Шпиндель — это двигатель, который раскручивает фрезу на фрезерном станке с ЧПУ. Его основная задача заключается в передаче крутящего момента на фрезу. Используется для фрезеровки, сверления металлических и деревянных поверхностей, обработке деталей и т.д.
Ключевых факторов в выборе подходящего шпинделя для фрезерного станка с ЧПУ может быть много. В первую очередь — это мощность двигателя, скорость вращения и крутящий момент. Во вторую очередь, многие специалисты отмечают качество зажима фрезы и других типов режущих инструментов. В этой статье мы рассмотрим классификацию шпинделей и узнаем подробности о предназначении каждого вида.
Что такое шпиндель?
На факультете машиностроения любого политехнического университета скажут, что шпиндель — это вал, который применяется как промежуточное устройство между станком и обрабатываемым материалом. В нем используется цанга для закрепления режущего инструмента, а длина вала может настраиваться. Шпиндели делятся на два основных типа:
Промышленный. Используется для боковой нагрузки. Имеет повышенный запас прочности и мощности, можно дополнительно подключить систему смазки и систему охлаждения, подключается и управляется с контроллера ЧПУ.
Любительский. Обычная дрель или маломощный фрезерный станок. Используется в быту и применяется в вертикальном распределении нагрузки относительно корпуса устройства. Как правило, такие шпиндели имеют простую конфигурацию, управляются вручную, не завязаны на контроллер ЧПУ.
Для промышленных станков не может применяться маломощный любительский шпиндель. Их конфигурация легко справляется с растяжением и сжатием. Однако, они не предусмотрены для боковых нагрузок. К тому же, увеличение скорости оборотов шпинделя приводит к быстрому нагреву и снижению мощности.
Принцип работы
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.
Мощность шпинделя фрезерного станка
Если перед вами стоит задача, выбрать шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ, в первую очередь следует обратить внимание на параметры мощности устройства. Всеми специалистами и во все времена рекомендовалось не экономить на этом параметре. Чем больше мощности, тем исправнее окажется устройство.
Вместе с тем, если вы приобретаете шпиндель для работы с конкретным типом материала, то следует обратить внимание на то, сколько мощности для этого понадобится устройству. Фанера, древесно-стружечные и древесноволокнистые плиты потребуют шпиндель мощностью в 1500-3000 Вт. Натуральный древесный массив и мягкие сплавы металлов потребуют до 5000-6000 Вт.
По типу выполняемых работ, существуют следующие требования к мощности шпинделя:
- от 500 до 600 Вт обычно требуется для обычного сверления и гравировки,
- от 900 до 1500 Вт понадобится для обработки древесного массива,
- более 1500 Вт понадобится для станков с ЧПУ, предназначенных для интенсивной работы в промышленных масштабах.
О достоинствах шпинделей
Самодельная конструкция предполагает применение станка с наклонным шпинделем.
Перечень преимуществ:
- Оснащение станка недорогостоящими зажимными устройствами.
- Схемы изготовления несложно найти в интернет – ресурсах.
- Простота конструкторского решения.
- Дополнительное оснащение любыми элементами соответствующих параметров.
Если нет уверенности, что выполненный своими руками шпиндель по металлу для ЧПУ или по дереву не будет работать эффективно, то чтобы избежать риска, можно приобрести изделие заводского производства.
Выбор шпинделя: скорость вращения
Выбор шпинделя по характеристикам мощности двигателя следует также делать, исходя из типа материала, который планируется обрабатывать. Каждый производитель публикует диапазон скоростей, в которых фрезерный станок может использоваться для резьбы металла или дерева. Усредненными значениями, обычно, считаются следующие:
- Для неглубокой гравировки по дереву рекомендуются маломощные шпиндели способные совершать до 25 — 35 000 оборотов в минуту. Выбирая шпиндель, рекомендуется брать модель, которая демонстрирует максимум в заданном диапазоне. То есть, если вам понадобится только 24-30 тысяч оборотов, но есть возможность взять на 35, лучше сделать выбор в пользу последнего варианта.
- Для мягких металлических сплавов (алюминий) понадобится 13 — 8 000 оборотов в минуту.
