Станок для сверления трубной доски

Обновлено: 28.03.2024

Станки для сверления отверстий в трубах с цепным креплением крупнейших мировых производителей:

Большинство инженерных систем для перекачки жидкостей, газов и сыпучих тел предполагает разветвления труб с помощью тройников, а также врезку в них кранов, вентилей и контрольно-измерительных приборов.

Чтобы решить эту технологическую задачу, необходим станок для сверления труб, который проделывает в корпусе трубы отверстие заданной геометрии. Обычный сверлильный станок не подходит, если он рассчитан для работы на плоской поверхности. При вырезании отверстия в трубе необходима высокая точность, особенно если речь идёт об ответственном трубопроводе, по которому под высоким давлением перекачиваются агрессивные жидкости, природный газ, горячая вода. Форма и размеры отверстия должны строго соответствовать параметрам элемента, который присоединяется к трубе сваркой или иным способом.

Дополнительную сложность представляют операции сверления нескольких отверстий одинакового или разных диаметров в одной трубе, расположенных в заданном порядке относительно друг от друга.

Особенности подрядных работ диктуют подчас неожиданные требования к оборудованию, например, возможность работы в стесненных условиях подземной инженерной сети или необходимость сверления трубы большого диаметра. Предлагаемое компанией ТБС станочное и вспомогательное оборудование предусматривает решение любых самых сложных технологических задач.

Стоимость станков для сверления труб

Цена станка для сверления отверстий в трубах зависит от ряда факторов:

  1. Минимальный и максимальный диаметр трубы, в которой можно выполнить отверстие.
  2. Максимальная толщина стенок трубы.
  3. Перечень материалов, доступных для сверления.
  4. Степень универсальности станка, доступные специальные возможности.
  5. Уровень автоматизации.
  6. Характеристики электропитания.
  7. Габариты, мощность, производительность оборудования.
  8. Авторитет производителя, уровень сервисной поддержки.

Наша компания предлагает оборудование как для серийного производства трубной продукции и трубопроводной арматуры, так и для компаний и мастеров, выполняющих мелкосерийную или штучную работу по сверлению отверстий в трубах. Помимо станков мы продаём вспомогательные устройства, предназначенные для крепления портативного станка непосредственно на магистрали в «полевых» условиях.

Сотрудник компании ТБС примет заявку по электронной почте и через форму обратной связи.

Журнал Техтран -- сверление трубных досок

Главная » CADmaster №2(42) 2008 » Машиностроение Техтран -- сверление трубных досок


Техтран c самого начала задумывался как универсальная система, ориентированная на широкий круг задач. За свою уже тридцатилетнюю историю он вобрал в себя самые разнообразные механизмы, которые позволяют подобрать решение подчас для достаточно специфических условий производства. К таким задачам можно отнести технологию сверления трубных досок, отличающуюся повышенной трудоемкостью — как проектирования, так и изготовления — в связи с очень большим количеством отверстий, которые требуется обработать. Для сверления трубных досок используется специальное оборудование, но даже дорогостоящие CAM-системы, приобретаемые вместе с таким оборудованием, не всегда в состоянии предложить приемлемое решение и избавить технолога от тяжелой рутинной работы. В этой статье мы расскажем о методике проектирования управляющих программ (УП) для изготовления трубных досок с помощью Техтрана.

Специфика трубных досок

Трубные доски являются частью конденсатора, который входит в состав энергетического паротурбинного агрегата. Конденсатор служит для охлаждения и конденсирования отработанного пара. В отверстиях между двумя трубными досками укреплено множество трубок. Размеры такого конденсатора зависят от мощности турбины, количество трубок варьируется от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч. Обе трубные доски для определенного конденсатора имеют одинаковые массивы отверстий. Эти массивы (за редким исключением) упорядочены и в зависимости от конструкторских замыслов могут принимать самые причудливые формы (рис. 1).

Первоначально обработка таких деталей производилась на универсальных станках и отличалась большой трудоемкостью — до сотен часов. С появлением станков с ЧПУ — фрезерных, сверлильных или расточных с одним шпинделем — время обработки сократилось, но незначительно. Качественным прорывом стало внедрение многошпиндельных станков с ЧПУ.

