Зачем нужен шпиндель в токарном станке

Что нужно знать при покупке шпинделя для токарного станка?

Токарные шпиндели не самая увлекательная тема, но нет ни одной детали, которая была бы важнее для работы токарного станка, чем шпиндель.

Что такое шпиндель токарного станка? Шпиндель соединяется с осью двигателя станка через переднюю бабку. Это та часть токарного станка, которая вращается — без вращающегося шпинделя токарный станок вообще не является токарным станком. Сам шпиндель обычно представляет собой металлическую пластину или диск. У одних шпинделей вал выходит за пределы станины токарного станка, у других он просто находится заподлицо с бабкой.

Вращающаяся часть шпинделя соединяется через бабку с осью. Другими словами, шпиндель работает как мост — он соединяет вращательное движение оси с заготовкой и задней бабкой, обеспечивая токарному станку уникальный диапазон операций резания.

Все о токарных станках

Токарные станки, или станки для токарной обработки, являются одними из старейших станков. В отличие от фрезерных станков, в токарных станках вращается заготовка, а не резец. Это позволяет выполнять резы необычной геометрии — например, нарезать резьбу на валу. Токарные инструменты обычно представляют собой стационарные резцы, хотя в некоторых случаях сам режущий инструмент может быть закреплен на шпинделе, что позволяет использовать его так же, как и традиционную дрель.

Читайте также:  Обзор станков белмаш 2500

Токарные станки бывают разных форм и размеров, от промышленных станков с ЧПУ до миниатюрных токарных станков. Токарные станки широко используются как для токарной обработки дерева, так и для металлообработки. Большинство токарных станков состоит из корпуса двигателя, бабки, шпинделя или мотор-шпинделя, который соединяется с двигателем, станины, а затем задней бабки токарного станка. Задняя бабка часто имеет свой собственный шпиндель, что позволяет устанавливать заготовку между центрами.

Два вида шпинделей

Шпиндели бывают разных типов, но все шпиндели имеют прямой или ременной привод. Шпиндели с ременным приводом характерны для токарных станков старой модели, они дольше раскручиваются до максимальных оборотов и дольше замедляются. Это время цикла становится важным при обработке большого количества деталей, особенно мелких деталей которым требуется короткое время обработки. В некоторых случаях на раскрутку токарного станка может потребоваться почти столько же времени, сколько на обработку детали.

Шпиндели с прямым приводом являются стандартом для современных токарных станков. Они могут достигать максимальной скорости вращения шпинделя в два раза быстрее, чем модели с ременным приводом, и, соответственно, лучше подходят для крупносерийного производства.

Все о соединениях

Шпиндель соединяет вращающуюся ось с заготовкой — но как?

Первоначально большинство токарных станков имели шпиндели с резьбой. Патроны и зажимы можно было навинтить на шпиндель, а затем использовать для закрепления заготовки. Однако при определенных условиях эти резьбовые шпиндели могли открутиться. Если оператор запускал шпиндель в обратном направлении, а затем пытался исправить свою ошибку слишком быстро, инерция заготовки приводила к тому, что она быстро отвинчивалась от шпинделя. Тогда патрон, заготовка и все, что к ней прикреплено, вращаясь, полетит из токарного станка, разбивая все и вся на своем пути.

Чтобы решить эту проблему, большинство современных токарных станков отказались от резьбовых шпинделей. Сегодня можно найти различные механизмы фиксации, разработанные для того, чтобы быстро, но надежно закрепить патроны и режущие инструменты на шпинделе, не опасаясь, что при резком обратном ходе они открутятся.

Кулачковые замки, стопорные болты и другие методы дают современным операторам больше уверенности в том, что ничего не отсоединится. Но самым распространенным методом крепления патронов к шпинделю является использование конуса.

В машинных конусах используется конический «наружный» фитинг, который вставляется в отверстие с внутренней резьбой. В некоторых конусах для скрепления деталей используется только трение, в других — штифт, винт или тяговое устройство в основании конуса для удержания двух деталей вместе.

