Станки для глубокого сверления

Станки для глубокого сверления, называемые иногда токарно-сверлильными станками, предназначены для сверления глубоких отверстий в сплошном материале и растачивания глубоких или сквозных отверстий в валах, распределительных валиках, колоннах гидропрессов и других подобных деталях, когда длина сверления или растачивания во много раз превосходит их диаметр.

Глубокое сверление. Сверление глубоких отверстий связано с большими трудностями по отводу стружки и подводу охлаждающей жидкости. Для получения точных отверстий необходимо правильное направление сверла и уравновешивание его силами резания, возникающими при сверлении. Для сверления глубоких отверстий диаметром до 30 мм применяют сверла, снабженные специальными канавками для подвода жидкости под большим давлением для охлаждения и отвода стружки. Наиболее простыми по форме являются пушечные сверла, которые обычно не вращаются, а имеют осевое перемещение (подачу), при этом вращается обрабатываемая деталь. При работе с этими сверлами используют кондукторы, а иногда производят предварительное сверление отверстий.

Ружейное сверло применяют для расточки ружейных стволов. Считают, что сверление ружейным сверлом равнозначно обычному сверлению с последующим растачиванием и развертыванием, при этом возможно получение отверстий по 7-му квалитету точности с шероховатостью поверхности 0,63ч-1,25 мкм.

Применение перового сверла дает возможность сделать весьма глубокое, отверстие, так, например, перовым сверлом диаметром 64 мм можно просверлить отверстие глубиной до 10 000 мм.

Классификация станков для глубокого сверления. Прежде всего, отметим, что эти станки относят к группе специальных станков. Их конструкция зависит от длины и диаметра обрабатываемого отверстия, длины и массы заготовки, а также от масштаба производства.

Станки могут быть одно- и двусторонними, т. е. предназначенными для обработки отверстий с одной или двух сторон одновременно.

Станок для глубокого сверления, когда обрабатываемая деталь вращается со скоростью резания (м/мин), а режущий инструмент перемещается со скоростью подачи (мм/мин). Заготовка получает вращение от шпиндельной бабки и поддерживается люнетом. Режущий инструмент с полой штангой движется с опорой от задней бабки. Охлаждающая жидкость, подаваемая через штангу к инструменту, одновременно выносит стружку по каналу между штангой и отверстием.

Станок для глубокого сверления, на котором большие тяжелые заготовки остаются во время обработки неподвижными, а режущий инструмент получает вращательное движение и поступательное.

При сверлении отверстия диаметром 40—60 мм охлаждающая жидкость подводится при давлении 2—4 МПа, а количество подводимой жидкости составляет 200—400 л/мин.

Отметим, что у полых валов глубокое сверление производят после предварительной токарной обработки Наружных поверхностей, так как для выверки при установке заготовки на станке перед глубоким сверлением должны быть подготовлены базы.

Предварительная настройка процесса сверления

Чем глубже отверстие, тем длиннее сверло. Чем длиннее сверло (чем больше расстояние между острием инструмента и шпинделем), тем больше степень влияния биения на результаты. В некоторых операциях с глубокими отверстиями малейшее колебание может привести к преждевременному износу инструмента и нарушить как прямолинейность, так и чистоту поверхности.

Тем не менее, необходимость тщательной настройки не освобождает от необходимости тратить непомерное количество времени на определение и корректировку биения при каждом изменении инструмента или пластины. В частности, в современной производственной среде нет места для лазания по рабочим зонам для установки индикаторов или для удержания кусочков бумаги на месте для прикосновений инструмента. Скорее всего, сборка инструментов в автономном режиме с устройством предварительной настройки сэкономит значительное количество времени при любой операции глубокого бурения.

В современной производственной среде нет места ни для работы оператора в рабочей зоне, ни для установки индикаторов, ни для удержания кусочков бумаги в месте соприкосновения инструмента и детали.

На объекте одного клиента в начале каждой смены в инструментальном магазине устанавливаются три сверла «Stealth» со сменным пластинами Allied Machine. Этот процесс занимает менее 10 минут. Установка трех инструментов на линии обработки может занять до 30 минут, что составляет 90 минут потерянного времени в течение трех смен. В производственной среде, работающей круглосуточно и без выходных, это составляет почти 2200 часов в год (показатель, не учитывающий простои станков при смене инструмента). Предварительная настройка, вероятно, составляет 5% от стоимости этих потерянных часов.

