Как выбрать шпиндель станка | Мир Станочника
Автор: admin | 07.03.2019
Выбор интерфейса шпинделя – это ключевое решение, так как оно часто определяет ограничения по эффективности резания металла. Нет единственно верного ответа на вопрос, какой интерфейс самый лучший – на самом деле это зависит от деталей, которые будут обрабатываться, и от операций, которые будут выполняться. Не следует полагать, что варианты стандартного шпинделя станка обязательно представляют собой лучший выбор интерфейса.
Требования к шпинделю станка
Когда не производится обработка, для интерфейса шпинделя требуется быстрая взаимозаменяемость. Однако при обработке крайне важно, чтобы сохранялся полный контакт между соединением шпинделя и инструмента, даже если усилия резания стремятся нарушить его. Важно выбрать интерфейс, который даёт хорошую жёсткость на изгиб и требуемый крутящий момент.
- Жёсткость на изгиб: необходима для обеспечения стабильного процесса резания при обработке инструментом с большим вылетом или с высокими нагрузками
- Передача крутящего момента: особенно важно для инструментов больших диаметров. Нагрузка, приложенная на расстоянии от осевой линии шпинделя (крутящий момент = сила x радиус), должна восприниматься большей контактной поверхностью.
- Точное положение инструмента по высоте центров: для обеспечения повторяемости и надёжности производства, что особенно важно при выполнении токарных операций
Параметры соединения, характеризующие способность выдерживать высокие изгибающие силы или радиальные силы резания, – это:
- Контактный диаметр фланца: контакт по торцу фланца увеличивает базу основания, уменьшая передачу сил резания.
- Усилие зажима: чем больше усилие зажима при креплении соединения, тем больше усилие резания, при котором соединение «проворачивается».
- Площадь поперечного сечения: уменьшение диаметра инструмента по отношению к контактному диаметру фланца уменьшает жёсткость инструмента.
- Передача крутящего момента: неспособность противостоять крутящему моменту означает немедленное отклонение от высоты оси центров и потерю точности, особенно при больших диаметрах инструментов и при точении.
История развития интерфейсов шпинделей станков
Интерфейс шпинделя развивался вместе со станками. Некоторые основные вехи, повлиявшие на изменения:
- Числовое программное управление, которое привело к автоматизации смены и хранения инструмента.Это привело к появлению конуса ISO с центральными болтами и канавками для захвата манипулятором
- Повышение оборотов шпинделя
- Многофункциональная обработка – точение, фрезерование и сверление с одним и тем же интерфейсом
Первым и самым известным интерфейсом был конус Морзе, разработанный для сверления ещё в 1868 г. В 1927 году появился конус с большим углом 7/24, называемый также конусом ISO. В 60-е годы для смены инструмента были добавлены канавки для захвата манипулятором и центральные болты (с тремя региональными вариациями): MAS-BT в Азии, ISO/DIN в Европе и CAT-V в Америке.
Недостатками конуса ISO являются низкая жёсткость на изгиб и ограничения частоты вращения из-за небольшого зажимного усилия и недостаточного торцевого контакта с концом шпинделя. Это привело к новым разработкам в 90-х годах прошлого века – BIG-PLUS® (японской компании BIG Daishowa), HSK (Комитетом DIN в Германии) и Coromant Capto® (внедрённая в 1990 году единственная система, разработанная для всех видов обработки – точения, фрезерования и сверления).
Типы интерфейсов шпинделя
В таблице внизу показаны четыре основных соединения и поэтапная эволюция от традиционного конуса ISO к системе Coromant Capto®. Все интерфейсы, кроме BIG-PLUS®, сегодня стандартизованы по DIN, ISO или ANSI. | Угол конуса | Контакт по фланцу | Метод закрепления | Передача крутящего момента |
Конус ISO | 16,26° | Нет | Центральный болт | Приводные торцевые шпонки на фланце |
BIG-PLUS® | 16,26° | Да | Центральный болт | Приводные торцевые шпонки на фланце |
HSK-A | 5,7° | Да | Внутреннее закрепление сегментной цангой | Приводные торцевые шпонки на конусе |
Coromant Capto® | 2,88° | Да | Внутреннее закрепление сегментной цангой | Полигональное соединение |
Конус ISO 7/24
У конусов ISO угол всегда одинаковый. Канавка для захвата манипулятором и резьба под центральный болт могут быть разными. Доступны как CAT, ISO, DIN и MAS BT.
