Что такое шпиндель?

.

Шпиндель для ЧПУ — это самая ответственная деталь и нагруженный узел. Для правильного выбора всегда учитывают, что мощность мотора и механическая прочность кинематики должна превышать в 2 раза расчетные значения. Это требуется для сохранности дорогостоящих деталей при подклинивании.

Программы для станков с ЧПУ пишут согласно жесткости конструкции и максимальных оборотов шпинделя. При фрезерной обработке должна учитываться вероятность поломки вращающегося инструмента от нагрева или усталости металла. Поэтому часто ставятся предохранительные муфты, рассчитанные под конкретные размеры вала мотора и диаметр патрона.

Все программы для станков с ЧПУ прежде отрабатываются пошагово без движения осей. Когда пользователь будет уверен на 100 %, что не будут задеты кулачки шпинделя, тогда приступают к работе с перемещениями в шаговом режиме или одиночными циклами. Когда закончится проверка без заготовки, приступают к непосредственному нарезанию детали.

Шпиндель для ЧПУ — дорогостоящий узел и самый мощный, тем не менее его можно легко вывести из строя при неосторожном обращении с техникой. Некоторые системы имеют сложные расчёты корректоров, неправильное определение которых оборачивается длительными ремонтами. Для работы на каждом новом станке требуется предварительное переобучение оператора, даже если он уже имеет опыт на аналогичной стойке.

Шпиндель для ЧПУ следует выбирать по следующим критериям:

  • Тип охлаждения узла: воздушное, жидкостное.
  • Мощность шпиндельного мотора и передаточное число редуктора.
  • Тип двигателя.
  • Вид подшипников и способ их смазки.
  • Режимы работы, тип системы торможения.
  • Точность позиционирования и вид датчика слежения.
  • Крепление шпинделя

Кроме перечисленных параметров важна и сама конструкция мотора: количество обмоток, вид ротора, способ снятия и подачи нагрузки на обмотки. Учитывают крутящий момент и возможность регулировок для центров узла относительно осей подачи. Также должны меняться патроны: самозажимные, гидравлические, ручные, пневматические.

Шпиндель для ЧПУ выбирают с учетом возможностей смены расходных запчастей. Следует посмотреть варианты доступных подшипников, которые имеются в наличии на складах, узнать о сроках поставки. Может так оказаться, что из-за маленького расходника встанет производство на длительный период, или потребуется оплатить десятикратную цену за изготовление детали. Небольшой шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ должен иметь облегченную конструкцию и малые габариты.

Шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ для обработки по дереву, пластику и другим мягким материалам может представлять собой обычную электрическую дрель. Важно выставить её по уровню и замерить биения фрезы. Это дешёвый вариант, позволяющий усовершенствовать уже имеющуюся конструкцию.

В качестве вращающейся оси подойдёт любой двигатель с точно выставленным инструментом. Подбирается надежное и жесткое крепление шпинделя. Люфт осевой не должен быть более 0,01 мкм для большинства отверстий. Подходит бормашина, оборотистая дрель, можно приспособить даже двигатель от стиральной машинки или швейной. Какой шпиндель подойдёт в конкретном случае, зависит от поставленной цели. Учитывается тип материала, требуемая точность размеров детали, загруженность в автоматическом цикле. Можно и заказать уже готовые решения в интернет-магазине.

Числовое программное управление (ЧПУ) используется для повышения точности выпускаемых деталей и сокращения временных затрат на производство. Для единичной продукции стоимость техники превышает сумму вложенных средств на её выпуск. Дешевле будет заказать деталь в любой компании, занимающейся металлообработкой.

Для самодельного шпинделя заказывают готовые моторы. Популярны двигатели постоянного тока, синхронные и асинхронные. Обороты на 12 тысяч для таких моторов — не предел. Дополнительно может использоваться коробка передач с ручным или автоматическим приводом. Для мощных шпиндельных двигателей требуется устойчивое питание. В этом их недостаток. Но если поставить простейший привод и мотор с обратной связью, то на таком станке уже можно обрабатывать более сложные изделия. В ЧПУ вводится дополнительная ось, которая может удерживать не только фрезу, но и цилиндрические детали.

У заводских моторов уже проведена балансировка вала и подобраны подшипники с минимальным биением. Остается только поставить готовый двигатель на стандартное крепление и выставить соосность по индикаторной стойке. Точность фрезерования требуется в производстве печатных плат, деталей кинематики.

Синхронные двигатели хорошо себя показали при изготовлении ювелирных деталей методом гравировки. У постоянных моторов низкий уровень шума во время работы, что может быть полезным для руководителей, старающихся улучшить свое производство. Однако у них есть свойство греться во время работы на больших оборотах. Поэтому потребуется подводить отдельно и охлаждение, хотя бы воздушное.

Более дорогостоящие двигатели для шпинделей обязательно комплектуют жидкостным охлаждением. У них более высокая точность позиционирования, достаточно мощный крутящий момент, а надежность выше указанной в несколько раз. Обычно они установлены на 3-4 подшипника, а не на 2, как классические моторы. За счет этого достигается минимальное биение инструмента или детали в патроне.

