления свёрл;
суппорта;
несущей колонны;
электродвигателя;
коробки переключения скоростей вращения шпинделя;
подвесного пульта управления;
блока с ЧПУ;
предохранительного стекла;
системы охлаждения.

Также возможно расширение функций оборудования под решение специфических задач:

поворотные или наклонные механизмы рабочих столов;
установку патронов резьбонарезного типа;
монтаж навесных кондукторов;
замену стандартных патронов на быстросъёмные или револьверные;
поворотной колонны.

Для программирования ЧПУ могут использоваться следующие методы:

набор программы через интерфейс управления;
установка перфокарт, применение перфолент или других запоминающих устройств;
изменение положения специальных переключателей или применения упоров.

Работа оборудования сверлильного типа с ЧПУ основана на следующих принципах:

Программируется ЧПУ или используются предустановленные настройки.
Оператор устанавливает заготовку, определяет её координаты размещения на рабочем столе.
Последовательно вводятся координаты в программу.
Программа рассчитывает траекторию перемещения инструмента или рабочего стола при запуске процесса обработки.
Устанавливаются свёрла, фиксируются. Обязательно выбирается правильное их положение внутри патронов.
Запускается программа на выполнение. Начинают работать механические узлы.
Сверло позиционируется над заданной программой точкой, выполняется обработка заготовки.
После завершения обработки, рабочий инструмент перемещается в исходное положение.
На управляющем дисплее выдаётся сообщение о завершении всех задач. Далее нужно заменить деталь на заготовку, выбрать программу, выполнить последовательно весь алгоритм заново.

ЧПУ: классификация и пояснения

ЧПУ сегодня в станках используется повсеместно, с той лишь оговоркой, что строго по технологическим нуждам: если есть возможность выполнить деталь, при этом нет требований по сверхточности ее исполнения, можно просто пригласить на работу опытного мастера, который выполнит ее на привычном ручном станке.

Хотя для работы дома (для ювелиров, художников по дереву и металлу) встречается миниатюрный настольный станок, но не менее профессиональный и надежный.

Видео:

Так что цена и вопрос уместности хоть и банальны, но насущны. Технологически систему ЧПУ можно поделить на 2 группы:

Позиционная: сверло и заготовка движутся прерывисто – точка за точкой. При этом позиции находятся либо далеко (скажем, при растачивании и сверлении), либо близко друг от друга (как при точении и фрезеровании);
Непрерывное перемещение: контурная работа в одно движение.

Позиционная система ЧПУ – самый простой вид управления, только используется в основном в сверлильных и координатно-расточных станках, где не требуется фигурное движение – только по прямой.

Прямоугольная система ЧПУ перемещает сверло по очереди вдоль конкретной оси координат, при этом скорость перемещения задана самой программой.

Такая система используется также ограниченно (сравнительно) на заготовках, которые можно класть параллельно к осям координат (точение, фрезерование).

Формообразующая ЧПУ

Об этом типе ЧПУ нужно сказать отдельно. Это более продвинутый вариант позиционирования и работы в целом, так как инструмент движется по двум координатам и более, что позволяет выполнять обработку заготовок любой формы.

Интерполятор одновременно выдает координаты в трехмерном пространстве в виде определенного числа приводов подач. Сегодня все больше выпускается станков именно с формообразующей ЧПУ.

Видео:

Да, они дороги, но такое профессиональное оборудование быстро окупается, так как позволяет производить сложнейшие детали, которые стоят недешево.

Но даже такой инновационный станок может предложить выбор опций: 2D и 3D формообразование.

2D формообразование управляется по двум осям координат, значит можно перемещать сверло по дуге и прямой линии. Частный вариант этого типа – 2½D формообразование.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Характеристики сверлильно-фрезерных станков

Сверло движется уже по 3 осям координат, но разница в том плане, что управляемыми являются всего 2 оси, а третья служит для установки, подвода и отвода инструмента.

После исполнения команды на движение в некой плоскости, система может перейти на движение в другой.

Такая система ЧПУ используется в простых станках, которые оснащены шаговым приводом подачи.

Что примечательно, обрабатывать на станке можно сложные контуры и поверхности, но объемная деталь обрабатывается послойно в конкретной вертикальной или горизонтальной плоскости, а не непрерывно.

3D формообразование – венец станкостроения, который производит высокоточные детали, причем с гладкой поверхностью.

Видео:

Инструмент станка движется сразу по 3 осям, а значит можно обработать любой пространственный контур непрерывно. По большей части используется метод фрезерования, чем сверления.

Впрочем, если станок универсальный, да еще и с 3D, то он выполнит любую деталь, не говоря уже про обычное сверление. Цена на такой агрегат достигает порой нескольких тысяч евро.

1 Классификация сверлильного оборудования

Сверлильные агрегаты в соответствии с принятой в нашей стране классификацией относят ко второй группе металлорежущего оборудования. По назначению установки для сверления подразделяют на следующие виды: специализированные; универсальные; специальные. Под специализированными понимают автоматизированные агрегаты, которые способны выполнять определенные технологические процедуры. Как правило, они настраиваются на одновременное сверление нескольких отверстий в каких-либо конкретных конструкциях.

