что это такое, назначение, устройство, чертежи
Шпиндель — одна из важнейших частей токарного станка. Не будет преувеличением сказать, что без него станок — лишь груда металла, ведь практически все части, которые используются в токарном станке, предназначены для поддержания работы шпинделя.
Поэтому в этой статье будет рассказано о том, зачем он нужен, какие к нему предъявляются требования и ещё многое другое.
Содержание:
- 1 Что представляет собой шпиндель для токарного станка
- 1.1 Чертеж и конструкция устройства
- 1.2 Требования к шпиндельному узлу
- 1.3 Назначение и принцип действия
- 2 Инструкция по эксплуатации
- 3 Как производится регулировка и ремонт шпинделя
- 4 Заключение
Что представляет собой шпиндель для токарного станка
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.
- «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.
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.
Инструкция по эксплуатации
Перед тем, как вообще использовать шпиндель с токарным патроном для работы с заготовками, необходимо провести обкатку, о которой чуть позже.
После того, как обкатка была завершена, можно приступать к самой работе. Если в шпиндельном узле используются подшипники, то их смазывают специальной смазкой, которая помогает использовать возможности шпинделя по полной на высокой скорости.
Это позволяет шпиндельным узлам служить на протяжении всего времени, которое им отводят производители. Конструкция шпинделя сделана так, чтобы эта замазка могла смазывать все движущиеся части, при этом не позволяя ей выбраться из подшипника.
Также, благодаря конструкции, не только смазка не может выбраться наружу, но и различная грязь не сможет забраться внутрь шпиндельного узла.
Промывку необходимо производить с тщательным соблюдением мер обеспечения чистоты рабочего места и инструментов. При промывке подшипника, в случае констатации предельных или запредельных люфтов, а также износа беговых дорожек или выкрашивании текстолитового сепаратора, рекомендуется произвести полную замену подшипников шпинделя.
Кроме, выше указанного, в ряде случаев, когда шпиндель имеет высокую степень технологической загрузки, а режим его работы относится или близок к категории «круглосуточный», замену смазки в подшипниках следует производить по истечении определённого эмпирическим путем периода времени работы шпинделя.
Как производится регулировка и ремонт шпинделя
Обкатка или регулировка шпинделя, осуществляют следующим образом: нужно выполнить пять циклов каждый по двадцать минут. При этом необходимо делать перерывы между циклами по примерно две минуты.
Если же режимы работы были нарушены, а также если воздух в помещении, где выполняются работы, был сильно загрязнён пылью и грязью, то трущиеся поверхности достаточно быстро приходят в негодность, смазка, которая заливается ещё при производстве и должна служить на протяжении всего срока работ, начинает терять свои свойства.
Из-за этого трения начинает вызывать сильное повышение температуры и подшипники, после некоторого времени такой работы, приходят в негодность и больше не могут выполнять возложенные на них функции.
Чтобы избежать такого печального развития событий, нужно при первых признаках перегрева, а также при появлении вибраций и необычных звуков, шпиндельного узла немедленно прекратить работу с заготовкой и в срочном порядке произвести техническое обслуживание шпинделя.
Оно состоит из: снятия защиты со шпиндельного узла, очистки и смазывания новой, качественной смазкой, которая предназначена для высоких скоростей.
Важно!
Не стоит забывать про выбор марки, так как она зависит от того, какой вид шпинделя и подшипника используется.
Заключение
Из этой статьи понятно, для чего нужен шпиндельный узел в токарном станке. Это очень важная деталь, которая используется во всех токарных станках в наше время, не исключая и станки с ЧПУ.
Важно лишь знать, какой вид подойдёт под конкретные виды работ, ведь от этого зависит то, насколько хорошо шпиндель будет справляться со своей работой и сколько он сможет прослужить. А поэтому всегда внимательно следите за своим рабочим местом и тогда неожиданные поломки не смогут прервать вашу работу.
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 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.
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.
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
Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «Токарный станок по дереву — своими руками!» и «Реставрация станков — увлекательные видео».
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
Токарный шпиндель: как это работает?
Шпиндель токарного станка является одним из наиболее важных компонентов токарного станка, который определяет его возможности обработки.
Вращает заготовку, в то время как режущий инструмент перемещается по осям X и Z для выполнения требуемой операции обработки.