Источник: http://fb.ru/article/324475/kakoy-on—optimalnyiy-shpindel-dlya-chpu

Шпиндель — это одна из основных функциональных частей обрабатывающих станков (фрезерных, шлифовальных, винторезных и так далее). Он представляет собой вал, вращающийся вокруг своей оси. Одна его сторона крепится к редуктору и получает от двигателя энергию для вращения, на втором конце устанавливают держатель для заготовки. Также шпинделями называют любые детали, использующиеся для передачи движений, например, передаточный вал также считается шпинделем, даже вал, на котором находится система фиксация оптических дисков в дисководах.

Данная деталь необходима для того, чтобы обезопасить корпус станка от повреждений. Дело в том, что двигатель и редуктор создают значительную нагрузку, при передаче которой на заготовку весь станок сильно бы вибрировал. Шпиндель поглощает вибрации и превращает их в полезную нагрузку, которая впоследствии передается на держатель заготовки. Шпиндель устанавливают в отдельном корпусе на промышленных шарнирах или подшипниках, которые способны выдержать значительные нагрузки. Исходя из всего вышесказанного, можно подвести итог: шпиндель — это буферное устройство безопасно передающее вращательные движения от электродвигателя до заготовки.

Источник: http://vse-postroim-sami.ru/qa/176_chto-takoje-shpindely/

(дэ), шпинделя, м. (нем. Spindel — Веретено) (тех.).

Главный вал станков с вращательным движением. Шпиндель токарного станка.

Веретено в прядильной машине.

Ось чего-н. (катушки, судового шпиля и т. д.).

Вал металлорежущего станка с приспособлением для зажима обрабатываемой детали или режущего инструмента.

Веретено в прядильной машине.

Ось чего-л. (катушки, судового шпиля и т.п.).

ШПИНДЕЛЬ (нем. Spindel, букв. — веретено)

вращающийся вал станков с устройством для закрепления заготовок (напр., у станков токарной группы) или режущих инструментов (напр., у сверлильных и фрезерных станков).

Вал прокатного стана, передающий вращение от двигателя к валкам.

Рабочий орган хлопкоуборочной машины.

Ось судового шпиля. Иногда шпинделем называют штоки некоторых клапанов.

(нем. Spindel, буквально ≈ веретено),

рабочий вал металлорежущего станка. На Ш. закрепляется инструмент (фреза, сверло, шлифовальный круг и т.п.) или обрабатываемое изделие. К Ш. предъявляются высокие требования по точности вращения, существенно влияющей на точность обработки. Поэтому их устанавливают на подшипниках качения высокого класса точности или подшипниках скольжения , а особо быстроходные Ш. внутришлифовальных станков (частота вращения до 100000 об/мин)≈ на подшипниках скольжения с воздушной смазкой. Привод Ш. осуществляется через зубчатую или ремённую передачу , а также непосредственно от встроенного электродвигателя или воздушной турбинки.

Промежуточный вал, через который приводится во вращение валок прокатного стана. Подвижные соединения концов Ш. с валком и приводным валом допускают поперечное перемещение валка.

Рабочий орган хлопкоуборочной машины.

Стержень клапана или ось судового шпиля и др.

Шпи́ндель — вал , имеющий правые и левые обороты вращения.

  • В металлообработке шпинделем называют вал , снабжённый устройством для закрепления обрабатываемого изделия (заготовки) в зажимном патроне токарного станка, либо режущего инструмента на фрезерных, агрегатных , расточных , сверлильных и др. металлорежущих станках с применением конуса Морзе . В сверлильной, фрезерной и расточной группе станков шпиндель также имеет регулируемую длину, приводимую в движение механическим или ручным способом.
  • кинематический элемент трубопроводной арматуры , осуществляющий передачу крутящего момента от привода ( электрического , пневматического или гидравлического ) или исполнительного механизма к запирающему или регулирующему элементу арматуры;
  • передаточный вал от двигателя к валам прокатного стана ;
  • вал с вращающимися пластинами жёсткого диска .
  • вращающийся вал плоскошлифовального станка , круглошлифовального станка , внутришлифовального станка
  • асинхронный коллекторный двигатель переменного тока с валом, имеющим приспособление — цангу для фиксации фрезы.

Они решили, как им казалось, главные технические проблемы, сколотили верстаки и установили на них электроприводы, смонтировали приспособления для гибки и навивки, шпинделя для наждачных и полировальных кругов.

Поэтому все узлы машины, особенно валы кривошипа и шпинделя, оси и хобот с шатуном должны быть достаточно жесткими.

Надо помнить, что большие скорости вращения шпинделя сверлильного станка могут стать причиной серьезных неприятностей, если сверло и его хвостовик окажутся не вполне соосными.

Клава меняла в шпинделе сверло и будто не замечала блокнота, что положил на станину Глухарь.

Вот Клава включила станок, не заметив, что лампочка зря светит и что сверло в шпинделе было уже новое — Параша Ластушкина сменила, пока она была у Глухаря.

Напряжение росло по мере того, как Снежинка приближалась по спирали к центру, подобно головке с мембраной на старомодных граммофонах, постепенно продвигающейся к шпинделю.