Почему для дерева требуется больше оборотов, чем для металла? Ответ, на самом деле, очевиден. Для каждого типа материала используются фрезы разного типоразмера. Для металла, например, используются цельные пластины из твердых сплавов диаметром не больше 16 мм. Второй аспект заключается в типе фрезеровки. Для обработки дерева применяется скоростная фрезеровка. Она подразумевает большой крутящий момент, но небольшую подачу. Для металла используется силовая фрезеровка, которая требует меньше оборотов, но при более интенсивной подаче.
Что представляет собой шпиндель для токарного станка
Обзор фрезерного станка 675: характеристики, конструкция
Шпиндель для токарного станка представляет собой вал с отверстием посередине. В него, в отверстие, вставляют заготовки будущих деталей. Изготавливают его из высокопрочной стали, так как на него постоянно ложится большая нагрузка. Теперь немного поподробнее.
Чертеж и конструкция устройства
То, какой конструкции будет шпиндель, зависит от большого перечня факторов. К примеру, от того, какие работы нужно будет выполнить, или от скорости, с которой будет происходить работа. Также в этот перечень можно внести виды станка, так как для разных видов нужен разный шпиндель.
Требования к шпиндельному узлу
В прошлом основным упором для данного узла были подшипники, на которых вращается шпиндель. Отклонение на них достигало около одного микрометра. Сейчас же всё поменялось: теперь требования к современным шпинделям усилились, и они изготавливаются при помощи либо магнитных, либо воздушных опор.
Это позволяет добиться намного лучших результатов, чем при использовании подшипников: теперь отклонения от нормы составляют лишь около двух десятых микрометров, что позволяет работать даже с самыми сложными деталями, не боясь выпустить брак.
Однако, две десятые микрометров не придел. При помощи маховика, который разгоняет шпиндель, можно добиться снижения погрешности до трёх сотых микрометров, что намного меньше предыдущего результата. Правда, такие работы должны выполняться после того, как маховик будет отключен. То есть, работы выполняются за счёт инерции, при помощи которой шпиндель продолжает движение.
Вот список требований, которым должны соответствовать шпиндельные узлы:
- Точность. Это требование проверяется на основание того, для какого станка нужен шпиндель и применения.
- Скорость обработки. Шпиндельные узлы вращаются всегда с разной скоростью (это зависит от вида). Если говорить грубо: чем быстрее — тем лучше. От скорости зависит, на каком уровне будет качество выполненной детали.
- Жёсткость. Здесь всё не так, как со скоростью. То есть, чем ниже — тем лучше. Вычисляется он при помощи соотношения величины прогиба шпинделя и уровня радиального биения. Вычислив получившееся число у двух шпинделей, можно сказать: какой из них лучше.
- «Время жизни». Этот показатель означает, сколько шпиндель сможет прослужить при выполнении предназначенных работ. Он зависит от того, какой подшипник используется при эксплуатации. Естественно, чем он хуже — тем быстрее сломается шпиндельный узел.
- Устойчивость к вибрации. Естественно, при работе станок очень много вибрирует, что может привести к браку, если шпиндель не соответствует этому требованию. Если шпиндельный узел плохо переносит вибрацию, то уровень точности при работе будет заметно ниже.
- Максимальный уровень нагревания. Это — одно из важнейших требований. При работе шпиндельный узел, из-за силы трения, сильно нагревается, а потому иногда ему нужно, так сказать, «отдохнуть» от работы. При сильном нагреве он может начать видоизменятся и поломаться, а потому нужно выбирать самый устойчивый к высокой температуре.
- Максимально переносимый вес. Благодаря этому требованию можно определить — какого веса инструменты можно закреплять на шпиндельном узле. Также от этого показателя зависит размер используемого инструмента.
Учитывая все эти требования, которые предъявляют к шпинделю можно выбрать максимально хороший и подходящий для работ шпиндельный узел.
Назначение и принцип действия
Самым главным и, как следствие, основным назначением шпиндельного узла является закрепление на нём патрона, который в свою очередь предназначенных для зажима заготовки будущей детали.
Справка! Закрепление заготовки на шпинделе осуществляется благодаря специальному зажимному патрону, планшайбе или цанговому зажиму, которые крепятся на конце шпинделя.
Выбор производителя шпинделя
На международном рынке наибольшее распространение получили китайские и итальянские шпиндели. В связи с этим возник резонный вопрос, — какой из них лучше? Мы убеждены, что у каждого производителя есть свои преимущества и недостатки, и каждая продукция выгодна по-своему.