Что нужно учитывать при выборе шпинделя для токарного станка

Вам нужен новый шпиндель для токарного станка? Большинство токарных станков имеют шпиндель определенного размера — они не являются полностью взаимозаменяемыми. Возможно, вы сможете изменить соединения, добавить дополнительные приспособления, например, другой патрон, или найти адаптер для нового соединения шпинделя. Что бы вы ни делали, вам нужно помнить о нескольких вещах:

Размер — чем больше токарный станок, тем больше шпиндель. В частности, для токарных станков по металлу требуются сверхпрочные, усиленные шпиндели, способные выдержать вес тяжелых металлических заготовок. Если вы решили заменить или модернизировать свой шпиндель, не экономьте — покупайте то, что способно выдержать нагрузку.

Простота — MT (machine taper) у нас он известен как конус инструментальный, это стандартное соединение, но существуют и другие. И сами конусы бывают разных видов — есть стандартные машинные конусы, а также конусы Морзе, которые не имеют дополнительной защиты в виде дышла.

Скорость — учитывайте это соображение наряду с размером. Токарные станки имеют максимальную скорость вращения шпинделя. Маленьким токарным станкам может потребоваться высокоскоростной шпиндель, в то время как большие токарные станки будут меньше полагаться на скорость и больше на высокий крутящий момент.

Эти соображения относятся не только к токарным станкам по металлу; мастерские, использующие токарные станки по дереву, также должны должным образом заботиться о шпинделях своих станков. Большинство токарных станков по дереву не требуют таких же сверхмощных шпинделей, как высококлассные токарные станки с ЧПУ.

Уход за шпинделем

Шпиндель — это движущая сила вашего токарного станка. Не уделив внимание их обслуживанию вы рискуете получить поломку шпинделя и тогда ваш токарный станок станет бесполезным.

Балансировка — в большинстве шпинделей имеются установочные винты для поддержания равномерной балансировки и свободного вращения шпинделя. Обязательно проверьте и откалибруйте шпиндель при замене старого или модернизации имеющегося.

Смазка — шпиндели — это не просто место соединения; они включают в себя отшлифованные подшипники и внутренние детали, обеспечивающие бесперебойную работу всей системы. Большинство отказов шпинделей происходит не из-за большой нагрузки, а из-за плохого обслуживания и отсутствия смазки или охлаждающей жидкости, что приводит к блокировке и выходу из строя подшипников шпинделя.

Приобретайте сменные шпиндели или модернизацию у известных производителей. Старые шпиндели часто можно не заменять, а ремонтировать; воспользуйтесь услугами надежного ремонтного центра, чтобы быстро восстановить работоспособность токарного станка.

Заключение

Шпиндель токарного станка является важной частью любого нового или бывшего в употреблении токарного станка. При покупке, замене или самостоятельном ремонте старого шпинделя обязательно потратьте время и деньги, чтобы сделать работу правильно. Ваш токарный станок отблагодарит вас за это!

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Источник

Шпиндель токарного станка

Шпиндель – составная часть токарного станка, играющая важнейшую роль в процессе обработки заготовок. Он выполнен в виде вала с проделанным отверстием в виде конуса, предназначенного для установки инструментов. Шпиндель токарного станка изготавливается из высокопрочной стали, что необходимо для безопасной эксплуатации станка, долговечности детали и высокой точности выполняемых работ. Он считается главным элементом станка, так как остальные узлы и детали предназначены для обеспечения его работы.

