Сверлильный станок
Идеальным приспособлением для сверления отверстий, а также их дальнейшей обработки является сверлильный станок. Сделаем небольшое отступление и обратимся к истории: как появился сверлильный станок?
В отличие от своих более сложных собратьев-станков – токарного и фрезерного, сверлильный станок был изобретен задолго до того, как люди вообще узнали о существовании железа, не говоря уже о том, чтобы научиться его обрабатывать. Первым сверлильным станком было, по сути, приспособление, с помощью которого люди в глубокой древности добывали огонь и проделывали отверстия в орудиях охоты и труда.
Оно представляло собой обычный охотничий лук, тетива которого в середине была один раз обернута вокруг того предмета, которому и требовалось придать вращение. Как правило, это была заостренная палка из дерева твердой породы, которая упиралась своим острым концом в углубление, сделанное в лежащей под ней плошке из той же породы дерева.
Придерживая рукой верхний конец вертикальной палки, человек двигал лук в плоскости, перпендикулярной к этой палке, и приводил ее с помощью тетивы в быстрое вращение, которого нельзя было бы добиться, вращая ее руками. Точно таким же образом проделывались отверстия сначала в не слишком плотных кусках камня, а потом, когда человек научился закреплять на конце вращающейся палки твердые каменные наконечники, и в прочных породах.
Со временем приспособление усовершенствовалось, появлялись новые способы зажима нижней плашки и вращающегося «сверла», устройства для усиления прижима их друг к другу (для увеличения силы трения), новые способы приводить «сверло» во вращение. Так в течение веков сверлильный станок постепенно менялся, пока не приобрел современного вида.
Ныне сверлильный станок состоит из подвижного стола и штатива, на котором крепится шпиндель с патроном. Он может быть одношпиндельным вертикально-сверлильным (рис. 44), настольно-сверлильным (рис. 45), радиально-сверлильным.
Рис. 44. Вертикально-сверлильный станок: 1 – плита; 2 – подъемный стол; 3 – шпиндель; 4 – коробка подач; 5 – шпиндельная головка; 6 – электродвигатель; 7 – штурвал; 8 – станина.
Рис. 45. Настольно-сверлильный станок: 1 – шпиндельная бабка; 2 – клиновый ремень; 3 – ступенчатый шкив; 4 – асинхронный электродвигатель; 5 – переключатель; 6 – подмоторная плита; 7 – колонна; 8 – кронштейн; 9 – плита; 10, 11 – рукоятки; 12 – шпиндель; 13 – гайка; 14 – штурвал.
Вертикально-сверлильные станки применяются для сверления отверстий диаметром до 75 мм. Они могут обеспечивать операции рассверливания, зенкерования, развертывания и нарезания резьбы. Станина, на которой монтируются узлы станка, через фундаментную плиту крепится к фундаменту. Подъемный стол, служащий для крепления обрабатываемых деталей, может перемещаться по вертикали. Механизм станка приводится в движение индивидуальным электродвигателем. Шпиндель получает осевое перемещение от коробки подач и может также перемещаться вручную штурвалом.
Настольно-сверлильные станки используются для сверления в мелких деталях отверстий диаметром до 12 мм (рис. 45).
Удобство применения этих станков состоит в том, что они могут быть установлены с помощью болтов на слесарных верстаках, в непосредственной близости от рабочего места.
Работает станок следующим образом: на плите укреплена в кронштейне колонна, по которой может перемещаться вверх и вниз шпиндельная бабка, в корпусе которой смонтирован шпиндельный узел со шпинделем. Перемещение шпиндельной бабки по колонне осуществляется рукояткой. Асинхронный электродвигатель крепится к шпиндельной бабке с помощью подмоторной плиты. Переключатель позволяет включать двигатель на прямой или обратный ход и останавливать станок. Вращение шпинделю передается от ступенчатого шкива клиновидным ремнем. Ручная подача шпинделя осуществляется вращением штурвала. Гайка закрепляет сверлильный патрон на конусе шпинделя.
Радиально-сверлильные станки применяются для сверления отверстий в крупных деталях, перемещение которых к шпинделю станка затруднено.
