Что такое сверление с ЧПУ: процесс сверления отверстий и типы станков

Отверстия являются важной частью практически каждого изготовленного изделия, служат ли они для удержания крепежа, направления компонентов или просто улучшения внешнего вида. Сверление с ЧПУ удовлетворяет эту потребность, автоматизируя процессы изготовления отверстий и обеспечивая надежные результаты для широкого спектра материалов и применений.

В этом руководстве подробно объясняется сверление с ЧПУ — от его базового определения до практических советов, ключевых деталей машин и общих приложений. К концу вы поймете, как работает сверление с ЧПУ, почему это важно и как применять его в собственных проектах.

Что такое сверление с ЧПУ?

Сверление с ЧПУ — это процесс, контролируемый компьютером, который делает отверстия путем вырезания материала. Термин ЧПУ означает «числовое программное управление», Это означает, что компьютерная программа сообщает машине, куда именно перемещать сверло, как быстро его вращать и как глубоко резать. Сверло, имеющее несколько режущих кромок, вращается в материале, чтобы соответствовать его собственному размеру и создавать аккуратное круглое отверстие.

Отверстие, которое сверлит машина, часто удерживает винты или болты для соединения деталей. Рабочие раньше выполняли этот процесс вручную, держа в руках электрическую дрель или используя сверлильный станок для направления сверла. Им приходилось вручную перемещать сверло и решать, насколько глубоко нужно резать. Сверление с ЧПУ заменяет эти ручные шаги, считывая инструкции из компьютерного кода и автоматически управляя сверлом.

Как работает сверлильный станок с ЧПУ: Пошаговая процедура

Вот подробное описание процесса:

Шаг 1: Создание дизайна заготовки

Дизайнеры используют Программное обеспечение CAD например SolidWorks или Fusion 360, чтобы нарисовать форму детали и отметить положение, размер и глубину каждого отверстия. Затем чертеж отправляется в программное обеспечение CAM, которое генерирует G-код которые может прочитать станок с ЧПУ.

Шаг 2: Программисты выбирают цикл сверления

После завершения CAD-модели программист загружает ее в CAM (компьютеризированное производство) Пакет. Программисты просматривают требования к отверстиям и выбирают процедуру сверления — каждый цикл обслуживает различные требования к глубине отверстия:

G-Code	Название цикла	Основная функция	Типичный вариант использования
G73	Цикл стружколомания	Ненадолго отходит назад, чтобы сломать стружку, затем продолжает	Глубина отверстия > 3 диаметра сверла (в пределах длины канавки)
G81	Простое/бесшумное сверление	Сверлит вертикально вниз с фиксированной подачей и отводит назад	Неглубокие отверстия ≤ 3× диаметр сверла
G83	Сверление с кулачком (глубокое отверстие)	Сверлит пошагово, отводится для удаления стружки	Глубокие отверстия, требующие частого удаления стружки

Шаг 3: Настройка сверла с ЧПУ

Техник устанавливает заготовку на стол станка. Зажимы, крепежные пластины или магнитные патроны надежно удерживают деталь, чтобы она не смещалась, когда сверло давит на нее. Оператор следит за тем, чтобы в держателе шпинделя станка было установлено правильное сверло. Наконец, линии подачи охлаждающей жидкости располагаются так, чтобы направлять жидкость в зону резания.

Шаг 4. Выполнение буровых работ

Когда оператор запускает цикл, машина опускает вращающееся сверло в материал с заданной скоростью подачи. Для неглубоких отверстий (G81) сверло перемещается на полную глубину, а затем поднимается одним движением. Для глубоких отверстий (G83) сверло долбит на заданной глубине, отводится для удаления стружки, затем возвращается глубже. Скорость шпинделя и поток охлаждающей жидкости остаются постоянными, если программа не требует изменения.

Шаг 5. Проверка и завершение

После того, как ЧПУ заканчивает сверление, техник измеряет каждое отверстие штангенциркулем или координатно-измерительная машина (КИМ). Если отверстия соответствуют допуску (например, ±0.005 дюйма), деталь перемещается дальше. Если требуются незначительные корректировки, например, зачистка острых кромок, то они производятся на этом этапе.

