Посібник від початку до кінця про свердління з ЧПК та свердла

В основі будь-якого виробничого проекту лежить точне виконання отворів. Саме тому свердлильні верстати з ЧПК зробили революцію в тому, як ми створюємо точні та складні отвори в різних матеріалах. Ця складна технологія обробки використовує програмне забезпечення CAD і CAM, гарантуючи, що кожне завдання свердління відповідає суворим специфікаціям.

Коли справа доходить до виконання роботи, різноманітність доступних свердел просто вражає. Від дерева до пластику, від скла до металу і всього, що між ними, - для кожного матеріалу знайдеться своє свердло. Однак вибір правильного свердла може бути непростим завданням. Правильно підібране свердло може значно підвищити довговічність, зменшити знос і підвищити ефективність різання, що робить його важливим рішенням для виробників.

Цей посібник містить вичерпну інформацію про свердління з ЧПК, починаючи з принципу роботи і закінчуючи різними типами свердел. Залишаючись з нами до кінця, ви отримаєте всі необхідні знання, щоб зробити найкращий вибір для ваших проектів свердління, відчуваючи себе повністю поінформованими та підготовленими.

Що таке свердління з ЧПУ? Робота процесу свердління з ЧПУ

Свердління з числовим програмним керуванням (ЧПК) - це процес обробки, який створює точні, акуратні отвори в різних матеріалах, таких як метал, пластик і дерево. Цей процес використовує комп'ютерне проектування (CAD) та автоматизоване виробництво (CAM) для керування рухами та операціями свердлильного верстата. Свердління з ЧПК має важливе значення в сучасному виробництві, оскільки воно дозволяє виготовляти високоякісні компоненти з жорсткими допусками та повторюваністю.

Як працює свердління з ЧПУ?

1. Дизайн та програмування

Процес свердління на верстаті з ЧПК починається з проектування деталі за допомогою програмного забезпечення CAD. Проект включає всі необхідні специфікації, такі як розташування отворів, діаметр і глибина. Після завершення проектування програмне забезпечення CAM переводить його в програму ЧПУ. Ця програма складається з закодованих інструкцій (G-коди та M-коди), які керують роботою машини.

2. Налаштування

На цьому етапі заготовка надійно закріплюється на столі верстата за допомогою затискачів або пристосувань, щоб запобігти її переміщенню під час свердління. У шпиндель встановлюється відповідне свердло, підібране відповідно до матеріалу та вимог до отвору.

3. Виконання траєкторії інструменту

Свердлильний верстат з ЧПК зчитує програму і виконує операції свердління. Утримуючи свердло, шпиндель рухається вздовж заданої траєкторії інструменту, щоб просвердлити отвори в точних місцях. Верстат контролює швидкість, швидкість подачі та глибину кожного отвору, забезпечуючи послідовність і точність.

4. Моніторинг та коригування

Під час свердління датчики та програмне забезпечення машини контролюють процедуру свердління, щоб виявити відхилення або проблеми. У разі необхідності в режимі реального часу вносяться корективи для підтримання оптимальної продуктивності.

5. Інспекція та оздоблення

Після свердління ми перевіряємо заготовку, щоб переконатися, що всі отвори відповідають специфікаціям. Для завершення обробки виконується будь-яка необхідна фінішна обробка, наприклад, видалення задирок або зачистка.

Які існують типи свердлильних верстатів з ЧПУ?

Свердлильні верстати з ЧПК бувають різних типів, кожен з яких розроблений для задоволення конкретних вимог до свердління та застосування. Розуміння різних типів свердлильних верстатів з ЧПК має вирішальне значення для вибору правильного обладнання для виконання конкретного завдання і забезпечення ефективності, точності та продуктивності. У наступних розділах ми розглянемо різні типи свердлильних верстатів з ЧПК для виконання отворів, виділивши їх унікальні особливості, переваги та типові випадки використання.

1. Вертикальний свердлильний прес з ЧПУ

Вертикальний свердлильний прес з ЧПК - це універсальний верстат, призначений для виконання різноманітних свердлильних робіт. Він має шпиндельну коробку та робочий стіл, встановлені на колоні, зі шпинделем, розташованим вертикально. Така конфігурація забезпечує точне і акуратне свердління, що робить його основним у багатьох виробничих і майстернях.