Это сверло имеет регулируемый штифт, который перемещает пластину в радиальном направлении, чтобы уменьшить набор допусков, общий для всех сверл со сменным наконечником. В результате этого для набора номера больше не требуется разбирать и чистить сборку инструмента, регулировать смещения, добавлять прокладки в револьверные головки или полагаться на опытных машинистов, которые пытаются найти неортодоксальное решение. Предварительная установка помогает уменьшить время наладки за счет предварительной установки сверла в магазин в оправке с минимальном биением.

Сверление отверстий

Сверление на токарном станке производится невращающимся сверлом, которое закрепляется в пиноли задней бабки.

Сверла с коническим хвостовиком устанавливают непосредственно в отверстие пиноли, если размеры их совпадают, или при помощи переходной втулки 2 (рис. 54), одетой на хвостовик сверла 1.

Сверла с цилиндрическим хвостовиком закрепляются на станке посредством сверлильных патронов, одна из конструкций которых показана на рис. 55, а. В наклонных отверстиях корпуса 3 установлены кулачки 4 в виде цилиндрических стержней со скосами для закрепления сверла и резьбовой частью на наружной поверхности. Внутри муфты 5 закреплена гайка с конической резьбой, которая соединяется с резьбой кулачков. Если ключом 2 вращать муфту, то кулачки, перемещаясь в наклонных отверстиях будут сжиматься, обеспечивая закрепление и центрирование сверла. Корпус 8 с обратной стороны имеет глухое коническое отверстие, которым он неподвижно насаживается на хвостовик 1. Такие патроны выпускаются трех размеров: ПС-6, ПС-9, ПС-16 (цифры обозначают наибольший диаметр закрепляемого сверла).

Если требуется частая смена инструментов, устанавливаемых в задней бабке, удобно пользоваться быстросменными патронами (рис. 55, б). Патрон состоит из корпуса 2 с коническим хвостовиком 6 и двумя отверстиями, в которых свободно завальцованы шарики 3. В корпус устанавливается переходная втулка 1 с коническим отверстием Морзе. На наружной поверхности втулки выполнены две радиусные канавки, в которые при рабочем положении патрона западают шарики. На корпусе свободно надета муфта 4, продольное положение которой ограничивается пружинными кольцами 7 и 9 и подпружиненным шариком 5, фиксирующим муфту в рабочем состоянии. Отверстие 5 предусмотрено для выхода воздуха при установке переходной втулки в патрон.

Действие патрона следующее, Требуемое сверло вставляется в переходную втулку и вместе с ней устанавливается в патрон. Муфта при этом сдвинута вправо. Затем при перемещении влево муфта нажимает на шарики, которые входят в выемки втулки и закрепляют ее. Чтобы сменить инструмент, достаточно сдвинуть муфту вправо, и втулка со сверлом свободно вынимается из патрона.

Для сверления с механической подачей иногда применяют несложное приспособление в виде втулки с прямоугольным выступом, которым она закрепляется в резцедержателе суппорта.

При глубоком сверлении возникает необходимость частого вывода сверла из отверстия для очистки от стружки. В этом случае значительно сократить время отвода сверла и возвращения его в исходное положение можно, применяя довольно простой патрон (рис 55, в). Он состоит из корпуса 2 с коническим хвостовиком, сверлодержателя 1 с ввернутой в него рукояткой 3. В корпусе имеется продолговатый паз с рядом поперечных канавок. Для отвода сверла достаточно вывести рукоятку из канавки и отвести сверло вправо. Возвращение сверла в рабочее положение выполняется в обратном порядке.

Как устроен сверлильный станок

Несмотря на различные конструктивные решения, влияющие на специфику применения, сверлильные станки объединяет общее базовое устройство. Самым распространенным видом является вертикальный станок. Его конструкция состоит из нескольких основных элементов.

