Шпиндель фрезерного станка
Шпиндель фрезерного станка с ЧПУ
Оглавление:
- деление по оси вращения
- по скорости вращения
- по способу смены инструмента
- по типу привода
- по дополнительному оснащению: с возможностью подачи СОЖ через инструмент или без
В данной статье будет рассмотрен вопрос применения стандартизированных решений, без расчета и конструкторского обоснования применения узлов.
Шпиндель фрезерного станка необходим для прочной фиксации оправки с режущим инструментом. Осуществляет передачу крутящего момента от электродвигателя к оправке с режущими пластинками, с заданной скоростью. Различаются между собой по основным техническим характеристикам, которые определяют режим эксплуатации, виды работ и тип материалов, с которыми сможет работать станок. Устройство шпинделя фрезерного станка обеспечивает его устойчивость к высоким осевым и радиальным нагрузкам, хороший запас прочности и долговечность работы при правильной эксплуатации.
Условное деление по исполнению (направлению оси вращения)
- вертикального исполнения/использования;
- горизонтального исполнения/использования;
- универсального исполнения/использования.
Отличаются системой передачи вращающего момента, и применением различных вспомогательных приспособлений.
По скорости вращения:
-
низкоскоростные (до 2500 об/мин). часто применяются для передачи высокого крутящего момента от двигателя через коробку скоростей или редуктор.
-
Среднескоростные с ременным приводом - до 12 000 об/мин. Шпиндель получает вращение от электродвигателя шпинделя. Редукция обычно составляет 1:1, что позволяет осуществлять жесткое нарезание резьбы.
Мотор смещен от оси шпинделя и разжим/зажим осуществляется традиционным способом. - высокоскоростные (12000~18000) об/мин, прямая передача момента от электродвигателя или применение электрошпинделя. Повышенные требования к качеству оправок и инструмента. Шпиндель получает вращение от электродвигателя шпинделя. Мотор устанавливается на оси шпинделя. Отличается большей динамичностью и меньшим уровнем шума.<
- ультравысокоскоростные 18000~70 000 об/мин. обычно выполнены в виде моторшпинделей, т.е. со встроенными обмотками и датчиками
По способу смены инструмента:
- механизированные (штревель и устройство зажима-разжима)
- ручные (штревель, болт, цанга) - только для универсальных станков
Особенности конструкции
Шпиндель фрезерного станка — это высокотехнологичное устройство, собранное в термоконстантном помещении, с применением высокоточных и высокоскоростных подшипников.
Торец шпинделя расточен и отшлифован под конус (ISO, BT, SK, HSK, Морзе и т.д.). Это необходимо для плотной посадки фрезерной оправки и точной установки фрезы. Фиксация оправки с режущим инструментом осуществляется с помощью внешнего усилия, чаще всего набором тарельчатых пружин.
Шпиндель состоит из нескольких узлов - неподвижного корпуса, вращающейся части, подшипников, системы полива СОЖ, шкивов, балансировочных колец и т.д. Роль неподвижного корпуса на низкоскоростных шпинделях может выполнять шпиндельная бабка.
Также в техническом языке существует подмена понятий: шпиндель как устройство в сборе и шпиндель как вращающаяся часть шпиндельного узла.
Шпиндель вращается в опорах. Роль опор выполняют - высокоточные подшипники, диаметр и тип которых зависит от размерного ряда шпинделя. На фрезерных станках не применяются шпинделя на гидростатических подшипниках, т.к. не обеспечивается усилие резания и минимальная величина отклонения от оси вращения
Основные требования к деталям
Шпиндели для станков с ЧПУ обладать следующими качествами:
-
точностью вращения.
Нормы осевого, радиального и торцового биения переднего конца регламентирует ГОСТ 9726-89 п. 3.4.12, 3.4.15 или аналогичные импортные; - статической жесткостью. Параметр определяется упругими деформациями шпинделя под воздействием сил, возникающих при обработке;
- износостойкостью. Для изготовления деталей используются сплавы с низкой склонностью к истиранию и образованию задиров;
- виброустойчивостью. Максимальные требования предъявляются к высокоскоростным устройствам с ЧПУ, которые используются для чистовой обработки.