Источник: библиотека Максима Мошкова

Транслитерация: shpindel’
Задом наперед читается как: ьледнипш
Шпиндель состоит из 8 букв

Источник: http://xn--b1algemdcsb.xn--p1ai/wd/%D1%88%D0%BF%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8C

Значение слова Шпиндель по Ефремовой:
Шпиндель — 1. Вал металлорежущего станка с приспособлением для зажима обрабатываемой детали или режущего инструмента.
2. Веретено в прядильной машине.
3. Ось чего-л. (катушки, судового шпиля и т.п.).

Шпиндель в Энциклопедическом словаре:
Шпиндель — (нем. Spindel — букв. — веретено). 1) вращающийся вал станков сустройством для закрепления заготовок (напр., у станков токарной группы)или режущих инструментов (напр., у сверлильных и фрезерных станков). 2)Вал прокатного стана, передающий вращение от двигателя к валкам. 3)Рабочий орган хлопкоуборочной машины. 4) Веретено прядильной машины. 5)Ось судового шпиля. Иногда шпинделем называют штоки некоторых клапанов.

Значение слова Шпиндель по словарю Ушакова:
ШПИНДЕЛЬ
(дэ), шпинделя, м. (нем. Spindel — Веретено) (тех.). 1. Главный вал станков с вращательным движением. Шпиндель токарного станка. 2. Веретено в прядильной машине. 3. Ось чего-н. (катушки, судового шпиля и т. д.).

Определение слова «Шпиндель» по БСЭ:
Шпиндель (нем. Spindel, буквально — веретено)
1) рабочий вал металлорежущего станка. На Ш. закрепляется инструмент (фреза, сверло, шлифовальный круг и т.п.) или обрабатываемое изделие. К Ш. предъявляются высокие требования по точности вращения, существенно влияющей на точность обработки. Поэтому их устанавливают на подшипниках качения высокого класса точности или подшипниках скольжения, а особо быстроходные Ш. внутришлифовальных станков (частота вращения до 100000 об/мин)- на подшипниках скольжения с воздушной смазкой. Привод Ш. осуществляется через зубчатую или ремённую передачу, а также непосредственно от встроенного электродвигателя или воздушной турбинки.
2) Промежуточный вал, через который приводится во вращение валок прокатного стана. Подвижные соединения концов Ш. с валком и приводным валом допускают поперечное перемещение валка.
3) Веретено прядильной машины.
4) Рабочий орган хлопкоуборочной машины.
5) Стержень клапана или ось судового шпиля и др.

Источник: http://propto.ru/sh/shpindel

Что такое шпиндель? Для чего используется?

В основном, понятие «шпиндель» применяется в станкостроении, металлообработке и деревообработке. Шпиндель — одна из основных частей станка, будь он фрезерный, токарный, плоскошлифовальный или еще какой либо.

Шпиндель — это вал, который служит для передачи усилия от двигателя к обрабатываемой заготовке, на которое крепится устройство для центрирования и зажима заготовки. Если вам так понять тяжело, тогда расскажу подробнее на примере токарного станка: на шпинделе находится два подшипника (обычно в начале и в конце), и на одной стороне шпинделя крепиться патрон для зажима заготовки под токарный работы, а с другой стороны зубчатое колесо или другая передача от двигателя через редуктор, которые передают усилие (крутящий момент).

Ниже приведу пример шпинделя токарно-винторезного станка:

И не только в станкостроении есть понятие шпинделя. Передаточный вал тоже может называться шпинделем, а также у каждого с нас есть шпиндель в компьютере — вал, на котором находится система крепления диска в дисководе.

Шпиндель — это вал с вращательным движением, имеет правый и левый обороты вращения. Шпиндели присутствуют как в металлорежущих станках (фрезерный, токарный), так, например, и в жестких дисках компьютеров.

Так, на фрезерных, сверлильных, . токарных станках, шпиндель — вал с устройством для крепления заготовки

В компьютерной технике на шпиндель (ось) крепят магнитные диски, а от скорости вращения шпинделя зависит быстродействие жесткого диска (на упаковках, если замечали, пишут 5400 или 7200 — это и есть скорость вращения, чем она выше, тем лучше).

На этом видео хорошо отображена 3D модель шпинделя:

Источник: http://remotn.ru/q/instrument/stanki/8417-shpindel.html

Любой фрезерный станок по металлу и дереву с ЧПУ оборудован шпинделем (в переводе с немецкого слова «Spindel», то есть «веретено»), специальным устройством, представляющим собой вращающий вал, который передает вращательное движение фрезе, главному рабочему механизму станка.

Шпиндель для фрезерного станка

Шпиндель, по сути, это обыкновенный вращающийся вал, который прикреплен к элементу фрезерного станка по металлу и дереву с ЧПУ. Этот механизм для фрезерного станка является двигателем передачи так называемого вращательного движения от прибора скоростей на станочную фрезу, являющуюся главным режущим инструментом.

В свою очередь прибор скоростей является механизмом передачи количества оборотов на вал фрезерного станка.

Именно от точности вращения вала, а также от виброустойчивости его бесколлекторного двигателя, зависит то, насколько точной и аккуратной будет происходить обработка деталей и запчастей станком с ЧПУ по металлу и дереву.

На самодельный или заводской фрезерный станок по металлу и дереву с системой ЧПУ шпиндель устанавливают на специальном подвижном портале, который в процессе работы перемещает шпиндель вместе с закрепленной в нем цангой по трем осям: в плоскости станочного стола и по оси «Z» (то есть, в глубину).

