Сверлильные станки

Сверлильные станки предназначены для механической обработки отверстий. На этих станках обрабатываются самые разнообразные детали: корпуса, валы, оси, втулки, зубчатые колеса, гильзы, стаканы и т.д. Объединяет эти детали то, что они имеют отверстия конические, цилиндрические или комбинированные.

Виды работ, выполняемых на сверлильных станках

На рис. 2. представлены схемы обработки на сверлильных станках.

Сверление (рис. 2, а) – это процесс получения отверстия в глухом материале. Режущий инструмент – сверло. Наиболее часто применяют спиральные сверла (рис. 3, а), а также центровые и специальные.

Спиральное сверло состоит из четырех частей: рабочей, в которой различают режущую 1 и направляющую 5 части с винтовыми канавками, шейки 2, соединяющей рабочую часть сверла 6 с хвостовиком 4, служащим для установки сверла в шпинделе станка, и лапки 3, являющейся упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

Для сверления глубоких отверстий ( ) применяют специальные сверла, одно из которых показано на рис. 3, б. Сверло состоит из полого корпуса 1 с винтовыми канавками, 4-8 режущих пластинок 2 (резцы) в зависимости от диаметра сверла.

В зависимости от требуемой точности и величины партии обрабатываемых заготовок отверстия сверлят в кондукторе (рис. 4) или по разметке.

Рассверливание (рис. 2, б) – это процесс увеличения диаметра ранее просверленного или полученного на заготовительном этапе отверстия сверлом большего диаметра. Рассверливают обычно отверстия диаметром более 30 мм. Инструмент такой же, как при сверлении.

Зенкерование (рис. 2, в) – это обработка предварительно полученного отверстия для придания ему более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости многолезвийным режущим инструментом – зенкером (рис.3, в-д). Рабочая часть зенкера включает режущую (или заборную) часть 1, которая выполняет основную

Рис. 2 - Схемы обработки на сверлильных станках

а – сверление; б – рассверливание; в – зенкерование; г, д – развертывание цилиндрического и конического отверстий; е – цекование торцовой поверхности; ж, з – зенкование цилиндрического углубление зенковкой и конического углубления коническим зенкером; и – нарезание резьбы метчиком; к – обработка цилиндрического и конического отверстий комбинированным зенкером.

работу резания, калибрующую часть 5, служащую для направления зенкера в отверстии и обеспечивающую необходимую точность и шероховатость поверхности. Также у зенкера аналогично сверлу имеется шейка 2, лапка 3 и хвостовик 4.

По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делят на цилиндрические (рис. 3, в), конические (3, г) и торцовые (рис. 3, д). Зенкеры бывают цельные с коническим хвостовиком (рис. 3, в, г) диаметром до 32 мм и насадные (рис. 3, д) диаметром до 100 мм.

Развертывание (рис.2, г, д) – это метод окончательной обработки цилиндрического или конического отверстия с целью получения высокой точности и малой шероховатости обработанной поверхности. Развертывание обычно производится после зенкерования. Инструмент – развертка. В зависимости от формы обрабатываемого отверстия используют цилиндрические (рис.3, е) и конические (рис. 3, ж) развертки. Развертки имеют 6-12 главных режущих лезвий, расположенных на режущей части 7 с направляющим конусом. Калибрующая часть 8 направляет развертку в отверстие и обеспечивает необходимую точность и шероховатость. Толщина срезаемого с заготовки слоя при развертывании значительно меньше, чем при зенкеровании.

По способу применения различают машинные и ручные развертки. По конструкции крепления развертки делят на хвостовые (рис. 3, е, ж) и насадные (рис.3, з).

Цекование – это обработка торцовой поверхности отверстия торцовым зенкером для достижения перпендикулярности плоской торцовой поверхности отверстия к его оси (рис.2, ж).

Зенкование – метод получения цилиндрических или конических углублений под головки винтов, болтов, заклепок и других деталей.

Рис. 3 - Инструменты для обработки отверстий на сверлильных станках.

