Ручные машины для образования отверстий

К этому типу машин относятся ручные сверлильные машины и перфораторы. Сверлильные машины по объему выпуска занимают первое место в мире сре­ди ручных машин. Они предназначены для сверления глухих и сквозных отверстий в металле, дереве, пластмассе, бетоне, камне, кирпиче и других материалах. Эти машины являются базовыми для создания универсальных ручных машин.

Ручные сверлильные машины являются машинами с вращательным движением рабочего органа, работают в легком режиме, могут быть реверсивными и нереверсивны­ми, одно- и многоскоростными с дискретным, бесступенчатым и смешанным регулиро­ванием частоты вращения рабочего органа. Они приводятся в движение электрически­ми, пневматическими или гидравлическими двигателями. По защите от поражения то­ком электрические машины выпускают всех трех классов. По конструктивному испол­нению эти машины бывают прямыми и угловыми. Последние применяют для работы в труднодоступных местах.

Основными сборочными единицами ручной сверлильной машины являются за­ключенные в корпус двигатель, редуктор, рабочий орган - шпиндель и пусковое устрой­ство. На рис. 12.1 показана электрическая ручная сверлильная машина. Статор 4 и ро­тор 5 электродвигателя встроены в корпус 2. Движение шпинделю 1 передается через двухступенчатый зубчатый редуктор 3. Электродвигатель, охлаждаемый крыльчаткой 8 вентилятора, посаженной на вал ротора, питается от внешней электросети, с которой он соединен кабелем 7. Его запускают выключателем 6. Чаще выключатель находится во включенном положении, будучи прижатым пальцем руки оператора. При отпускании он размыкает электрическую цепь. При необходимости длительное время удерживать вы­ключатель во включенном положении его фиксируют специальной кнопкой.

В пневматической сверлильной машине источником движения является встроен­ный в ее корпус пневмодвигатель, питаемый сжатым воздухом от внешнего источника и запускаемый выключателем, открывающим клапан для прохода сжатого воздуха к дви­гателю.

Рабочим инструментом сверлильных машин служат сверла (рис. 12.2). Для ра­боты по металлу применяют спиральные сверла с цилиндрическим (диаметром до 6 мм) 1 и коническим (диаметром более 6 мм) 2 хвостовиками. Сверла диаметром до 14 мм обычно закрепляют в трехкулачковом патроне, одеваемом на шпиндель, а сверла боль ших диаметров - непосредственно в шпинделе с внутренним конусом Морзе. Рабочая часть сверла состоит из режущей и направляющей частей со спиральными двухзаходными канавками. Режущая часть образуется в результате заточки сверла под углом (116... 118° для стали, чугуна, твердой бронзы; 130... 140° для очень твердых и хрупких ма­териалов; 80... 90° для мягких и вязких материалов) при вершине торцовой части.

При работе по дереву вдоль волокон применяют сверла ложечные 3 и с коничес­кой заточкой 4, при работе поперек волокон - центровые 5 и спиральные 6 с подрезателями, для сверления глубоких отверстий - винтовые 7 и шнековые 8, для сверления фа­неры - штопорное 9 с круговыми подрезателями.

Для сверления отверстий в кирпиче, керамзитобетоне, шлакобетоне и гипсолите применяют двухлезвийные резцы (рис. 12.3, а), армированные твердосплавными вольфрамо-кобальтовыми пластинками ВК6 повышенной износоустойчивости, но не допус­кающими ударных нагрузок. Для сверления глухих отверстий под электрические розет­ки и выключатели применяют шлямбурные резцы (рис. 12.3, б). Средняя скорость свер­ления ими отверстий диаметром 70... 100 мм в кирпиче - до 200 мм/мин. Монолитный бетон сверлят алмазными кольцевыми сверлами (рис. 12.3, в), состоящими из коронки, оснащенной техническими алмазами, и трубчатого удлинителя.

Для сверления отверстий ручную машину устанавливают сверлом на место свер­ления и, прижимая ее в направлении сверления, включают двигатель. Для начальной центровки сверла предварительно в материале делают углубление дюбелем или другим инструментом с твердым наконечником. С увеличением диаметра отверстия требуются большие усилия подачи, из-за чего сверлильные машины с диаметром сверл более 14 мм изготовляют с грудным упором.

Более эффективны для работы с хрупкими материалами сверлильные машины ударно-вращательного действия, в которых при непрерывном вращении рабочего ор­гана специальным механизмом по нему наносятся удары в осевом направлении. Обыч­но такие машины имеют многоскоростной привод с дискретным или бесступенчатым регулированием рабочих скоростей. Наиболее распространены машины с четырьмя сту­пенями скоростей. Две ступени обеспечиваются двухступенчатым редуктором, а две другие - отключением части витков полюсных катушек, вследствие чего снижается маг­нитный поток двигателя и увеличивается частота вращения его якоря. Диапазон регули­рования частоты вращения шпинделя в таких машинах составляет от 0 до 10 000 об/мин.

На базе ручных сверлильных машин с регулируемой частотой вращения шпинде­ля выпускают универсальные ручные машины с комплектом насадок для выполнения различных работ - сверления и резки металлов, снятия фасок, развертывания отверстий, нарезания резьбы и сборки резьбовых соединений и т. п.