Станок с тремя шпинделями по 2,2кВт

Проще говоря, движение передает станочной фрезе через узел, без возможных дополнительных искажений от передаточных станочных механизмов.

Шпинделя различаются как по техническим параметрам, так и по предназначению, существует:

  • двухшпиндельный фрезерный станок с ЧПУ (для фрезерного станка с ЧПУ по дереву и металлу);
  • с вертикально-поворотным действием (для произведения сложных работ своими руками по дереву и металлу на фрезерных установках с системой ЧПУ);
  • электрошпиндель (в том числе и самодельный, изготовленный своими руками);
  • самодельный, сделанный своими руками электрошпиндель или шпиндель с вертикально-поворотным механизмом работы. Как правило, данные детали, сделанные своими руками, имеют достаточно малый эксплуатационный срок и им нужен постоянный ремонт;
  • шпиндель для обработки торца. В такой модели головка шпинделя соединена двумя твердосплавными кассетами, а также головка оснащена двумя кассетами для обработки фаски с заданным углом.

Кроме того, валы для фрезерного станка различаются еще по затрачиваемой мощности и предельно возможному количеству совершаемых оборотов.

Образец работы фрезерного станка

Предельно возможное количество совершаемых оборотов определяется имеющимся де-факто режимом эксплуатации и работы станка и его сферы применения:

Более того, имеются дополнительные режимы, где попросту неизбежно привлечение дополнительного инструментария. В целом же, для гравировальных работ чаще всего пользуются вертикально-поворотным шпинделем.

Для скоростной фрезеровки вертикально, наиболее предпочтителен электрошпиндель (в том числе самодельный электрошпиндель, произведенный своими руками).

Для работы со специфическими материалами каждый из возможных перечисленных режимов определяет необходимые требования, и именно поэтому станочные шпинделя следует приобретать с хорошим запасом вращающей скорости (наиболее предпочтителен в таком случае двухшпиндельный вариант, который можно изготовить своими руками).

Затрачиваемая мощность шпинделя полностью зависит от типа расходного материала. Например, мощности в 800 Вт будет более чем достаточно для точной и скоростной обработки картона и фанеры, тогда как шпиндель имеющий мощность в 1,5 кВт (двухшпиндельный вариант) идеально подойдет для фрезерной обработки пластика, древесины и различных тонких металлов.

Модель с мощностью 3-4 кВт и вертикально-поворотным механизмом работы будет наиболее предпочтительна для скоростной и точной обработки каменных элементов.

Шпиндель фрезерного станка с ЧПУ с воздушным охлажденим

Важно понимать, что в случае необходимости замены шпинделя (например, если производится ремонт) с небольшими рабочими оборотами на куда более мощный, обязательно следует убедиться в том, что был заменен и узел частотного преобразователя (инвертор).
к меню ↑

Основные и наиболее значимые преимущества шпинделей следующие:

  • предельно высокий коэффициент полезного действия (так называемый КПД), который достигает отметки в 80-95%;
  • прочные элементы конструкции. Шпиндель весьма износоустойчив и прочен. Головка шпинделей новейших моделей и их внешняя оболочка сделана из бронзы и ей редко нужен ремонт;
  • высокий эксплуатационный срок работы механических элементов шпинделя (головка, механизм крепежа и так далее), не требующих частый ремонт.

И все это благодаря тому, что как обычные шпиндели, так и шпиндели вертикально с двумя головками не имеют трущихся или же истирающихся элементов и у них почти полностью отсутствует эффект размагничивания магнитных элементов (головка, ротор и так далее).
к меню ↑

Ротор-магнит, который, как правило, изготавливается из редкоземельных прочных металлов, совершает вращательные движения внутри станочного статора имеющего обмотки.

Для бесперебойного и стабильного выполнения работы шпиндель фрезера оснащен трехфазными двигателями и специальным частотным преобразователем, который передает трехфазный сигнал на обмотку статора.

фрезерный станок с ЧПУ гравер S/C1325

В процессе работы станочный шпиндель постоянно нуждается в хорошем охлаждении (что особенно применимо к вертикально-поворотным моделям), которое можно обеспечить лишь двумя известными способами: с помощью использования воды и с помощью использования воздуха.

Схема водной системы охлаждения представляет собой замкнутый контур, по которому циркулирует вода и попадает в специально предназначенные для охладительной системы полости шпинделя.

И хотя такая схема работы охладительной системы не всегда работает идеально (что особенно часто бывает на вертикально-поворотных моделях), но, как правило, такое охлаждение обычно справляется со своей обязанностью.

Схема же воздушной системы охлаждения несколько более сложная. Здесь прогон воздуха осуществляется через предназначенные для охлаждения так называемые «воздухозаборники» и специальные полости вала.

И, несмотря на то, что данный способ более предпочтителен и чаще всего используется для охлаждения валов, он имеет существенный минус.

Схема устройства фрезерного станка с ЧПУ портального типа

Поэтому, хотя и данный метод весьма эффективен, требуется постоянный ремонт и чистка, как фильтров воздушной системы охлаждения, так и ремонт всей конструкции в целом.
к меню ↑

Источник: http://ostanke.ru/frezernye/shpindelya.html

Вращающийся вал металлорежущего станка с приспособлением для зажима обрабатываемой детали или режущего инструмента.