Устройство

Шпиндель представляет собой стальной вал, впереди которого установлено крепление для рабочего инструмента. В классическом образе шпиндель установлен на высокоточных подшипниках качения. Для обеспечения необходимой точности работы в процессе эксплуатации на опоре шпинделя установлено специальное кольцо. Регулировка кольца происходит с помощью регулировочной гайки, Затягивание которой смещает гайку по шпинделю, что обеспечивает устранение образовавшихся в процессе работы зазоров

Конструкция шпинделя зависит от множества факторов, обычно от сферы назначения, типа и устройства станка, размеров и скорости работы. Раньше основой этого узла выступали подшипники, отклонение на которых достигало 1 мкм. На сегодняшний день требования к шпинделям усилились, поэтому современные образцы изготавливаются с применением магнитных или воздушных опор. Подобное решение позволяет добиться минимального отклонения, не превышающего 0,2 мкм.

Для более высокой точности, при которой погрешность обработки ниже 0,03 мкм, применяется особый способ привода. Шпиндель приводиться в движение и разгоняется с помощью маховика, но работы выполняется после отключения маховика и работе шпинделя за счет инерции.

Конструкция узла должна соответствовать следующим требованиям:

  1. Точность. Подбирается исходя из модели станка, обрабатываемого материала и технологических требований.
  2. Быстроходность. Разные типы шпинделей вращаются на разных скоростях, чем быстрее скорость обработки заготовки, тем выше качество выполненной работы.
  3. Жесткость. Определяется соотношением величины прогиба шпинделя и уровня радиального биения. Чем данный показатель ниже, тем выше качество работы.
  4. Долговечность. Срок эксплуатации узла, в первую очередь, зависит от качества используемого подшипника.
  5. Виброустойчивость. Шпиндель должен быть толерантным к вибрации к внешней вибрации станка, что обеспечивает высокую точность работы инструмента.
  6. Допустимый нагрев. Определяется максимальной температурой нагрева узла, при котором не изменяются эксплуатационные характеристики шпинделя.
  7. Несущая способность. Характеризует рекомендуемые вес и размеры рабочего инструмента.

Обычно шпиндель не рассматривается как отдельная конструкция. Чаще всего рассматривается весь комплекс токарно-винторезного станка, включающий электродвигатель, привод, переднюю бабку и шпиндель. Электродвигатель можно менять, использовать даже силовые установки, работающие от постоянного тока. Главное, чтобы все составные части соответствовали электрической схеме станка.

Назначение шпинделя

Основным назначением шпиндельной бабки является фиксация рабочих инструментов (сверл, разверток, метчиков и других деталей). Обычно в конструкции используется вращающийся шпиндель, который применяется для снятия стружки, вырезания пазов и придания формы заготовкам. Через него происходит передача крутящего момента з электродвигателя на деталь, а также изоляция рабочего инструмента от вибрационных нагрузок, который принимает на себя подшипник. Фиксация инструмента происходит с помощью зажимного патрона, установленного на конце шпинделя.

Сборка и ремонт

Изначально настройка и сборка шпиндельной бабки производиться в заводских условиях, поэтому вмешиваться конструкцию узла не нужно. Все работы выполняют согласно ремонтной документации узла бабки шпиндельной. Дополнительную регулировку можно проводить после определенного срока эксплуатации, когда заметно ухудшение точности. Настройка проводится с помощью регулировочной шайбы.

На срок эксплуатации сильно влияет система электроторможения, схема устройства и настройки которой предоставляется производителем.

Ремонт шпинделя должен выполняться квалифицированным мастером, его сложность зависит от типа износа:

  1. Износ шейки. Во время эксплуатации шейка покрывается большим количеством задирок. Избавиться от них можно проточив шейку, с последующей шлифовкой и полировкой. Полировку можно выполнять мелкой наждачной или пастой ГОИ. При работе со шлифовальной машиной нужно смазывать деталь маслом.

Главное, чтобы после ремонта не уменьшился диаметр шейки, если достичь того невозможно, шейка обтачивается и на нее надевается посадочная втулка из стали той же марки.

