Прокол отверстий в металле

Обновлено: 15.05.2024

Пробой отверстий и перфорация материала в виде листа или труб — это довольно востребованная операция. На сегодня существует несколько вариантов ее выполнения, которые отличаются друг от друга применяемым оборудованием, от которых зависит качество и параметры точности.

Перфорация металла Пробивка отверстий в металле

При изготовлении большого количества изделий, в том числе и декоративных металлических деталей. Довольно часто встречается потребность в таких операциях, как получение множества однотипных отверстий. Чаще всего их используют для крепления конструктивных элементов, но в ряде случаев их можно рассматривать как украшение.

Технолог, выбирая метод обработки детали, руководствуется требованиями нормативно — технической и конструкторской документации.

Так, при обработке листа металла толщиной от 0,5 до 4 мм оптимальным вариантом будет использование пробивки на специализированном оборудовании.

Пробивка отверстий и перфорация в чем разница

Кстати, довольно часто, пробивку листового металла именуют перфорацией. На самом деле этот процесс (пробивка отверстий) не более чем разновидность перфорации, которая включает в себя множество других способов.

Например, пробивка отверстий в профильном металле, например, трубе выполняют с помощью сверления или фрезерования. Кроме этого, для решения этой задачи применяют технический лазер, который позволяет получать отверстия в десятые доли миллиметра.

Виды оборудования

Оборудование, которое используют для получения отверстий можно разделить на «условно ручные», то есть те, которые нуждаются в постоянном присутствии оператора — станочника, и на автоматизированные, которые работают при минимальном участии человека. В качестве инструмента для пробивки отверстий в металле применяют различного вила пробойники, штампы и некоторые другие.

Ручной пресс Координатно-просечные прессы

К первой группе относят оборудование, работающее от механического, гидравлического или другого вида привода. Вторые — это полностью автоматизированные станки, работающие под управлением ЧПУ, к примеру, координатно-просечные прессы или дыропробивной станок.

Ручной процесс

К ручным способам получения отверстий в металле можно отнести — сверление, пробивку. В качестве инструмента для пробивки отверстий в металле применяют сверла и соответствующее оборудование — сверлильные станки или ручные дрели. Для ручной пробивки инструмента применяют бородок и ударный инструмент (молоток, кувалда). Такой пробойник можно устанавливать на ручные прессы.

Ручной процесс пробивки

Сверление отверстий производят на сверлильных, фрезерных или токарных станках. В качестве рабочего инструмента применяют сверла. Для окончательного формования отверстия используют зенкера, цековки, развертки. С их помощью устраняют овалы, формируют фаски, повышают точность отверстия и чистоту поверхности.

Для пробивания отверстий в металле используют разные прессы — пневматические, гидравлические и пр. Усилия, развиваемые для эффективной работы штампа, состоящего из двух деталей (пуансона и матрицы), составляют от нескольких килограмм, до сотен, а то и тысяч тонн.

Пробивание отверстий на комбинированных пресс — ножницах

Нередко в производстве для получения отверстий применяют комбинированные пресс — ножницы.

Пробивание отверстий на комбинированных пресс — ножницах

Это устройство состоит из нескольких механизмов, которые позволяют обрабатывать металлический профиль, к примеру, уголок, резать полосы металла, осуществлять вырубку в форме прямо- или треугольников и, само собой, на этих ножницах устанавливают инструмент для пробивки отверстий в металле. Как правило, он состоит из пуансона и матрицы. Пуансон имеет диаметр пробиваемого отверстия. Матрица имеет в своем теле отверстие, соответствующее размеру пуансона. Через нее происходит удаление отходов вырубки.

Следует отметить, что вышеперечисленные способы получения отверстий не отличаются высокой производительности, особенно, в условиях крупносерийного или массового производства. Появление автоматизированного оборудования позволяет устранить эту проблему.

Пробивание отверстий на прессах

Использование оборудования, работающего под управлением системы ЧПУ привело к снижению трудоемкости производственных процессов, соответственно это положительно отражается на стоимости готового изделия.
Дело в том, что управляющая программа, которая вносится перед началом работы, содержит в себе точные данные относительно расположения отверстий на листе.

Пробивание отверстий на прессах

Например, револьверный пробивной станок оснащают барабаном, на котором установлены пуансоны (инструмент для пробивки отверстий в металле) обладающие разными размерами и формами. При работе, программа автоматически выбирает необходимый инструмент. Такое инженерное решение позволяет менять инструмент не, останавливая работу станка, и повышать скорость получения готового изделия. На оборудовании этого типа, возможно, получение до 1 500 отверстий в минуту.
Получение готового изделия состоит из нескольких операций. Первая заключается в укладке листа металла на рабочий стол. Для закрепления ее на нем применяют зажимы разного типа.
После того как установлен и закреплен оператор запускает управляющую программу. После этого начинается перемещение заготовки. По координатам, заданным в программе, в необходимой точке, происходит опускание прижимного устройства, фиксирующего лист в нужном месте. После прижима происходит удар, наносимый пробойником (пуансоном).

На инструментальном барабане может быть установлен поворотный инструмент, который существенно расширяет возможности станка и позволяет выполнять резку контуров сложных форм.
Пресс для пробивки отверстий в металле позволяют выполнять, кроме пробоя, следующие операции:

пулевка — выдавливание, получение кромок разной направленности;
формовка;
неокончательная пробивка.

Координатная пробивка металла

Такой способ получения отверстий подразумевает то, что отверстия будут получены в определенном последовательности. Эта операция может быть использована при изготовлении как простых деталей, так и довольно сложных металлоконструкций. Такая обработка листового металла требует от оборудования и управляющей программы высокой точности, так как ошибки в настройке и программном коде могут привести к получению некондиционной продукции.