Обработка на таких станках ведется одновременно несколькими шпинделями, которые объединены в блок. Обычно шпиндели расположены в ряд и раздвигаются на одинаковое расстояние, кратное шагу отверстий. Блок шпинделей перемещается по массиву отверстий, и в определенных положениях требуемые шпиндели включаются или отключаются.

Разработка управляющих программ для многошпиндельных станков превратилась в серьезную проблему. Если для станков с единственным шпинделем подготовку УП можно автоматизировать, то для многошпиндельных… расстеленный на столе чертеж, линейка с отмеченными на ней шпинделями и человек, записывающий информацию и отмечающий уже обработанные точки. На разработку программы для сверления пяти-восьми тысяч отверстий уходило несколько дней, при этом не исключались простые человеческие ошибки и опечатки.

Для комплексного решения проблемы надо решить несколько задач:

  1. Передача информации из чертежа: создание полного массива точек, если он обозначен у конструктора только границами.
  2. Анализ и исправление неточностей в данных из чертежа, если таковые имеются.
  3. Работа сразу со всеми массивами отверстий, связанными единой сеткой, а не с каждым изолированным отверстием в отдельности.
  4. Возможность получения УП для различных типов станков:
    • одношпиндельных;
    • многошпиндельных с различным количеством шпинделей;
    • многошпиндельных с управляемыми шпинделями;
    • многошпиндельных с постоянно вращающимися шпинделями.
  5. Возможность исключения из работы некоторых шпинделей — по необходимости или из-за их неисправности (такое тоже возможно).
  6. Анализ всех возможных вариантов обработки по нескольким критериям (длине пути блока, загруженности шпинделей для последующего выбора варианта, оптимального для данного случая.
  7. Расчет траектории из выбранного варианта.
  8. Доступное и понятное отображение полученной траектории для визуального контроля.
  9. Получение УП и цеховой документации со всеми отчетами.

Надо отметить, что подобные задачи не очень распространены — соответственно, и немногим разработчикам программного обеспечения приходилось заниматься этими проблемами. А такое положение вещей не лучшим образом сказывалось на качестве программных продуктов.

Подготовка геометрической модели

Исходные геометрические данные для сверления трубной доски — окружности, обозначающие отверстия, количество которых может быть чрезвычайно большим. Их расположение должно иметь регулярную структуру (центры отверстий совпадают с узлами прямоугольной сетки). Это продиктовано в первую очередь особенностью обработки отверстий при помощи блока шпинделей. Ведь блок сможет вписаться только в те отверстия, которые соответствуют его конфигурации. А расстояния между соседними шпинделями одинаковы для всех шпинделей.

Передача данных из системы проектирования в систему подготовки управляющих программ всегда связана с одной и той же проблемой. Конструктору достаточно получить на чертеже видимость требуемой картины, а станок работает с точными данными. Привычная ситуация: при внимательном рассмотрении полученного чертежа участки не стыкуются, накладываются друг на друга, имеют разрывы При копировании на чертеже большого числа окружностей велика вероятность появления различных малозаметных отклонений отдельных групп окружностей от узлов сетки. Для трубной доски в целом это, может быть, и не принципиально, но для обработки такие координаты уже не годятся.

Таким образом, возникает задача скорректировать исходные данные о местоположении отверстий. Координаты должны быть приведены к узлам сетки. Вместе с тем нужно построить и те отверстия, которые подразумевались, но не были построены. Сложившаяся практика представления трубных досок на чертеже такова, что окружностями намечают только границы областей сплошного заполнения (рис. 2). Остальные окружности на чертеже могут отсутствовать, их необходимо восстановить.

Рис. 2. В таком виде область сверления представлена на чертеже

Рис. 2. В таком виде область сверления представлена на чертеже

Исходные данные: чертеж, на котором окружностями обозначены области заполнения отверстиями.

Программа должна автоматически выполнить следующее:

  1. очертить границы этих областей (рис. 3);
  2. заново произвести точное заполнение области отверстиями (рис. 4).

На выходе — массив точек сверления, которые уже точно привязаны к узлам прямоугольной сетки.

Можно переходить к следующему этапу — проектированию обработки.