Обычные операции сверления с ЧПУ

Сверление с ЧПУ — это гораздо больше, чем просто погружение вращающегося сверла в материал. Фактически, производители полагаются на специализированные операции сверления, чтобы соответствовать различным требованиям к дизайну и качеству. Ниже приведены двенадцать наиболее распространенных операций сверления с ЧПУ и то, что они делают.

Эксплуатация	Цель	Ключевые характеристики
Точечное бурение	Создайте небольшое углубление для направления основного сверла.	– Предотвращает отклонение сверла – Обеспечивает точное расположение отверстий – Обычно неглубокая и коническая
Бурение	Изготавливать стандартные цилиндрические отверстия в материалах	– Может работать с металлами, пластиком, деревом, композитами – Возможны различные диаметры и глубины
Растирание	Повышение точности и чистоты отверстий после первоначального сверления	– Использует инструмент-развертку – Жесткие допуски – Гладкая поверхность
Сверление	Увеличить существующее отверстие до точного диаметра	- Высокая точность – Используется, когда точность имеет решающее значение – Часто делается после грубого сверления
Растачивание	Создайте ступенчатое отверстие для установки болтов или винтов заподлицо с поверхностью.	– Больший диаметр на поверхности – Позволяет головкам крепежа располагаться ниже или заподлицо
зенкование	Создайте коническое отверстие для винтов с плоской головкой.	– Конусообразный срез – Гладкая поверхность вокруг головки винта
Нажатие	Нарезать внутреннюю резьбу в предварительно просверленном отверстии	– Требуется точный контроль глубины – Производит резьбу для болтов и винтов
Микробурение	Сделайте очень маленькие отверстия (микрометрического масштаба)	– Использует очень тонкие сверла – Необходим для электронных и медицинских деталей
Центр бурения	Просверлите направляющее отверстие для выравнивания последующего сверления	– Короткое, жесткое сверло – Минимизирует прогиб – Обеспечивает точное выравнивание
Пек Бурение	Поэтапное сверление глубоких отверстий для удаления стружки и улучшения охлаждения	– Сверло периодически отводится назад – Предотвращает засорение стружки – Уменьшает накопление тепла
Пистолет для бурения	Создавайте глубокие, прямые отверстия с высокой точностью	– Длинные, тонкие сверла с каналами для подачи охлаждающей жидкости – Сохраняет прямолинейность при прохождении глубоких отверстий
Вибрационное бурение	Используйте вибрацию для улучшения условий резания и срока службы инструмента	– Колебательное движение сверла – Лучшее удаление стружки – Более длительный срок службы инструмента при обработке твердых материалов

Если вам нужны индивидуальные услуги по сверлению с ЧПУ, поддерживаемые опытными инженерами и быстрые сроки выполнения, рассмотрите BOYI TECHNOLOGY. Мы специализируемся на высокоточной обработке отверстий для широкого спектра материалов и деталей различной сложности.

Типы сверлильных станков с ЧПУ

Сверлильный станок с ЧПУ — это больше, чем просто двигатель и сверло. Несколько ключевых деталей работают вместе, обеспечивая точное, плавное и надежное сверление. Прежде чем углубляться в категории сверлильных станков с ЧПУ, давайте сначала разберемся, из каких компонентов состоят эти станки. Ниже приведены наиболее важные компоненты:

• Панель управления (контроллер ЧПУ)
• Шпиндель
• Держатель инструмента и цанговый патрон
• Рабочий стол (Стол станка)
• Двигатель и система привода
• Устройство смены инструмента (автоматическое устройство смены инструмента, ATC)
• Система охлаждения и смазки
• Транспортер для стружки или шнек для стружки
• Корпус машины
• Каркас и основание

Не все сверлильные станки с ЧПУ выглядят одинаково. Производители разрабатывают различные конфигурации для удовлетворения конкретных производственных потребностей. Ниже приведены восемь распространенных типов, а также их основные характеристики и типичные области применения.