Координатная пробивка металла

Пробивка металла, как технологическая операция существует довольно давно, но в последние годы, благодаря появлению систем с числовым программным обеспечение, она существенно видоизменилась. Так, современное оборудование позволяет выполнять операции по пробою отверстий с точность их размещения до 0,05 мм. Координатно пробивное оборудование позволяет обрабатывать стали разных марок толщиной от 0,5 до 8 — 10 мм.
Координатная пробивка металлического листа используется при производстве деталей корпусов, крепежных комплектов и пр. Для получения набора отверстий применяют серию ударов пуансона по листу. Порядок пробоя заносится в управляющую компьютерную программу. Кстати, использование компьютерных программ и соответствующего инструмента для пробивки отверстий в металле гарантирует качество готовых изделий.

Применение координатно — пробойных прессов для пробивки отверстий в металле обеспечивает многократное повышение скорости производства и поэтому его применяют для крупносерийного и массового производства деталей из металлического листа.

Недостатки технологии

Надо помнить о том, что качество получаемой продукции напрямую зависит от нескольких факторов, среди них которых — качество инструмента, настройки оборудования, добротности программного обеспечения, применяемого для создания управляющей программы.

Координатная пробивка и ее недостатки

Но надо отметить, что в принципе, вне зависимости от способа получения группы отверстий, дефекты при ручной пробивке и автоматизированной одинаковы.

Смещение отверстий

Чаще всего при изготовлении группы отверстий можно встретить такой дефект, как смещение отверстий относительно друг друга или сторон листа. Этот дефект, может проявиться из-за ошибок в программе, неправильных настроек станка и пр.

Заусенцы

Этот дефект появляется вследствие того, что неправильно подобраны размеры пуансона и матрицы. Кроме того, заусенцы появляются в результате некачественной заточки инструмента.

Пуансоны и матрицы

Борозды

Нередки случаи появления бород на поверхности отверстия вдоль его оси. Они вызваны наличием дефектов поверхности пуансона.

Борозды при пробивке металла

Трещины

Образование трещин на кромках пробиваемых отверстий вызвано тем, что их диаметр близок по размеру к толщине листа.

Расчет необходимого усилия пробивки

Процесс вырубки металла характеризуется тем, что в ходе этого процесса появляется довольно сложная схема нагрузки, которая концентрируется в районе места взаимодействия пуансона, прорубаемого материала и матрицы.

Пуансон изготавливают таким образом, что он входит в материал не всем своим торцем, а только внешней кольцевой частью. Ответное воздействие возникает со стороны матрицы. Причем давление, возникающее в зоне взаимодействия этих трех компонентов, распределяется неравномерно.

Другими словами, в процессе вырубки возникает пара сил, которые формируют круговой изгибающий момент. Под его воздействием лист изгибается. В результате этого изгиба зарождается давление, которое оказывает воздействие на пуансон, и на кромку матрицы. Кроме этого, необходимо учитывать и то, что под действием сил трения появляются касательные усилия.
Как видно из выше сказанного, при пробивке возникает неоднородное силовое поле. Поэтому, при проведении расчетов применяют условную величину — сопротивление срезу.
В результате, проведенных исследований, сопротивление зависит не столько от свойств металла, но и от уровня наклепа, толщины вырубки, зазоров в паре пуансон/матрица и скорости процесса вырубки.

Сверление отверстий большого диаметра в металле

Любое конструирование, будь то в своем доме или на производстве, подразумевает работу с металлом. Нередко во время эксплуатации этого материала может возникать вопрос о том, как происходит сверление отверстий большого диаметра в металле.

Данный процесс заслуживает внимания, так как от выбора подходящего инструмента и технологии напрямую зависят трудоемкость процесса выполнения работы и качество ее результата.

6 способов сделать отверстие в металле

Заготовки из металла могут отличаться по толщине и прочности, а значит, их характеристики нужно учитывать при выборе инструментов для обработки. Кроме того, важно представлять, какого диаметра нужно сделать отверстие, насколько качественно и аккуратно должна быть выполнена работа, ведь от этого зависят используемые в процессе материалы и технологии. Сверление отверстий большого диаметра в металле осуществляется при помощи таких методов:

1. Обработка лобзиком.

Электрический лобзик позволяет вырезать идеальный ровный круг. Для этого необходимо делать работу поэтапно:

Определите толщину металла, чтобы подобрать для электрического лобзика подходящее пильное полотно.
Разметьте контур круга нужного диаметра на рабочей плоскости.
Просверлите отверстие дрелью со сверлом диаметром 8–10 мм.
В сделанное на предыдущем шаге отверстие установите пильное полотно лобзика и продолжите работу по намеченной линии.

В результате вы получите ровное отверстие с идеальными краями, не затратив много времени и сил. Обдумывая, как сделать отверстие в металле большого диаметра, помните, что лобзик подходит только для работы с заготовок малой или средней толщины, в пределах 2-3 мм.

Рекомендуем статьи по металлообработке

2. С помощью болгарки.

Данный инструмент также справляется только с не очень толстым металлом. Работа осуществляется следующим образом:

Нанесите четкую разметку, упрощающую вырезание круга.
По всей длине окружности прорежьте диском болгарки короткие отрезки – в дальнейшем их нужно будет соединить.
В результате такой обработки фигура будет ближе по форме к многограннику, чем к кругу. Поэтому заготовку нужно будет зачищать, пока не получатся достаточно ровные и гладкие края. В этом случае болгарка также станет хорошим помощником. Если получившееся отверстие имеет большой диаметр, его можно обточить крупным диском. Однако в процессе придания кругу более ровной формы болгаркой нужно быть внимательным: диск должен оставаться внутри отверстия, находясь при этом в одной плоскости с заготовкой.

3. Обработка толстого металла.

Контуры запланированной фигуры размечаются на поверхности будущего изделия при помощи линейки, циркуля и маркера. Линейка позволяет установить ширину разъема циркуля, чтобы сделать отверстие нужного диаметра. Далее находят центр круга, и от этой точки циркулем намечают контуры.

Специалисты рекомендуют наносить разметку маркером, чтобы во время работы не искать плохо заметную линию.

4. Сверление газовым резаком.

Данный метод подходит, если нужно сделать отверстие большого диаметра в металле средней толщины. Для этого нужно:

наметить контур круга;
зажечь горелку;
отрегулировать факел горения;
аккуратно и без спешки проводить факелом по разметке на заготовке.