Устройства итальянского производства превосходят по качеству и сборке. У них встроено воздушное охлаждение. Они превосходно работают на высоких скоростях и демонстрируют аккуратную резьбу.
Одновременно с этим, китайские шпиндели обойдутся значительно дешевле, и вряд ли уступят в качестве, так как все-равно изготавливаются на тех же самых заводах в Китае, как и итальянские шпиндели. Благодаря цельному цилиндрическому корпусу, который закрыт подшипниковыми узлами, он почти не производит вибрацию притом, что сохраняет стабильное положение на станке. Мощность такого шпинделя может показаться меньше, чем у итальянских аналогов. Однако китайские модели неприхотливы к условиям среды, не деформируются от избыточного нагрева и могут использоваться в ежедневной работе.
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.
Почему вам стоит выбрать нас?
Вам понадобилось купить шпиндель фрезерного станка с ЧПУ? В ассортименте нашего магазина представлены экземпляры для всех типов фрезерного оборудования. Мы поможем вам подобрать шпиндель подходящей мощности для осуществления работ всех уровней сложности и поможем разобраться в настройках и установке оборудования.
Наши преимущества:
- Богатый ассортимент товаров,
- Знание дела. Мне не просто продаем товар, а действительно разбираемся в оборудовании и умеем им пользоваться.
- Поможем найти шпиндель для вашего станка,
- Предоставляем скидки постоянным клиентам,
- Сервисное обслуживание. Шпиндель всегда нуждается в уходе. Мы его обеспечим.
Позвоните специалистам нашего магазина, чтобы узнать подробности моделей, представленных в каталоге, а также, чтобы узнать особенности оформления заказа.
Особенности конструкции шпинделя для станка с ЧПУ
Источник: woodshopnews.com
Конструкция шпинделя разработана с учетом высоких нагрузок в вертикальном и горизонтальном направлении. Для обеспечения высокой надежности шпиндели собирают в термоконстантных помещениях.
Чтобы устройство обеспечивало исключительную точность вращения, применяются специальные высокоскоростные подшипники. Торцы шпинделя расточены и отшлифованы под конус (ISO, BT, SK, HSK, Морзе и т.д.). Такое решение обеспечивает плотную посадку фрезерной оправки и точную установку фрезы. Для фиксация оправки с режущим инструментом необходимо внешнее усилие, которое обеспечивают набором тарельчатых пружин.
Основные элементы шпинделя — это неподвижный корпус, ротатор, набор подшипников, система полива СОЖ, а также шкивы, балансировочные кольца и другие вспомогательные детали.
Виды, типы, категории шпинделей
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.
Ременноприводной шпиндель
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.
Технические характеристики и область применения
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.
| Мощность (кВт) | Частота вращения (об/мин.) | Обрабатываемые материалы | Для водного охлаждения (л./час) | Насос |
| 0,8 | 8000-24000 | Тонкий пластик, фанера, гравировка металлических изделий | 780-1500 | Помпа DB-25A-220V |
| 1,5 | 8000-24000 | Латунь, алюминий | 1500-3000 | Помпа DB-50A-380V |
| 2,2 | 8000-24000 | Твердые породы дерева | 1500-3000 | Помпа ZWP75 |
| 3 | 8000-24000 | Высокопрочные металлические заготовки | 2000-3000 | Помпа ZWP150 |
| 4,5 и выше | 8000-24000 | Твердые деревянные и металлические заготовки | 2000-5000 | Помпа DB-100-380V |
Для примера рассмотрим характеристики изделий самых популярных производителей:
- На отечественном рынке доступны высокоскоростные китайские шпиндели с воздушным и жидкостным охлаждением GTM, HNZ, HQ, TDK с диапазоном мощности 0,8-6 кВт с частотой вращения 8000-18000/24000 об/мин. с цангами ER11, ER16, ER20, ER
- Ременноприводные шпиндели BT30 для обработки заготовок из черного/цветного металла с частотой вращения 6000 об/мин. Некоторые изделия оснащены автоматической системой замены режущего инструмента;
- Минишпиндели с системами воздушного охлаждения мощностью 300-1050 Вт и частотой вращения до 32000 об/мин. В числе таких изделий представлена продукция компании Kress.