Опорная плита из чугуна или стали является основанием станка, уравновешивает весь агрегат и гасит вибрацию. Плиту через пазы крепят к рабочему месту — полу или столу.
Вертикальная стойка — это стальная труба, которая соединяется с основанием и несет на себе остальные узлы станка.
Рабочий стол с помощью кронштейна передвигается по стойке и фиксируется в заданном месте. На рабочий стол устанавливают тиски для фиксации заготовки.
Сверлильная головка состоит из шпиндельного узла и патрона для зажима оснастки. Головка перемещается вертикально с помощью рукоятки.
Электродвигатель находится рядом со сверлильным блоком и передает крутящий момент на шпиндель с помощью ступенчатой ременной передачи. Станки бытового класса работают от сети 220 В, профессиональное трехфазное оборудование использует сеть 380 В.
Передаточный механизм состоит из шкивов разного диаметра и ремня. Для изменения скорости оператор перекидывает ремень с одного шкива на другой или между пазами на одном шкиве. У большинства бытовых моделей это делается вручную при отключенном двигателе. Станки профессионального класса оснащают механизмом переключения скоростей.

Кроме вертикальных производят радиальные и горизонтальные сверлильные станки. У радиальных сверлильная головка меняет угол наклона относительно заготовки. Горизонтальные станки используют для сверления глубоких отверстий в горизонтальной плоскости. Специализированные станки с фиксацией на магнитной подушке применяют для работ в труднодоступных местах.

Типы сверл для глубокого сверления

В качестве сверл для глубокого сверления могут быть использованы:

спиральные с цилиндрическим хвостовиком, параметры которых регламентирует ГОСТ 886-77 (по своей конструкции спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком относятся к инструментам длинной серии, при помощи которых создают отверстия с глубиной, превышающей величину, равную 15 диаметрам);
ружейные, режущая часть которых полностью выполнена из твердого сплава;
ружейные, на режущей части которых твердосплавные пластины фиксируются при помощи пайки;
ружейные, оснащенные не только основными, но и промежуточными твердосплавными пластинами;
эжекторные, которые используются для выполнения глубокого сверления на станках с горизонтальным расположением режущего инструмента;
пушечные, на поверхности которых имеется V-образная канавка, предназначенная для удаления стружки (обработка при помощи сверл данного типа является устаревшим методом получения глубоких отверстий).

Сверла для глубокого сверления

ГОСТ 886-77 Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком. Длинная серия. Основные размеры

Спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком, производимые в соответствии с требованиями, которые приводит ГОСТ 886-77, отличаются удлиненной рабочей частью. В соответствии с положениями вышеуказанного стандарта от 77-го года, такой удлиненный инструмент может полностью изготавливаться из быстрорежущей стали или оснащаться режущими пластинами, выполненными из твердого сплава.

ГОСТ 886 от 77-го года также оговаривает, что охлаждение сверл данного типа может обеспечиваться за счет не только наружного, но и внутреннего подвода СОЖ. Спиральные сверла, как указывает ГОСТ 886-77, могут производиться не только с цилиндрическим хвостовиком, но и с хвостовиками конического типа. Сам процесс глубокого сверления, осуществляемый посредством таких сверл, может выполняться как с их периодическим извлечением из выполняемого отверстия, что необходимо для удаления из него образовавшейся стружки, так и без выполнения такой процедуры. Если сравнивать спиральные сверла с ружейными и пушечными, то при использовании первых производительность сверления повышается практически в 8 раз.

Примеры рабочих головок ружейных сверл

Пушечные и ружейные сверла относятся к инструментам однорезцового типа, при помощи которых можно создавать глубокие отверстия с диаметрами, находящимися в интервале 0,5–100 мм. Охлаждение сверл данного типа осуществляется через отверстие, выполненное в их внутренней части, а стружка, образующаяся в процессе обработки, отводится при помощи специальной канавки, выполненной на их наружной поверхности. Пушечные и ружейные сверла, оснащенные режущими твердосплавными пластинами, отличаются конической конфигурацией рабочей части, что обеспечивает лучшее направление инструмента в зону выполнения обработки.