Потребляемая мощность двигателя Р (кВт) электросверлильной машины нахо­дится примерно в прямой пропорциональной зависимости от диаметра отверстия (свер­ла) D (мм): Р = 0,018 D.

Ручные перфораторы применяют, главным образом, для образования отверстий в различных материалах. Некоторые модели могут работать в режимах молотка и свер­лильной машины. Перфораторы являются импульсно-силовыми машинами со сложным движением рабочего органа - бура, для чего в трансмиссии перфоратора имеются удар­ный и вращательный механизмы, иногда конструктивно совмещенные. Основными па­раметрами перфораторов являются энергия и частота ударов. По назначению различают перфораторы для образования неглубоких отверстий (300... 500 мм) в материалах с прочностью 40... 50 МПа и глубоких отверстий (2000... 4000 мм и более) в материалах практически любой прочности (200 МПа и более). По типу привода перфораторы под­разделяют на машины с электрическим (электромеханическим и электромагнитным), пневматическим приводом и от двигателей внутреннего сгорания.

Электромеханические перфораторы с энергией удара до 10 Дж применяют для образования отверстий диаметром от 5 до 80 мм глубиной 600... 700 мм и более в бето­не, кирпичной кладке и других строительных материалах и конструкциях. При массе до 16 кг перфоратор может занимать относительно образуемого отверстия любое положе­ние, а перфораторы большей массы работают только в направлении сверху вниз. Пер­фораторы с коллекторными электродвигателями с двойной изоляцией питаются от сети переменного тока номинальной частоты напряжением 220 В, а перфораторы с асин­хронными короткозамкнутыми двигателями, снабженные защитноотключающими уст­ройствами - от трехфазной сети.

Перфораторы с энергией удара более 10 Дж массой 30... 35 кг приводятся, как правило, асинхронным электродвигателем. Их применяют для образования отверстий в крепких материалах диаметром 32... 60 мм при глубине до 6 м. Без специальных уст­ройств они работают обычно в направлении сверху вниз.

Отечественная промышленность выпускает электромеханические перфораторы с энергией удара от 1 до 25 Дж.

Ударные механизмы перфораторов могут быть пружинными, воздушными (ком­прессионно-вакуумными) и комбинированными. Наиболее распространены компресси­онно-вакуумные механизмы, принцип работы которых иллюстрирован рис. 12.4. При вращении кривошипа 6 соединенный с ним шатуном J поршень 3 совершает возвратно-поступательное движение в направляющей гильзе 4. При движении поршня вправо в камере между поршнем и бойком 2 создается разрежение, вслед­ствие чего боек перемещается вслед за поршнем (рис. 12.4, а). При возвратном движении поршня за счет повышающегося в камере давления воздуха поршень перемещается влево (рис. 12.4, б) и в кон­це этого движения наносит удар по буру 1 (рис. 12.4, в). Перфоратор работает в ударном режиме только после нажатия на его корпус в направлении обрабатываемого отверстия, когда хвостовик бура 4 (рис. 12.5), переместившись в держателе 5 вверх, ограничивает нижнее перемещение бойка 2 (рис. 12.5, а), перекрывающего окно 3 в пор­шне 1. После прекращения нажатия на корпус бур вместе с бойком опускается в держа­теле вниз (рис. 12.5, б). При возвратно-поступательном движении поршня камера меж­ду ним и бойком сообщается через окно 3 с атмосферой, и разрежения в нем не проис­ходит, а следовательно, боек остается в нижнем неподвижном положении.

Механизмы вращения бура могут быть кинематическими и динамическими. В кинематическом механизме вращение буру 5 (рис. 12.6) передается от электродвигателя 1 через систему зубчатых передач 2 и 4. Для ограничения крутящего момента, во избе­жание получения оператором травм при заклинивании бура, в трансмиссию вводят пре­дохранительную шариковую или дисковую муфту 3.

На рис. 12.7 приведена принципиальная схема динамического поворотного меха­низма с импульсным поворотом вставленного в буксу б бура 7 на некоторый угол во вре­мя холостого хода бойка 5. Последний соединен подвижным шлицевым соединением с поворотной буксой 6, свободно посаженной в корпус перфоратора 1, и винтовым соеди нением со стержнем 4, на конце которого закреплено храповое колесо 2 с собачкой 3. При движении вверх боек вместе с буксой проворачивается на застопоренном храповым механизмом винтовом стержне 4, при движении вниз срабатывает храповой механизм, позволяя провернуться винтовому стержню вместе с храповым колесом.

В электромагнитных перфораторах (рис. 12.8), называемых также фугальными, вращение буру 1 с буксой 2 передается от электродвигателя б через редуктор 7 с муф­той предельного момента 3, срабатывающей при заклинивании бура. Возвратно-поступа­тельное движение бойка 4 с ударами по хво­стовику рабочего органа осуществляется пе­ременным магнитным полем от катушек 5.

Пневматические перфораторы отли­чаются от электромеханических типом дви­гателя - пневмодвигателем, работающим от компрессора. В частности, в перфораторах с динамическим поворотным механизмом основное движение - возвратно-поступатель­ное перемещение бойка-поршня обеспечивается попеременной подачей сжатого возду­ха в поршневую и штоковую полости. Импульсное вращение рабочему органу переда­ется, как и у электромеханического перфоратора, через винтовую пару и храповой ме­ханизм (см. рис. 12.7).