Передаточный вал от двигателя к валкам прокатного стана.

Веретено в прядильной машине.

Ось чего-л. (катушки, судового шпиля и т. п.).

Что такое ШПИНДЕЛЬ, ШПИНДЕЛЬ это, значение слова ШПИНДЕЛЬ, происхождение (этимология) ШПИНДЕЛЬ, синонимы к ШПИНДЕЛЬ, парадигма (формы слова) ШПИНДЕЛЬ в других словарях

1) Вал металлорежущего станка с приспособлением для зажима обрабатываемой детали или режущего инструмента.

2) Веретено в прядильной машине.

3) Ось чего-л. (катушки, судового шпиля и т.п.).

(нем. Spindel, букв. — веретено). 1) вращающийся вал станков с устройством для закрепления заготовок (напр., у станков токарной группы) или режущих инструментов (напр., у сверлильных и фрезерных станков)…2) Вал прокатного стана, передающий вращение от двигателя к валкам…3) Рабочий орган хлопкоуборочной машины…4) Веретено прядильной машины…5) Ось судового шпиля. Иногда шпинделем называют штоки некоторых клапанов.

1. Вращающийся вал металлорежущего (токарного, сверлильного и т.п.) станка с приспособлением для закрепления обрабатываемого изделия или режущего инструмента.

2. Вал, передающий вращение от двигателя к валкам прокатного стана.

3. Веретено в прядильной машине.

4. Вертикальная ось шпиля.

5. Рабочий орган хлопкоуборочной машины. Шпиндельный — имеющий ш., со шпинделем.

ШПИ́НДЕЛЬ дэ, шпинделя, ·муж. (·нем. Spindel — Веретено) ( тех. ).

1. Главный вал станков с вращательным движением. Шпиндель токарного станка.

2. Веретено в прядильной машине.

3. Ось чего-нибудь (катушки, судового шпиля и т.д. ).

(нем.). Веретено к прядильной машине.

(Источник: «Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка». Чудинов А.Н., 1910)

в прядильной машине веретено.

(Источник: «Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка». Павленков Ф., 1907)

Источник: http://dicipedia.com/dic-ru-ru-academ-term-89684.htm

Специальную гимнастику для суставов рекомендуется выполнять людям, занимающимся фитнесом, бегом, плаванием, любым видом спорта или физическим трудом. Регулярно выполняемый комплекс упражнений укрепляет суставы, что позволяет им легко переносить нагрузки, которым они подвергаются во время спортивных тренировок или физической работы. Все вращательные движения во время гимнастики нужно делать медленно.

Упражнение 1. Поставьте ноги на ширину плеч, выпрямите спину, вытяните руки в стороны так, чтобы они были расположены параллельно полу. Кисти сожмите в кулаки. Сделайте двадцать вращательных движений кистями рук в одну сторону, а затем в другую.

Упражнение 2. Оставшись в том же исходном положении, согните руки в локтевых суставах. Держите руки от плеча до локтя неподвижными. Выполните по двадцать вращательных движений руками (от локтя до кисти) вперед и назад.

Упражнение 3. Центр вращения в этом упражнении – плечевой сустав. Выполните вращательные движения руками вперед и назад – по пятнадцать раз в каждую сторону.

Упражнение 4. При выполнении этого и последующих упражнении необходимо опираться на стул. Примите исходное положение: встаньте прямо, выпрямите спину. Держась рукой за стул, правую ногу вытяните вперед и немного поднимите вверх. Вращайте ступню пятнадцать раз в одну, а затем столько же в другую сторону. Выполните это упражнение и для левой ноги.

Упражнение 5. Примите исходное положение, затем согните правую ногу в колене. Приподнимите ее, чтобы бедро находилось параллельно полу. Центр вращения – коленный сустав. Вращайте голенью по пятнадцать раз в каждую сторону. Повторите это упражнение для левой ноги.

Упражнение 6. Вытяните правую ногу вперед и приподнимите ее на угол 45 градусов. Центр вращения – тазобедренный сустав. Выполните правой ногой по десять вращений в каждую сторону так, чтобы двигались и бедро, и голень. Сделайте затем столько же вращений левой ногой.

Чтобы этот комплекс упражнений был эффективными, выполняйте его два-три раза в неделю, желательно во время утренней гимнастики.

Шпиндель – это веретено – Spindel. Действительно, валы, которые устанавливают в современном оборудовании для передачи крутящего момента, очень напоминают веретено, вращающееся вокруг собственной оси. Применяется такой вал в большей степени в металлообработке на металлорежущих станках.

На передней бабке токарного станка устанавливают шпиндель, на конце которого крепится цанга, служащая для зажима обрабатываемой заготовки детали. На задней бабке токарного станка устанавливают шпиндель для закрепления инструмента. Оба шпинделя имеют вращательное движение, как в левую, так и в правую сторону.

В шпинделе задней бабки токарного станка имеется конусообразное отверстие, в котором закрепляется режущий инструмент. В современных металлообрабатывающих станках устанавливают шпиндели с возможностью крепить один или два режущих инструмента.
Шпиндели изготавливают с повышенной точностью, учитывая то, что вращательное движение требует точности к равномерной обработке детали.

