Шпиндель станка — типы, принцип работы, устройство

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 октября 2017; проверки требуют 3 правки.

Перейти к навигации Перейти к поиску

Шпиндель горизонтально-расточного станка.

Шпиндель (нем. Spindel — веретено) — вал, имеющий правые и левые обороты вращения.

Устройство

Конструкция каждого шпинделя устроена по одинаковому принципу. Роторный вал удерживается в корпусе подшипниками качения. Вращательные движения обеспечиваются благодаря встроенному асинхронному электрическому двигателю. На валу устанавливаются цанговые зажимы, позволяющие фиксировать инструменты с определенным диаметром хвостовиков.

Большей частью на 3ех координатные фрезерные станки с ЧПУ устанавливаются шпиндели с гайкой цанги ER11, ER16, подходящие для режущих инструментов с хвостовиками 3,175, 4, 5, 6мм (ER11) и 3,175, 4, 5, 6, 8, 10 мм (ER16).

Название инструмента	Хвостовик (мм)	Подходящая Цанга
Торцевая фреза М2.0/2/3.175	3.175	ER11, ER16
Гравер C4501_D4	4	ER11, ER16
Гравер YJ 0.5 carat	10	ER16
Гравер D-point 90	3,175	ER11, ER16
3D фреза Al.3D 4.76/3/4.76	4,76	ER11, ER16
Конусная фреза TB6.0/6/2.0	6	ER11, ER16

Система жидкостноого охлождения шпинделя

Системы охлаждения, необходимые для работы каждого шпинделя, делятся на воздушные и жидкостные. Для теплообмена с жидкостью в конструкции каждого прибора присутствует специальная система круговой циркуляции или рубашка охлаждения. Необходимость дополнительного оснащения конструкции, а также станка можно относить к негативным сторонам такого способа охлаждения. К позитивным качествам, естественно, относится его эффективность.

Технологические особенности систем воздушного охлаждения заключаются в нагнетании воздушной массы в полости, специально предусмотренные для этого. В корпус таких шпинделей монтируются специальные воздухозаборники. Простота и компактность таких устройств является их позитивным свойством, а к негативным можно отнести загрязнение фильтров отходами обработки материалов.

Литература

• Богуславский Б. Л. Анализ конструкций и эксплуатационные показатели современных токарных многошпиндельных автоматов и полуавтоматов.—»Станки и инструмент», 1953, № 1 и 2.

Основные требования к деталям

Шпиндели для станков с ЧПУ или ручным управлением должны обладать следующими качествами:

• точностью вращения. Нормы осевого, радиального и торцового биения переднего конца регламентирует ГОСТ 9726-89 п. 3.4.12, 3.4.15 или аналогичные импортные;
• статической жесткостью. Параметр определяется упругими деформациями шпинделя под воздействием сил, возникающих при обработке;
• износостойкостью. Для изготовления деталей используются сплавы с низкой склонностью к истиранию и образованию задиров;
• виброустойчивостью. Максимальные требования предъявляются к высокоскоростным устройствам с ЧПУ, которые используются для чистовой обработки.

Особенности работы

Принцип работы фрезерного станка основывается на взаимодействии всех комплектующих. Знание связи между рабочими элементами помогает разобраться, как работать на фрезерном станке.

Задняя бабка имеет специальное место, в которое устанавливается рабочий механизм. Затем при помощи направляющих она размещается рядом с заготовкой на расстоянии, необходимом для ее фрезерования. Между задней и передней бабкой находится суппорт. После включения фрезерного станка с ЧПУ с его помощью будут выполняться продольные движения по заготовке.

Фреза выбирается в зависимости от того, из какого материала состоит обрабатываемая деталь, и какой результат нужно получить. Например, дерево обычно не требует применения жестких фрез.

Некоторые резцовые головки способны разместить четыре резца. Четырехкоординатный станок используется повышения качества и скорости обработки. Фрезерный станок с ЧПУ работает от электродвигателя, конструкция которого включает плотные приводной ремень. Он обеспечивает крепление ступенчатого шкива с мотором.

Чтобы фрезерование на ЧПУ станке выполнялась на высоком уровне, необходимо периодически проверять, насколько хорошо натянут ремень.

Работа оператора

Станки работают под контролем оператора. Он отвечает за:

• смену и закрепление заготовок;
• установку фрезы нужного типа;
• запуск управляющей программы;
• включение станка;
• контроль за работой оборудования.