Рис. 4. Заполнение области отверстиями

Рис. 4. Заполнение области отверстиями

Рис. 4. Заполнение области отверстиями

Рис. 4. Заполнение области отверстиями

Заметим, что когда перед глазами в графическом окне представлены оба массива — исходный и скорректированный, — легко обнаруживаются изъяны чертежа. Зрительно старые и новые окружности должны совпасть. Если имеются различия, это хорошо заметно. Не исключено, что после такой проверки чертеж потребуется отослать обратно в конструкторский отдел для работы над ошибками.

Управление оптимизацией обработки

Итак, с местоположением отверстий мы разобрались: они выстроены так, что их можно обработать блоком шпинделей. Осталось найти решение. Очевидно, что оно, мягко говоря, не единственное. Многообразие вариантов определяется возможностью по-разному выбирать положение блока для сверления, использовать при каждом сверлении произвольную группу шпинделей, выбирать расстояние между шпинделями Остановимся более подробно на этих параметрах управления стратегией движения блока при обработке массива отверстий.

Расстояние между шпинделями (кратность шага)

Расстояние между соседними шпинделями в блоке не может быть произвольным. Оно должно быть кратно шагу прямоугольной сетки, определяющей положение отверстий. Если кратность равна 1, расстояние между соседними шпинделями равно шагу сетки; если равна 2, расстояние равно двум шагам сетки Количество вариантов ограничено размерами блока, которые заносятся в паспорт станка и контролируются. Для разных межшпиндельных расстояний траектория получится разной. Удачный выбор расстояния для определенной формы области заполнения отверстиями может дать хорошие показатели равномерности загрузки шпинделей в блоке.

Сторона, с которой начинается движение

Сторона, с которой начинается движение, может существенно сказаться на результате при «неправильной» форме области сверления. Например, если начинать обработку рядов с той стороны, где отверстия заполняют область более плотно, программа сможет компенсировать неравномерность загрузки шпинделей на оставшихся одиночных отверстиях.

Поворот листа

Для сверления отверстий одиночным инструментом изменение ориентации листа повлияет только на координаты и никак не скажется на «стоимости» решения. Однако для блока взаимосвязанных шпинделей дело обстоит совершенно иначе. Если повернуть лист на 90 градусов, горизонтальные ряды отверстий, вдоль которых движется блок, превратятся в вертикальные, а значит для блока мы получим совершенно другую конфигурацию исходных данных и, стало быть, другие характеристики обработки.

Схема перемещения

Блок может двигаться по рядам отверстий с чередованием направлений или же без него. Двигаясь зигзагами, можно сэкономить на холостых перемещениях, однако не удастся выгодно учесть геометрические особенности области отверстий, начиная обработку с определенной стороны.

Количество рядов, обрабатываемых за один проход

За один горизонтальный проход блок может сверлить не один ряд отверстий, а сразу два. Это тем более имеет смысл, если смежные ряды расположены со смещением на половину шага и обход отверстий не нарушит поступательного движения блока. В итоге: оптимальные перемещения и большее количество вариантов выбора следующей точки сверления, что должно благотворно сказаться на результатах.

Поле выхода блока за пределы области обработки

Обрабатывая крайние отверстия ряда, можно разрешить блоку выходить за пределы области отверстий. В этом случае часть шпинделей не будет принимать участия в обработке, зато можно дать возможность поработать тем шпинделям, которые менее всего использовались. Другими словами, можно обеспечить более равномерную загрузку, если позволить программе при выборе наилучшего положения блока рассматривать варианты с выходом блока за рамки области обработки. Опасность кроется в том, что область перемещения блока над листом имеет ограничения для конкретного оборудования. Поэтому полезно иметь возможность явно задавать величину его максимально допустимого отклонения.

Рис. 5. Траектория блока шпинделей

Рис. 5. Траектория блока шпинделей

Подбор наилучшего решения

Итак, в нашем распоряжении имеется средство задать некоторый набор управляющих параметров и получить в рамках заданных условий оптимальное решение в виде траектории перемещения блока и последовательности включения шпинделей в каждой точке. Другой набор исходных управляющих параметров даст другую траекторию и другую обработку.