Переваги: Вертикальне вирівнювання шпинделя дозволяє легко регулювати і точно налаштовувати, забезпечуючи потрібну глибину і точність свердління.

Використання: Вертикальний свердлильний прес з ЧПК ідеально підходить для виконання завдань, що вимагають високої точності та стабільності, таких як свердління отворів і складних операцій механічної обробки.

2. Свердлильний прес з ЧПУ з радіальною рукою

На відміну від традиційних свердлильних пресів, унікальна конструкція радіального кронштейна дозволяє шпинделю рухатися вздовж кронштейна, забезпечуючи виняткову гнучкість і досяжність. Така конфігурація робить його ідеальним для свердління великих заготовок неправильної форми, з якими було б складно працювати на інших свердлильних пресах. Шпиндель також може переміщатися вздовж руки, що дає змогу свердлити великі заготовки в різних точках без їх перестановки.

Переваги: Це зменшує потребу в перестановці заготовки, економить час і підвищує продуктивність.

Використання: Свердлильний верстат з радіальною рукою з ЧПУ також свердлить точні отвори у великих дерев'яних панелях і меблевих деталях. Він ідеально підходить для створення складних візерунків і численних отворів у великих пластикових листах і деталях.

3. Настільний свердлильний верстат з ЧПУ

Настільний свердлильний верстат з ЧПК - це компактний, універсальний верстат для точного свердління в невеликих майстернях і в домашніх умовах. Завдяки меншим розмірам він ідеально підходить для роботи в умовах обмеженого простору. Його можна розмістити на робочому столі, вирівнявши шпиндель перпендикулярно до пристрою верстата. Але пам'ятайте, що, незважаючи на компактні розміри, він забезпечує високу точність і функціональність.

Переваги: Він забезпечує такий самий рівень точності, як і більші свердлильні преси з ЧПК. Невеликий розмір дозволяє використовувати його в обмеженому просторі, що робить його ідеальним для любителів, ентузіастів "зроби сам" і невеликих майстерень.

Використання: Цей свердлильний верстат з ЧПК найкраще підходить для створення точних отворів у невеликих компонентах і складних конструкціях. Він також ідеально підходить для свердління отворів у друкованих платах та інших невеликих електронних компонентах.

4. Свердлильний верстат з ЧПУ коромисла

Визначальною особливістю цього верстата є його коромисло, яке може обертатися і рухатися вгору і вниз навколо колони. Ця мобільність дозволяє шпинделю, який також розташований вертикально, досягати різних кутів і положень на заготовці, що робить його ідеальним для складних завдань свердління.

Переваги: Подвійна можливість зменшує потребу в декількох верстатах, заощаджуючи простір і витрати на майстерню.

Використання: Він зручний для обробки деталей складної форми та під різними кутами, що робить його цінним інструментом в автомобільній, аерокосмічній та металообробній галузях.

5. Свердлильний верстат з ЧПУ портального типу

Свердлильний верстат з ЧПК портального типу характеризується головним шпинделем, встановленим на порталі, що дозволяє йому переміщатися в горизонтальній площині вліво і вправо. Така конфігурація ідеально підходить для великомасштабних свердлильних робіт, оскільки портал забезпечує відмінну стійкість і підтримку. Крім того, верстат оснащений коромислом, яке можна зафіксувати на гантелі і зафіксувати під будь-яким кутом.

Переваги: Міцна конструкція цієї машини забезпечує надійну роботу навіть у складних промислових умовах.

Використання: Ідеально підходить для свердління великих заготовок, таких як авіаційні компоненти, будівельні балки та деталі важкого машинобудування, де стабільність і точність мають вирішальне значення.

6. Поворотний портальний свердлильний верстат з ЧПУ

Поворотний портальний свердлильний верстат з ЧПК оснащений поворотним робочим столом, встановленим на порталі, що дозволяє розташовувати заготовку як вертикально, так і горизонтально. Ця унікальна конструкція дозволяє виконувати багатогранну обробку в одному затиску, значно підвищуючи ефективність і точність.