Оператор долго учится прежде, чем приступить к выполнению своих обязанностей. Первый запуск выполняется в тестовом режиме, поскольку вероятность допустить ошибку имеется даже тогда, когда специалист научил оператора правильно. Учащемуся предоставляются точные знания, но даже на самом современном устройстве имеется погрешность. На основе тестового запуска определяется, необходимо ли вносить коррективы в работу четырехосного прибора.

Также проверяется, подходит ли фреза для дерева или другого материала, из которого изготовлена деталь, и соответствуют ли габариты детали допустимым значением станка. На этом принципе основывается процесс работы практически всех моделей четырехкоординатных станков.

Некоторые считают: «Если я пользуюсь станком, больше ничего знать не нужно». Но к работе рекомендуется приступать, научившись создавать управляющие программы.

Классификация

Разделить фрезерный шпиндель можно по техническим характеристикам и способу использованию.

Деление в зависимости от мощности:

1. Станки для работы с фанерой — 800 Вт. На маломощном оборудовании обрабатывается фанера, ДВП, ДСП, МДФ.
2. Оптимальная мощность для фрезерного станка по дереву с ЧПУ — 1500 Вт. С такой мощностью обрабатывают мягкие сплавы металлов, текстолит.
3. Оборудование мощностью от 3000 Вт. Подходит для стали, натурального камня.

Одновременно с разделением по мощности станки подразделяются по своему функционалу.  Они могут использоваться для нанесения гравировки, раскроя металла и фрезеровки.

Дополнительную обработку металла производят V-образными граверами. Если речь касается раскроя деталей из различных материалов, лучше покупать фрезерный шпиндель, у которого будет запас скорости вращения.

Шпиндель. Некоторые особенности

Также фрезерные шпиндели можно разделить на две группы в зависимости от использования:

1. Шпиндели, устанавливаемые в бормашинах, ручных фрезерных станках, дрелях.
2. Промышленные модели. Используются в станках, изготавливаемых для большого производства. Они способны выдерживать большие нагрузки, имеют износоустойчивые детали, керамические подшипники. Чтобы оборудование не выходило из строя из-за интенсивной работы, на него может устанавливаться дополнительно охлаждение. На поверхности с большим уровнем трения с помощью специальной автоматической системы подается смазка.

Если в качестве шпинделя используется дрель или бормашина, необходимо учитывать, что она не способна выдержать постоянные интенсивные нагрузки и подшипники начнут выть спустя короткий промежуток времени.

Станок для работы с фанерой

Способы охлаждения

При обработке металла с помощью промышленного оборудования можно повредить листы или детали. Заготовки необходимо охлаждать. Для этого были разработаны две системы:

1. Водяная система охлаждения. Изначально в корпусе шпинделя проделываются отверстия, через которые проходит вода. Она забирает с собой тепло от металла и стекает в отдельную емкость. Необходимо наличие отдельной емкости рядом со станком, что в некоторых ситуациях неудобно.
2. Воздушная система охлаждения. В детали устанавливаются воздухозаборники, благодаря которым через нее проходит воздушный поток. Воздушная система устанавливается на все современные станки с ЧПУ. У нее есть один серьезный минус. Фильтры, установленные на воздухозаборниках, быстро засоряются после работы с пылящимися материалами.

Шпиндель 2.2кВт (водянка) против 1,5.кВт (воздушник). Кто громче? fb04 — 15

Воздушные системы более удобны для больших производств.

Установка

Воздушная система охлаждения представляет собой обыкновенный встроенный винт, который приводится в действие вращением вала шпинделя. Для подключения жидкостной системы охлаждения потребуется присоединить шпиндель к заправочной емкости с использованием подходящих трубок и фитингов.

Кроме систем жидкостного охлаждения, для установки большинства шпинделей на станок также используются специальные преобразователи частот, посредством которых регулируется подаваемая мощность на двигатель. Диапазон мощности каждого преобразователя должен соответствовать потребляемой энергии шпинделя для того, чтобы не снизить продуктивность работы устройства. Некоторые специалисты рекомендуют рассчитывать мощность преобразователя с запасом, чтобы возможности подачи энергии на двигатель превышали максимальную мощность шпинделя. Для подключения достаточно присоединить контакты на шпинделе к соответствующим разъемам на преобразователе.

Программирование

ЧПУ станок запускается автоматическом или полуавтоматическом режиме только при наличии числовых управляющих программ (УП). Она включает все действия и принципы, по которым будет работать четырехосной станочный прибор. При создании управляющей программы задаются:

• количество переходов и проходов;
• параметры обрабатываемой заготовки;
• основные характеристики рабочего инструмента.