Основные типы фрезерных станков и их обозначение
Главная » Статьи » Профессионально о металлообработке » Фрезерные станки
Рекомендуем приобрести:
Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!
Фрезерные станки имеют весьма широкую область применения и разделяются на две основные группы: станки общего назначения и специализированные. К первой группе относятся станки консольные и бесконсольные, продольно-фрезерные, станки непрерывного фрезерования (карусельные и барабанные). Ко второй группе относятся станки копировально-фрезерные, зубофрезерные, резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные и др. Типоразмеры станков характеризуются площадью рабочей (крепежной) поверхности стола или размерами обрабатываемой заготовки (при зубо- и резьбообработке). По указанному признаку станки имеют пять градаций:
Просмотреть фотографию в реальном размере
Классификация фрезерных станков дана в табл. 1.1, где приведено девять типов станков шестой группы (кроме того, фрезерные станки входят и в пятую группу зубо- и резьбообрабатывающих станков, которые в настоящей книге не рассматриваются). Каждый станок имеет свой шифр, первая цифра в котором обозначает группу станка, вторая — его тип (1 — консольные вертикально-фрезерные (рис. 5.1, а), 2 — непрерывного действия (рис. 5.1, б), 4 — копировальные (рис. 5.1, в) и гравировальные, 5 — вертикальные бесконсольные (рис. 5.1, г) (с крестовым столом), б — продольно-фрезерные (рис. 5.1, д), 7 — широкоуниверсальные (рис. 5.1, е), 8 — консольные, горизонтальные (рис. 5.1, ж), 9 — разные). Третья и при необходимости четвертая цифры обозначают характерные размеры станка. Кроме цифр в обозначение модели станка может входить буква. Если буква стоит между первой и второй цифрами, то это означает, что конструкция станка модифицирована. Например, универсальный консольный станок в течение многих лет подвергался усовершенствованию и имел обозначения 682, 6Б82, 6Н82, 6М82, 6Р82 и 6Т82.
Если буква стоит в конце шифра станка, то это может означать следующее: 1) конструктивную модификацию основной модели (например 6Р82Г — станок горизонтально-фрезерный, 6Р12Б — быстроходная модель, 6Р82Ш — широкоуниверсальный); 2) различное исполнение станков в зависимости от точности (Н — нормальной точности, П — повышенной, В — высокой, А — особо высокой и С — станки особо точные, называемые мастер-станками); 3) различное исполнение с учетом используемой системы управления станком.
Конструкция и технические особенности
Зная устройство фрезерного станка, человек сразу же понимает, что такое шпиндель и где он располагается. Для тех, кто не знает конструкции и технических параметров, необходимо разбираться во всем постепенно.
Шпиндель представляет собой полый металлический вал, являющийся ключевым узлом в фрезерном станке. Устанавливается эта деталь на специальной каретке, с помощью которой он передвигается в трех плоскостях — X, Y, Z. При включении двигателя вал напрямую передает вращательное усилие на фрезу (если речь идет о станке, в котором используются фрезы по металлу). Благодаря отсутствию дополнительных элементов при передаче усилия от двигателя, вращательный момент не искажается.
Шпиндель для самодельного станка. Spindle machine for wood.
Преимущества и недостатки моделей
Шпиндели европейских производителей отличаются стабильностью выработки гарантийного периода при нормальном режиме эксплуатации. Устройства просто собираются и разбираются при наличии необходимых инструментов. Конструкция шпинделей передовых европейских производителей всегда очень продумана и почти не имеет изъянов. Во многих корпусах задний подшипниковый узел надежно сконструирован. Для обмотки статоров в таких устройствах используются только качественные материалы. Почти все производители уделяют внимание шумности своих изделий.
К недостаткам таких изделий можно отнести то, что пластиковые части корпуса являются их слабыми местами. В некоторых устройствах подшипники могут перегружаться и работать на пределе. Это обстоятельство повышает вероятность повреждения корпуса шпинделя. Роторный вал многих приборов выполняется из мягкой стали, а резьба на них зачастую очень редкая. Это обуславливает снижение продолжительности срока эксплуатации. В шпинделях воздушного охлаждения может не хватать мощности встроенных вентиляторов недостаточно, поэтому приходится покупать дополнительные устройства. Некоторые производителя забывают набивать подшипники шпинделей смазкой.