К вращающему шпинделю с зажатой заготовкой подводят суппорт со шпинделем задней бабки токарного станка. При такой обработке детали требуется повышенная точность изготовления и установки валов, поэтому шпиндели устанавливаются на подшипниках скольжения или качения с высоким классом точности.

Для установки современных шпинделей используют высокоточные керамические или металлические подшипники, не требующие дополнительной смазки.

Если по технологии изготовления детали требуется смена различных режущих инструментов, то на станок устанавливают шпиндель с быстрозаменяемыми патронами для инструмента, а на самых современных металлорежущих станках устанавливают «веретено» с автоматической сменой инструмента.

Во фрезерной или сверлильной группе станков, а также на агрегатных и расточных станках шпиндель имеет ручной или механический привод, с помощью которых вал устанавливается на требуемую длину.

Очевидно, что устройство, которое предназначено для длительного вращения с нагрузками, требует особых условий и материалов изготовления. Так, современные валы производятся из тугоплавкого материала с высоким коэффициентом сопротивления.

По скоростным характеристикам шпиндели могут быть высокоскоростными или низкоскоростными, а по типу эксплуатации – охлаждаемые или жидкостью, или воздухом. Высокосростные валы, которые используются для шлифовки, способны передавать момент в 60 000 оборотов в минуту, низкоскоростные – до 12 000.

Источник: http://www.kakprosto.ru/kak-246772-chto-takoe-vrashchatelnoe-dvizhenie

Под фразой «шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ» обычно принято подразумевать двигатель, с установленным на него цанговым самозажимным патроном (как на ручной фрезерной машинке), который служит для фиксации режущего инструмента, такого как фреза, точильный камень, сверло и т.д, и передачи ему вращательного движения с большой скоростью.

Их можно разбить на 2 небольших группы – это домашние и промышленные:

  1. К домашним относятся различные бормашины, маленькие бытовые фрезеры или дрели.
  2. К промышленным же относят двигателя, рассчитанные выдерживать высокие нагрузки в процессе работы, имеющие керамические подшипники и, зачастую оснащенные сложной системой жидкостного или воздушного охлаждения и системой подачи смазки непосредственно на участки с большим уровнем трения и нагрева.

При использовании в домашнем станке ЧПУ дрели в роли шпинделя, необходимо понимать, что ее подшипники не рассчитаны на высокую боковую нагрузку и очень быстро начнут «выть», что может привести к высокому нагреву обмоток, уменьшению мощности на валу, и в последствии такой шпиндель просто сгорит.

В данном случае охлаждение не поможет, и необходимо дорабатывать саму дрель, а именно: заменить шариковый подшипник вала на роликовый (желательно с керамическими роликами), жестко зафиксировать его в корпусе и позаботится о постоянном наличии смазки в нем.

В основном, во время работы фрезерных станков, все нагрузки перпендикулярны оси шпинделя, а параллельные нагрузки появляются только в момент врезки в тело заготовки. Именно поэтому, необходимо выбирать двигатель, который сможет выдерживать такие нагрузки на протяжении большого периода времени, поскольку работа фрезерных станков может быть непрерывной в течении суток и даже более.

Шпиндели, предназначенные для промышленных целей, не нуждаются в постоянной чистке и смазке подшипников на всем сроке эксплуатации, но, если вы начинаете замечать посторонние звуки в его работе на холостом ходу, лучше все же разобрать корпус двигателя, выдуть изнутри сжатым воздухом все загрязнения (если таковые присутствуют) и хорошо смазать подшипник специальной смазкой, не теряющей своих свойств при высоких температурах.

Помимо всего, промышленный шпиндель оснащен качественным цанговым патроном, имеющим минимальное биение при работе, обеспечивая необходимую точность обработки, минимальную разницу между фактическим и реальным размером фрезы и позволяющий зажимать фрезы с обычным цилиндрическим хвостовиком.

В основном, самыми распространенными являются цанги типа ER11 и ER16, в которую становится сверло или фреза с диаметром хвостовой части от 2.5 до 3.2 мм, даже если она сделана конусом. Также существуют и патроны, рассчитанные под больший диаметр инструмента, но они используются при грубой обработке металла или фрезеровке по стали и имеют отверстие под зажим инструмента 6 и более миллиметров.

Если зажать фрезу диаметром 2 мм с диаметром хвостовика 3.2 мм в цанговый патрон, то при обработке вы практически не заметите разницы, но, если установить на любительский станок фрезу, диаметром 10 мм и хвостовиком 3.2 мм, то легко можно деформировать направляющие, поскольку нагрузка на них в таком случае возрастает в разы. В станке все детали должны идеально сочетаться друг с другом, в противном случае с ним будет больше проблем, чем качественной работы. Поэтому рекомендуем вам остановить свой выбор на цанге EP-13, ее вполне хватает для небольших объемов работ и к ней подходит практически любой рабочий инструмент, применяющийся в обработке различных материалов.