Возникает следующая задача: выявить такой набор управляющих параметров, который обеспечит наиболее приемлемое решение. Особенность в том, что критериев оценки качества того или иного варианта обработки несколько: количество сверлений, длина траектории, равномерность загруженности шпинделей. В таком случае удачный выбор невозможно сделать полностью автоматически. В идеале технолог должен сам выбирать наиболее подходящую обработку, имея возможность сравнить разные варианты. Поэтому Техтран не пытается заниматься подбором управляющих параметров, давая возможность получить несколько решений.

Технологу предлагается сформировать некоторое количество заданий на обработку с различным набором параметров, а затем сравнить результаты по определенным критериям, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант, по которому в конечном итоге будет построена траектория и получена управляющая программа (рис. 5).

Параметры задания на обработку и результаты его выполнения представляются в виде таблицы (рис. 6).

Не производя никаких дополнительных построений, а только подбирая параметры, можно сразу оценить все нужные характеристики обработки по той или иной схеме. Вот эти характеристики.

Количество узлов траектории

Количество узлов траектории показывает, сколько раз блок остановится, чтобы произвести сверление. Вариант с наименьшим числом узлов будет отработан быстрее. В нем для каждой точки траектории в среднем участвует больше шпинделей. Если узлов больше, значит, часть шпинделей простаивает.

Длина траектории

Для сверления это фактически длина холостых перемещений блока между положениями, в которых происходит обработка отверстий. Существенность этой величины определяется тем, насколько быстро станок отрабатывает перемещения от точки к точке. Обычно главные временные затраты приходятся на сверление, поэтому в данном случае длина траектории не является определяющей.

Загруженность шпинделей

Равномерная загруженность шпинделей при обработке позволяет достичь равномерности износа инструмента. Загруженность шпинделя — это число сверлений данным шпинделем по отношению ко всем включениям блока. Этот показатель стремится к некоторому среднему значению, если все инструменты задействованы примерно одинаково. В этом случае разброс величин загруженности стремится к нулю. Таким образом, очевидно, что большие значения разброса свидетельствуют о неравномерной загрузке шпинделей.

Мы рассказали о комплексной методике проектирования УП для сверления трубных досок, предлагаемой Техтраном. С использованием описанной методики время на получение управляющих программ сократилось до нескольких часов. Равномерная загрузка шпинделей позволила уменьшить время переналадки, сокращение количества сверлений — сократить время обработки. Задача решена: больше автоматизации — больше рутинной работы перекладывается с технолога на компьютер.

Популярную группу оборудования для дерево- и металлообработки образуют сверлильные станки. Они предназначены для выполнения сквозных и глухих отверстий, их развертывания и зенкерования, а также нарезания резьбы. Форма оснастки позволяет эффективно отводить материал.

Вертикально сверлильные станки популярны в частных мастерских и на крупных заводах. Заготовка закрепляется на подъемном столе тисками или струбцинами, к месту обработки из специального сопла подводится смазочно-охлаждающая жидкость. Каждый сверлильно-расточной станок для сверления имеет рукоять, регулирующую ход шпинделя. Рабочая оснастка - сверла, зенкеры, резьбонарезные патроны и др.

В результате сверлильный станок дает минимальную шероховатость внутренних стенок, и высокую точность диаметра и глубины отверстий, их взаимного расположения.

Устройство и принцип работы

Каждый сверлильный станок состоит из нескольких конструктивных элементов. Он имеет фундаментальную плиту с колонной и подъемный рабочий стол. От электродвигателя через передаточные механизмы вращение сообщается рабочему валу. На нем устанавливается оснастка – сверла, зенкеры, резьбонарезные патроны и др. Ход шпинделя регулируется при помощи рукояти. Заготовка закрепляется на столе тисками или струбцинами, к месту обработки из специального сопла подводится смазочно-охлаждающая жидкость.

Благодаря регулированию и надежной фиксации, настольные сверлильные станки дают минимальную шероховатость внутренних стенок, и высокую точность заданных параметров – диаметра и глубины отверстий, их взаимного расположения.

Важные характеристики

  • Расход электроэнергии и производительность зависят от мощности. Небольшой настольный сверлильный станок может потреблять от 150 Вт, тяжелое стационарное оборудование – порядка 3 кВт.
  • Диаметр сверления, 16-60 мм, определяет не только размер отверстия, но и выбор соответствующей оснастки.
  • Частота вращения шпинделя может составлять 200-3000 об/мин. Как правило, станки имеют многоскоростной редуктор, который позволяет установить необходимую частоту в зависимости от материала и операции.