Описанная технология позволяет вырезать отверстия в металлических заготовках толщиной 4-5 мм.

5. Посредством сварочного аппарата.

Такой способ может использоваться, если вы задумались, как рассверлить отверстие в металле большого диаметра в домашних условиях, но у вас нет газового резака.

Начните с регулировки устройства – вам потребуется максимальный уровень тока. Далее подставьте горящую дугу к контуру и удерживайте до появления отверстия. Продолжайте работу по этому принципу, постепенно передвигая аппарат вдоль линии разметки.

Здесь основная задача состоит в грамотной регулировке мощности инструмента. Для обработки металла толщиной в 4 мм понадобится мощность примерно 150 ампер. Для более толстой заготовки потребуется агрегат с более высокими показателями.

Работа потребует меньше времени, если выбрать тонкие электроды. Но нужно быть готовым к тому, что они быстро сгорят, и придется устанавливать новые. Эта особенность приводит к необходимости частого разогрева металла, ведь он остывает, пока вы меняете электрод.

6. При помощи дрели.

Сверление отверстий большого диаметра в металле дрелью отличается большей сложностью, чем обработка более мягких материалов, например, бетона. Также тут есть свои тонкости.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Чтобы упростить себе задачу, следуйте этой инструкции:

Подготовьте дрель, сверло, охлаждающую жидкость – лучше машинное масло, но подойдет даже простая вода. Возьмите кернер, молоток, защитные очки.
Если вы планируете сверлить металл на горизонтальной поверхности, подложите под него деревянный брусок и хорошо зафиксируйте. Если работа будет вестись в вертикальном положении, то результат непосредственно зависит от жесткой фиксации, ведь вам предстоит сверлить строго перпендикулярно.
Нанесите разметку, обозначьте центр отверстия при помощи кернера и молотка.
Налейте охлаждающую жидкость в небольшую емкость.
Наденьте очки, чтобы защитить лицо во время работы.
Начните сверлить, сильно не надавливая на дрель, при этом лучше использовать небольшие обороты. В случае с мощным инструментом стоит прибегнуть к способу кратковременных включений – так вы избежите максимальных оборотов.
Постоянно охлаждайте сверло.
Если сверление ведется не строго перпендикулярно, а под углом, то дрель вполне может заклинить. В подобной ситуации поставьте переключатель в реверсивное положение, чтобы не навредить себе и не испортить сверло.
При выполнении всех рекомендаций можно даже маломощной дрелью сделать отверстие диаметром до 10–12 мм в металле толщиной в пределах 5 мм.

Этапы сверления отверстий большого диаметра в металле

Данная работа сложнее, чем глубокое бурение. Для сверления отверстий большого диаметра в металле используют коронку при работе с заготовками небольшой толщины.

Либо выбирают обычное сверло, но тогда действуют в несколько этапов:

Коронка для металла мало отличается от используемых для обработки бетона или гипсокартона. Разница состоит лишь в ее материале и принципе заточки зубьев. По центру инструмента расположено направляющее сверло, благодаря которому получается ровное и четкое отверстие. Сверление ведут на малых оборотах с принудительным охлаждением. Диаметр отверстия может быть любым и зависит лишь от крутящего момента конкретной дрели.
Сверление в несколько этапов применяется при большой толщине металла и предполагает использование ряда сверл с диаметром, отличающимся на 25 %. В первую очередь берут самое тонкое, после чего переходят все к большим размерам. В процессе работы важно следить за неизменностью положения центра вращения патрона дрели, поэтому лучше прибегнуть к помощи направляющей.
Обработка конусными сверлами наиболее удобна в случае с тонкими стальными пластинами. Стоит пояснить, что речь идет о наборе последовательно расположенных сверл разного диаметра на общей оси. Здесь используется метод, аналогичный описанному выше: сверло утапливают в отверстие до получения необходимого диаметра.

Также в процессе сверления отверстий большого диаметра в металле нужно учитывать общие принципы обработки такого материала:

Центр отверстия пробивают кернером, в получившуюся ямку устанавливается кончик сверла. Однако если используется кондуктор либо направляющие, данный этап можно пропустить.
Получить отверстие определенного диаметра можно, выбрав сверло на 0,1–0,3 мм меньше нужного размера. Диаметр немного увеличится из-за неизбежной небольшой вибрации в патроне.
Чтобы снизить трение и охладить инструмент, используйте смазку – это может быть вода либо машинное масло.
Когда сверло начало затупляться, остановите работу, заточите кромки. В противном случае вы рискуете испортить инструмент и само изделие.
Если работа ведется с полыми заготовками, такими как трубы, коробки, рекомендуется поместить внутрь деревянную распорку.
Сверление глухих отверстий осуществляется при помощи упорной линейки с разметкой. Если у дрели не предусмотрен упор, на сверле делают кольцо-индикатор из светлого скотча.

Приспособления и технология корончатого сверления

Сверление отверстий большого диаметра в металле не представляет особой сложности при условии, что инструмент выбран правильно. Допустим, нужно осуществить подобную процедуру для установки швеллера или металлического уголка. Конечно, можно воспользоваться электродрелью, но если отверстие должно быть, например, 15 см диаметром, такая работа потребует немалых усилий. Поэтому для получения больших отверстий в металле обычно применяют технологию корончатого сверления и соответствующие устройства.

1. Тонкости обработки.

Корончатая или ступенчатая конусная насадка должна иметь меньший диаметр, чем необходимое отверстие.

Также важно помнить об особенностях выбранного инструмента. Допустим, конусные сверла оставляют после себя ровные кромки, поэтому можно избежать дополнительной обработки заготовки.

2. Приспособления для дрелей.