Шпиндели классифицируются по типу привода
-
ременной. Вращение передается на вал от рядом расположенного электродвигателя. Преимущества: высокая скорость вращения, простота установки, низкая вибрация. Недостатки - ограничение вращающего момента местом под установку двигателя, ценой двигателя и устройства управления. Устройства работают практически бесшумно и применяются обычно на вертикальных обрабатывающих центрах с ЧПУ.
Иногда при вращении на скоростях выше 5 000 об/мин может появляться свист от выходящего между зубьев воздуха; - зубчатый. Передача крутящего момента происходит через коробку скоростей, расположенной внутри шпиндельной бабки. Преимущества возможность увеличения крутящего момента от электродвигателя. Несколько диапазонов вращения. Недостатки - относительно низкая скорость вращения, вызванная ограничениями кинематики (валов и шестерен). Регулировка вращения может осуществляться автоматически через ЧПУ. Шпиндели такого типа чаще всего устанавливают на универсальные фрезерные станки или обрабатывающие центра с вращающим моментом на шпинделе больше 200 Нм;
- с редуктором. Для увеличения крутящего момента на среднеразмерные фрезерные центра возможна установка ZF редуктора. Осуществляет передачу момента до 400 Нм с переключением скоростей в соотношении 1:1 или 1:4.
-
прямой. Электродвигатель располагается непосредственно над шпинделем, может вращаться с высокой скоростью.
Такое устройство узла позволяет качественно и быстро выполнять чистовую обработку, когда не требуется снятия толстых слоев материала и не прилагаются большие боковые нагрузки. Скорость вращения ограничивается скоростью вращения электродвигателя; - электрошпинделя - совмещение в одном корпусе шпинделя и двигателя. Отличаются высокой скоростью вращения и диапазоном изменения скорости вращения.
Система охлаждения:
- без охлаждения. рекомендуемые режимы работ - до 4 000 об/мин или кратковременно (15-30 минут) выше 4000 об/мин
- с системой охлаждения протоком масла. Масло из "холодильника шпинделя" - специального устройства, обеспечивающего контроль за прокачкой и охлаждением масла, циркулирует через рубашку шпинделя и производит отвод тепла, выделяемого при вращении шпинделя.
Система подачи СОЖ:
- полив вокруг шпинделя
- подача СОЖ под давлением - через инструмент до 30 бар
Предыдущая статья
Следующая статья
Получить консультацию
по инструменту, методам обработки, режимам или подобрать необходимое оборудование можно связавшись с нашими менеджерами или отделом САПР
Также Вы можете подобрать и приобрести режущий инструмент и оснастку к станку, производства Тайваня, Израиля
Отправляя заявку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности
Проработать технологию, подобрать станок и инструмент
Как выбрать шпиндель для фрезерного станка
Работа станков с ЧПУ, используемых в производстве изделий из древесины и металла, напрямую зависит от производительности механизмов, которые участвуют в обработке заготовок.
Во фрезерном станке такую роль выполняет шпиндель — мотор, который получает указания от ЧПУ станка.
От параметров шпинделя зависит производительность станка и качество обрабатываемых заготовок. Поэтому, прежде чем выбрать шпиндель для станка с ЧПУ, необходимо углубиться в специфику этого механизма и понять, как определяется коэффициент производительности станочного резака.
Что входит в состав конструкции шпинделя для станков с ЧПУ?
Шпиндель крепится при помощи специальных кронштейнов к голове фрезерного станка с ЧПУ и является ключевым узлом в работе всего фрезерного оборудования. Почти все шпиндели имеют похожую конструкцию, а в качестве отличий применяются дополнительные механизмы.
Центральным механизмом шпинделя является роторный вал. Он располагается в корпусе при помощи подшипников качения. За вращательные движения отвечает электрический двигатель, который встроен в устройство и обеспечивает асинхронное действие. Режущие инструменты закрепляются на вал при помощи цанговых зажимов.
Они обеспечивают фиксацию инструментов, хвостовики которых могут иметь разный диаметр.