а – спиральное сверло; б – сверло для глубокого сверления отверстий диаметром более 100 мм; в – цилиндрический зенкер; г – конический зенкер; д – торцовый зенкер; е – цилиндрическая хвостовая развертка; ж – коническая хвостовая развертка; з – насадная развертка с механическим креплением режущих пластинок в корпусе; и – метчик.

Рис. 4 - Кондуктор для сверления двух отверстий в заготовке. 1 – обрабатываемая заготовка; 2 – направляющие втулки

Нарезание резьбы – это получение на внутренней цилиндрической или конической поверхности с помощью метчика винтовой канавки, профиль которой соответствует профилю режущей части инструмента (рис.2, и).

Метчик (рис 3, и) представляет собой винт с прорезанными прямыми или спиральными канавками, образующими режущие кромки и служащими для отвода стружки. Метчик состоит из рабочей и хвостовой части. Рабочая часть имеет режущую (заборную) 9 и калибрующую 10 части. Заборная часть нарезает резьбу; а калибрующая зачищает ее. Хвостовая часть метчика служит для закрепления инструмента в патроне. Различают гаечные, машинные и ручные метчики.

На сверлильных станках может нарезаться и наружная резьба небольших диаметров при помощи плашек.

Компоновка сверлильных станков

На рис. 5 представлен общий вид вертикально-сверлильного станка. На фундаментной плите 1 смонтирована колонна 2. В верхней части колонны расположена коробка скоростей 6, через которую шпинделю с режущим инструментом сообщают главное вращательное движение. Движение подачи (поступательное вертикальное) инструмент получает через коробку подач 5, расположенную в кронштейне 4. Заготовку устанавливают на столе 3. Стол и кронштейн имеют установочные перемещения по вертикальным направляющим колонны 2. Совмещение оси вращения инструмента с заданной осью отверстия достигается перемещением заготовки. На вертикально-сверлильных станках осуществляются все виды сверлильной обработки заготовок небольшой массы (до 25 кг).

Для обработки нескольких отверстий, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, в крупногабаритных и большой массы заготовках применяются радиально-сверлильные станки (рис.6). Эти станки обеспечивают совмещение осей режущего инструмента и обрабатываемых отверстий перемещением шпиндельной головки.

К фундаментной плите 1 крепят неподвижную колонну 2 с поворотной гильзой 3. На гильзе установлена траверса 4, которая может перемещаться по ней и закрепляться с помощью механизма 5 на определенной высоте в зависимости от размеров обрабатываемой заготовки.

Рис. 5 - Общий вид вертикально-сверлильного станка	Рис. 6 - Общий вид радиально-сверлильного станка

Шпиндельная головка 6, внутри которой находится коробка скоростей 7 и коробка подач 8, перемещается по направляющим траверсы в горизонтальном направлении и вместе с траверсой поворачивается вокруг колонны. Шпиндель 9 с инструментом получает главное вращательное движение и движение подачи (поступательное вертикальное). Заготовку закрепляют на столе 10 или непосредственно на фундаментной плите 1. Инструмент устанавливают в рабочее положение перемещением траверсы вокруг колонны, шпиндельной головки – по направляющим траверсы и шпинделя – вдоль его оси.

Коробка скоростей позволяет регулировать частоту вращения шпинделя вокруг своей оси, а коробка подач обеспечивает установку требуемой скорости перемещения шпинделя вдоль его оси.

Способы закрепления инструмента в шпинделе сверлильного станка

Режущий инструмент в шпинделе сверлильного станка закрепляют с помощью вспомогательного инструмента: переходных втулок, сверлильных патронов и оправок. Режущие инструменты с коническим хвостовиком закрепляют непосредственно в шпинделе сверлильного станка (рис. 7, а). Если размер конуса хвостовика инструмента меньше размера конического отверстия шпинделя, то применяют переходные конические втулки (рис. 7, б). Инструменты с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в двух-, трехкулачковых или цанговых патронах. Например, на рис. 7, в сверло закреплено в цанговом патроне. На резьбовую часть корпуса патрона 1 навинчивается втулка 2, в которой находится разрезная цанга 3. Цилиндрический хвостовик инструмента 4 вставляют в отверстие цанги и закрепляют вращением втулки 2 по часовой стрелке.