При выборе мощности шпинделя необходимо руководствоваться золотым правилом – чем больше, тем лучше. Основные правила при выборе мощности:

  1. Если планируется использование фрезерных станков только для сверловки или гравировки небольших деталей, то будет вполне достаточно шпинделя, мощностью до 600 ватт.
  2. Для фрезеровки твердых пород древесины и металла нужно рассматривать уже двигателя мощностью от 600 до 1400 ватт.
  3. В случае, если планируется дальнейшая модернизация станка (бывают станки с двумя шпинделями и более) или нужен большой запас по мощности, необходимо смотреть в сторону шпинделей, имеющих мощность свыше 1.6 кВт, они позволят производить обработку практически любых материалов, а качество работы будет зависеть только от надежности механической части станков с ЧПУ.

Уточним некоторые тонкости. Фрезеровать можно двумя способами, либо с быстрой подачей и медленным вращением фрезы, либо с медленной подачей, но с высокой скоростью вращения фрезы. Первый способ называется скоростным, а второй – силовым.

В промышленности обычно используется силовое фрезерование для того, чтобы максимально быстро выбрать лишний материал из заготовки. Перед этим необходимо изучить описание и паспортные данные определенной фрезы и внести в станок нужные режимы резания конкретно для нее, а именно: скорость вращения, заглубления и подачи. Таким образом, можно использовать фрезу, получая от нее максимальную производительность, не перегружая ее.

Если механическая часть вашего станка не позволяет получить хорошее усилие и начинает деформироваться, то лучше не экспериментировать, а использовать второй способ фрезерования – скоростной, развив максимальную скорость вращения фрезы и установив минимальную скорость подачи.

Проанализировав вышесказанное, необходимо определиться что нам важнее, скорость шпинделя или его мощность. Покупая качественный и дорогой шпиндель, можно не задаваться таким вопросом, ведь большинство из них имеют достаточно высокую мощность и высокую скорость вращения одновременно.

По максимуму такие шпиндели практически не используют, а нагружают их на 60-80% всей мощности и используют до 90% от максимальной скорости, что несомненно является большим преимуществом, так как в таких условиях шпиндель для фрезерного ЧПУ станка не перегреется и не будет работать на износ. Высокая скорость вращения (18000-20000 об/мин) практически не используется по той причине, что при обработке на таких скоростях инструмент и заготовка начинает греться и подгорать, испортив всю работу.

Отдельно стоит рассмотреть шпиндели, питаемые от трехфазной сети. Они подключаются пятью проводами, три из которых – линейные, один нулевой и один для заземления. К бытовой сети их не получится подключить без доработок.

Раньше для таких целей использовали пусковые конденсаторы, которые, по законам электротехники, изменяли угол фазы и искусственно создавали 3 фазы из одной. Но фрезерный станок с ЧПУ для такого способа вряд ли будет актуален, поскольку в таком случае теряется возможность регулирования скорости вращения шпинделей. Поэтому в наше время используются электронные преобразователи частоты (ПЧ), принцип работы которых построен на выпрямлении бытового напряжения и генерации из него 3-фазного с возможностью плавной регулировки частоты.

Преобразователь частоты или частотник, как его называют в народе, имеет множество полезных функций, среди которых можно выделить: контроль температуры шпинделей, плавная регулировка скорости их вращения, и самой полезной функцией является то, что он может быть подключен к блоку управления фрезерных станков и программное обеспечение будет автоматически устанавливать необходимую скорость вращения инструмента. Помимо этого, частотник дает возможность плавного запуска и торможения шпинделей, что значительно увеличивает срок их работы.

Как уже было сказано выше, шпиндели могут быть оборудованы как воздушным, так и жидкостным охлаждением. Воздушное представляет собой обычную крыльчатку, закрепленную на валу двигателя и обдувающую его обмотки.

Большим недостатком такого типа охлаждения является тот факт, что крыльчатка не только нагнетает воздух на горячий мотор, но еще и засасывает в его корпус стружку, пыль и все то, что вырезает фреза из заготовки. Также при обработке на низких скоростях воздушное охлаждение малоэффективно, поскольку напрямую зависит от скорости вращения вала шпинделя.

Система водяного охлаждения не имеет такого недостатка, но при ее использовании необходимо отдельное место для резервуара с охлаждающей жидкостью и правильная фиксация трубок с ней на корпусе фрезерных станков, что сильно усложняет конструкцию, если это фрезерный двухшпиндельный станок.

Она гораздо эффективнее системы воздушного охлаждения, поскольку скорость тока жидкости через шпиндель все время одинакова благодаря использованию специальной помпы. Основным условием, которое необходимо соблюдать, имея шпиндель с водяным охлаждением — это то, что нельзя включать двигатель, не включив помпу, поскольку в таком случае он вовсе не будет охлаждаться, очень быстро перегреется и, как следствие, сгорит.

Источник: http://vseochpu.ru/shpindel-dlya-frezernogo-stanka-s-chpu/

Под шпинделем принято подразумевать двигатель, на котором крепится специальный патрон или цанга определенного диаметра, фиксирующая режущие приспособления (граверы, фрезы, ножики, сверла) для обработки различных материалов. Различают две основных подгруппы таких устройств: любительские шпиндели и приборы, используемые в промышленности. Устройства, которые используются на заводах, фабриках и других крупных государственных или частных предприятиях, всегда рассчитаны на очень большую нагрузку. Для работы таких приборов требуется специальная водяная система охлаждения. Любительский шпиндель представляет собой обыкновенный бытовой фрезер или дрель. Промышленные шпиндели не нуждаются в очистке или в смазке в течении периода их эксплуатации.