Для облегчения работы и получения более ровного отверстия применяют:

Кондуктор для сверления. Это корпус с несколькими втулками внутри, играющими роль направляющих для сверл разного диаметра. Втулки изготавливаются из материала повышенной твердости, а значит, инструмент не начнет отклоняться в сторону под действием сверла и не расширит отверстие.
Направляющая для дрели. Данное приспособление позволяет зафиксировать инструмент, не допуская его отклонение в процессе сверления отверстий большого диаметра в металле. В противном случае сверло может уйти в сторону, из-за чего кромка окажется неровной. Направляющую можно закрепить под углом, но такой подход редко востребован во время обработки изделий из металла.
Стойка для дрели. Если сделать это устройство своими руками, оно вполне сможет заменить дорогостоящий сверлильный станок, значительно упрощая проведение работ. Закрепленный на стойке инструмент движется по штанге посредством рычага. В таком случае невозможно его смещение, поскольку обрабатываемое изделие хорошо удерживается струбциной.

Все перечисленные устройства являются ответом на вопрос о том, как просверлить отверстие большого диаметра в металле своими руками, и позволяют упростить подобные операции.

3. Нюансы работы с глубокими отверстиями.

Сверление глубоких отверстий большого диаметра в металле на токарном станке является наиболее грамотным подходом. Обработка должна сопровождаться охлаждением инструмента и принудительным отведением образующейся стружки. Если говорить точнее, то устройство время от времени извлекают из заготовки, чтобы убрать стружку.

Когда не используются специализированные приспособления, лучше избегать утапливания насадки более чем на 2/3 длины. При этом инструмент обязательно охлаждают водой. Еще одна тонкость касается работы в несколько подходов – в таком случае важно следить за сохранением выбранного угла работы.

4. Создание больших отверстий.

Работа с большим диаметром сложнее, чем глубокое сверление. В этом случае применяют коронку либо конусное сверло. Первая больше всего напоминает коронки для бетона и гипсокартона. Правда, режущая кромка у нее состоит из другого материала.

Кроме того, возможно поэтапное сверление стандартными инструментами. Начинают работы с насадкой малого диаметра, постепенно переходя к сверлам больших размеров.

Лучше всего на практике себя показали конусные сверла, поскольку они за один подход делают отверстия большого размера. Принцип действия в этом случае прост: инструмент постепенно утапливается в материал, расширяя отверстие.

5. Простое сверление.

Чтобы облегчить себе задачу, рекомендуется прибегнуть к насадке небольшого сечения и использованному зачистному кругу для болгарки. Последний должен быть меньшего диаметра, чем необходимое отверстие.

Начинают с того, что размечают на заготовке окружность будущего отверстия. Также наносят вторую окружность – чтобы ее построить, из первого диаметра вычитают диаметр используемого сверла. В противоположных точках окружности намечаются по одному отверстию. От них отступают 3 мм и обозначают места для сверления.

По аналогичной схеме осуществляют сверление отверстия большого диаметра в металле по всей нанесенной на заготовку окружности. Если в дальнейшем потребуется, некоторые участки нужно будет обработать зубилом. В итоге у круга будут зазубренные края, требующие обточки. В процессе работы следите за тем, чтобы не допустить незапланированного увеличения окружности.

6. Конусное сверло.

Такие сверла состоят из инструментальной стали, их хвостовики бывают шестигранными или цилиндрическими. На конце сверлильной головки предусмотрена заточенная вершина – она упрощает предварительное сверление материала.

Немаловажно, что режущая кромка снимает все образующиеся в процессе работы заусенцы, благодаря чему край не требует финишной зачистки.

Подобные инструменты имеют такие плюсы:

позволяют выполнять пропилы диаметром до 30 мм;
избавляют от необходимости обработки неровных кромок;
обеспечивают возможность растачивать отверстия разного диаметра без смены насадки.

Ступенчатые сверла могут делать пропилы различного диаметра в листовой стали не толще 4 мм. От обычного конусного сверла данный инструмент отличается тем, что просверленный диаметр является фиксированным.

Среди минусов данного инструмента стоит упомянуть:

необходимость работать при малых оборотах и высоком крутящем моменте;
чувствительность к незначительным перекосам.

Даже имея указанные недостатки, насадка является отличным ответом на вопрос о том, как просверлить отверстие большого диаметра в металле, и ускоряет обработку металлических пластин.

7. Коронка по металлу.

Корончатые сверла относятся к тем типам специализированного оборудования для создания отверстий большого диаметра, который вполне может использоваться в домашних условиях.

С их помощью получаются круглые и отцентрированные края, а работы проводятся при помощи обычной дрели без использования специальных инструментов.

В конструкцию корончатого сверла по металлу входят такие элементы:

коронка;
центровочная насадка;
хвостовик изделия;
винты для закрепления.

За счет данного устройства удается повысить скорость работ в 10 раз. Не менее важно, что коронка позволяет точно сверлить в пределах 1,2–15 см, отказавшись от центровки в процессе работы.

Данные сверла более износостойкие, чем спиральные.

Прежде чем пытаться просверлить отверстие в металле большого диаметра, необходимо установить центровочное сверло в центр окружности. Уже после этой несложной процедуры переходят к сверлению. Далее осуществляется втягивание сверла, и отверстие формируется за счет коронки.

8. Пресс для отверстий.

Пробивка специальным прессом также входит в число достаточно часто используемых методов создания отверстий большого диаметра.

Принцип работы таков:

Изделие укладывают на стол пресса и захватывают зажимами.
Заготовка перемещается под пробивной инструмент, после чего дополнительно фиксируется прижимным кольцом.
Металл пробивают при помощи пуансона.

Револьвер может содержать в себе несколько насадок отличающихся диаметров, за счет чего создаются пробоины разного диаметра с минимальными временными затратами. Правда, стоит оговориться, что подобное оборудование не используется при обработке металла дома.

Это все основные особенности сверления отверстий большого диаметра в металле. Какой бы способ вы ни выбрали, помните о правилах техники безопасности при работе с инструментом.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Пробивка отверстий в металле

Пробивка металла – один из видов металлообработки, используемый для получения в заготовке отверстий заданной формы. В зависимости от решаемых задач в этих целях используются разные виды оборудования и инструмента: от ручных до полностью автоматизированных станков с ЧПУ.

В отличие от сверления, пробивка позволяет создавать множество точных отверстий в листовом металле за один проход, что экономит ресурсы компании. Из нашего материала вы узнаете, какое оборудование используется для выполнения данных операций и как выглядит сам процесс металлообработки.