Существуют общие правила сверления (как на сверлильных станках, так и с помощью дрелей):
– в процессе разметочных работ центр будущего отверстия обязательно следует отметить кернером, тогда при работе сверло устанавливается в керн, что способствует большей точности;
– при выборе диаметра сверла следует учитывать его вибрацию в патроне, в результате чего отверстие получается несколько большего диаметра, чем сверло. Отклонение это достаточно мало – от 0,05 до 0,3 мм – и имеет значение в том случае, когда требуется особая точность;
– при сверлении металлов и сплавов в результате трения температура режущего инструмента (сверла, зенкера) значительно повышается, что приводит к быстрому его износу. Для того чтобы повысить стойкость инструментов, при сверлении используют охлаждающие жидкости, в частности воду;
– затупленные режущие инструменты не только образуют некачественные отверстия, но и сами быстрее выходят из строя, поэтому их следует своевременно затачивать: сверла под углом (в вершине) 116–118°, конические зенкеры 60, 90, 120°. Заточку производят вручную на заточном станке: сверло приставляют к кругу заточного станка одной из режущих кромок под углом 58–60° и плавно поворачивают его вокруг своей оси, затем таким же образом затачивают вторую режущую кромку. При этом необходимо следить, чтобы обе режущие кромки были заточены под одним углом и имели одинаковую длину;
– для сверления глухих отверстий на многих сверлильных станках имеются механизмы автоматической подачи с лимбами, которые и определяют ход сверла на нужную глубину. Если же станок не оснащен таким механизмом или применяется ручная дрель, то можно использовать сверло со втулочным упором;
– когда необходимо просверлить отверстие в полой детали (например, в трубе), отверстие предварительно забивают деревянной пробкой. Если труба большого диаметра, а отверстие требуется сквозное, то приходится сверлить с двух сторон.
В этом случае, чтобы облегчить разметку и сделать ее наиболее точной, можно воспользоваться специальным приспособлением. Оно состоит из двух совершенно одинаковых призм, между которыми зажимается труба. Каждая призма имеет точно выверенные друг против друга, зажатые в их противоположных вершинах встречные винты-кернеры. Призмы тоже точно выставлены с помощью боковых щек. Когда труба зажимается между призмами, на ней остаются небольшие, расположенные друг напротив друга лунки от винтов-кернеров. После сверления по такой разметке отверстия в трубе будут соответствовать друг другу с гораздо большей точностью;
– получить ступенчатые отверстия можно двумя способами. Первый: сначала сверлится отверстие наименьшего диаметра, затем (на нужную глубину) – отверстие большего диаметра и последним просверливается отверстие наибольшего диаметра. Второй способ: сначала на нужную глубину сверлят отверстие наибольшего диаметра, затем – меньшего и в конце – наименьшего диаметра;
– если нужно просверлить отверстие на криволинейной плоскости или плоскости, расположенной под углом, то сначала следует сделать (выпилить, вырубить) площадку, перпендикулярную к оси будущего отверстия, накернить центр, а затем сверлить отверстие;
– отверстия диаметром свыше 25 мм сверлят в два приема: сначала просверливают отверстие сверлом меньшего диаметра (10–20 мм), а затем рассверливают сверлом нужного диаметра;
– при сверлении деталей, имеющих большую толщину (при глубоком сверлении), когда глубина отверстия более пяти диаметров сверла, его нужно периодически вынимать из отверстия и выдувать стружку, иначе инструмент может заклинить;
– композиционные (состоящие из нескольких разнородных слоев) материалы трудно сверлить прежде всего потому, что при обработке на них возникают трещины. Избежать этого можно очень простым способом: перед сверлением такой материал нужно залить водой и заморозить – трещины в этом случае не появятся;
– высокопрочные материалы – сталь, чугун – обычные сверла не берут. Для их сверления у домашних слесарей большой популярностью пользуются сверла с наконечниками из так называемого победита. Он был получен в России в 1929 году и состоит из 90 % карбида вольфрама и 10 % кобальта. Для этой же цели можно приобрести и алмазное сверло, наконечник которого изготовлен с применением синтетических алмазов, это заметно увеличит скорость сверления металла.
Сверление – это только начальный этап обработки отверстий, за которым последовательно производят: зенкерование, зенкование, развертывание отверстий.