Принцип работы эжекторным сверлом

Процесс сверления и рассверливания отверстий на токарных станках

Для образования новых отверстий в заготовке или изменения размеров старых, на токарном станке необходимо выполнить следующие виды операций:

Выставить заднюю бабку, чтобы ось пиноли совпадала с осью шпинделя.
Закрепить заготовку в патроне передней бабки таким образом, чтобы она выступала за уровень кулачков как можно меньше.
Установить в пиноле задней бабки режущий инструмент. Если предстоит его частая смена, то лучше пользоваться быстросменным патроном и набором специальных втулок. Это поможет значительно сократить время на смену инструмента. При использовании быстросменного патрона, все свёрла, зенкеры, развёртки и т.д. должны иметь хвостовики с одинаковым номером конуса Морзе. Пиноль в начале сверления должна быть выдвинута из задней бабки на как можно меньшее расстояние.
Первая рабочая операция – это подготовка торца заготовки. Он должен быть ровным. Это осуществляется подрезанием торца резцом.
Сделать небольшое углубление в торце детали. Эта операция поможет выполнить сверление точно в точке вращения заготовки. Выполняется данное углубление упорным резцом или коротким сверлом.
Произвести сверление с помощью маховика задней бабки. Инструмент подавать плавно. Периодически выдвигать его из зоны резания, чтобы освободить от стружки. Охлаждение зоны резания осуществлять специальной эмульсией.
При сквозной обработке нужно уменьшить скорость подачи на выходе из заготовки, чтобы не повредить его, когда резко возрастёт нагрузка на режущие кромки.
Чтобы увеличить диаметр отверстий, нужно: установить сверло большего диаметра и совершить рассверливание; применить зенкер – провести зенкерование; воспользоваться расточным резцом — сделать растачивание.
Для уменьшения шероховатости – применяют развёртку (процесс — развёртывание).
Для работы с кромками – используют зенковку (процесс – зенкование).

Видео сверления шестигранного отверстия на токарно-винторезном станке

Все выше перечисленные процессы можно совершать не только трудоёмким ручным способом, но и воспользовавшись возможностью подключения механической подачи к задней бабке или использования ЧПУ. Если процессы резания будут производиться с помощью токарных станков с ЧПУ, то весь инструмент крепится в самом начале подготовительного процесса в специальных устройствах, которые меняются автоматически в определённой последовательности.

Станки для глубокого сверления и растачивания. Описание и состав группы станков

Перейти к описанию группы станков » РєСѓРїРёС‚СЊ СЃС‚Р°РЅРѕРє РґР»СЏ РіР»СѓР±РѕРєРѕРіРѕ СЃРІРµСЂР»РµРЅРёСЏ Рё СЂР°СЃС‚Р°С‡РёРІР°РЅРёСЏ »

Станок для обработки глубоких отверстий токарного и вертлюжного исполнения РТ2641, РТ2642

max длина обрабатываемой детали, мм 4000
max диаметр устанавливаемой детали, мм 400
min диаметр устанавливаемой детали, мм 50
max диаметр обрабатываемых отверстий, мм 320
Высота центров, мм 400
Ширина станины, мм 630

Станок для обработки глубоких отверстий модель токарного исполнения РТ2661

max длина обрабатываемой детали, мм 4000
max диаметр устанавливаемой детали, мм 630
min диаметр устанавливаемой детали, мм 100
max диаметр обрабатываемых отверстий, мм 500
Высота центров, мм 630
Ширина станины, мм 800

Станок для обработки глубоких отверстий токарного и вертлюжного исполнения РТ2651, РТ2652

max длина обрабатываемой детали, мм 6000
max диаметр устанавливаемой детали, мм 500
min диаметр устанавливаемой детали, мм 100
max диаметр обрабатываемых отверстий, мм 450
Высота центров, мм 500
Ширина станины, мм 800

Это интересно: Алмазно-расточные станки — принцип работы и виды

Что такое, и для чего предназначено пушечное сверло

Пушечное сверло — это режущий инструмент преимущественно цилиндрической формы с переменным по длине сечением. Оно является инструментом однорезцового вида.

Для отведения отработанной стружки от обрабатываемой детали на поверхности такого сверла имеется выемка с сечением в форме буквы V. Данная проточка выполнена по внешней поверхности сверла.

В общем случае, при помощи пушечного сверла возможно получить отверстия с диаметром в диапазоне от 0,5 миллиметров до 10 сантиметров. Специальное отверстие для подвода смазывающе-охлаждающей жидкости обычно отсутствует. Сверление производят на малой частоте вращения металлообрабатывающего агрегата.