Для установки шпинделя в головной части станка используется специальная каретка, благодаря чему обеспечивается передвижения по осям X, Y и Z.
Система охлаждения шпиндельного станка
Без системы охлаждения невозможно использование шпинделя на станках с ЧПУ в промышленных объемах. Интенсивный рабочий режим приводит к перегреву деталей и их скорому износу.
Грамотно интегрированная система охлаждения почти полностью исправляют эту проблему, гарантирую высокую производительность устройства и безопасность его использования.
В большинстве шпинделей используется воздушная или жидкостная система охлаждения. Каждая из этих систем является по своей сути встроенным механизмом, обеспечивающим теплообмена конструкции, осуществляя круговую циркуляцию жидкости. Также могут использоваться своеобразные рубашки охлаждения.
Воздушное охлаждение шпинделя осуществляется по специальным воздухозаборникам, которые способствуют нагнетанию воздушных масс внутри корпуса устройства.
Из минусов — оно достаточно шумное, зато это дешевый вариант.
Водяное охлаждение естественно тише, и лучше охлаждает, что добавляет мощности шпинделю. Например на шпинделе, мощностью 3,5 кВт с водяным охлаждением уже можно гравировать сталь, с воздушным охлаждением шпиндель такой же мощности не справится с материалом.
Разновидности шпинделей по типу использования
Шпиндели делятся в зависимости от предусмотренной мощности.
Маломощные шпиндели — работают в диапазонах 800-1000 Вт. Такие устройства подходят для работы с тонкой фанерой, стружечным композитными материалами и любым другим нетвердым древесным массивом.
Средняя мощность — шпинделей классифицируется диапазонами от 1500/2200 Вт и выше. Имея в распоряжении такой шпиндель, станок с ЧПУ может обрабатывать более твердую древесину.
Высокая мощность — шпинделя классифицируется диапазонами от 3500-6500 Вт и выше. Такие шпиндели могут обрабатывать твердые породы древесины и мягкие металлы, например, алюминий.
Шпиндели по металлу — у них отдельно вынесен шпиндель двигателя из-за чего у них более мощный крутящий момент на ту же мощность шпинделя. В таком случае мощность шпинделя будет зависеть также от желаемой скорости обработки металла и жесткости металла.
Важно отметить, что производитель шпинделя, вне зависимости от заявочной мощности, может давать рекомендации по типу использования. Некоторые шпиндели рекомендуются для раскроя и гравировки, а другие могут выполнять все типы работ, в том числе и фрезерную резку.
Также, шпиндели делятся на две группы по мощности — от скорости вращения и от крутящего момента.
То есть шпиндель мощностью 1,5кВт может быть разный по крутящему моменту или по скорости вращения. Для твердых материалов важен больше крутящий момент, для мягких больше важна скорость вращения фрезы.
Выбор шпинделя по мощности
Зачастую, шпиндель необходимо подбирать для станка, который выполняет определенный вид работ, поэтому требуемый параметр мощности может подсказать, какой тип устройства следует купить.
Каждый вид станочных работ требует разную мощность оборудования.
Сверление и гравировка требует от 1,5 кВт мощности шпинделя.
Резка (и весь комплекс фрезерных работ) по древесине — от 2,2 кВт до 4,5 кВт.
Обработка твердых пород древесины требуют не меньше 3,5 кВт мощности устройства.
Выбор шпинделя по производителю
Сегодня, рынок сервиса для станочного оборудования переполнен предложениям. Самые популярные среди них - шпиндели из Европы (чаще всего - Италия) и из Китая. Не секрет, что европейское оборудование считается более дорогим, а китайское - наиболее бюджетным и неприхотливым.
Итальянские шпиндели для станков с ЧПУ ничем не отличаются от китайских шпинделей. В итальянских шпинделях конечно риск нарваться на некачественный товар крайне мал, но если знать проверенных китайский производителей, то никак не отличите их от итальянских. Недостатком итальянских шпинделей считается дорогой сервис.
Все детали, чаще всего, бывают оригинальными, поэтому для их замены для последующего ремонта шпинделя, необходимо обращаться к официальному дилерскому центру. Не все имеют в наличии запатентованные детали от итальянских заводов.