В этой статье содержится подробное руководство по шпинделю токарного станка и его различным аспектам, таким как конструкция, типы и назначение.
Я также расскажу о вероятных проблемах, с которыми вы можете столкнуться при работе со шпинделем токарного станка, и о том, что следует учитывать при покупке шпинделя.
Что в этой статье?
- Токарный шпиндель
- Компоненты шпинделя токарного токарного станка
- Типы шпинделей с токарным стеклом
- Ручной против CNC Spindle
- Общие терминации с Lathe Spindle
- Общие терминации с Lathe Spindle
- .
- Заключительные мысли
- Часто задаваемые вопросы (FAQ)
MellowPine поддерживается читателями. Когда вы покупаете по ссылкам на моем сайте, я могу получить партнерскую комиссию без каких-либо дополнительных затрат для вас.
Что такое токарный шпиндель?
Токарный шпиндель (Источник: Rockler) Токарный шпиндель является важным вращающимся компонентом передней бабки токарного станка.
В нем находится вал шпинделя, который передает вращательное движение на патрон, тем самым вращая заготовку. Как правило, токарные станки позволяют изменять скорость вращения шпинделя в соответствии с требованиями обработки.
Обычно он состоит из компонентов из высокоуглеродистой хромсодержащей стали или мартенситной нержавеющей стали, которые обеспечивают жесткость и обеспечивают высокое усилие резания во время операции обработки.
Шпиндель токарного станка проходит через переднюю бабку и передает вращательное движение от первичного двигателя к оси, на которой закреплена бабка, через промежуточную систему привода.
Для выполнения требуемой операции обработки режущий инструмент создает сильное усилие резания, тем самым удаляя материал с заготовки.
В зависимости от типа токарного станка шпиндель может быть высокоскоростным (токарные станки по дереву) или мощным шпинделем (токарные станки по металлу).
Кроме того, токарные станки также могут иметь многошпиндельную конфигурацию, которая может использоваться для выполнения нескольких операций обработки за один проход.
Компоненты шпинделя токарного станка
Четыре основных компонента шпинделя токарного станка — это вал шпинделя, двигатель, подшипники и корпус шпинделя.
Вал шпинделя
Вал шпинделяВал шпинделя является основным компонентом шпинделя токарного станка. С одной стороны он соединяется с первичным двигателем (двигателем), а с другой обеспечивает возможность установки удерживающего устройства.
Этот вал имеет секции разного диаметра, которые служат для крепления различных компонентов шпинделя. Максимальный внешний диаметр может варьироваться до 10 дюймов (250 мм).
На переднем конце вала шпинделя находится патрон, удерживающий заготовку.
Приводной двигатель
Шпиндель токарного станка, соединенный с двигателемТрадиционные токарные станки состояли из двигателей внутреннего сгорания для привода их шпинделей.
Однако с развитием технологий электродвигатели заменили двигатели, чтобы обеспечить лучший контроль скорости и устранить нежелательные выбросы.
Передача движения от двигателя к валу шпинделя осуществляется двумя способами.
Внешний двигатель соединен с валом шпинделя с помощью зубчатой передачи или системы ременной передачи. В этой конфигурации двигатель может быть размещен вне корпуса шпинделя.
Эти двигатели обычно представляют собой асинхронные двигатели с фиксированной скоростью, а зубчатый механизм обеспечивает изменение скорости.
В то время как внутренние двигатели размещены в корпусе шпинделя и напрямую соединены со шпинделем, что устраняет необходимость в трансмиссии или соединительной системе.
Обычно это асинхронные или синхронные двигатели со встроенными электронными частотно-регулируемыми приводами, такими как ЧРП HUANYANG, для изменения скорости вращения.
Внутренние двигатели обычно используются в небольших токарных станках, таких как токарные станки по дереву.
Подшипники
Шпиндель обычно состоит из двух комплектов радиально-упорных шарикоподшипников, которые удерживают шпиндель и воспринимают как радиальные, так и осевые нагрузки.
Один комплект подшипников расположен рядом с патроном, а другой рядом с двигателем.
Подшипники между валом шпинделя и корпусом противодействуют силам реакции, создаваемым двигателем, и минимизируют выделение тепла из-за трения, тем самым увеличивая срок службы шпинделя.