В рабочей части пушечное сверло имеет форму полукруга. Плоская поверхность полукруглого стержня является передней поверхностью сверла. Под прямым углом к оси сверла на торце стержня образуется режущая кромка. Задний торец инструмента имеет плоскую наклонную под углом 10-20 градусов форму.

Для обеспечения более точного направления опорная поверхность пушечного сверла имеет цилиндрическую форму. На опорной поверхности выполняются лыски под 35-40 градусов, а также обратный конус 0,04-0,05 миллиметров на 10 сантиметров длины. Эти мероприятия способствуют уменьшению трения инструмента о внутренние стенки обрабатываемой детали.

Для удаления стружки, образовавшейся в процессе резания, приходится регулярно выводить сверло из детали. Геометрия сверла способствует тяжелым условиям работы инструмента, что уменьшает его долговечность и снижает точность процесса резания.

Основные характеристики

Глубокое сверление по технологии ВТА

Диаметры сверления, мм	12,7 — 38,1
Цекование (макс. диаметр), мм	—
Глубина сверления, мм	500 — 2000

Диаметры бурения твердых материалов, мм	19 — 65
Цекование (макс. диаметр), мм	100
Глубина сверления, мм	1000 — 3000

Диаметры бурения твердых материалов, мм	30 — 100
Цекование (макс. диаметр), мм	175
Глубина сверления, мм	1500 — 6000

Диаметры бурения твердых материалов, мм	50 — 180
Цекование (макс. диаметр), мм	300
Глубина сверления, мм	2000 — 12000

Диаметры бурения твердых материалов, мм	75 — 250
Цекование (макс. диаметр), мм	400
Глубина сверления, мм	2000 — 12000

Станки для глубокого сверления для малых диаметров

Диапазон диаметров сверления, мм	1 — 6
Глубина сверления, мм	300
Мощность каждого шпинделя, кВт	1,5
Частота вращения шпинделя, об/мин	1000 — 24000
Наружный диаметр детали (макс.), мм

Одноосевые станки глубокого сверления

Диапазон диаметров сверления, мм	2 — 8
Глубина сверления, мм	400 ˜ 1200
Мощность каждого шпинделя, кВт	1,5
Частота вращения шпинделя, об/мин.	2000 — 12000
Наружный диаметр детали (макс.), мм	10 — 50

Диапазон диаметров сверления, мм	3 — 12
Глубина сверления, мм	400 ˜ 1200
Мощность каждого шпинделя, кВт	2,2
Частота вращения шпинделя, об/мин.	1200 — 10000
Наружный диаметр детали, мм	10 — 50

Диапазон диаметров сверления, мм	5 — 25
Глубина сверления, мм	400 ˜ 1200
Мощность каждого шпинделя, кВт	7,5
Частота вращения шпинделя, об/мин	500 — 7500
Наружный диаметр детали, мм	15 — 75

Диапазон диаметров сверления, мм	8 — 40
Глубина сверления, мм	400 ˜ 1200
Мощность каждого шпинделя, кВт
Частота вращения шпинделя, об/мин.	300 — 3200
Наружный диаметр детали, мм	15 — 100

Многокоординатные станки глубокого сверления

Рабочий ход при сверлении, мм	1000
Диаметр высверливаемого отверстия, мм	5 — 25
Размер стола, мм	1000 х 1000
Мощность, передаваемая шпинделем (при сверлении), кВт	7,5
Мощность, передаваемая шпинделем (при фрезеровании), кВт	7,5
Количество координат, ед.	3 — 7

Рабочий ход при сверлении, мм	1500
Диаметр высверливаемого отверстия, мм	8 — 38
Размер стола, мм	1500 х 1500
Мощность, передаваемая шпинделем (при сверлении), кВт
Мощность, передаваемая шпинделем (при фрезеровании), кВт
Количество координат, ед.	3 — 7

Рабочий ход при сверлении, мм	2000
Диаметр высверливаемого отверстия, мм	15 — 65
Размер стола, мм	2000 х 2000
Мощность, передаваемая шпинделем (при сверлении), кВт
Мощность, передаваемая шпинделем (при фрезеровании) , кВт
Количество координат, ед.	3 — 7