  1. Износ конуса. Наиболее часто встречающаяся проблема, которая возникает из-за небрежного обращения со станком. Износ происходит из-за провертывания хвостовика инструмента и забивания металлической пылью. Степень износа определяется с помощью калибра. На него наносят несколько полосок мелом, вставляют калибр в конус, и по стертому мелу определяют проблемные места. Перед проверкой конус обязательно чистится и шлифуется. В случае обнаружения проблем, конус пришлифовывается или растачивается.
  2. Износ посадочного места. Посадочное место часто ослабляется в местах установки подшипников. Для исправления проблемы его хромируют или металлизирует. В некоторых случаях можно установить кольцо и обточить его до необходимого диаметра.
  3. Износ шпоночных пазов. Шпоночный паз обычно подгоняется под необходимую шпонку. В некоторых случаях нарезается новый паз в другом месте.
  4. Износ подшипников. В случае сильного износа подшипников лучше всего полностью их изменить, так как выполнять самостоятельный ремонт без специального инструмента невозможно. При использовании подшипников скольжения есть возможность постепенной регулировки зазоров, что значительно увеличивает срок эксплуатации.

Качественная шпиндельная бабка токарного станка при правильной эксплуатации и уходе будет качественно выполнять свою работу весь эксплуатационный срок. Главное, периодически проверять износ узла и точность обработки заготовок.

Источник

Шпиндель станка: определение, назначение, устройство

Производственное оборудование получило весьма широкое распространение, так как за счет механизации процесса существенно повышается качество получаемого результата, снижается его стоимость, а также ускоряется процедура. Довольно большое распространение получило понятие шпинделя. Шпиндель станка устанавливается для фиксации инструментов, а также заготовок. Бытовой вариант исполнения напоминает фрезерный станок или дрель. Подробное описание того, что такое шпиндель во многом позволяет определить его предназначение и многие другие свойства. Рассмотрим особенности конструкции подробнее.

Устройство и характеристики

Практически все конструкции шпинделя схожи, однако технические характеристики могут существенно отличаться. Особенностями можно назвать нижеприведенные моменты:

  1. Роторный вал фиксируется в корпусе за счет подшипника качения. При этом могут применяться самые различные варианты исполнения подшипника качения, некоторые характеризуются повышенной устойчивостью к вибрации, другие обходятся намного дешевле. Большая часть оборудования предусматривает подачу смазывающего вещества в зону скольжения. За счет этого существенно повышается ресурс работы, а также снижается степень нагрева всего механизма.
  2. Главное вращательное движение передается от асинхронного двигателя, который также монтируется в корпусе. Подобный механизм питается от электричества, может работать от напряжения 220 В или 380 В. На протяжении длительного периода проводилась установка исключительно трехфазного варианта исполнения, так как он характеризовался большей мощностью и устойчивостью к возникающей нагрузке. Однако через некоторое время появились более современные конструкции моделей на 220 В, которые позволили ставить оборудование в бытовых условиях.
  3. Не стоит забывать о том, что шпинделю передается вращательное движение. При этом оно может передаваться напрямую или через различный привод, каждый характеризуется своими определенным особенностями. Примером можно назвать клиноременную передачу, представленную сочетанием шкивов различного диаметра и ремня с определенным профилем. За счет натяжения ремень может передавать существенное усилие, в случае превышения допустимого показателя ремень начинает проскальзывать и исключается вероятность повреждения основных элементов. для передачи особых свойств проводится установка зубчатых колес, в некоторых случаях есть возможность провести их замену.
  4. На валу находятся зажимы цангового типа. За счет подобной конструкции обеспечивается крепление инструмента с определенным диаметром хвостовика. Стоит учитывать, что не всем инструменты могут быть зафиксированы в подобном устройстве. В случае, когда фиксация проводится по внешней цилиндрической поверхности обеспечить высокую степень надежности практически невозможно. Именно поэтому инструменты изготавливают со специальными хвостовиками, которые исключают вероятность осевого смещения.
  5. Довольно большое количество вариантов исполнения имеет систему охлаждения. Она может быть воздушного или жидкого типа. Стоит учитывать, что только при обеспечении надлежащего охлаждения можно эксплуатировать устройство на протяжении длительного периода.
  6. Сложное устройство шпинделя станков с ЧПУ. Это связано с тем, что подобные фрезерные станки характеризуется повышенной точностью в работе, а также большой сложностью по причине применения блока числового программного управления. Устройство с ЧПУ может быть подвижным и работать в автоматическом режиме, то есть выполнять сжатие детали без участия оператора. Часто встречается гидравлический привод, который характеризуется относительно невысокой стоимостью и возможностью передачи большого усилия. Электрические более точные и характеризуются большой скоростью срабатывания.
  7. Рассматривая характеристики шпинделя следует уделить внимание максимальной и минимальной скорости вращения. Она наиболее актуальна для устройства, которое предназначено для фиксации заготовки.