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).

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.

Основой работы каждого станка является использование режущих инструментов. Благодаря устройству шпинделя, фрезу можно зафиксировать и обеспечить ее вращение. Шпиндель, в зависимости от технологических особенностей обработки, может функционировать в скоростном или силовом режиме. Все зависит от толщины среза материала при единичном контакте с режущим инструментом. Такой способ обработки чаще всего не требует особой точности. При работе в данном режиме от шпинделей требуется высокий показатель крутящего момента и достаточная мощность. Такие приборы отличаются повышенной жесткостью и прочностью.

Принцип работы скоростных шпинделей основан на необходимости среза маленьких слоев обрабатываемых материалов. Для сохранения производительности устройства необходим повышенный скоростной режим работы. Такие шпиндели используются при чистовой обработке материалов, поэтому не требуют высокой мощности и увеличенной силы резания.

Питание шпинделя может быть организовано специальным электрическим мотором установленным рядом с ним. Частота вращения передается таким устройствам посредством зубчатой или ременной передачи. Подобные схемы характерны для приборов силового принципа действия.

Некоторые шпиндели по сути представляют собой вал электродвигателя, а все промежуточные передачи отсутствуют. Требования по балансировке комплектующих подобных устройств зачастую очень высокие. Почти всегда подобные шпиндели производятся в виде независимых приборов. Такая особенность конструкции позволяет устанавливать его любым удобным способом.

Скоростные и силовые шпиндели также различаются по типу крепления режущих инструментов. Для высокомощных устройств предусмотрены специальные переходные втулки конической формы. Сначала хвостовик фрезы фиксируется в этой втулке, а потом монтируется в отверстие шпинделя. В скоростных приборах режущий инструмент почти всегда устанавливается в цангу, которая, зажимается гайкой.

Коллекторные шпиндели применяются для гравировок, ювелирной обработки миниатюрных изделий. Чаще всего это высокоскоростные устройства с цангой ER8 мощностью около 0,8 кВт. Для резки и раскройки мягких материалов больше подходят цанги ER11. Высокоскоростные коллекторные шпиндели хорошо зарекомендовали себя в профессиональном и любительском применении в станках с ЧПУ. Некоторые устройства оснащены системами плавного пуска с ограничением поступающего напряжения.

Устройства с жидкостным охлаждением часто применяются в высококачественных промышленных агрегатах на предприятиях нашей страны. Мотор эффективно охлаждается водой или тосолом. Такие шпиндели укомплектованы высокоскоростными железными подшипниками, не требующими дополнительного обслуживания. Управление этими устройствами осуществляется через частотные преобразователи. Фрезы крепятся в цанги и закрепляются гайкой. На современном рынке доступны устройства как европейских, так и китайских производителей.

Ременноприводные шпиндели взаимодействуют с сервоприводами переменного напряжения или с асинхронными двигателями. Эта особенность дает возможность точно регулировать частоту вращения инструмента. Воздушные шпиндели – дешевые и надежные устройства для станков с программным управлением. Большей частью это приборы китайского производства с установленными керамическими подшипниками, выдерживающими высокие обороты. В некоторых шпинделях предусмотрена возможность автоматической смены режущих инструментов.

На современном рынке доступно большое количество шпинделей. Системы охлаждения, технология приведения в движение ротора, способ фиксации режущего инструмента и регулирования питания мотора тоже может отличаться. Поэтому лучше всего классифицировать все шпиндели, доступные в продаже, по типу обрабатываемых материалов. Возможности каждого устройства обусловлены их техническими характеристиками.

Область применения шпинделя — портальные станки с ЧПУ

Шпиндели мощностью 0,8 кВт используются при обработке ювелирных изделий, для создания гравировок, порезки пластиковых деталей до 5 мм толщиной, тонкой фанеры, а также для резки и сверления печатных плат. в такие устройства обычно устанавливаются очень тонкие граверы и миниатюрные фрезы.
Высокоскоростные шпиндели мощностью от 1,2 кВт могут использоваться с качественными твердоплавкими фрезами для обработки металлических изделий. Для работы с тонкими прочными фрезами всегда используются шпиндели со скоростью вращения 30 000 об/мин.

Шпиндели мощностью 1,5 кВт применяются для обработки сувениров, создания неглубоких фрезеровок на латунных и алюминиевых предметах. Они также являются начальными приборами для обработки твердой древесины или акрилов толщиной до 15 мм. Мощность от 2,2 кВт позволяет обрабатывать твердое дерево и акрилы до 30 мм толщиной. Устройства от 3 кВт можно использовать для прочных материалов. Например, они часто используются в 3D устройствах по обработке твердого дерева или фигурной резке. Шпиндели на 4 кВт применяются при резке твердых материалов. Устройства мощностью от 4,5 кВт и выше позволяют максимально эффективно работать с большими фрезами для толстых заготовок из дерева или металла.

Источник: http://zewerok.ru/shpindeli-stanka/

Комментарии

Комментирование отключено.