Суть процесса пробивки отверстий в металле

Раскрой металла как технологическая операция представляет собой создание отверстий сквозного типа или пробивание листовых заготовок. Пробивка позволяет получить не только круглые отверстия, как при сверлении, но и с различными геометрическими формами (квадратные, овальные, ромбические, звездообразные или иной сложной конфигурации) и размеров.

Для выполнения такого вида отверстий используют металлообрабатывающее оборудование, оснащенное прессом для пробивки отверстий в листе металла толщиной от 0,5 до 4 мм. Но при обработке труб либо листового материала с большей толщиной стенок необходимо применять оборудование с более мощными техническими характеристиками.

Пробивку отверстий можно выполнить двумя способами – с полным и неполным диаметром. Само понятие «полный диаметр» означает, что отверстие сделано в окончательный размер согласно чертежу. В случае выполнения неполного диаметра, при пробивке металла размеры выполняют с припуском для последующей доводки их до требуемой величины с помощью механической обработки.

Станки, оборудованные прессовыми ножницами для пробивки отверстий в металле, наиболее часто можно увидеть в цехах различных машиностроительных предприятий. Перед началом операции деталь или лист устанавливают на матрицу, затем пуансон врезается в заготовку и происходит выдавливание отверстия. Пуансон опускается не до конца противоположной стенки материала, а приблизительно до половины его толщины, и под влиянием деформирующих сил происходит окончательный отрыв вырубаемого металла. Для пробивки отверстий в листе металла с помощью пресс-ножниц в некоторых случаях наносится предварительная разметка керном, но в большинстве случаев в этом нет особой надобности.

В состав такого оборудования входят специальные пуансоны и матрицы для пробивки отверстий в металле: по форме первые дублируют создаваемые отверстия, а вторые выполняют функцию «подложки» для размещения на них заготовок. Рабочий инструмент изготавливается только из твердых металлических сплавов или закаленных сталей.

Подобные процессы принципиально отличаются только своими специфичными моментами, которые и характеризуют разновидности пробивки:

Зиговка. Представляет собой пробивку отверстий в листовом металле с образованием особых рисунков рельефной формы (зигов) и продольных сплошных выступов на поверхности заготовки. Такой метод широко используют как на крупных производствах, так и на предприятиях со средними объемами выработки продукции.
Ребра жесткости – технология пробивки листового металла посредством роликов или штампов.
Высечка – холодный процесс обработки с пробиванием листа под давлением.
Вырубка – операция, схожая с предыдущей, но выполняется на сверлильном или фрезерном оборудовании.
Формовка – технология включает в себя использование сил трения с большим осевым усилием, в результате чего отверстие принимает определенную форму и размеры.
Пуклевание – операция листовой штамповки, при которой края ранее пробитых отверстий выступают над плоскостью заготовки. С помощью такой технологии обработки материал приобретает противоскользящие качества.

Если сравнивать со сверлением, то, безусловно, преимущество будет на стороне пробивки. Главным плюсом является то, что технологическое время пробивки отверстия очень маленькое, и это уже говорит об ее эффективности. Помимо этого, при изготовлении отверстий отсутствует перегревание металла, чего нельзя сказать о сверлении, фрезеровании и некоторых других операциях, предназначенных для получения отверстий. Это говорит о том, что отпуск металла в месте обработки исключается, не возникает окисления и изменения кристаллической структуры.

В момент пробивки металла появляется наклеп, который уплотняет поверхностную структуру материала и значительно увеличивает его твердость, в результате чего могут возникнуть радиальные микротрещины, приводящие к развитию коррозии. Еще одним минусом может стать необходимость дополнительной механической обработки пробитых отверстий по зачистке металла от заусенцев, появляющихся при давлении и приводящих к отрыву кромок. Помимо всего, если расчетный диаметр отверстия меньше толщины листа, то операцию пробивки необходимо заменять сверлением.

Виды оборудования для пробивки отверстий в листовом металле

Станки, предназначенные для получения отверстий, можно условно разделить на ручные (с постоянным присутствием оператора) и автоматизированные (с минимальным участием работника). Рабочими инструментами для пробивки металла являются различные штампы и пробойники.

В первую группу входит оборудование, оснащенное механическим, гидравлическим или другим аналогичным приводом. Во вторую – оборудование с полной автоматизацией и применением числового программного управления, например, дыропробивные станки или координатно-просечные прессы.

Самыми распространенными способами создания отверстий в металлических заготовках являются сверление и пробивка. Первый способ выполняют на сверлильных станках или с помощью ручной дрели, а в качестве рабочих инструментов используют сверла. Ручную пробивку осуществляют с помощью бородки и молотка (или кувалды). Но пробойник такого типа можно установить и на ручном прессе.

Операцию по сверлению отверстий можно выполнить на сверлильном, фрезерном или токарном станочном оборудовании. В качестве рабочих инструментов выступают сверла. Для окончательной доработки отверстий при устранении овальности, формировании фасок, повышения точности и параметров шероховатости поверхностей применяют развертки, цековки и зенкера.

Для вырубки отверстий используют различное прессовое оборудование, преимущественно то, что оснащено пневматическими или гидравлическими приводами. Необходимые параметры мощности штампа для пробивки отверстий в листовом металле, который состоит из пуансона и матрицы, могут находиться в пределах от нескольких килограммов до сотен, а порой и тысяч тонн.

В промышленном производстве для получения отверстий часто применяются комбинированные пресс-ножницы.

В устройство такого типа входят несколько механизмов, позволяющих производить обработку металлического профиля, например, уголка, нарезку металла на полосы, вырубку прямоугольных или треугольных отверстий и, кроме того, на таких ножницах можно установить штамп для пробивки отверстий в металле, состоящий, как правило, из матрицы и пуансона.

В корпусе матрицы имеется отверстие, отличающееся от размеров пуансона на несколько сотых миллиметра для обеспечения между ними минимального зазора, через которое производится удаление слоя вырубленного металла. Диаметральный размер пуансона равен диаметру проектного отверстия.