УП создается на компьютере при помощи специальных приложений для работы со станками. Учимся работать на программах:

• AutoCAD;
• T-FlexCAD;
• SolidWorks.

На перечисленном программном обеспечении создаются трехмерные примеры, на основе которых изготовляются реальные детали. После этого указывается, какими работами будет реализовываться поставленная задача. Если Вы научитесь создавать управляющие программы, со станочным оборудованием будет работать легче.

Как подобрать шпиндель фрезерного станка по мощности

Как говорят опытные фрезеровщики: «При выборе шпинделя, нужно помнить правило о том, что чем больше скорость вращения двигателя, тем функциональнее становится оборудование». При выборе шпинделя для фрезерного станка, в первую очередь, нужно учитывать количество совершаемых оборотов:

1. Для сверловки и гравировки оптимальная мощность шпинделя — 600 Вт.
2. Для фрезерования металла — от 600 до 1400 Вт.
3. Если станок будет модернизироваться со временем или через него будут пропускаться детали, изготавливаемые из твердой стали, требуется выбирать мощность более 1600 Вт.

Шпиндель для ЧПУ. Мое мнение

При работе на больших оборотах, нельзя забывать про хорошую систему охлаждения.

Шпиндели нельзя долго использовать на мощности в 90%. В противном случае подвижные механизмы быстро выйдут из строя. Оптимальный расход мощности — 60–80%.

Шпиндель для обработки металла

Как изготовить своими руками

При недостатке средств или невозможности установки заводского оборудования в самодельный станок его можно изготовить самостоятельно. Для этого нужны следующие комплектующие:

• главная деталь — бесколлекторный двигатель;
• контролер для двигателя;
• сервотестер;
• удлиненный вал.

Изготовление шпинделя для станка своими руками начинается с приобретения всех комплектующих. Устройство контролирующее количество оборотов двигателя (сервотестер) рекомендуется устанавливать на любые двигатели, в которых невозможно изменять количество оборотов. Можно купить дешевую модель, главное обратить внимание на тип его крепления к станку. Он не должен мешать при работе.

Шпиндель для ЧПУ своими руками — часть 1

Вал должен быть удлиненным, чтобы на него можно было закреплять фрезы с помощью цангового зажима. Дополнительно на него необходимо закрепить два подшипника. В двигателе должны быть установлены еще два подшипника. Чертеж по сборке можно найти в интернете. Конструкция будет защищена от боковых нагрузок. С помощью самодельного станка обрабатывают металл и древесину твердых пород.

Шпиндель для ЧПУ своими руками — часть 2

У самодельных конструкций есть преимущества:

1. Сборка шпинделя собственными руками не потребует серьезных финансовых затрат.
2. Провести работы самостоятельно не так сложно, как ожидают новички в металлообработке. В интернете существуют пошаговые инструкции и обучающие видео.
3. Списки материалов, деталей и чертежи можно найти в открытом доступе.

Однако по техническим характеристикам промышленные детали во многом превосходят самоделки. Важно изготовить надежную и массивную станину, которая предотвратит появление вибрации.

Обслуживание

Промышленное и самодельное оборудование требует постоянного обслуживания и соблюдения правил эксплуатации:

1. Перед началом обработки деталей требуется проверить все крепежные элементы.
2. После включения двигателя нельзя сразу же начинать работать. Шпиндель нужно разогреть.
3. Перед выключением оборудования подвижному механизму необходимо дать остыть.
4. При использовании воздушной системы требуется раз в неделю проверять состояние фильтров и прочищать их при загрязнении.
5. Подшипники и подвижные элементы требуется очищать от накопившегося мусора после работы за станком. Дополнительно их нужно смазывать для лучшей работы и медленного загрязнения.
6. Если используется водная система охлаждения, необходимо использовать смазочно-охлаждающие эмульсии, которые рекомендует производитель.

При длительной эксплуатации необходимо наблюдать за состоянием подшипников и менять их, если появляются посторонние звуки. Иных расходов эта деталь не несет. При поломке составных частей конструкции требуется заменить их, но не восстанавливать. При больших нагрузках восстановленные детали сломаются по старым трещинам.

Шпиндель для фрезерного станка считается ключевым узлом, работе которого стоит уделять особое внимание. При выборе производственного оборудования достаточно соблюдать правила эксплуатации и вовремя обслуживать подвижные элементы, чтобы станок проработал более 10-ти лет.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...