По обрабатываемому материалу подразделяют станки для дерево- и металлообработки. Некоторые модели могут работать и с тем, и с другим.

В качестве решения для обработки трубных досок мы предлагаем к рассмотрению станки портальной конструкции с маленьким перемещением по Z и шпиндельным узлом, оптимизированным для производительного сверления. Такие станки оказываются на 30-40% дешевле стандартных вертикально-фрезерных станков соизмеримых по размерам.

В этой статье вы найдете информацию об оборудовании для обработки «трубных досок» - обязательных составляющих теплообменников.

Специализированные станки для обработки трубных досок теплообменников

В качестве решения для обработки трубных досок мы предлагаем к рассмотрению фрезерные станки с ЧПУ портального типа с маленьким перемещением по Z и шпиндельным узлом, оптимизированным для производительного сверления. Такие станки оказываются на 30-40% дешевле стандартных вертикально-фрезерных станков соизмеримых по размерам.

В этой статье вы найдете информацию об оборудовании для обработки «трубных досок» - обязательных составляющих теплообменников.



Как обычно обрабатывают трубные доски?

Для единичного производства наши партнеры используют универсальные радиально-сверлильные станки и вертикально-фрезерные обрабатывающие центры:



  1. Радиально-сверлильный станок (Свердл.область)
  2. Вертикально-фрезерный обрабатывающий центр (Свердл.область)

Работая по варианту (1) мы не можем обеспечить высокую точность взаимного расположения отверстий, при этом тратим большое количество времени на разметку сетки отверстий.

Работа по варианту (2) мы загружаем фрезерный обрабатывающий центр простой операцией сверления и отнимаем большое количество машинного времени станка. Как правило, трубные доски представляют из себя детали больших размеров по ширине и длине, но для их обработки не требуется большого перемещения по “Z”. Таким образом, обрабатывая деталь размерами, например, 4х4 м метра вам придется занимать время работы большого портального станка.

Для обработки трубных досок также применяют горизонтально-фрезерные станки, что упрощает отвод стружки и увеличивает производительность


Слева - коллеги из Ижевска

Справа - коллеги из Краматорска

Каждое из решений, представленных выше обосновывается наличием конкретного оборудования на заводе или отсутствием необходимости выпускать детали серийно.

Давайте представим, что компания хочет перейти к серийному выпуску трубных досок и выполнять обработку максимально эффективно. Мы готовы предложить специализированные сверлильные обрабатывающие центры, сконструированные для эффективной обработки узкой номенклатуры продукции.

Предлагаемое решение: фрезерные обрабатывающие центры для трубных досок.

Станки сконструированы с минимальным перемещением по оси Z специально для обработки плоских деталей.


Массивная литая станина гарантирует жесткость обработки и долгий срок эксплуатации. Широкая рабочая зона обеспечивает простую установку габаритных деталей.

Конфигурация шпиндельного узла выполнена таким образом, чтобы обеспечивать максимальные режимы резания при сверлении отверстий. Сверлильная головка установлена на подвижном корпусе. Передача движения осуществляется от сервопривода через ременную передачу к исполнительному механизму. Для перемещения по оси Х предусмотрены четыре линейные роликовые направляющие. Ползун оснащен балансировочным цилиндром. В шпиндель можно устанавливать инструмент с конусом BT40 либо BT50, а система внутренней подачи СОЖ доступна как опция.


Технические характеристики станка для обработки деталей до 4х4 метра:



В качестве опции возможно укомплектовать станок 2 независимыми шпинделями для того, чтобы увеличить производительность в два раза. Подобные станки применяются в т.ч. для сверления фланцев, колец подшипников, корпусов гидрораспределителей, труб и многих других типов деталей.

Стандартные типоразмеры рабочей зоны: от 800х800 мм - до 4000х8000 мм.

Дополнительные модификации возможны по запросу.

Возможно укомплектовать станок 2 независимыми шпинделями для того, чтобы увеличить производительность в два раза. Подобные станки применяются в т.ч. для сверления фланцев, колец подшипников, корпусов гидрораспределителей, труб и многих других типов деталей.