Переваги: Поворотний портальний свердлильний верстат з ЧПК пропонує перевагу багатосторонньої обробки за одну установку, зменшуючи необхідність багаторазового затискання і перепозиціонування заготовки.

Використання: Поворотний портальний свердлильний верстат з ЧПК використовується в аерокосмічній промисловості для виготовлення деталей двигунів і лопаток турбін. В автомобілебудуванні - для виготовлення блоків двигунів і компонентів трансмісії, у важкому машинобудуванні - для виготовлення рам і коробок передач.

7. Багатошпиндельний свердлильний верстат

Багатошпиндельні свердлильні верстати мають від 2 до 8 шпинделів, кожен з яких може утримувати своє свердло. Така конфігурація дозволяє одночасно свердлити різні отвори, а відстань між шпинделями часто можна регулювати, щоб пристосувати їх до різних типів отворів. І знаєте, що найкраще? Ви можете керувати кожним шпинделем незалежно, що дозволяє змінювати швидкість подачі та глибину для різних операцій свердління.

Переваги: Фіксоване позиціонування заготовки та синхронна робота шпинделів забезпечують високу точність і стабільну якість усіх просвердлених отворів.

Використання: Широко використовується для свердління численних отворів у блоках двигунів, головках циліндрів та інших автомобільних компонентах, а також у багатьох конструкційних деталях, таких як крила, фюзеляжі та шасі.

1. Горизонтальний багатокоординатний свердлильний верстат з ЧПК

1. Вертикальний багатокоординатний свердлильний верстат з ЧПК

8. Свердлильний верстат з ЧПУ револьверного типу

Унікальною особливістю револьверного свердлильного верстата з ЧПК є револьверний механізм, який може утримувати кілька свердлильних інструментів і повертати їх у потрібне положення. Така можливість швидкого перемикання між різними інструментами робить його дуже придатним для складних і різноманітних завдань свердління.

Він може легко обертатися на 360 градусів, що дуже важливо для складних завдань свердління.

Переваги: Система ЧПК забезпечує точне позиціонування інструменту та послідовне свердління, що має вирішальне значення для створення прототипів та серійного виробництва.

Використання: Виробники широко використовують його для свердління різних компонентів, таких як двигун, трансмісія та деталі шасі.

9. Свердлильний верстат з ЧПУ для глибокого свердління отворів

Глибинні свердлильні верстати з ЧПК - це спеціалізовані інструменти, призначені для створення отворів з екстремальним співвідношенням глибини до діаметра до 400:1. Це робить їх ідеальними для створення глибоких отворів, з якими не можуть впоратися традиційні методи свердління. Цей верстат також має однотрубну систему, в якій охолоджуюча рідина під високим тиском обтікає інструмент, видаляючи стружку через центр труби.

Переваги: Інструменти для глибокого свердління виготовляються з міцних матеріалів і витримують інтенсивне зношування, що призводить до збільшення терміну служби інструменту та зниження витрат завдяки меншій кількості його замін.

Використання: Його використовують у шасі, елементах конструкцій і деталях двигунів, тому він ідеально підходить для нафтогазової промисловості. Виробники також використовують його для обробки внутрішніх отворів гідравлічних циліндрів, що використовуються у важкій техніці, такій як бульдозери, навантажувачі та екскаватори.

Визначення свердла - важливий інструмент для створення отворів, що використовується в свердлильних верстатах

Інструмент, призначений для свердління циліндричних отворів у різних матеріалах, називається свердлом. Свердла, необхідні для свердлильних машин, бувають різних форм, розмірів і матеріалів, кожне з яких підходить для різних завдань і заготовок. Зазвичай виготовлені зі швидкоріжучої сталі (HSS), твердого сплаву або кобальту, свердла мають достатню твердість і міцність, щоб свердлити такі тверді матеріали, як метал, дерево, цегла та пластик.

Конструкція свердла з ЧПК складається з хвостовика, який встановлюється в патрон дриля, і ріжучої кромки, яка виконує свердління. Спіральні канавки вздовж тіла свердла допомагають видаляти сміття і стружку з отвору, забезпечуючи чисте і точне різання. Різні типи наконечників, такі як розщеплені або зубчасті, підвищують точність і зменшують ковзання по поверхні матеріалу.

