Шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ

Шпиндель — важнейший элемент станка с ЧПУ. Он совмещает в себе мотор, который передает вращательное движение на фрезу или другой обрабатывающий инструмент, и удерживающую этот инструмент цангу. В нашей новой статье мы рассматриваем разные типы шпинделей для станков с ЧПУ.

Источник: vseochpu.ru 

Читайте материал, и определите, какой тип шпинделя подходит для решения ваших задач.

Содержание

• Что такое шпиндель станка с ЧПУ
• Классификация шпинделей для станка с ЧПУ
  • По направлению оси вращения
  • По максимальной скорости вращения
  • По способу смены инструмента
  • По типу привода
• Особенности конструкции шпинделя для станка с ЧПУ
• Какими качествами должен обладать хороший шпиндельный узел фрезерного станка с ЧПУ?
  • Мощность шпинделя: как выбрать шпиндель для фрезерного станка?
  • Способы охлаждения
• Выводы

Что такое шпиндель станка с ЧПУ

Источник: norwegiancreations.com

Шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ —  это компактный двигатель, совмещенный с цанговым самозажимным патроном. Шпиндель используется для фиксации режущего инструмента и придания ему вращательного движения. Чаще всего таким инструментом является фреза, но для некоторых задач используют точильный камень или сверло.

Шпиндели различают по основным техническим параметрам: режиму эксплуатации, типу совместимых материалов, мощности. Особенность шпинделя фрезерного станка с ЧПУ — исключительно высокая устойчивость к осевым и радиальным нагрузкам. Устройство обладает высоким запасом прочности. 

Источник: norwegiancreations.com

От надежности механизма и мощности двигателя шпинделя зависит производительность фрезерного станка, максимальные габариты обрабатываемой детали, а также материалы, которые подходят для обработки. Подробнее о материалах мы поговорим ниже, но вкратце можно отметить, что маломощные устройства подходят только для работы по дереву и некоторым полимерам, например акрилу, а высокомощные позволяют обрабатывать мягкие металлы: алюминий, медь.

Классификация шпинделей для станка с ЧПУ

Источник: norwegiancreations.com

Существует ряд параметров, по которым различают шпиндели для станков с ЧПУ.

По направлению оси вращения

• Вертикальный;
• Горизонтальный;
• Универсальный.

По максимальной скорости вращения

• Низкоскоростные — до 2500 об/мин;
• Среднескоростные — до 12 000 об/мин. Шпиндель получает вращение от электродвигателя, причем мотор работает через редуктор и смещен относительно оси шпинделя;
• Высокоскоростные — до 18 000 об/мин, что требует повышенных требований к исполнению оборудования. В таких устройствах мотор зафиксирован на оси шпинделя;
• Ультравысокоскоростные — до 70 000 об/мин. 

По способу смены инструмента

• Механизированные — состоят из штревеля и устройства зажима-разжима;

• Ручные — состоят из штревеля, болта и цанги.

По типу привода

Источник: perezcamps.com

Чем выше скорость вращения шпинделя и чем мощнее мотор, тем сложнее и надежнее должно быть устройство, передающее вращающий момент на обрабатывающий инструмент. Распространенные типы привода в шпинделе:

• Ременной — электродвигатель через ремень передает момент на расположенный рядом с ним вал. Преимуществом такой конструкции являются высокая скорость вращения, простота устройства, низкая вибрация. Однако у ременной передачи есть и недостатки — ограничение вращающего момента местом под установку двигателя, цена двигателя.
• Зубчатый — для передачи крутящего момента используется коробка скоростей, которая установлена внутри шпиндельной бабки. Такие механизмы позволяют увеличивать крутящий момент от электродвигателя, но к недостаткам конструкции относится сравнительно низкая скорость вращения, обусловленная ограничениями кинематики (валов и шестерен). Чаще всего зубчатая передача встречается на станках с вращающим моментом на шпинделе больше 200 Нм;
• С редуктором — такая конструкция позволяет увеличить крутящий момент с максимального значения на моторе в 400 Нм;
• Прямой — в таком механизме электродвигатель находится над устройством для фиксации фрезы. Допускает вращение шпинделя с высокой скоростью, что удобно при чистовой обработке поверхностей;
• Электрошпиндели — в одном корпусе совмещены и шпиндель и двигатель, что позволяет легко менять скорость вращения в широком диапазоне значений.

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. 

Какими качествами должен обладать хороший шпиндельный узел фрезерного станка с ЧПУ?

Источник: pevlabs.com    

Качество шпинделей для станков с ЧПУ принято описывать по таким параметрам:

• Точность вращения — для определения параметра введены нормы ГОСТ 9726-89 п. 3.4.12, 3.4.15;
• Статическая жесткость — значение, которое можно установить под воздействием сил, возникающих при обработке;
• Износостойкость — параметр, который зависит от использованных при изготовлении материалов;
• Виброустойчивость — находится в прямой зависимости от максимальной скорости вращения шпинделя. 

Мощность шпинделя: как выбрать шпиндель для фрезерного станка?

Источник: pevlabs.com 

Существует прямая закономерность — чем выше мощность шпинделя, тем выше производительность фрезерного станка с ЧПУ. Соответственно, на мощных модификациях допускается обработка металлических заготовок и деревянных плит большой толщины.

Типология шпинделей, в зависимости от мощности, выглядит следующим образом:

• До 600 Вт — для сверловки или гравировки небольших деталей;
• До 1400 Вт — для обработки твердых пород древесины и мягкого металла;
• Свыше 1400 Вт — для сложных интенсивных работ по различным материалам.

Способы охлаждения

Источник: pevlabs.com 

В зависимости от мощности и скорости вращения шпинделей, они могут дополнительно оснащаться системами охлаждения. Наиболее распространенные технологии:

• без охлаждения — такая конструкция используется только на моторах со скоростью вращения меньше 4 000 об/мин;
• Жидкостное охлаждение — примитивная система с циркулирующей жидкостью, через рубашку шпинделя, с накопителем около станка, в роли накопителя используется любая емкость, защищенная от попадания пыли и стружки;
• Масляное охлаждение — масло охлаждается в холодильной установке, после чего прокачивается через рубашку шпинделя, что и обеспечивает теплоотвод.

Выводы

Как видно из нашей статьи, выбор шпинделей с определенными характеристиками зависит от условий эксплуатации. В одних случаях важнейшим параметром является высокий крутящий момент, в других — низкий уровень шума при работе аппарата. Определив для себя приоритеты в работе фрезерного станка, вы сможете быстро определить оптимальный тип шпинделя.