В сравнении с итальянскими, китайские шпиндели гораздо дешевле в цене, а их обслуживание не так дорого обходится. Детали к китайским устройствам можно легко найти на рынках станочного оборудования.
Алгоритмы ремонта давно изучены и поставлены на поток. Китайские шпиндели демонстрируют высокую производительность. Такое устройство в распоряжении умелого оператора станка, может демонстрировать впечатляющие производственные показатели и высокую точность работ.
Вывод
Компания WATTSAN протестировала десятки Китайских шпинделей и нашла те, которые обладают непредзайденной надежностью и техническими характеристиками и может гарантировать в станках непревзайденное качество шпинделей.
Шпиндель фрезерного станка с ЧПУ [Полное руководство по сборке]
[ Запчасти для фрезерного станка с ЧПУ Главная ]
Шпиндель с ЧПУ является сердцем любого ЧПУ своими руками.
Он состоит из вращающегося узла с конусом, на котором могут быть установлены держатели инструмента. Двигатель шпинделя с ЧПУ с дополнительной трансмиссией вращает шпиндель с ЧПУ. Трансмиссия согласовывает диапазон оборотов двигателя шпинделя с ЧПУ с максимальной мощностью для оборотов шпинделя, которые идеально подходят для конкретных скоростей и подач разрезаемого материала.
Шпиндели бывают трех типов. Существуют картриджные шпиндели, которые представляют собой просто вращающийся узел без двигателя или трансмиссии. Тогда есть автономные шпиндели различных видов. Например, фрезерные станки с ЧПУ популярны среди любителей ЧПУ своими руками, особенно для фрезерных станков с ЧПУ. Автономные шпиндели объединяют в себе вращающийся узел и двигатель. Наконец, существуют сборные шпиндели, в которых такие детали, как подшипники шпинделя, устанавливаются (обычно) в чугунный корпус. Такая конструкция используется во фрезерном станке Bridgeport или во многих китайских импортных станках, таких как, например, RF-45.
Картриджные шпиндели
Tormach BT-30 Картридж шпинделя с ЧПУ…
Картридж Шпиндели — это то, что использует почти каждый современный VMC. Их удобно заменять и восстанавливать, не прерывая работу станка, их удобнее производить, чем готовые шпиндели, и в целом они просто хорошо работают.
Вот разрез шпинделя картриджа, настроенного для ATC (автоматической смены инструмента), чтобы вы могли получить представление о компонентах:
Шпиндель картриджа ATC с ЧПУ…
Давайте рассмотрим роль каждого компонента:
- Радиально-упорные подшипники: Этот конкретный шпиндель имеет два радиально-упорных подшипника и два радиальных шарикоподшипника (оранжевого цвета). Подшипники могут быть самой важной частью шпинделя и определять его максимальную скорость вращения, а также его жесткость и пригодность для ЧПУ.
- Drawbar: Drawbar используется для «втягивания» держателя инструмента в конус шпинделя, отсюда и название.
- Тарельчатые шайбы: это тип плоской пружины, предназначенной для поддержания натяжения дышла на держателе инструмента.
- Вытяжная шпилька: это сменная деталь, которая ввинчивается в держатель инструмента. Зажим дышла захватывает тяговый штифт, чтобы дышло могло втянуть его в конус.
- Зажим дышла: существуют разные конструкции, но Зажим дышла фиксирует дышло на тяговом шпильке, когда он вводит шпильку достаточно далеко в конус.
- Ведущий шкив: двигатель или трансмиссия вращают шпиндель с помощью ведущего шкива. Показанная конструкция представляет собой зубчатый шкив, но доступно множество стилей.
Амбициозные мастера ЧПУ могут спроектировать и изготовить свои собственные картриджи шпинделя, но гораздо проще купить один. Есть высококачественные (по крайней мере, для рынка DIY) картриджи, доступные по разумным ценам от таких компаний, как Tormach.
Вы даже можете найти бывшие в употреблении шпиндели для картриджей от VMC в таких местах, как eBay. Просто имейте в виду, что если они не в хорошем состоянии, замена одних только подшипников для коммерческого VMC будет очень дорогой.