Стандартные типоразмеры рабочей зоны: 800х800 мм – 4000х8000 мм.

Дополнительные модификации возможны по запросу.



В качестве решения для обработки трубных досок мы предлагаем к рассмотрению станки портальной конструкции с маленьким перемещением по Z и шпиндельным узлом, оптимизированным для производительного сверления. Такие станки оказываются на 30-40% дешевле стандартных вертикально-фрезерных станков соизмеримых по размерам.

В этой статье вы найдете информацию об оборудовании для обработки «трубных досок» - обязательных составляющих теплообменников.

Специализированные станки для обработки трубных досок теплообменников

В качестве решения для обработки трубных досок мы предлагаем к рассмотрению фрезерные станки с ЧПУ портального типа с маленьким перемещением по Z и шпиндельным узлом, оптимизированным для производительного сверления. Такие станки оказываются на 30-40% дешевле стандартных вертикально-фрезерных станков соизмеримых по размерам.

В этой статье вы найдете информацию об оборудовании для обработки «трубных досок» - обязательных составляющих теплообменников.



Как обычно обрабатывают трубные доски?

Для единичного производства наши партнеры используют универсальные радиально-сверлильные станки и вертикально-фрезерные обрабатывающие центры:



  1. Радиально-сверлильный станок (Свердл.область)
  2. Вертикально-фрезерный обрабатывающий центр (Свердл.область)

Работая по варианту (1) мы не можем обеспечить высокую точность взаимного расположения отверстий, при этом тратим большое количество времени на разметку сетки отверстий.

Работа по варианту (2) мы загружаем фрезерный обрабатывающий центр простой операцией сверления и отнимаем большое количество машинного времени станка. Как правило, трубные доски представляют из себя детали больших размеров по ширине и длине, но для их обработки не требуется большого перемещения по “Z”. Таким образом, обрабатывая деталь размерами, например, 4х4 м метра вам придется занимать время работы большого портального станка.

Для обработки трубных досок также применяют горизонтально-фрезерные станки, что упрощает отвод стружки и увеличивает производительность


Слева - коллеги из Ижевска

Справа - коллеги из Краматорска

Каждое из решений, представленных выше обосновывается наличием конкретного оборудования на заводе или отсутствием необходимости выпускать детали серийно.

Давайте представим, что компания хочет перейти к серийному выпуску трубных досок и выполнять обработку максимально эффективно. Мы готовы предложить специализированные сверлильные обрабатывающие центры, сконструированные для эффективной обработки узкой номенклатуры продукции.

Предлагаемое решение: фрезерные обрабатывающие центры для трубных досок.

Станки сконструированы с минимальным перемещением по оси Z специально для обработки плоских деталей.


Массивная литая станина гарантирует жесткость обработки и долгий срок эксплуатации. Широкая рабочая зона обеспечивает простую установку габаритных деталей.

Конфигурация шпиндельного узла выполнена таким образом, чтобы обеспечивать максимальные режимы резания при сверлении отверстий. Сверлильная головка установлена на подвижном корпусе. Передача движения осуществляется от сервопривода через ременную передачу к исполнительному механизму. Для перемещения по оси Х предусмотрены четыре линейные роликовые направляющие. Ползун оснащен балансировочным цилиндром. В шпиндель можно устанавливать инструмент с конусом BT40 либо BT50, а система внутренней подачи СОЖ доступна как опция.


Технические характеристики станка для обработки деталей до 4х4 метра:



В качестве опции возможно укомплектовать станок 2 независимыми шпинделями для того, чтобы увеличить производительность в два раза. Подобные станки применяются в т.ч. для сверления фланцев, колец подшипников, корпусов гидрораспределителей, труб и многих других типов деталей.

Стандартные типоразмеры рабочей зоны: от 800х800 мм - до 4000х8000 мм.

Дополнительные модификации возможны по запросу.

Возможно укомплектовать станок 2 независимыми шпинделями для того, чтобы увеличить производительность в два раза. Подобные станки применяются в т.ч. для сверления фланцев, колец подшипников, корпусов гидрораспределителей, труб и многих других типов деталей.

Стандартные типоразмеры рабочей зоны: 800х800 мм – 4000х8000 мм.

Дополнительные модификации возможны по запросу.



Читайте также: