Шпиндель на станке это: Статьи: актуальная и свежая информация, интересные рубрики

Содержание

Шпиндель токарного станка: устройство, ремонт, виды

Шпиндельный узел (ШУ, коробка скоростей) замкнута в литой чугунный картер. Главным элементом считается шпиндель, как звено станка. Это трубчатый полый вал со сквозным отверстием, на концах которого крепятся зажимные элементы или режущий инструмент. На опорах и посадочных гнездах коробки чаще используются подшипники качения. К ним предъявляются серьезные требования по соблюдению точности посадочного места. Иначе неизбежна деформация подшипниковых колец с негативными последствиями.

При малых скоростях, агрегат получает обороты от шестерни, сидящей на валу. Высокие скорости вращения достигаются от приводного шкива и ремня. Передняя опора компенсирует осевую нагрузку, причем задняя остается не закрепленной. Такой подход положительно выявляет жесткость, уменьшая нагрев, а также возможную деформацию правой шейки шпинделя.

Оглавление:

Характеристики
Ремонт
Сфера использования
Отличительные особенности

Описание и виды

Отличаются по назначению, размерам, мощности, способу привода, классу чистоты, типу опор.

Использование шпиндельной бабки привязано к быстроходности, точности поверхности заготовки, производительности токарного станка. Показатель низкого качества обработки свидетельствует о малых оборотах, изношенности гнезда, рабочего инструмента (резца), отсутствия балансировки ШУ.

Техническая характеристика шпиндельного узла ориентирована нарезать винтовую резьбу разного профиля, шага. Оборудование растачивает, сверлит заготовки любой твердости, включая каленный прокат.

Технической особенностью устройства считается точение метрической, модульной, других профилей резьбы необходимого шага. Параметры, характеризующие шпиндель:

Диаметр обрабатываемого изделия, Д.
Высота центров, ВЦ — означает половину (0,5Д), которая может разместиться над станиной.
Расстояние между центрами, РМЦ — расстояние между центром задней (подвижной) бабки и кулачками патрона.

Шпиндель токарно-винторезного станка имеет правую и заднюю опоры. Первая входит в радиальный двухрядный роликовый, а задняя сидит на двух упорных шариковых подшипниках. Валы входят в конические ролики качения и получают обороты от клиноременного шкива. Конструктивная простота шпиндельного узла определяется количеством подшипников, надежной фиксацией, герметичностью элементов уплотнения.

Ремонт

Ремонт заключается в точном восстановлении шеек шпинделя. При наличии заусениц, шейки посадочных мест подвергаются проточке, шлифовке, полированию (желательно пастой ГОИ) мелкозернистой наждачной бумагой, смачивая поверхности маслом.

Посадочные места подшипников склонны к ослаблению, если не сказать изнашиванию. Приемлемый вариант реставрации: хромировка, лучше металлическое напыление требуемой высоты. Не возбраняется растачивать шейку настолько, чтоб впрессовать на нее стальную горячую втулку. После обкатки подшипники проверяют на предмет биения.

Конус шпинделя нарезается на станке. По окончании операции его шлифуют наждачным полотном. Ремонт детали выполняется при наличии станков: токарного, вертикально-фрезерного, круглошлифовального. Внутренний диаметр шпинделя привязан к РМЦ и большим размерам обработки, особенно, изделий трубного сортамента. Такие машины целесообразно приобрести для использования в нефтяной, геологоразведочной отраслях.

Шпиндель, как элемент токарного станка, состоит из полого ступенчатого вала. На торце его монтируется патрон или вспомогательные планшайбы для установки, фасонных изделий нестандартной формы.

Назначение

Точение наружной цилиндрической, конусной поверхности изделия, расточка внутренней оболочки. Помимо металлических материалов токарь торцует цилиндры, конуса, нарезает резьбу на древесном, композитном сырье. Вкупе со специальными навесными устройствами токарный станок выполняет также операции сверления, шлифования, фрезерования.

При этом, узел настроен на переменный режим работы, но высокой производительности с учетом применения твердосплавных инструментов (резцов).

Технологические характеристики оборудования среднего класса обеспечены достаточным уровнем автоматизации и, как следствие, качеством конечной продукции.

Шпиндельные бабки применяются в сфере энергетической, машиностроительной, авиастроения, изготовления колесных пар железнодорожного подвижного состава, турбин, конструкций прокатных станов. Продукцию этого ряда можно и желательно купить у солидных поставщиков.

Отличия

Опоры на подшипниках качения. Не подвергаются нагреву, поскольку охлаждаются жидкой смазкой. Процесс упреждает тепловую деформацию от нагрева.
Аэростатические посадочные места имеют электрический или воздушный привод. Работают с высокими скоростями, что повышает эксплуатационные характеристики обработки внутренних поверхностей.
Гидростатические опорные шейки. Характеризуются отсутствием выработки при постоянных нагрузках. Фактором тому служит отсутствие контактов в металлических сочленениях шпинделя.
Магнитные опоры. Отличаются продолжительным периодом эксплуатации под нагрузкой, без смазки. Устройство работает под воздействием магнитного поля, обеспечивая устойчивость шпинделя в заданном положении.

Стоимость описанных выше агрегатов варьируют в зависимости от диаметра заготовки, ВЦ, РМЦ, других опций.

что это такое, назначение шпинделя, отличие шпиндельного вала от других валов станка

Валы представляют собой главные комплектующие станков и предназначаются для передачи вращения от электродвигателя к исполнительным механизмам. Вся работа валов сопряжена с длительными нагрузочными режимами:

изгибающим;
сжимающим;
крутящим;
растягивающим;

Валы со шлицами способствуют легкому ходу шестерен в продольной плоскости. Валы с усиленными нагрузками, для снижения их массы и габаритных размеров производятся с полостями внутри.

Полыми изготавливаются такие разновидности валов, через которые конструктивно необходимо пропускать детали с узлами. Таковыми являются патроны токарного, фрезерного и многих других металлорежущих станков. Детали с узлами закрепляются на них с помощью шлицевых либо шпоночных соединений.

Выступы и проточки на корпусе служат фиксаторами удержания вала от осевого перемещения. Также применяются стопорные кольца, одеваемые на проточки. Большинство шпинделей только вращаются в местах своих опор. Это рабочие узлы станков:

патроны металлорежущих станков;
валики ходовой части;
рабочие валы в коробках передач и подач станков.

Кроме вращения, патроны в станках для сверления, растачивания и некоторого другого оборудования одновременно совершают и поступательное движение. Хонинговальные станки и их шпиндели также работают одновременно в возвратно-поступательном режиме.

Схемы валов станков

Шпиндели и валы металлорежущих станков, кроме прочностных характеристик, должны соответствовать ряду других требований:

Достаточная степень жесткости. При слабой жесткости вал слишком изгибается, что влечет за собой выход из строя подшипников. Также это приводит к нарушению плавного вхождения шестерен, установленных на валах, в зацепление друг с другом.
Точность соединения. ГОСТ регламентирует повышенную степень точности в точках установки шестерен на валы и под шейки, где запрессованы подшипники.
Высокая степень стойкости к износу. Рабочие шейки в металлорежущем оборудовании, которые вращаются в подшипниках скольжения, имеют высокую стойкость от износа. Повышенные требования к износостойкости предъявляются в местах многократного прямолинейного передвижения валов и шпинделей либо деталей и шестерен, установленных на них. Этому процессу подвержены патроны всех металлорежущих станков и других механизмов.
Устойчивость валов и шпинделей к вибрации. Станки с высокими скоростями резания, выполняющие отделочные операции по металлу, должны иметь высокую устойчивость к нагрузочным режимам вибрации.

Все упомянутые условия удовлетворяет безусловное использование для изготовления шпинделей и валов только современных инновационных материалов европейского качества. Обязательно необходимо тщательное выполнение правил термообработки, шлифовки, подгонки узлов и деталей, качественной сборки и настройки всего станка в целом.

Конструкции шпинделей станков:

а – сверлильного; б – расточного; в – фрезерного; г – револьверного; д – токарного; е – шлифовального

Шпиндель и патрон металлорежущего станка выполняются строго в соответствии с ГОСТом. Это сделано для облегчения закрепления приспособлений либо инструментов в губках шпинделя. Работающие в подшипниках качения шпиндели изготавливаются со стали 45 и 40Х с закалкой и отпуском до НВ 230-260.

Шпиндели, которые работают в подшипниках скольжения, промышленность производит со стали 20Х с последующей цементацией на глубину слоя 0,8-1,0 мм, закалкой и отпуском до 56-62.

шпиндель — Как это работает | Makinews

30 июня 2017 г. 15 апреля 2020 г. Makinews

Сегодня мы поговорим о шпинделе, что это такое и прежде всего как оно работает!

После краткого ознакомления с особенностями обрабатывающего центра сегодня мы с удовольствием поговорим об одном из его основных компонентов! Шпиндель является важным элементом, и мы можем найти его не только в обрабатывающих центрах, но и во всех других станках для удаления стружки.

Как мы уже говорили, шпиндель является наиболее важным механическим элементом в обрабатывающих центрах, а также в токарных, фрезерных, сверлильных станках и других станках, предназначенных для удаления стружки.

Шпиндель – это высокопроизводительный элемент! Шпиндель работает с высоким крутящим моментом (высокая мощность) на низкой скорости для фрезерных операций, таких как строгание. Он также работает с низким крутящим моментом (малая мощность) и высокой скоростью, когда нам нужно сверлить инструментами малого диаметра.

Обычно изготавливается из высокопрочной стали для установки на упорные и радиальные подшипники высокой точности.

Шпиндель обрабатывающего центра комплектуется губками, позволяющими удерживать режущий инструмент. Это устройство чрезвычайно важно для автоматической смены инструмента.

Широкое распространение получили также электрошпиндели, особенно шпиндели с прямой муфтой и электродвигателем, заменяющим шестерни трансмиссии. Эти электрошпиндели используются во всех случаях, когда угловая скорость превышает 10 000 об/мин.

Многообразие операций, выполняемых на обрабатывающих центрах, требует стандартного интерфейса между инструментом и шпинделем, чтобы можно было использовать устройство автоматической смены инструмента. Этот интерфейс представлен держателем инструмента.

Детали держателя инструмента

Вы можете различить две отличительные части этого элемента.

Коническая верхняя часть, которая будет соединена со шпинделем
Нижняя часть, куда будет крепиться инструмент.

Верхняя часть стандартизирована и доступна в двух версиях:

Версия HSK менее массивна, имеет большую статическую жесткость и большую динамику; с HSK мы можем получить большую осевую и радиальную точность; мы можем гарантировать более высокую безопасность оператора.

Таким образом, этот тип больше ориентирован на обработку, требующую высокой скорости, чем тип ISO. (скорости вращения 20000-40000 об/мин и дальше). В таких случаях очень высокие центробежные силы вызывают радиальное расширение намного больше, чем у массивной державки.

Шпиндель – Механическая часть обрабатывающего центра

Хотите получить больше информации о станках или о промышленном мире? Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Свяжитесь с нами!

Если вы заинтересованы в покупке подержанного станка, вы можете легко просмотреть наш каталог на Makinate.com.

Как это работаетКупить и продать бывшие в употреблении промышленные станки, Makinate, шпиндель, держатель инструмента, бывшие в употреблении промышленные станки, бывшие в употреблении обрабатывающие центры

Как выбрать шпиндель

Пытаясь разработать эффективные процессы, многие машинисты и программисты в первую очередь обращаются к выбору инструмента. Это правда, что инструмент часто может иметь большое значение во времени обработки, скорости и подаче, но знаете ли вы, что шпиндель вашего станка может иметь не меньшее влияние? Ноги любого станка с ЧПУ, шпиндели, состоят из двигателя, конуса для удержания инструментов и вала, который будет удерживать все компоненты вместе. Часто приводимые в действие электричеством, шпиндели вращаются вокруг оси, которая получает данные от контроллера ЧПУ станка.

Почему так важен правильный выбор шпинделя?

Выбор правильного шпинделя для обработки заготовки имеет очень большое значение для успешного производственного цикла. Поскольку варианты инструментов продолжают расти, важно знать, какие инструменты можно использовать в вашем шпинделе. Инструменты большого диаметра, такие как большие концевые фрезы или торцевые фрезы, обычно требуют более низких скоростей вращения шпинделя и выполняют более глубокие резы для удаления большого количества материала. Для этих применений требуется высочайшая жесткость станка и шпиндель с высоким крутящим моментом.

Напротив, для инструментов меньшего диаметра потребуется более высокоскоростной шпиндель. Более высокие скорости и подачи обеспечивают лучшее качество поверхности и используются в различных областях. Хорошее эмпирическое правило заключается в том, что концевая фреза размером полдюйма или меньше будет хорошо работать с более низким крутящим моментом.

Типы шпинделей с ЧПУ

Выяснив, что вам следует искать в шпинделе, пришло время узнать о различных вариантах. Шпиндели обычно различаются по типу, типу конуса или его размеру. Конус представляет собой коническую часть держателя инструмента, которая входит внутрь отверстия шпинделя. Каждый шпиндель предназначен для сопряжения с конусом определенного типа и размера.

Держатели CAT и BT

Это наиболее широко используемый держатель для фрезерования в США. Называемые «держателями с V-образными фланцами», оба эти типа нуждаются в фиксирующей ручке или вытяжной шпильке, чтобы закрепить их внутри шпинделя станка. BT (метрический стиль) популярен за рубежом.

Державки HSK

Этот тип держателя соответствует немецкому стандарту, известному как «конус с полым хвостовиком». Коническая часть держателя намного короче, чем у его аналогов. Он также по-другому зацепляется со шпинделем и не требует натяжной шпильки или удерживающей ручки. Держатель HSK используется для обеспечения повторяемости и увеличения срока службы инструмента, особенно при высокоэффективном фрезеровании (HEM).

Все эти держатели имеют свои преимущества и ограничения, включая цену, точность и доступность. Правильный выбор будет во многом зависеть от требований вашего приложения.

Крутящий момент в зависимости от лошадиных сил

Крутящий момент определяется как сила, перпендикулярная оси вращения на расстоянии. Важно иметь высокий крутящий момент при использовании концевой фрезы размером более ½ дюйма или при обработке сложных материалов, таких как инконель. Крутящий момент поможет усилить режущее действие инструмента.

Лошадиная сила относится к количеству выполняемой работы. Мощность важна для концевых фрез меньшего диаметра и легкообрабатываемых материалов, таких как алюминий.

Вы можете думать о крутящем моменте как о тракторе: он не может двигаться очень быстро, но за ним стоит большая мощность. Думайте о лошадиных силах как о гоночном автомобиле: он может двигаться очень быстро, но не может тянуть или толкать.

Таблица крутящего момента-мощность

Каждая машина и шпиндель должны поставляться с диаграммой крутящего момента-мощность. Эти таблицы помогут вам понять, как максимально увеличить крутящий момент или мощность шпинделя в зависимости от того, что вам нужно:

Источник изображения: Руководство по станкам HAAS

Правильный размер шпинделя

Размер шпинделя и конусность хвостовика соответствуют весу и длине используемых инструментов, а также материалу, который вы планируете обрабатывать. CAT40 является наиболее часто используемым шпинделем в Соединенных Штатах. Эти шпиндели отлично подходят для использования инструментов с концевой фрезой диаметром ½ дюйма или меньше для любого материала. Если вы планируете использовать 1-дюймовую концевую фрезу для обработки таких материалов, как инконель или титан, CAT50 будет более подходящим выбором. Чем выше угол конуса, тем больший крутящий момент способен шпиндель.

Хотя выбор правильного инструмента для вашего приложения важен, выбор инструмента, который может использовать ваш шпиндель, имеет первостепенное значение для успешной обработки. Знание величины требуемого крутящего момента поможет машинистам избежать многих головных болей.

Бен Холм (инженер по применению)

В своей нынешней должности инженера по применению Harvey Performance Company Бен Холм обслуживает клиентов в Массачусетсе и северной части штата Нью-Йорк, посещая механические мастерские, чтобы помочь с выбором инструмента и помочь с настройкой приложения.