Які бувають типи свердел?

Свердла можуть здаватися простими інструментами, але вони бувають різних форм і розмірів, кожне з яких призначене для певної мети. Що б ви не робили - деревину, метал, цегляну кладку чи навіть скло - у нас є свердло, яке зробить вашу роботу простішою та точнішою.

A. Типи свердел залежно від матеріалу заготовки

1. Свердла для цегляної кладки

Ці свердла спеціально розроблені для свердління твердих матеріалів, таких як цегла, камінь і бетон. Зазвичай вони мають твердосплавний наконечник, який витримує твердість матеріалу. Свердла для цегляної кладки часто мають унікальну конструкцію канавок для ефективного видалення пилу та сміття з отвору.

2. Види свердел по металу

Для роботи з металом необхідні спеціальні свердла, які відповідають вимогам міцності та щільності матеріалу, з якого вони виготовлені. Наприклад,

Свердло з ежектором

Ідеально підходить для свердління глибоких отворів у металі. Використовує систему охолодження під високим тиском для видалення стружки та зменшення накопичення тепла, що робить його ідеальним для створення точних глибоких отворів. Гвинтові канавки допомагають виробникам ефективно видаляти стружку з глибоких отворів.

Центрувальне та спіральне свердло

Цей тип спеціально використовується для створення більш значної початкової точки свердління. Ці свердла забезпечують точність, запобігаючи блуканню більшого свердла під час початкової фази свердління. В основному використовується в металообробці для позначення місця для подальших операцій свердління.

Зенкероване свердло

Призначене для створення конічного отвору, щоб головка гвинта або болта могла сидіти на одному рівні з поверхнею матеріалу або під нею. Часто використовується разом з іншими свердлами для завершальних штрихів у металевих виробах. Крім того, численні канавки забезпечують гладку обробку та зменшують шум.

3. Мультиматеріальні або універсальні свердла

Сьогодні універсальні свердла можуть одночасно працювати з різними матеріалами, такими як дерево, пластик, метал і цегла.

Спіральне свердло

Як випливає з назви, спіральне свердло - це найпоширеніше свердло для свердління різних матеріалів. Воно має спіральне закручування, що забезпечує ефективне видалення стружки та точне свердління. Кут загострення спірального свердла зазвичай становить 118° або 135°, що оптимізовано для різних матеріалів.

Ступінчасте свердло

Вони чудово підходять для свердління отворів різного діаметру без необхідності заміни свердел. Це особливо корисно для тонких матеріалів, таких як листовий метал і пластик. Найкраще в них те, що з кожним кроком діаметр збільшується, що дозволяє поступово збільшувати отвори.

Юніти

Вони схожі на ступінчасті свердла, але призначені для більш точного та чистого свердління отворів у м'яких матеріалах, таких як пластик і тонкі метали. Вони широко використовуються в електромонтажних роботах, установках HVAC і виробництві листового металу для ефективного свердління отворів різного розміру.

4. Свердла для плитки

Свердла по плитці створені для роботи з крихкою та твердою керамічною плиткою. Зазвичай вони мають списоподібний твердосплавний наконечник, що запобігає утворенню сколів і забезпечує чисте різання. Зазвичай їх використовують під час укладання плитки у ванних кімнатах, кухнях і на підлозі, забезпечуючи чисте різання керамічної, порцелянової та кам'яної плитки.

5. Свердла для скла

Свердла по склу часто мають алмазний або твердосплавний наконечник, щоб різати крихке та делікатне скло. Тому такі свердла мають гострі кінці для точного старту і мінімального ковзання по поверхні. Вони потребують обережного поводження і, як правило, використовують воду для охолодження свердла. Це допомагає зменшити ризик утворення тріщин.

Типи свердел по дереву

Деревообробка вимагає спеціальних свердел для виконання отворів, щоб отримати чисті, точні отвори, не пошкоджуючи матеріал. Отже, ось свердла, які слід використовувати для цих робіт.