Корпус шпинделя
Корпус шпинделяКорпус — это подкомпонент, который охватывает и поддерживает все остальные компоненты шпинделя.
Может быть составной частью корпуса токарного станка, отдельным корпусом или картриджного типа с фланцевым креплением.
Корпус должен быть конструктивно прочным, чтобы выдерживать усталость, вибрации и случайные высокие нагрузки.
Крепление заготовки
Варианты крепления заготовки к шпинделю токарного станкаПланшайба может быть закреплена на валу шпинделя для установки ложи. Это круглая чугунная пластина, на которой закреплены заготовки.
Вы можете прикрепить заготовку к лицевой панели с помощью таких крепежных элементов, как гайки с Т-образными пазами, которые входят в соответствующие пазы, или болты, которые входят в резьбовые отверстия лицевой панели.
Кулачковые патроны (трехкулачковые/четырехкулачковые) и магнитные патроны чаще всего используются для установки заготовки на шпиндель токарного станка.
В ручных патронах вы вручную затягиваете или ослабляете кулачки патрона с помощью гаечного ключа. В то время как в механических патронах движение кулачков внутрь и наружу контролируется автоматически.
Точно так же цанги могут использоваться для удержания относительно небольших заготовок и обычно используются в токарных станках с токарными станками.
Он быстрый и простой в эксплуатации, но в отличие от кулачковых патронов подходит только для узкого диапазона размеров заготовок.
Другим распространенным вариантом крепления является шпиндель. Он обычно используется в токарных станках по дереву.
Цилиндры шпинделя представляют собой удлиненные стержни с заостренным профилем и острыми зубьями, которые впиваются в заготовку и прочно удерживают ее.
Используется одновременно с противошпинделем, прикрепленным к подвижной задней бабке, оказывающей давление на поверхность, сжимая захват заготовки.
Типы шпинделей токарных станков
Шпиндель с ременным приводом
Токарный станок с ременным приводом шпинделя (Источник: Supertechmachines) система ременных шкивов.Двигатель может иметь разную мощность и крутящий момент, а обычная скорость составляет от 12 000 до 15 000 об/мин.
Изменение скорости шпинделя этого типа достигается за счет изменения конфигурации ремня с меньшего шкива на больший шкив или наоборот.
Этот тип шпинделя сравнительно дешевле и имеет простую конструкцию.
Шпиндель с зубчатым приводом
Как и шпиндели с ременным приводом, шпиндели с зубчатым приводом состоят из шпинделя и подшипниковых валов, заключенных в корпус шпинделя. Внешний двигатель приводит в действие шпиндель через зубчатую передачу.
Мощность и крутящий момент можно изменять путем изменения передаточного числа, и, как правило, эти шпиндели могут иметь максимальную скорость около 24 000 об/мин.
Преимущества этой конфигурации включают высокий КПД, более широкий диапазон скоростей и передачу высокого крутящего момента.
Шпиндели с ременным и зубчатым приводом идеально подходят для операций, связанных с вращением больших и тяжелых заготовок.
В этих приводных системах снижение числа оборотов приводит к увеличению крутящего момента и наоборот.
Как правило, стоимость токарных станков с зубчатым шпинделем сравнительно выше, чем у токарных станков с ременным приводом.
Шпиндель с прямым приводом
Токарный станок с шпинделем с прямым приводом (Источник: Rockler)В шпинделях с прямым приводом двигатель напрямую соединен со шпинделем, что устраняет необходимость в системе ремня или зубчатой передачи.
Двигатель имеет ограниченную мощность и крутящий момент, а скорость варьируется от 20 000 до 60 000 об/мин.
Эта конфигурация более эффективна, поскольку мощность передается непосредственно на шпиндель без потерь энергии.
Более высокая точность позиционирования и более широкий диапазон скоростей. Кроме того, шпиндель работает тише и имеет более длительный срок службы.
Система прямого привода обеспечивает быстрое регулирование скорости, что делает ее идеальной для применений, где регулирование скорости является решающим фактором, например, при деревообработке.
Некоторые из распространенных применений включают обработку более мягких материалов, чистовую обработку и шлифовку деревянных заготовок и т. д. используется для обработки различных материалов.
Современные шпиндели токарных станков имеют такие функции, как переменная скорость резания, режим управления положением и режим реверса.