Рис. 7 - Схема закрепления инструмента в шпинделе сверлильного станка

Закрепление заготовок на сверлильных станках

При обработке на сверлильных станках применяют различные приспособления для установки и закрепления заготовок на столах станков (рис. 8). Заготовки закрепляют прижимными планками (рис. 8, а) или в машинных тисках (рис. 8, д). При сверлении сквозных отверстий заготовку устанавливают на подкладки, что обеспечивает свободный выход сверла из отверстия. При обработке отверстий, параллельных или расположенных под углом к установочной плоскости, используют угольники: простые (рис. 8, б) и универсальные (рис. 8, в). Заготовки, имеющие цилиндрические части, закрепляют в трех- или четырехкулачковых патронах, которые, крепят на столе станка. При сверлении отверстий в цилиндрических поверхностях заготовок их устанавливают на призме и закрепляют струбциной (рис. 8, г). Для сверления нескольких точно расположенных отверстий в заготовках, обрабатываемых большими партиями, широко используют специальные приспособления – кондукторы (рис. 4). Они имеют направляющие втулки 2, обеспечивающие определенное положение режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки 1, закрепляемой в кондукторе.

б)

д)

Рис. 8 - Приспособления для закрепления заготовок на сверлильных станках.

а – закрепление заготовки прижимными планками;

б – угольник простой;

в – угольник универсальный;

г – установка заготовки на призме с закреплением струбцинами;

д – машинные тиски

Технологический процесс обработки отверстия на сверлильном станке

Детали машин изготавливают из заготовок. Заготовка – предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности и свойств материала, получают деталь.

Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая действия по превращению заготовки в деталь.

Законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте, называется операцией. После снятия детали со станка и закрепления новой заготовки начинается новая операция.

Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой (сверление отверстия, зенкерование отверстия, цекование фаски и т.д.).

Структура технологических процессов обработки отверстий на сверлильных станках зависит от количества обрабатываемых деталей и, соответственно, от типа производства. При обработке на станках с числовым программным управлением концентрация переходов в одной операции обычно достаточно высокая. Также при обработке на сверлильных станках с револьверной головкой число переходов может быть достаточно большим и зависит от количества инструментов, которые могут быть установлены, в револьверной головке. Универсальные станки единовременно позволяют устанавливать только один инструмент. Повысить концентрацию переходов при обработке на таких станках можно за счет применения быстросъемных патронов, которые позволяют производить быструю смену инструмента вместе с патроном.

Рассмотрим обработку 2^х отверстий 6Н7 под штифты, обеспечивающих точность относительного расположения корпусных деталей насоса (рис.9). Шероховатость поверхности отверстия Ra 0,63. Обработку будем осуществлять на вертикально-сверлильном станке 2Н135 с использованием быстросменных патронов и приспособления, аналогичного представленному на рис. 4. Операция выполняется в 2 установа. В первый установ выполняется обработка одного отверстия, во второй – второго.

Рис. 9 - Чертеж детали «корпус насоса»

Требуемая точность по 7 квалитету достигается в четыре этапа:

I – Сверление отверстия 4Н12 (Ra 12,5) напроход. Инструмент – сверло.

II – Зенкерование отверстия 5Н10 (Ra 3,2) напроход. Инструмент –зенкер.

III – Первое (черновое) развертывание отверстия 5,6Н8 (Ra 1,25). Инструмент – развертка.

IV – Второе (чистовое) резвертывание отверстия 6Н7(Ra 0,63) напроход. Инструмент – развертка.

После сверления снимается кондукторная втулка и дальнейшая обработка осуществляется без нее.

1 2 3 4

Рис. 10 - Технологический процесс обработки 2^х отверстий 6Н7 под штифты в корпусе насоса.

1. Сверление отверстия 4Н12.

2. Зенкерование отверстия 5,4 Н10.

3. Первое развертывание отверстия 5,8Н8.

4. Второе развертывание отверстия 6Н7.