Вертикальный сверлильный станок с ЧПУ

Вертикальный сверлильный станок имеет вертикально ориентированный шпиндель и фиксированную колонну. Рабочий стол перемещается горизонтально и вертикально для позиционирования детали. Эти станки выполняют широкий спектр задач по сверлению и могут вмещать большие заготовки благодаря своей открытой конструкции. Операторы ценят их за универсальное сверление в металлообрабатывающих цехах, деревообрабатывающих цехах и центрах по производству пластмасс.

Многошпиндельный сверлильный станок

Подобно сверлильным станкам, многошпиндельные станки используют несколько независимых шпинделей, расположенных на вращающемся или линейном носителе. Каждый шпиндель может быть настроен на сверление отверстия разного диаметра или в разном месте. Благодаря одновременному сверлению нескольких отверстий эти станки достигают очень высокой производительности в таких отраслях, как автомобилестроение и производство аэрокосмических компонентов.

Сверлильный станок с ЧПУ с радиальной рукояткой

Машина с радиальной рукой монтирует шпиндель на горизонтальной руке, которая может вращаться вокруг колонны. Такая конструкция позволяет операторам сверлить отверстия под разными углами и достигать разных мест, не перемещая заготовку. Эти машины отлично справляются с обработкой больших или нестандартных деталей, которые было бы трудно переместить под фиксированной головкой сверла. Судостроители, производители крупных машин и производители строительного оборудования часто используют радиальные дрели из-за их гибкости.

Портативный сверлильный станок с ЧПУ

Переносные сверлильные станки обеспечивают точность ЧПУ для больших или трудноперемещаемых узлов. Эти устройства зажимаются непосредственно на заготовке или используют магнитные основания для удержания положения. Операторы программируют станок для сверления или нарезания резьбы в отверстиях на месте, устраняя необходимость в транспортировке тяжелых деталей к стационарному станку. Строительные бригады, бригады по ремонту судов и персонал по обслуживанию тяжелого оборудования используют переносные сверлильные станки с ЧПУ, когда работа на месте обеспечивает экономию средств и времени.

Переход сверлильный станок

Сверлильные станки Gang Drilling Machines содержат несколько сверлильных шпинделей, расположенных рядом на одном столе. Каждый шпиндель может работать с разной скоростью или выполнять разные функции. Располагая шпиндели в ряд, операторы могут сверлить несколько отверстий разного размера за один проход, сокращая время настройки и увеличивая производительность. Производители автозапчастей, производители электроники и цеха по изготовлению металлоконструкций обычно используют сверлильные станки Gang Drilling для крупносерийного производства.

Сверлильный станок с ЧПУ револьверного типа

Машина револьверного типа использует вращающуюся револьверную головку, которая удерживает несколько инструментов, включая сверла, развертки и метчики. Револьверная головка индексируется для установки правильного инструмента в положение, позволяя одной установке выполнять сверление, нарезание резьбы, зенкерование и другие операции без ручной смены инструмента. Такая универсальность подходит цехам, которым необходимо производить сложные детали с несколькими типами отверстий в оптимизированном процессе.

Станок для глубокого сверления с ЧПУ

Станки для глубокого сверления специализируются на создании отверстий, которые намного глубже своего диаметра — часто в десять раз глубже или больше. Эти станки используют длинные, тонкие сверла с внутренними каналами для охлаждающей жидкости и специализированные направляющие втулки для поддержания прямолинейности. Такие отрасли, как нефтегазовая, аэрокосмическая и производство гидравлического оборудования, полагаются на станки для глубокого сверления для деталей, которые требуют исключительно длинных, точных отверстий.

Настольный сверлильный станок с ЧПУ

Настольные сверлильные станки — это небольшие компактные машины, которые помещаются на верстаке или лабораторном столе. Они обеспечивают точный контроль расположения отверстий и идеально подходят для прототипирования, хобби или легких производственных работ. Несмотря на свои небольшие размеры, настольные сверлильные станки с ЧПУ предлагают программируемую подачу и скорость, что делает их экономически эффективным решением для мастерских с ограниченным пространством. Производители ювелирных изделий, разработчики медицинских приборов и школы часто выбирают настольные модели из-за их точного управления и малой занимаемой площади.

Посетите наш сайт или свяжитесь с нашей командой по продажам сегодня, чтобы узнать больше о сверлении с ЧПУ с помощью BOYI TECHNOLOGY. Позвольте нам помочь вам перенести ваш дизайн из цифрового файла в готовую деталь с идеально расположенными, точными отверстиями.