К специализированным относятся почти все советские и российские агрегатные станки, которые собираются из стандартных механизмов и составных частей. Они обычно оснащаются множеством особых инструментов и приспособлений, что ориентирует их на применение в массово-поточном и крупносерийном производстве.

Универсальное оборудование позволяет осуществлять любые технологические процедуры, связанные с выполнением отверстий и их дополнительной обработкой – фрезерно-расточной, фрезерно-токарно-расточной, токарно-расточной и т.д. Оно больше всего распространено, универсальные агрегаты используются многими предприятиями, небольшими производственными компаниями и частными лицами (настольный станок для сверления нетрудно найти в домашних мастерских наших сограждан).

Всю номенклатуру универсального оборудования делят на:

Радиально-сверлильные установки. Они могут быть передвижными, стационарными, снабженными головками поворотного типа, переносными и другими;
Вертикально-сверлильные. Бывают с сечением сверления 75 миллиметров (тяжелые), с сечением от 18 до 50 миллиметров (средние), с сечением 3–12 миллиметров (легкие). Любой настольный агрегат по своим параметрам относится к группе легких.
Горизонтально-центровальные и горизонтально-сверлильные.

Агрегаты специального вида изготавливают для производства ограниченного числа операций (иногда они дают возможность выполнить всего одну операцию) в конкретной детали. В большинстве случаев их невозможно перенастроить на работу с другими заготовками.

Добавим, что радиально-сверлильный станок либо сверлильный агрегат другого типа (например, сверлильно-присадочный станок или магнитный сверлильный станок) может располагать системой числового программного управления (ЧПУ). Сверлильный станок с ЧПУ в своей маркировке имеет специальные символы (одна или две литеры и одна цифра), которые описывают некоторые особые характеристики оборудования. Понятно, что бытовые сверлильные станки не оснащаются числовым программным управлением, в этом нет никакой необходимости.

Если перед нами агрегат с обозначением «Ф1» в конце маркировки, это означает, что он имеет возможность преднабора координат и оснащен цифровой индикацией, с обозначением «Ф2» – оборудование с прямоугольными и позиционными системами ЧПУ, с «Ф3» – числовой программный комплекс является контурным. А обозначение «Ф4» говорит нам о том, что на станке установлено ЧПУ универсального типа, позволяющее с одинаковой легкостью выполнять и контурную, и позиционную обработку.

Агрегаты без ЧПУ делятся на: полуавтоматические; с ручной и механической подачей; автоматизированные; автоматические. Кроме всего прочего, сверлильное оборудование в последние годы пополнилось большим количеством совершенно новых специальных и специализированных агрегатов, среди которых мы хотим выделить:

деревообрабатывающий сверлильно-присадочный станок;
инновационный магнитный сверлильный станок;
многофункциональный токарно-фрезерно-расточной и комбинированный фрезерно-токарно-расточной центр.

О них обязательно будет рассказано в данной статье.

Основные характеристики

Выбор наиболее подходящей модели может осложниться по причине формирования просто огромного ассортимента. Основными критериями выбора назовем нижеприведенные моменты:

Тип станка. Для тяжелых заготовок больше всего подходит радиально-сверлильные станки, для малых — вертикальные.
Показатель мощности. От этого показателя напрямую зависит производительность. Мощность во многом зависит от типа устанавливаемого электрического двигателя. Однако, с увеличением мощности существенно повышается показатель расхода электроэнергии.
Небольшие модели, предназначенные для применения в гараже или домашней мастерской, могут питаться от сети 220 В. Профессиональное оборудование может работать от сети 380 В. Это связано с тем, что трехфазные электродвигатели обладают большей мощностью и производительностью.
Максимальный диаметр получаемого отверстия — еще один важный критерий, который следует учитывать. Он во многом зависит от особенностей шпинделя и показателя мощности устанавливаемого электродвигателя. Как правило, тест проводится при обработке стали 45.
Частота вращения шпинделя. Этот показатель зависит от особенностей конструкции устанавливаемого редуктора. Современные модели позволяют регулировать частоту вращения шпинделя. Выбор более подходящего показателя проводится с учетом типа материала, который обрабатывается на станке.

Принципы выбора

Выбор станков необходимо выполнять на основе следующих критериев:

мощности силового агрегата;
функциональных возможностей сверления — поворотный стол, крепление одного или набора свёрл, скорость позиционирования рабочего инструмента;
технических характеристик координатной площадки — размеров, предельно допустимой нагрузки;
частоты вращения головки со сверлом;
типа установленной системы охлаждения, метода подачи жидкости;
параметров перемещения рабочего инструмента над столом, определяющих допустимые размеры для обрабатываемых деталей;
точности позиционирования;
характеристик ЧПУ, удобства управления, программирования, ввода данных;
стоимости оборудования;
длительности гарантийного срока;
сложности обслуживаний, ремонтов, наличия в продаже расходных материалов.