Стоит учитывать, что стандартный ряд частот вращения во многом зависит не от устройства и где находится шпиндель, а от особенностей механизма привода. Производители фрезерных станков указывают стандартные значения частоты вращения шпинделя или диапазон. Некоторые устройства позволяют проводить плавную регулировку параметров. Также есть шпиндельный привод, который классифицируется по достаточно большому количеству признаков.

Принцип работы

Работа практически всех станков основана на использовании режущих инструментов. Классическая конструкция шпинделя позволяет проводить надежное крепление инструмента в скоростном или силовом режиме.

Рассматривая особенности шпинделя станка скоростного типа следует уделить внимание тому, что его предназначение заключается в срезании небольшого слоя металла с поверхности заготовки.

Ключевыми особенностями подобного процесса можно назвать следующее:

  1. Есть возможность существенно повысить показатель производительности, для чего выбирается большая скорость резания. Стоит учитывать, что практически во всех случаях проводится составление технологической карты, в которой и указываются основные параметры: подача, скорость резания и некоторые другие.
  2. Подобный вариант исполнения шпинделя получил широкое распространение в случае финишного точения или фрезерования на станке. Именно поэтому требуется устройство повышенной мощности.
  3. В большинстве случаев для передачи вращения устанавливается асинхронный двигатель повышенной мощности. Изменить частоту вращения можно за счет зубчатой или ременной передачи.
  4. Некоторые конструкции напрямую соединены с валом устанавливаемого электрического двигателя, все промежуточные элементы отсутствуют. В подобном случае слишком большое усилие может стать причиной перегрузки мотора. Однако, отсутствие промежуточного элемента позволяет существенно уменьшить размер инструмента. Поэтому в электрических инструментах установленный двигатель напрямую связан со шпинделем.

Рассматривая принцип работы следует уделить внимание тому, что силовые и скоростные конструкции также имеют различный принцип работы. Силовые установки характеризуются следующими особенностями:

  1. Устанавливаются специальные переходные втулки конической формы, которые выступают в качестве переходника. Они изготавливаются самыми различными производителями, существенно повышают степень крепления устройства. Втулки подбираются в зависимости от особенностей хвостовика инструмента.
  2. При установке инструмента хвостовик фиксируется непосредственно во втулке, после чего в отверстии шпинделя. За счет этого обеспечивается равномерное распределение возникающей нагрузки.

Сегодня вал шпинделя токарного станка не соединяется напрямую с мотором. Это связано с тем, что возникающая переменная нагрузка может привести к повреждению электрического двигателя. Чаще всего устанавливается клиноременная передача или комплект шестерен. За счет этого обеспечиваются наиболее безопасные условия эксплуатации.

Применение шпинделя

Используется подобное устройство при создании самого различного оборудования и инструментов. Как ранее было отмечено, назначение заключается в фиксации инструментов и деталей. Область применения может быть существенно расширена за счет применения различной оснастки. Среди особенностей отметим следующее:

  1. Все электрооборудование производится при применении шпинделя. Оно используется для непосредственной фиксации различных насадок.
  2. Фрезерные станки получили весьма широкое распространение. Это связано с тем, что при применении фрезерного станка можно получить корпусные детали различного типа.
  3. Шпиндель можно встретить и как отдельный узел других станков, к примеру, токарной группы. Предназначение в этом случае заключается в фиксации проката для его обработки.