Материалы, подходящие для сверления с ЧПУ

Сверлильные станки с ЧПУ могут обрабатывать широкий спектр материалов. Понимание каждой категории помогает операторам выбирать правильный инструмент, скорость и охлаждающую жидкость для достижения качественных результатов.

Драгоценные металлы

• Алюминий
• Сталь (мягкая, легированная, нержавеющая)
• Латунь
• Медь
• Инконель
• Титан

пластики

• акрил
• поликарбонат
• ABS
• нейлон
• ПВХ
• PTFE (тефлон)

композиты

• Полимеры, армированные углеродным волокном (CFRP)
• Стекловолокно

Дерево

• Твердая древесина (дуб, клен)
• Мягкая древесина (сосна, кедр)
• Фанера и МДФ

Практические примеры деталей, обработанных на станках с ЧПУ

Сверление с ЧПУ применяется во многих отраслях. В таблице ниже показаны реальные примеры сверленых компонентов и их типичные применения.

Автопромышленность	Пример компонента	Отверстие Назначение
Автомобильная	Блок двигателя	Крепежные болты, каналы охлаждающей жидкости, масляные каналы
Аэрокосмическая индустрия	Переборка фюзеляжа	Отверстия для крепежа, отверстия для снижения веса
Electronics	Панель корпуса	Порты подключения, вентиляционные отверстия
Медицинские приборы	Рукоятка хирургического инструмента	Монтажные винты, установочные штифты
Промышленное оборудование	Корпус редуктора	Отверстия под подшипники, монтажные отверстия
Энергия	Ступица турбины	Отверстия для охлаждения, отверстия для балансировочных грузов
Потребительские товары	Корпус кухонного прибора	Отверстия для крепления, вентиляционные щели

Готовы ли вы начать свой проект по сверлению с ЧПУ? Обратитесь к проверенному Партнер по обработке на станках с ЧПУ сегодня, чтобы получить мгновенные расценки, обратную связь DFM и быстрые сроки выполнения ваших просверленных деталей.

Типы сверл с ЧПУ и их применение

Материал сверла, покрытие и форма определяют, насколько хорошо оно режет и как долго служит. Ниже приведена таблица наиболее распространенных типов сверл с ЧПУ и их основные применения.

Тип сверла	Описание	Основные виды использования
Твист-сверло	Цилиндрический корпус с двумя винтовыми канавками; стандартный угол при вершине 118° или 135°.	Общее сверление в металлах, пластике и дереве.
Центровочное сверло	Короткое, жесткое сверло с небольшой зенковкой и направляющей частью; угол при вершине ~60°.	Создает направляющую лунку для направления более глубокого сверления.
Точечное сверло	Аналогично центровому сверлу, но с более широким углом при вершине (обычно от 90° до 120°); более короткой общей длиной.	Отмечает расположение отверстий, чтобы предотвратить их смещение в тонких или твердых материалах.
Перцовое сверло	С канавками, но используется в циклах сверления с периодическим выводом сверла; часто имеет ту же форму, что и стандартные спиральные сверла.	Глубокие отверстия (>3× диаметра) в более прочных материалах.
Твердосплавные сверла	Твердый карбид для исключительной твердости.	Высокоскоростное сверление закаленных сталей, сплавов, чугуна.
Сменное сверло	Использует сменные твердосплавные пластины.	Высокопроизводительное сверление, требующее быстрой смены вставок.
Сверло с подачей охлаждающей жидкости	Содержит внутренние каналы для подачи охлаждающей жидкости через центр к режущим кромкам.	Глубокое сверление отверстий в металлах, повышение срока службы инструмента и улучшение качества обработки.
Шаг дрель	Коническое сверло с несколькими диаметрами.	Пробивка отверстий различных размеров в листовом металле или тонком пластике.
Эжекторная дрель	Двухтрубная конструкция, выбрасывающая стружку через внутреннюю трубу.	Очень глубокие отверстия (диаметром 19–102 мм) в прочных сплавах и крупных деталях.
Микро Дрель	Очень маленький диаметр (от 0.1 мм до 1 мм), часто используется в высокоскоростных шпинделях; очень тонкий, хрупкий хвостовик.	Сверление отверстий в печатных платах, медицинских имплантах и ​​компонентах часов.