BIG-PLUS®
Система BIG-PLUS® разработана для обрабатывающих центров. Конус и канавка для захвата манипулятором те же, что и у традиционного конуса ISO, однако благодаря жёстким допускам по стыковому контакту достигнуто повышение жёсткости на изгиб. Стандартный держатель с конусом ISO можно установить в шпиндель BIG-PLUS®, однако это не рекомендуется. Дступны как CAT, ISO, DIN и MAS BT.
HSK
Система HSK (DIN 69893) разработана для обрабатывающих центров. Её отличает контакт по фланцу и закрепление сегментной цангой с пустотелым конусом, исключающим необходимость использования центральных болтов. Приводные торцевые шпонки имеют различную конфигурацию в зависимости от исполнения и в некоторых случаях отсутствуют для высокоскоростных исполнений.
- Тип A: общая механообработка, высокие изгибающие нагрузки и умеренный крутящий момент, автоматическая смена инструмента
- Тип B: для невращающегося инструмента, умеренные изгибающие нагрузки, высокий крутящий момент, специальные виды обработки, автоматическая смена инструмента
- Тип C: общая механообработка, высокие изгибающие нагрузки и умеренный крутящий момент, ручная смена инструмента (см. Тип A)
- Тип D: для невращающегося инструмента, умеренные изгибающие нагрузки, высокий крутящий момент, специальные виды обработки, ручная смена инструмента (см. Тип B)
- Тип E: высокоскоростная обработка, лёгкие и прочные шпиндели, низкие изгибающие моменты и крутящий момент, автоматическая смена инструмента, лёгкая балансировка
- Тип F: умеренные скорости, обработка мягких материалов, средние изгибающие моменты и крутящий момент, автоматическая смена инструмента, лёгкая балансировка
- Тип T: вращающийся и невращающийся инструмент с жёсткими допусками направляющего паза (для установки инструмента). «Шейка» не требуется, поэтому – улучшенное сопротивление изгибающему моменту
Внимание! Большинство станков, использующих интерфейс шпинделя HSK-T, всё ещё требует шейки для автоматической смены инструмента и магазинов – это значит, что требуются инструменты HSK A/C/T
Coromant Capto®
Coromant Capto® (ISO 26623) сочетает в себе преимущества HSK и BIG-PLUS®, при этом необходимость в приводных торцевых шпонках отпадает – привод осуществляется через трёхгранный конус с торцевым контактом. Прочное поперечное сечение соединения обеспечивает пространство для закрепления сегментной цангой с самым высоким зажимным усилием, что даёт непревзойдённую жёсткость на изгиб, передачу большого крутящего момента и точность положения относительно оси центров.
Улучшенная радиальная точность и передача крутящего момента потребовались для обеспечения требований трёх областей применения:
- Интерфейс шпинделя станка – обрабатывающие центры, токарно-карусельные станки
- Модульное соединение – обрабатывающие центры
- Ручная система быстрой смены инструмента – токарные станки
Coromant Capto® – самый распространённый интерфейс для многоцелевых станков, так как его можно использовать и для невращающегося инструмента (точение), и для вращающегося (фрезерование/сверление).
Раздел: НовостиScroll Up
Шпиндель жидкостного охлаждения GDZ 24-1 (3кВт) Мощность: 3 кВт.
Скорость вращения: 24000 об/мин.Чертеж:
Комплект поставки:
Шпиндель – 1 шт.
Гайка ER20- 1 шт.
Цанга ER20 5-6 мм – 1 шт.
Цанга ER20 4 мм – 1 шт.
Цанга ER20 3,175 мм – 1 шт.
Ответная часть разъема питания – 1 шт.
Шпиндель (Электрический шпиндель) — это высокоскоростной электродвигатель, рабочий вал которого оснащается устройством для закрепления заготовки (например, у станков токарной группы) или режущего инструмента (у сверлильных, фрезерных, гравировальных станков). К шпинделю предъявляются повышенные требования по равномерности вращения, непосредственно влияющей на качество обработки. Рабочий вал шпинделя устанавливается на подшипниках качения или скольжения высокого класса точности.
Число оборотов шпинделя можно регулировать разными способами:
— применяя различные механические устройства (гидромуфты, вариаторы, коробки скоростей)
— используя электрические устройства (включая схему роутера (статора) резисторов или применяя электромеханические преобразователи частоты)
— применяя электронные устройства (статические преобразователи частоты).
Сегодня в широкую практику вошло высокоскоростное фрезерование, поэтому стала использоваться новая конструкция шпинделей с встроенным приводом от электрического асинхронного двигателя. Частоту вращения такого шпинделя можно регулировать изменением как напряжения, так и частоты подводимого к нему электрического тока.
Шпиндель с жидкостным охлаждением — их так же часто называют «Шпиндель с водяным охлаждением» — это устройство, в котором для охлаждения нагревающихся частей используется специальная охлаждающая жидкость или вода.