Свердло по дереву з лопатою

Це свердло має пласке лопатеве лезо із загостреним наконечником. Лопатеве свердло по дереву ідеально підходить для швидкого свердління отворів великого діаметра в деревині та грубого, швидкого різання. Ці свердла зазвичай використовуються в деревообробці для свердління отворів під електропроводку, сантехніку та столярні роботи.

Шнекове свердло

Простими словами можна сказати, що свердла зі спіральним гвинтовим лезом призначені для свердління глибоких, чистих отворів у деревині. Воно ефективно видаляє стружку та тирсу під час свердління, що робить його ідеальним для нудно в товсту деревину.

Forstner Drill Bit

It is known for its ability to create flat-bottomed holes with clean edges. It’s ideal for fine woodworking and precise hole-making for dowels or hardware installation. These drill bits are used in cabinetry, furniture making, and woodworking for tasks requiring clean, flat-bottomed holes.

b.Types of drill bits Based on drill bit Coating

●      Titanium Nitride Drill Bits

These bits have a gold-colored coating that increases hardness and reduces friction. They last longer than standard bits and are excellent for drilling through metals, hardwood, and plastics. The coating extends the bit’s life by reducing heat buildup during use.

●      Titanium Carbonitride Drill Bits

Titanium carbonitride bits have a darker coating, making them even harder and more wear-resistant than titanium nitride. They’re excellent for drilling into harder materials like stainless steel and cast iron, providing superior performance and longevity.

●      Titanium Aluminum Nitride Drill Bits

Titanium aluminum nitride drill bits feature a dark, almost black coating, offering the highest hardness and heat resistance among titanium coatings. They’re perfect for high-speed drilling in tough materials and can withstand extremely high temperatures. This makes them ideal for heavy-duty industrial use.

●      Black Oxide Drill Bits

These special drill bits have a black finish, which provides some corrosion resistance and reduces friction. These bits are more durable than standard high-speed steel ones and are ideal for drilling wood, metal, and plastic. The black oxide coating also helps to keep the bit cooler, enhancing its lifespan.

●      Diamond Drill Bits

These bits have a diamond coating that allows them to cut through tough materials like glass, tile, ceramics, and stone. The diamond particles embedded in the coating provide excellent abrasion resistance and precision. They require careful handling and often need water for cooling to prevent cracking or damage.

How to Choose the Right Drill Bit?

Selecting the right drill bit is a key consideration in getting accurate and efficient drill holes. The following  tips will help you achieve smooth drilling without the breakage of bits.

Consider the Workpiece Material

Determine the material of your workpiece before choosing a drill bit. Each material has its specifications and properties. For instance, a wood workpiece goes best with the spade, auger, and brad point bits. Similarly, twist and countersink drill bits made of HSS or carbide can be used for metallic workpieces effectively. However, tungsten carbide and diamond tip bits can drill concrete, glass, and tile material.

Considerations based on Drill Bit Material

Drill bits are manufactured using a wide range of materials including HSS, carbon steel, cobalt steel alloy, tungsten carbide, polycrystalline diamond, etc. Each material offers different applications.

●      High-speed steel

HSS drill bits are high-speed, heat-resistant, harder, and wear-resistant bits. Therefore, they can be used for drilling metals and hardwood.

●      Carbon steel

Carbon steel drill bits can be categorized into low-carbon and high-carbon steel bits. Low-carbon steel bits are suitable for softwoods, plastics, and other soft workpieces. Whereas high carbon steel bits are comparatively hard, and thus used for harder materials.

●      Cobalt steel alloy

Cobalt steel alloy bits comprise a 5-8% cobalt blend which makes it ideal for drilling stainless steel and other hard materials.

●      Tungsten carbide

Tungsten carbide drill bits are popular for their extreme hardness, which makes them compatible with all materials. However, they are a bit more expensive than other drill bits.

Consider the geometry of the drill bit

The geometry of the drill bits greatly affects the drilling process. Here are a few suggestions you must consider when choosing a drill bit.