Как правильно выбрать сверло

• Материалы: Для более твердых материалов требуются более прочные и износостойкие сверла (из карбида или кобальта).
• Размер отверстия: Для стандартных размеров отверстий хорошо подходят спиральные сверла. Для отверстий разных размеров без смены инструмента ступенчатые сверла экономят время.
• Глубина отверстия: Для глубоких отверстий могут потребоваться сверла с перовым выводом или сверла с подачей охлаждающей жидкости для управления удалением стружки и отводом тепла.
• Допуск и отделка: Если для вас важна высококачественная внутренняя отделка, возможно, придется просверлить отверстие немного меньшего размера и рассверлить его до окончательного размера.

Выбор правильного сверла обеспечивает чистый рез, более длительный срок службы инструмента и меньшее количество бракованных деталей.

Советы по получению точных отверстий

Чтобы просверлить отверстия, которые соответствуют жестким требованиям к размеру, обратите внимание на несколько ключевых деталей. Эти предложения могут помочь вам повысить точность и избежать распространенных ошибок.

Выберите правильное сверло

Подберите покрытие сверла (например, TiCN, AlNi, оксид) и форму (спиральное, центральное, ступенчатое, эжекторное, индексируемое) в соответствии с материалом и размером отверстия.

Оптимизация скорости и подачи

Начните с рекомендаций производителя по скорости вращения шпинделя и скорости подачи. Затем слегка отрегулируйте — используя онлайн-калькуляторы, если они доступны — чтобы предотвратить перегрев или вибрацию.

Используйте подходящую охлаждающую жидкость

Для сверления металла используйте водорастворимую масляную смесь. Например, для алюминия часто требуется 80–90% воды и 10–20% масла, чтобы снизить нагрев и избежать скопления стружки.

Крепко зажмите заготовку

Закрепите деталь зажимами или приспособлениями вблизи места расположения отверстия. Стабильная заготовка предотвращает перемещение и обеспечивает прямые, чистые отверстия.

Преимущества и ограничения сверления с ЧПУ

Наши преимущества

• Операторы достигают допусков отверстий в пределах нескольких тысячных дюйма.
• Одна и та же программа создает идентичные отверстия в сотнях или тысячах деталей.
• Станки могут сверлить, развертывать, растачивать, зенковать, расточки, нарезать резьбу и многое другое с минимальными изменениями в настройке.
• Автоматизированные циклы сокращают время цикла и освобождают операторов для других задач.
• Точное размещение отверстий и их размеры сводят к минимуму количество брака и доработок.
• Уменьшение ручного труда в зоне резки снижает риск получения травм.

ограничения

• Первоначальные затраты на машины, программное обеспечение и инструменты могут быть значительными.
• Программирование и настройка требуют наличия опытных пользователей.
• Прецизионные детали требуют регулярной чистки, смазки и калибровки.
• Стандартное сверление с ЧПУ позволяет получать прямые отверстия; для изготовления наклонных или контурных отверстий требуются многокоординатные станки.
• Абразивные или твердые материалы изнашивают насадки быстрее, требуя частой замены.

Сверление с ЧПУ в сравнении с другими операциями с ЧПУ

Производители часто спрашивают, чем сверление с ЧПУ отличается от родственных процессов, таких как нарезание резьбы, фрезерование или точение на токарном станке. Ниже приведены основные отличия:

Сверление с ЧПУ против нарезания резьбы

Хотя сверление и нарезание резьбы часто происходят одновременно, эти две операции принципиально различны:

• Бурение создает чистое круглое отверстие в заготовке.
• Нарезание резьбы нарезает внутреннюю резьбу внутри существующего отверстия, чтобы можно было вставить винты или болты.