Станки для подрезки и выглаживания роликом

Диаметр подрезки и чистового выглаживания, мм	40 — 150
Длина подрезки и чистового выглаживания, мм	1000 — 8000
Мощность, передаваемая шпинделем, кВт
Частота вращения шпинделя, об/мин	80 — 1800

Диаметр подрезки и чистового выглаживания, мм	50 — 250
Длина подрезки и чистового выглаживания, мм	1000 — 8000
Мощность, передаваемая шпинделем, кВт
Частота вращения шпинделя, об/мин	50 — 1200

Станки для изготовления трубных решеток

Рабочий ход при сверлении, мм	500
Диаметр высверливаемого отверстия, мм	19 — 50
Размер стола, мм	2000 х 2000
Мощность, передаваемая шпинделем (при сверлении), кВт
Ось Х, мм	1500 / 2000
Ось Y, мм	1500 / 2000
Количество шпинделей, ед.	1 — 2

3-ех осевые станки глубокого сверления

Диапазон диаметров сверления, мм	3 — 12
Глубина сверления, мм	600 / 1000
Ускоренная продольная подача, мм/мин	4000
Мощность каждого шпинделя, кВт	2,2
Частота вращения шпинделя, об/мин	1200 — 12000
Перемещение по оси X х перемещение по оси Y, мм	500 х 300
Высота центра шпинделя от поверхности стола, мм	50 — 350

Диапазон диаметров сверления, мм	5 — 25
Глубина сверления, мм	600 / 1000
Ускоренная продольная подача, мм/мин	4000
Мощность каждого шпинделя, кВт	7.5
Частота вращения шпинделя, об/мин	500 — 7500
Перемещение по оси X х перемещение по оси Y, мм	500 х 300
Высота центра шпинделя от поверхности стола, мм	50 — 350

Диапазон диаметров сверления, мм	8 — 40
Глубина сверления, мм	600 / 1000
Ускоренная продольная подача, мм/мин	4000
Мощность каждого шпинделя, кВт
Частота вращения шпинделя, об/мин	300 — 3200
Перемещение по оси X х перемещение по оси Y, мм	500 х 300
Высота центра шпинделя от поверхности стола, мм	50 — 350

Станки глубокого сверления

Глубокое сверление, как правило, характеризуется отношением длины отверстия к его диаметру (L/D), которое должно быть не меньше 10:1.

Влияние СОЖ при сверлении

Формирование стружки является единственным способом оценить производительность сверла во время обработки. Формы изогнутой формы (то есть «шестерки» и «девятки») идеальны, в то время как более длинные и жесткие стружки отводят тепло из зоны резания менее эффективно. Цвет тоже имеет значение. Когда зона резания перегревается, стружка постепенно становится серой, черной и синей. Обесцвеченные стружки могут указывать на необходимость уменьшения нагрева путем замедления оборотов шпинделя, в то время как вязкие стружки могут указывать на необходимость увеличения скорости подачи до точки, в которой обрабатываемый материал ломается, а не отслаивается.

Одним из наиболее недооцененных факторов в любом процессе обработки, даже после сверления, является охлаждающая жидкость. Учитывая значительное влияние охлаждающей жидкости на то, как образуется стружка, регулировка концентрации и потока охлаждающей жидкости также может помочь решить проблемы с оптимизацией работы сверла в зоне резания.

Водорастворимые охлаждающие жидкости являются наиболее распространенными, поскольку они хорошо отводят тепло. Тем не менее, полусинтетические или полностью масляные составы могут быть лучшим выбором для улучшения смазывающей способности и обеспечения коротких сегментированных стружек. Хотя инструменты могут изнашиваться быстрее и параметры резания должны быть менее агрессивными, чем при использовании охлаждающей жидкости на водной основе, покрытие пластины, которое повышает термостойкость, может помочь компенсировать это.

Одним из не подлежащих обсуждению факторов является использование сквозных отверстий для подачи СОЖ. Станки также должны обеспечивать достаточное давление охлаждающей жидкости. Небольшие сверла требуют значительно большего давления для удаления стружки, потому что они должны работать при более высоких оборотах, чтобы достичь той же скорости поверхности, чем и у более больших диаметров инструментов. Чем больше давление, тем быстрее стружка выходит из отверстия и тем быстрее вы можете вращать сверло.