Ключевыми особенностями механизма можно назвать то, что оно обеспечивает надежное крепление инструмента и деталей даже при высокой осевой скорости и вращении.

Классификация шпинделей

Выделяют несколько различных типов рассматриваемого устройства, все виды шпинделей станков фрезерной группы характеризуются своим определенными особенностями. Основными видами можно назвать:

  1. Коллекторные получили весьма широкое распространение при изготовлении фрезерных станков, которые предназначены для гравировки и ювелирной обработки. Чаще всего в эту группу относится устройство с цангой высокоскоростного типа. Резка мягких сплавов может проходить при применении версии цанги ER11 на станке различных групп.
  2. Высокоскоростные варианты исполнения чаще встречаются в конструкции фрезерных станков. Именно высокоскоростной шпиндель позволяет существенно расширить возможности фрезерных станков с числовым программы управлением.
  3. В отдельную групп также относится конструкция, способная подавать охлаждающую жидкость в зону обработки. За счет этого существенно снижается температура в зоне резания, поэтому можно существенно повысить показатель производительности.
  4. Крепление фрезы станков осуществляется за счет цанги, которая также дополняется гайками. При изготовлении цанги применяется металл с повышенной твердостью.
  5. В продаже встречается продукция европейских и китайских происхождения. Дешевле всего обходится именно продукция китайских производителей. Они применяют подшипники из керамики, которые могут выдерживать существенную нагрузку.

На современном рынке доступно довольно большое количество различных шпинделей, которые могут устанавливаться на фрезерных станках. При этом классификация проводится по типу применяемой системы охлаждения, способу фиксации режущего инструмента и заготовки. Вариант исполнения с мощностью около 0,8 кВт может применяться для обработки небольших изделий, а также выполнения гравировки. Анкерный вариант исполнения распространен в меньшей степени, но все может применяться при в определенных случаях.

Как выбрать шпиндель?

Есть довольно много рекомендаций, касающихся непосредственного выбора шпинделя для фрезерного станка. Стоит учитывать тот момент, что шпиндель токарного станка существенно отличается, так как его предназначение заключается в креплении заготовки. Основными рекомендациями назовем нижеприведенные моменты:

  1. Для начала рассматривается то, какая нагрузка будет оказываться на хвостовую часть. При этом не стоит забывать о том, что выделяют два различных типа нагрузки: осевая и центробежная. В случае, когда за один проход будет сниматься большой слой металла следует выбирать механизм с большей устойчивостью к нагрузке.
  2. Еще одним критерием выбора можно назвать количество оборотов, при котором будет работать оборудование. Этот показатель указывается в инструкции по эксплуатации всех фрезерных станков и электрического инструмента.
  3. Габаритные размеры также имеют важное значение. От этого зависит минимальный и максимальный диаметр устанавливаемого инструмента.
  4. Важным моментом является то, какая фирма занимается выпуском устройства для станка. От этого зависит качество сборки, длительность эксплуатации, основные эксплуатационные характеристики.
  5. Некоторые производители фрезерных станков также указывают то, какой шпиндель подходит в большей степени. Рекомендуется следовать рекомендациям по выбору, так как указываемый механизм подходит в большей степени.

Как правило, рассматриваемые устройства выполнены в универсальном виде. За счет этого есть возможность подобрать самый подходящий вариант исполнения для самых различных фрезерных станков.

В заключение отметим, что шпиндель является сложной конструкцией, которая предназначена для фиксации различных элементом на момент работы.

Именно поэтому его выбору следует уделять довольно много внимания, так как некачественная и ненадежная конструкция не сможет прослужить в течение длительного периода. Следует уделять внимание и правильности установки, так как допущенные ошибки могут стать причиной появления самых различных дефектов.

Источник

Оцените статью