Особенность	Сверление с ЧПУ	Нарезание резьбы
Цель	Сделайте круглое отверстие определенного диаметра и глубины.	Нарежьте спиральную резьбу внутри просверленного отверстия для крепежа.
Подача и скорость	Более высокие скорости вращения шпинделя, умеренная подача для быстрого удаления стружки.	Снизьте скорость вращения шпинделя, чтобы избежать поломки метчика, и замедлите подачу, чтобы аккуратно формировать резьбу.
Потребности в толерантности	Обычно от ±0.005 дюйма до ±0.010 дюйма для обычных отверстий; при рассверливании становится меньше.	Для формирования правильной посадки резьбы требуется точный контроль глубины и крутящего момента.
Приложения	Подготовка отверстия для сборки, зазора под болт или для дальнейшей обработки (например, расточки).	Наличие резьбового элемента внутри отверстия — обычно используется для вставки болта при сборке.

Сверление с ЧПУ против фрезерования с ЧПУ

Сверление с ЧПУ и фрезерование с ЧПУ Оба процесса являются вычитающими, но выполняют разные функции:

• Сверление с ЧПУ использует вращающееся сверло для вырезания отверстий, перемещаясь вертикально (ось Z) в зафиксированной или слегка смещенной заготовке.
• Фрезерные использует вращающиеся концевые фрезы или другие фрезерные инструменты для удаления материала с заготовки в нескольких направлениях (оси X, Y и Z), создания пазов, контуров и сложных трехмерных фигур.

Особенность	Сверление с ЧПУ	Фрезерные
Типы инструментов	Сверла (спиральные сверла, центровые сверла, развертки и т. д.).	Концевые фрезы (квадратные концевые фрезы, сферические концевые фрезы, концевые фрезы с фаской), торцевые фрезы.
Оси движения	В основном ось Z используется для определения глубины, а ось XY — для определения местоположения отверстия.	Полная 3-осевая или более (X, Y, Z и иногда поворотные оси A/B) для формирования сложных элементов.
Удаление материала	Создает цилиндрические отверстия с круглым поперечным сечением.	Создает карманы, пазы, контуры и трехмерные профили путем боковой или торцевой резки.
Многогранность	Более простая геометрия — прямые отверстия с заданными диаметрами и глубинами.	Более сложные — с возможностью врезания, прорезания пазов, контурной обработки, фрезерования поверхностей и многого другого.

Сверление с ЧПУ против токарного станка с ЧПУ

сверление с ЧПУ и Токарный станок с ЧПУ Операции также различаются по принципиальным признакам:

• Сверление с ЧПУ удерживает заготовку неподвижно в тисках или приспособлении, в то время как сверло вращается и погружается в нее.
• Токарный станок с ЧПУ вращает заготовку относительно неподвижной или подвижной опоры режущий инструмент (токарный инструмент) для придания формы цилиндрическим деталям.

Особенность	Сверление с ЧПУ	Токарный станок с ЧПУ
Движение заготовки	Заготовка остается в одном положении (перемещение по осям XY только для определения местоположения отверстия).	Заготовка вращается вокруг своей оси (вращающийся патрон или цанга).
Типичные формы	Отверстия в плоских или объемных деталях.	Цилиндрические детали — валы, втулки, штоки, болты, шкивы.
Операционный отдел	Сверление, развертывание, нарезание резьбы, зенкование.	Токарная обработка (торцевание, черновая обработка, чистовая обработка), нарезание резьбы, прорезание канавок, расточка.
Подача заявки	Добавление отверстий в деталь для сборки или функционирования.	Создание круглых деталей или элементов, например, валов, кулачков и винтовых резьб.

Получите услуги по сверлению с ЧПУ прямо сейчас

Если вам нужна Обработка с ЧПУ Для вашего следующего проекта вы можете запросить смету у BOYI TECHNOLOGY сегодня. Наша команда рассмотрит ваш проект, оптимизирует его для производства и обеспечит быстрый оборот. Вы можете доверять нашим опытным инженерам в предоставлении высококачественных, точных результатов — свяжитесь с нами сейчас, чтобы начать!

Заключение

Сверление с ЧПУ стало краеугольным камнем современного производства. Используя компьютерное управление, производители добиваются неизменно точных отверстий в самых разных материалах. От простых задач с одним отверстием до сложных многошпиндельных операций, сверление с ЧПУ обеспечивает точность, скорость и гибкость, с которыми не могут сравниться ручные процессы.

FAQ