Стоит обратить внимание, что для крупносерийного и массового производства вышеперечисленные способы получения отверстий не всегда применимы по причине невысокой производительности. Но такую проблему можно избежать при использовании полностью автоматического оборудования.

Технология координатной пробивки металла

Координатную пробивку и вырубку металла применяют в тех случаях, когда необходимо создать детали с перфорацией, имеющие толщину стенок около 6 мм. Данную технологию нельзя применять для обработки хрупких металлов и сплавов.

При необходимости изготовления большого количества однотипных отверстий на листовом металле на определенном расстоянии друг от друга обычно используют специальное оборудование – координатно-пробивные станки. В современной промышленной индустрии такая методика обработки стального листового материала выделяется отличными параметрами точности и отменным качеством.

При помощи координатно-пробивного пресса в листе металла можно создать отверстия требуемых размеров и формы в любой конкретной точке. Для выполнения операции листовую заготовку необходимо разместить и прочно закрепить на рабочем столе прессового оборудования с помощью зажимов. С помощью механизмов станка захваты перемещаются одновременно с закрепленной листовой заготовкой по определенной траектории согласно программе обработки детали, введенной в компьютер оборудования.

В ту же секунду пуансон штампа (элемент, производящий удар по обрабатываемой заготовке и пробивающий в ней отверстие), а вместе с ним и база с отверстием резко опускаются в направлении поверхности детали, происходит пробитие металла.

Усовершенствование и модернизация оборудования в течение последних десятилетий позволило добиться большой скорости и очень точного выполнения операций по пробиванию отверстий и контроля над работой оборудования с помощью применения компьютерных программных технологий. Такой прогрессивный технологический скачок позволил многократно повысить точность обработки и свести к нулю негативное воздействие человеческого фактора.

При пробивке металла можно использовать любую геометрическую конфигурацию сечения инструмента, что способствует созданию на поверхности листа отверстий любой формы и размеров.

Сфера применения координатной пробивки листового металла

В машиностроительной отрасли широко используют координатную пробивку металла. Данная технология пользуется повышенным спросом и в сфере ремонтно-строительных работ. Например, перфорированные листы, изготовленные по такой технологии, находят широкое применение при монтаже различных конструкций, в том числе элементов декораций.

Перфорационные изделия, полученные при помощи пробивки металла, позволяют очень точно воплощать всевозможные конструкторские замыслы, выполнять особо сложные задачи, для которых работа с точным соблюдением проектно-технической документации является самым важным моментом.

Описываемая технология пробивки металла находит широкое применение в производстве следующих конструктивных элементов:

ограждений;
деталей специализированных машин, станочного оборудования;
строительных опор, сборочных элементов;
разного типа витрин;
различных производственных стеллажей;
рекламных щитовых конструкций и многих других изделий.

Штампы для пробивки отверстий в листовом металле изготавливаются индивидуально, это позволяет конструкторам выполнять проектирование самых нестандартных технологических проемов, производить отверстия и воплощать перфорацию на листовой материал с индивидуальными параметрами.

Процесс пробивки отверстий в листовом материале является высокоскоростным. Технология с применением координатной пробивки и вырубки металла позволяет перемещать лист или деталь в координатно-пробивном прессе с большой точностью и скоростью, благодаря чему можно выполнить пробивку на большом количестве деталей за малое время. С помощью высокоэффективного пресса можно получить готовую деталь с ровными краями отверстий, которые не требуют дополнительных работ по зачистке или обработке поверхностей.

Применение такой технологии позволяет заводам-производителям обрабатывать заготовки и конструкционные элементы на достаточно высоком технологическом уровне, запускать серийное производство изготовления деталей или перфорированного листового материала, и, кроме того, изготовление продукции по индивидуальным заказам.

Технические характеристики технологии:

Отличные показатели энергоэффективности.
Высокий КПД и точность исполнения.
Экономичность.

4 вида производственного брака при пробивке листового металла

Нельзя забывать, что на качество готовой продукции могут влиять несколько факторов, таких как техническое состояние инструмента, точность наладки оборудования для пробивки отверстий в металле, исправности программного обеспечения, используемого для написания программы обработки.

Необходимо акцентировать внимание на то, что характер возникновения дефектов, как при ручной пробивке, так и при использовании автоматизированного оборудования, в принципе, одинаков:

При выполнении большого количества отверстий довольно часто появляется смещение их межцентрового расстояния или относительно сторон листовой заготовки. Чаще всего причиной такого дефекта могут быть ошибки при написании программы, неправильные настройки оборудования, неточное базирование заготовки и т. д.

Подобный дефект может возникнуть по причине увеличенного зазора диаметров матрицы и пуансона из-за их износа. Помимо того, заусенцы могут появиться при некачественной заточке режущего инструмента.

Нередко наблюдаются случаи возникновения борозд вдоль оси отверстия. Это может быть вызвано нарушением целостности поверхности пуансона.

Нередко появляются трещины на поверхностях кромок отверстий после пробивки. Это преимущественно происходит при близких значениях толщины листовой заготовки и диаметров отверстий.

Правильный расчет усилия пробивки отверстий в металле

Пробивка металла характеризуется тем, что при изготовлении отверстий возникает достаточно сложная схема нагрузок с увеличенной концентрацией в области контакта пуансона и матрицы.

Движение пуансона при вхождении в материал происходит не всей торцевой поверхностью, а только наружной кольцевой. Со стороны матрицы проявляется ответное воздействие. Кроме того, давление, появляющееся в области взаимодействия таких трех компонентов, может распределяться неравномерно.

Иначе говоря, при вырубке возникают две силы, благодаря которым формируется круговой изгибающий момент с воздействием, направленным на изгиб листовой заготовки. Такая изгибающая сила является причиной возникновения давления, оказывающего воздействие на кромки матрицы и пуансона. Надо учитывать и то, что во время действия сил трения возникают касательные усилия. Из сказанного выше можно сделать вывод, что во время пробивки металла возникает силовое поле неоднородного характера. Поэтому для выполнения расчетов используют такую условно-техническую величину, как сопротивление срезу.