Переменная скорость резания достигается за счет использования потенциометра для изменения сопротивления и, соответственно, изменения напряжения на двигателе.
Скорость вращения шпинделя на токарных станках с ручным управлением можно изменять путем изменения конфигурации редуктора (шестерня и ременный привод) или с помощью переключателей управления (прямой привод).
По сравнению с токарными станками с ручным управлением, в токарных станках с ЧПУ запрограммированный G-код автоматически изменяет скорость вращения шпинделя в процессе обработки.
Токарные станки с ЧПУ также имеют режим управления положением, при котором шпиндель вращается для точного позиционирования для различных операций, таких как нарезание резьбы, монтаж и демонтаж заготовки.
В реверсивном режиме направление вращения шпинделя меняется на противоположное путем переключения полярности напряжения, подаваемого на двигатель.
Важным применением реверсивного режима является обработка правой и левой резьбы или отверстий.
Термины, связанные со шпинделем токарного станка, которые необходимо знать
Конус шпинделя
Конус шпинделя представляет собой коническую область, расположенную на внутренней поверхности шпинделя.
Патрон, который захватывает ложу, расположен на этой конической поверхности. Вы монтируете заготовку на эту поверхность.
Грязный, поврежденный или смещенный конус шпинделя снижает точность обработки и качество поверхности.
Биение шпинделя
Биение шпинделя относится к неточностям из-за того, что шпиндель не вращается вокруг своей первоначальной (идеальной) оси вращения.
Это может привести к очень неточной обработке поверхностей, чрезмерному удалению стружки и чрезмерному износу режущего инструмента.
Исправления возможных проблем при работе со шпинделем токарного станка
| Проблема | Возможная причина с | Решение с |
|---|---|---|
| Вибрации | Биение заготовки Вибрация двигателя. Повреждены подшипники шпинделя. | Регулировка скорости вращения шпинделя. Проверить эксцентриситет вала шпинделя. Анализ вибрации. |
| Шум подшипника | Взаимодействие сепаратора и подшипника. Пронзительный свистящий шум из-за чрезмерной предварительной нагрузки. Щелчки из-за бринеллирования. | Анализ вибрации для анализа состояния подшипника. Определите, произошла ли остаточная деформация ступени стопорного кольца шпинделя. |
| Шумный ремень | Изношенный зуб, разрыв при растяжении, неправильное натяжение ремня. | Отрегулируйте натяжение ремня, проверьте наличие утечек охлаждающей жидкости или масла, удалите все загрязнения и, в идеале, замените изношенный ремень новым. |
| Плохая отделка поверхности | Несоосность всплывающей подсказки. Чрезмерный или неудовлетворительный поток СОЖ. Неудовлетворительная скорость вращения шпинделя. | Убедитесь, что всплывающая подсказка выровнена. Убедитесь, что подача смазочно-охлаждающей жидкости не перекрыта, а скорость потока регулируется. Используйте оптимальные скорости вращения шпинделя в соответствии с требованиями к материалу и качеству поверхности |
| Превышена нагрузка на инструмент | Режущий инструмент/вставка повреждены. Предельная нагрузка на инструмент задана неправильно. Экстремальные скорости подачи. | Замените изношенный инструмент новым. Правильно откалибруйте датчики и приборы токарного станка. Используйте более консервативную скорость подачи |
| Неправильная ориентация шпинделя | Вал шпинделя деформирован. Вал шпинделя смещен. Заготовка закреплена неправильно. | Замените неисправный вал шпинделя. Обеспечьте надлежащее крепление и выравнивание шпиндельных валов. |
Проблемы со шпинделем токарного станка и их решения
Вибрация, шум подшипников и шум ремня являются наиболее распространенными проблемами, которые могут возникнуть в шпинделях.
Анализатор вибрации определяет и отслеживает уровни и характер вибрации, что помогает определить, находится ли вибрация в допустимых пределах.
Бринеллирование – это износ внутренних дорожек качения подшипников из-за чрезмерных нагрузок, что также может привести к нежелательным вибрациям.
На что обратить внимание при покупке шпинделя для токарного станка
Мощность шпинделя
Мощность шпинделя определяет максимальный съем материала в единицу времени.