По типу охлаждения устройства делятся на два больших класса — с охлаждением при помощи жидкости или воды и с охлаждением при помощи воздуха. Жидкостное охлаждение более сложное, но есть ряд случаев, когда использовать его просто необходимо.
Шпиндель с водяным охлаждением используется в следующих случаях:
1) Если требуемая скорость вращения рабочего вала велика. При этом охлаждение при помощи воздуха не может обеспечить необходимую интенсивность отвода тепла, поэтому в таких устройствах используется охлаждение жидкостью. Так как двигатель работает на высокой скорость — такие модели называют «высокоскоростные шпиндели с жидкостным охлаждением» или, если для охлаждения используется вода — «высокоскоростные шпиндели с водяным охлаждением«.
2) Когда окружающий воздух имеет большую степень запыленности, содержит абразивные частицы, которые, могут повредить подвижные части электродвигателя, а также нужна высокая скорость работы. В таком случае нужно использовать шпиндели с водяным охлаждением.
3) Когда механизм работает в тесных условиях или нет возможности обеспечить надлежащую циркуляцию воздуха рекомендуется использовать шпиндель в жидкостным охлаждением.
Расчет режимов резания настольного фрезерного станка с ЧПУ с помощью программы.
Режимы резания для фрезерного станка лучше всего рассчитывать с помощью специальной программы. Например, чтобы сделать расчет скорости вращения шпинделя (n, об/мин) и минутную подачу стола нужно знать следующие исходные данные:
Zn — чисто зубьев фрезы;
Dc — диаметр фрезы, мм;
fc — подача на зуб, мм;
Vc — скорость резания, м/мин;
n — скорость врашения шпинделя, об/мин;
ae — ширина фрезерования, мм;
ap — глубина фрезерования, мм;
F — скорость подачи стола, мм/мин;
Q — скорость снятия метала, см3/мин;
R — радиус обрабатываемого отверстия (внутренней радиусной поверхности), мм;
FR — подача при обработке отверстия с радиусом R, мм.
1. Расчет скорости вращения шпинделя (n), а также скорости подачи стола (F), требуются такие данные: Zn — число зубьев фрезы, Dc — диаметр фрезы, fz — подача на зуб, Vc — скорость резания. Этот показатель очень тесно связан с производительностью обработки и полностью зависит от диаметра фрезы и допустимой скорости резания.
2. Далее расчитываем Vc — скорость резания, а также fz — подача на зуб, располагая следующими исходными данными: Dc — диаметром фрезы, Zn — числом зубьев фрезы, скорость вращения шпинделя (n) и скорость подачи стола (F).
3. Расчитывается скорость снятия металла Q с помощью исходных данных: F — скорость подачи стола, ap — глубины фрезерования, ae — ширины фрезерования.
4. Расчитывается подача FR на радиусе R (для отверстия с внутренним радиусом) с помощью исходных данных: F — скорости подачи стола, Dc — диаметра фрезы, R — радиуса поверхности.
Производители высокоскоростных шпинделей стремятся делать свою продукцию как можно производительнее, для чего постоянно работают над увеличением частоты вращения.
Определение и значение шпинделя — Merriam-Webster
1 из 2
веретено ˈspin-dᵊl
1
а
: круглая палка с заостренными концами, используемая для формирования и скручивания пряжи в ручном прядении
б
: длинная тонкая булавка, с помощью которой скручивается нить в прялке
с
: любой из различных стержней или штифтов, удерживающих шпульку в текстильной машине (например, прядильном станке)
д
: штифт в челноке ткацкого станка
е
: Устройство, обычно состоящее из длинной вертикальной булавки в основании, на которое можно наклеивать бумаги для подшивки
звонил также шпиндельный файл
2
: что-то в форме веретена: например,
а
: веретенообразная сеть преимущественно микротрубчатых волокон, вдоль которых распределяются хромосомы во время митоза и мейоза
б
: мышечное веретено
3
а
: стержень или стержень обычно квадратного сечения, несущий ручки и приводящий в действие защелку или ригель замка
б(1)
: точеный декоративный элемент (например, балясина)
(2)
: новый
с(1)
: вращающаяся деталь, особенно если она тоньше вала
: горизонтальная или вертикальная ось, вращающаяся на штифтах или шарнирах
д
: часть оси, на которой вращается колесо транспортного средства
шпиндель
2 из 2
непереходный глагол
1
: стрелять или превращаться в длинный тонкий стебель
2
: расти до стебля или стебля, а не до цветка или плода
переходный глагол
1
: протыкать, протыкать или протыкать шип напильника
23