По результатам ранее проведенных исследований выяснено, что на сопротивление влияют не только свойства металла, но и следующие показатели: уровень наклепа, толщина вырубаемого материала, зазоры между матрицей и пуансоном, а также скорость процесса пробивки.

Услуги сверления отверстий в металле

Сверление металла – весьма распространенная слесарная операция, ведь для создания различных видов конструкций требуются отверстия, разновидностей которых очень много (заклепочные, винтовые, болтовые, шпилечные).

Что касается инструмента, то для выполнения работ вполне достаточно обычной дрели, сверла с соответствующим диаметром, а также кернера с молотком для наметки отверстия. Сегодня подробнее расскажем о технологических особенностях самого процесса и дадим полезные советы.

Сверла для сверления металла

Сверление отверстий считается сложной операцией, но нередко она становится неотъемлемой частью обработки металла. Это объясняется тем, что металлические детали имеют высокую прочность и работать с ними без специального оборудования и технологий нельзя.

Сверление металла используется в различных сферах, в том числе в быту, когда нужно сделать отверстия на даче, дома, в гараже или при ремонте машины. Чтобы выполнить подобную процедуру своими руками, необходима электрическая дрель либо перфоратор с переходным патроном для сверла, кернер или метчик, позволяющий выполнить разметку.

Для сверления отверстий в небольших деталях рекомендуется прибегнуть к помощи сверлильного станка, позволяющего быть уверенным в направлении сверла и скорости обработки металла.

Также нужно понимать, что, не имея достаточного опыта, сложно выбрать подходящее сверло для сверления металла. Здесь необходимы специальные инструменты из быстрорежущей инструментальной стали, где при изготовлении режущей части к основному металлу добавляют нитрид титана.

Чаще всего используют сверла из быстрорежущей инструментальной стали с маркировкой HSS – именно по ней можно найти необходимую разновидность в магазине.

Сверление металлов, тяжело поддающихся обработке, таких как чугун, нержавейка и другие, требует применения сверла из твердосплавного состава. Правда, последнее обычно имеет очень высокую цену, что сказывается на стоимости всей процедуры.

Инструмент с добавлением кобальта с маркировкой P6M5K5 зарекомендовал себя как один из лучших по режущим свойствам. Кроме того, это оптимальный вариант с точки зрения соотношения цены и качества.

Виды отверстий в металле и способы их сверления

Существуют такие разновидности отверстий:

глухие;
сквозные;
половинчатые, которые также называют неполными;
глубокие;
большого диаметра;
предназначенные под внутреннюю резьбу.

При формировании последнего типа отверстий их диаметр определяют с допусками, установленными в ГОСТ 16093–2004.

Остановимся более подробно на видах отверстий, образуемых при помощи сверления металла:

Сквозные отверстия

Они проходят через всю толщину заготовки, поэтому важно защитить поверхность верстака или столешницы от выхода сверла за пределы изделия. В противном случае может пострадать инструмент, а на заготовке появятся дефекты, которые специалисты называют гартом.

Избежать подобной ситуации при сверлении металла позволяет ряд хитростей:

выбор верстака с предусмотренным отверстием;
использование прокладки из дерева или своеобразного сэндвича, в который входит дерево, металл и еще один слой дерева – такая защита располагается под обрабатываемой деталью;
размещение под заготовкой бруска из металла с отверстием, через которое сверло может без проблем пройти;
снижение скорости подачи инструмента на завершающем этапе.

Последний подход используется, когда необходимо сформировать отверстия прямо на месте – с его помощью снижается шанс испортить расположенные рядом поверхности.

Отверстия в тонколистовом металле вырезаются перовыми сверлами, поскольку при выборе спирального инструмента повреждаются края заготовки.

Глухие отверстия

Данный тип предполагает, что отверстия не являются сквозными. Чтобы отмерить глубину при сверлении металла, используют следующие методы:

ограничение длины сверла при помощи втулочного упора;
ограничение длины сверла патроном, имеющим регулируемый упор;
использование линейки, которая предварительно зафиксирована на станке;
сочетание нескольких способов.

Автоматика на некоторых станках отключает инструмент, как только тот доходит до определенной глубины. Нужно понимать, что во время работы иногда приходится неоднократно приостанавливать сверление, чтобы убрать частицы металла.

Отверстия сложной формы

Если отверстия идут по краю заготовки и являются половинчатыми, мастер соединяет кромки двух деталей или детали и прокладки. После чего зажимает заготовки в тисках и высверливает обычное отверстие.

Важно, чтобы материал прокладки не отличался от материала основного изделия. В противном случае инструмент будет съезжать в сторону части с более низким уровнем сопротивления.

В уголках, то есть профильном металлопрокате, сквозные отверстия делают после того, как заготовка зажата в тисках. Также необходимо использовать прокладку из дерева.

Самым сложным специалисты считают сверление металла цилиндрической заготовки по касательной. В первую очередь необходимо подготовить площадку, перпендикулярную отверстию, при помощи фрезеровки, зенковки. Далее можно переходить к созданию отверстия.

По такому же принципу обрабатывают поверхности, находящиеся под углом: создают площадку, вставляют прокладку из дерева между плоскостями, чтобы сформировать треугольник и уже после этого делают отверстие через угол.

Перед сверлением полых заготовок в них вставляют деревянную пробку.

Отверстия с уступами можно создать несколькими способами:

Рассверливание – сверлом малого диаметра делают отверстие на всю глубину заготовки. Потом его рассверливают сверлами диаметрами от меньшего к большему, получая таким образом правильно центрованное отверстие.
Уменьшение диаметра. Начинают с высверливания отверстия максимального диаметра, после чего меняют инструмент, постепенно сокращая диаметр и углубляя отверстие. Этот метод предполагает более простое отслеживание глубины отдельных ступеней.
Отверстия большого диаметра – кольцевое высверливание.

Сверление отверстий значительного диаметра в металле толщиной до 5-6 мм предполагает большие физические и финансовые вложения. Диаметры в пределах 30–40 мм получают при помощи конусного или ступенчато-конусного сверла, причем второе более предпочтительно.