• Short drilling bits have high stability, providing high precision holes, which makes them preferable. However, if you choose a long drill bit, make sure it possesses a short flute length.
• Always try to consider a thick drill bit to avoid snapping and getting smooth holes.
• Make sure you understand the difference between 118° and 135° drill point angles. Typically, a 135° drill point angle is ideal for drilling hard workpieces, whereas a 118° drill point angle is right for soft materials.

Understanding drill bit sizes

There are several drill bit sizes out there in the market. Each size creates a different hole diameter, so you must select an appropriate one from the drill bit sets. You may refer to a drill bit size chart to decide the correct size and dimension of the drill bit.

How to drill holes through different Workpieces?

It is quite challenging to achieve smooth and efficient holes through CNC drilling technology. The following are some pro tips you can follow to get perfect drill holes.

Choose the right drill press and bits

The foremost step is to choose the right drill bit according to the project’s needs. The common factors you must consider to pick the right bit include the diameter of the hole, material hardness, and hole depth. For instance, choosing a large drill bit for a tiny hole can never give good results.

Mark the drill spot

It’s common for a drill bit to shift while drilling. This may create an inaccurate angled hole or one at the wrong position. Therefore, it’s better to mark a drill spot on the workpiece surface before drilling. When drilling a metal, you may also create a small dip in it prior to drilling.

Adjust the Feed and speed.

It’s crucial to optimize the spindle speed and feed rate according to the drill bit type and material. Excessive spindle speed may lead to high heat production, causing damage to the workpiece. Thus, you must follow the manufacturer’s instructions or use feed calculators to ensure high production efficiency.

Use the right Coolants and Lubricants

Drilling a hole usually generates heat, which can be reduced using appropriate coolants and lubricants. They help to reduce friction and wear on the tools, offering smooth operation and preventing any material deformation.

Chip Removal and Breaking

Efficient chip removal is crucial to avoid drill bit breakage and imperfect holes. You can use specialized chip-breaking bits to break and remove the chips. In addition, increasing the feed rate, installing a chip breaker, and periodic feeding may also benefit effective chip discharging.

Applications of CNC drilling

CNC drilling has been a popular technology in several industries. Here are some significant applications:

Автомобільна промисловість

Automotive industries broadly utilize CNC drilling to drill holes in automotive components, including engine parts, propellant chambers, airbags, brake discs, camshafts, and chassis. The screw and bolts are tightened in these holes to assemble the parts. CNC drilling produces reliable automotive parts with limited errors.

Аерокосмічна промисловість

CNC drilling is widely used in aerospace industries to create pinpoint holes in various aircraft components for their assembly. This technology guarantees stability and perfection, which is essential for the structural integrity and the aircraft performance.

Electronics Industry

CNC drilling is extensively used in electrical industries to create accurate holes in electronic enclosures, printed circuit boards, and other electrical components. Miniaturized electronic devices feature tiny holes that can only be drilled using CNC drilling machines.

Benefits of CNC drilling

Below mentioned are some crucial advantages of CNC drilling.

Broader Versatility

CNC drilling machines are capable of handling more than one type of material, like wood, plastic, and metal. They can use multiple types and sizes of drill bits which result in creating a wide variety of holes on the workpiece.

Increased Efficiency and Productivity

CNC drilling is better than other traditional drilling methods because of its higher efficiency. As CNC drilling is a computer-controlled process, its automation reduces the error possibility to almost zero resulting in high tolerance holes. Additionally, this process offers high-speed operations with reduced turnaround times and high productivity.

Precision and accuracy

CNC drilling offers exceptional precision and tight tolerance ranging up to 0.005 inches. Each hole is drilled at the right position exactly according to the original design. This technology also helps to execute intricate drilling patterns that can’t be achieved manually.

Висновок

However, mastering these tools and techniques requires expertise and experience. At ЦЗЯХУЙ, we pride ourselves on our extensive knowledge and proficiency in all aspects of drilling and manufacturing. Our team of experienced professionals, armed with the latest technology and extensive knowledge of drilling techniques, guarantees top-notch results for your projects. So, Instead of navigating the complexities of CNC drilling and drill bit manufacturers on your own, consider leveraging the expertise of JIAHUI. Our manufacturing services are designed to meet your precise needs, delivering superior craftsmanship and efficiency.