Если конус поврежден или имеется чрезмерный износ, требующий повторной обработки, вы столкнетесь с очень дорогостоящим проектом.
Автономные шпиндели
Обрезной фрезер Makita: шпиндель 1 1/4 HP с высокой скоростью вращения примерно за 90 долларов… В таком агрегате, как Makita RT0701CR, изображенном выше, есть что понравиться:
- 1,25 л.с.: Это достаточная мощность для весового станка и жесткости рамы, которых вы, вероятно, достигнете в проекте с ЧПУ своими руками.
- Диапазон скоростей от 10 000 до 30 000 об/мин довольно широк.
- Легко монтируется с помощью простого зажима шпинделя. Вы даже можете установить его сбоку от существующего шпинделя, чтобы получить более высокий диапазон оборотов.
Есть и недостатки:
- Державка несъемная. Шпиндель имеет цангу, которая обычно принимает хвостовик инструмента только 1 размера, и нет быстросменных держателей инструмента. Ручная смена инструмента происходит довольно медленно, и вы можете забыть об автоматической смене инструмента.
Маршрутизаторы - и аналогичные шпиндели могут быть очень шумными, хотя это не является универсальным.
Сборные шпиндели
В старых ручных фрезерных станках мы часто встречаем то, что я называю «Сборные шпиндели». С этими шпинделями труднее всего работать и модифицировать, поскольку они буквально встроены прямо в отливку головки шпинделя и не оставляют много места для модификации.
С учетом сказанного, общий подход состоит в том, чтобы, по крайней мере, прижать подвижные иглы для большей жесткости. Другой распространенной модификацией является переход от зубчатых передач (действительно шумных и медленных!) к ременной передаче.
Конусы, тяги и держатели инструментов
Помимо типа шпинделя, еще одно важное соображение связано с конусами, тягами и держателями инструментов. Из обсуждения выше вы должны иметь хоть какое-то представление о том, что такое дышло и резцедержатель. Конус шпинделя относится к размеру и типу держателя инструмента, который подходит к шпинделю.
Например, конус R8, представленный на оригинальных ручных фрезерных станках Bridgeport, очень популярен.
Существует огромное количество вариантов конуса шпинделя, поэтому я остановлюсь только на двух наиболее распространенных для фрезерных станков с ЧПУ «Сделай сам»: R8 и BT 30. Вот чертеж CAD обоих:
BT-30 вверху и R8 внизу…
А вот их фото рядом:
R8 слева, BT30 справа…
Должно быть совершенно ясно, что BT -30 круче. Это предпочтительнее для приложений более высокого уровня, но R8 достаточно для большинства фрезерных станков с ЧПУ DIY. Есть еще много возможностей, и мы подробно расскажем о компромиссах в нашей статье о шпинделе, тяговом брусе и устройстве смены инструмента.
Выбор шпинделя для ЧПУ своими руками
Правильный выбор шпинделя для вашего проекта ЧПУ «Сделай сам» начинается с составления набора сценариев того, как вы хотите использовать станок. При принятии решения важно понимать ряд факторов:
- Какие материалы вы собираетесь резать на станке? Требования к скорости вращения для твердых металлов немного отличаются от требований для мягких материалов, таких как дерево и пластик.
- Фрезы какого размера вы будете использовать?
- Потребуется ли вам когда-нибудь устройство автоматической смены инструмента? Вокруг этого будет принято много решений.
В общем, старайтесь выбирать так, чтобы можно было использовать как можно больше недорогих готовых аксессуаров. Вместо того, чтобы выбирать экзотический конус шпинделя, выберите что-то обычное, чтобы вы могли дешево купить держатели инструментов.
У нас есть серия статей о разработке идеального настольного мини-завода с ЧПУ, в которой подробно рассматриваются все эти конструктивные решения. Для получения информации о шпинделе начните здесь:
[Настольный мини-фрезерный станок с ЧПУ Ultimate, часть 7: шпиндель, дышло и устройство смены инструмента]
И здесь:
[ Настольный мини-фрезерный станок с ЧПУ, часть 8: шпиндель для нашей мельницы]
Конструкция шпинделя
Конструкция шпинделя — это то, чем я был очарован и потратил много времени на изучение.