Если необходимо отверстие до 100 мм, выбирают полые биметаллические коронки или коронки с твердосплавными зубьями с центровочным сверлом. Лучшей репутацией пользуются инструменты «Bosch», особенно если запланирована обработка стали или иного твердого металла.

Подобное кольцевое высверливание требует меньших затрат электроэнергии, однако может быть достаточно дорогим. Дело в том, что ключевую роль играют не только сверла, но и мощность дрели, возможность ее использования на минимальных оборотах.

Толстый металл рекомендуется обрабатывать на станке, особенно если требуется сделать много отверстий при толщине заготовки свыше 12 мм.

Для сверления тонких листов металла используют узкозубые коронки или фрезу, чтобы сформировать отверстия большого диаметра. Причем фрезу фиксируют на «болгарке», однако при таком подходе не получается обеспечить ровные кромки.

Глубокие отверстия, СОЖ

Глубокими считают отверстия, у которых длина в пять раз превышает диаметр. Однако на практике под таким названием скрываются отверстия, при создании которых периодически приходится принудительно убирать стружку и использовать смазочно-охлаждающие жидкости.

Последние позволяют снизить температуру инструмента и обрабатываемой детали, так как трение приводит к их существенному нагреву. При сверлении такого металла, как медь, можно отказаться от подобных жидкостей, ведь он имеет высокую теплопроводность и без проблем отводит тепло.

Чугун тоже достаточно легко обрабатывается без дополнительных средств, если речь не идет о его высокопрочных разновидностях.

На производствах для смазки и охлаждения используют индустриальные масла, синтетические эмульсии, эмульсолы, а также ряд углеводородов. В быту подойдут:

для мягких сталей: технический вазелин или касторовое масло;
для алюминиевых сплавов типа Д16Т – хозяйственное мыло;
для дюралюминия – смесь керосина с касторовым маслом;
для силумина – скипидар, который предварительно был разведен спиртом.

Есть мастера, которые выбирают свиное сало для снижения трения. Однако можно своими руками приготовить универсальную охлаждающую жидкость для сверления металла. В ведре воды растворите 200 г мыла, добавьте пять ложек любого машинного масла, даже отработанного, после чего прокипятите раствор.

В результате должна образоваться однородная мыльная эмульсия.

Глубокие отверстия делают методом сплошного и кольцевого сверления. При втором подходе центральный стержень, который появляется по ходу вращения коронки, выламывают частями, а не сразу весь. Для этого его предварительно ослабляют дополнительными отверстиями небольшого диаметра.

Сплошное сверление металла осуществляется спиральным сверлом в надежно закрепленной заготовке, причем в каналы инструмента подается смазочно-охлаждающая жидкость. Время от времени сверло извлекают, не останавливая его вращение, чтобы удалить из образующейся полости частицы металла.

Работа идет в несколько этапов. На первом используют короткое сверло, чтобы надсверлить отверстие. Далее его заглубляют инструментом подходящего диаметра и длины. Чтобы сформировать отверстие большой глубины, рекомендуется прибегнуть к помощи направляющих кондукторных втулок.

Если вам часто приходится делать глубокие отверстия, стоит купить специальный станок. Такое оборудование обеспечивает точную отцентровку и автоматическую подачу технических жидкостей к сверлу.

Не рекомендуется вести сверление сразу с двух сторон, так как в домашних условиях эта процедура не может быть выполнена качественно.

Сверление металла по разметке, шаблону и кондуктору

Отверстия сверлят по выполненной разметке либо отказываются от нее в пользу шаблона/кондуктора.

Разметка выполняется кернером. Место входа сверла в металл отмечают при помощи удара молотка о кернер. Конечно, точку можно поставить обычным фломастером, однако благодаря кернеру острие не будет смещаться в начале сверления.

Работу проводят в такой последовательности: осуществляют предварительное сверление, проверяют отверстие, завершают сверление. Если не получилось сохранить намеченный центр, берут узкое зубило, чтобы сделать насечки или канавки – они будут направлять острие в нужную сторону.

Чтобы найти центр цилиндрической заготовки, необходим квадратный кусочек жести, предварительно загнутый под прямым углом. Высота его плеча должна быть равна радиусу детали.

Далее уголок прикладывают с разных сторон заготовки и проводят карандашом вдоль края, отмечая таким образом область вокруг центра. Либо центр для дальнейшего сверления металла можно найти при помощи пересечения перпендикуляров от двух хорд.

Шаблон позволяет изготавливать однотипные детали, на которых предусмотрен сразу ряд отверстий. Например, он значительно упрощает обработку пачки заготовок из тонкого металла, скрепленных между собой струбциной.

При помощи данного подхода удается получить несколько заготовок за раз. Шаблон можно заменить чертежом либо схемой, если речь идет о производстве радиодеталей.

Кондуктор применяют, если ключевыми требованиями к изделию является точное соблюдение расстояний между отверстиями и перпендикулярность канала.

Формирование глубоких отверстий, использование тонкостенных трубок предполагает применение не только кондуктора, но и направляющих. Последние призваны зафиксировать положение дрели относительно детали.

Безопасность и полезные советы по сверлению металла

При сверлении металла важно соблюдать требования безопасности. В одежде мастера не должно быть элементов, которые могут попасть под вращающиеся части инструмента.

Важно защитить глаза при помощи защитных очков от попадания стружки металла, которая может разлетаться в разные стороны. Также необходимо убедиться, что деталь крепко зафиксирована в тисках либо плотно прилегает к поверхности верстака, и только потом приступать к работе.
Прежде чем коснуться поверхности металла, сверло должно начать вращаться – таким образом инструмент защищают от преждевременного затупления. Дрель не останавливают во время удаления бура из отверстия, а сбрасывают обороты. Отказ от соблюдения этого правила приведет к поломке инструмента или его может заклинить.
Если сверло плохо углубляется в металл, значит, материал имеет гораздо большую твердость, чем данный инструмент. Нужно заменить сверло на аналогичное, но с наконечником из карбидного сплава, а дрель выставить на минимальные обороты.