Реальность такова, что большинству мастеров ЧПУ, работающих своими руками, не нужно об этом знать. Купите себе хороший патронный шпиндель. Преобразуйте существующую мельницу с зубчатой передачи на ременную. Или используйте автономный шпиндель. Ни один из этих проектов не требует от вас очень много знаний о Spindle Design.
Но если вам интересно максимизировать производительность, выйти за рамки возможного и вообще создать много работы (хотя и интересной!) для себя, вам следует немного углубиться в эту область. Я собрал все свои заметки об этом, поскольку они относятся к работе с ЧПУ своими руками, в одной статье из двух частей, чтобы сэкономить ваше время и проблемы:
[Шпиндель фрезерного станка с ЧПУ: подшипники, ременный привод, VFD, ATC и примечания к дизайну]
Просто будьте осторожны - это глубокие воды с множеством акул, которые редко исследуются любителями ЧПУ своими руками.
Шпиндели — Gilman Precision
Шпиндели для любых нужд
Повышая производительность и эффективность станков, Gilman Precision предлагает комплексный системный подход для шлифовальных, расточных и фрезерных шпинделей.
Шпиндели наших станков могут быть специально разработаны для выполнения любой функции обработки, от удаления таких материалов, как металлы и пластмассы, до позиционирования и вращения. Шпиндели могут поставляться с ременным приводом, со встроенным (встроенным) мотором или с прямым приводом на инженерной основе. Доступны нестандартные материалы и покрытия, а также большой выбор аксессуаров.
Фрезерные шпиндели
Мы разрабатываем и производим прецизионные фрезерные шпиндели для любых операций фрезерования, от небольших отдельных деталей до крупных групповых фрезерных операций. Используя вращающиеся фрезы для удаления материала, наши фрезерные шпиндели с ЧПУ бывают моторизованными или с ременным приводом.
Шлифовальные шпиндели
Шлифовальные шпиндели Gilman являются одними из лучших в мире. Шпиндели наших шлифовальных станков с ЧПУ используются для чистовой обработки деталей, требующих низкой шероховатости поверхности и точных размеров.
Обычно они используются для удаления небольшого количества металла, но при необходимости могут снимать большие объемы.
Расточные шпиндели
Расточные шпиндели используются для увеличения и достижения большей точности предварительно просверленного отверстия. Наши расточные шпиндели с ЧПУ, используемые и пользующиеся доверием во многих отраслях благодаря своей точности и прецизионности, также могут использоваться для вырезания конических отверстий и поставляются в вариантах с моторизованным или ременным приводом.
Gilman Precision предлагает стандартную линейку станочных шпинделей с ременным приводом в блочной и патронной конфигурациях со скоростью вращения до 24 000 об/мин и мощностью 30 л.с. Доступны индивидуальные предложения.
Моторизованные низко- и высокоскоростные станочные шпиндели, предназначенные для любого применения, различных размеров и конфигураций, как в стандартных, так и в высокочастотных моделях. Индивидуальные моторизованные шпиндели также доступны для удовлетворения ваших конкретных потребностей.
Представляем новейшее и наиболее универсальное дополнение к нашей линейке шпинделей для прецизионных станков: компактный мотор-шпиндель InTronix, сочетающий в себе преимущества наших шпинделей с ременным и моторизованным приводом.
Сделать запрос
Чтобы запросить коммерческое предложение, свяжитесь с нами, используя контактную форму.
Если у вас есть предмет, который мы можем отремонтировать для вас, нажмите на форму запроса на ремонт ниже.
Используйте наш конфигуратор продуктов , чтобы загрузить чертеж для использования в вашей конструкции.
Если вы хотите связаться с нами напрямую, позвоните нам по телефону 262-377-2434 или напишите нам по адресу [email protected]
Эти инженерные решения, предназначенные для различных отраслей и областей применения, разрабатываются высококвалифицированной, знающей и опытной командой, которая обеспечивает своевременную поставку в рамках бюджета.