Мощный шпиндель обеспечивает высокое усилие резания, позволяя выполнять глубокие пропилы, тем самым увеличивая скорость съема материала.
Однако скорость съема материала также зависит от типа инструмента, используемого СОЖ и скорости вращения шпинделя.
Как правило, для обработки металлов, таких как сталь, требуется более мощный шпиндель, тогда как в случае неметаллов, таких как дерево, предпочтительнее шпиндель с меньшей мощностью.
Скорость вращения шпинделя
Скорость вращения шпинделя определяет число оборотов заготовки.
Для токарной обработки больших заготовок (как правило) требуется высокий крутящий момент и низкоскоростная конфигурация, тогда как для небольших заготовок, таких как деревянные чаши, требуется высокоскоростная и низкоскоростная конфигурация.
Высокоскоростные шпиндели, обычно используемые в токарных станках по дереву, имеют максимальную скорость около 24 000 об/мин.
Однако токарные станки по металлу, подходящие для обработки таких материалов, как термопласты, сталь и другие черные металлы, требуют скорости вращения шпинделя от 6000 до 15000 об/мин.
Кроме того, разные инструменты оптимально работают в разных диапазонах скоростей. Поэтому важно убедиться, что выбранный вами шпиндель обеспечивает оптимальный диапазон скоростей.
Размер шпинделя и качество сборки
Размер токарных станков прямо пропорционален размеру шпинделя.
Для больших токарных станков требуется больший шпиндель, чтобы выдерживать тяжелые заготовки и соответствующие им нагрузки.
Шпиндели являются одним из основных источников вибрации в токарных станках, поэтому предпочтительнее использовать более прочный и жесткий корпус шпинделя.
Алюминиевый шпиндель рекомендуется для гравировки и обработки мягких материалов, тогда как стальной или чугунный шпиндель идеален для тяжелых условий эксплуатации, таких как обработка твердых металлов.
Шпиндель переменного тока или шпиндель постоянного тока
Шпиндели постоянного тока сравнительно дешевле и безопаснее в использовании, что делает их идеальными для токарных станков для любителей.
Коллекторные двигатели постоянного тока более доступны по цене по сравнению с бесщеточными двигателями, но создают более сильные вибрации и требуют периодической замены щеток.
В то время как бесщеточные двигатели обеспечивают равномерную мощность, тем самым обеспечивая более гладкую поверхность.
Скоростью шпинделя постоянного тока можно управлять с помощью схемы ШИМ (широтно-импульсной модуляции), которая проще и дешевле по сравнению со схемой управления скоростью для шпинделей переменного тока.
Однако крутящий момент на шпинделях постоянного тока оптимален только в узком диапазоне скоростей, что делает их идеальными для операций, требующих ограниченного диапазона скоростей.
Кроме того, шпиндели постоянного тока лучше подходят для приложений с низким энергопотреблением, поскольку они работают при более низком напряжении.
Шпиндели переменного тока имеют более широкий диапазон скоростей, могут использоваться для приложений с высокой мощностью и лучше контролируют скорость при использовании с частотно-регулируемыми приводами. Единственным сдерживающим фактором в данном случае является высокая стоимость.
Подшипники шпинделя
Подшипники играют решающую роль в определении биения и стабильности вала шпинделя. Большие шпиндели для мощных приложений требуют больших подшипников.
При вращении шпинделя подшипники упираются в стену. Этот эффект преобладает в высокоскоростных приложениях, что приводит к сильному нагреву. Поэтому для таких применений рекомендуется использовать керамические подшипники.
Для обработки твердых материалов следует использовать подшипники с предварительным натягом, так как они достаточно жесткие для выполнения резов на заготовке.
Механизм охлаждения
Шпиндели с водяным охлаждением имеют более длительный срок службы и идеально подходят для приложений с высокой мощностью, требующих 24 000 об/мин или более.
Эти шпиндели полностью герметичны и поэтому работают тише.
Как правило, шпиндель с водяным охлаждением идеально подходит для операций, требующих длительной обработки.
Основным недостатком использования шпинделей с водяным охлаждением является влияние климатических условий, так как при низких температурах вода может замерзнуть и заклинить шпиндель.
Шпиндели с воздушным охлаждением идеально подходят для приложений, требующих высокого крутящего момента и конфигурации с низкой скоростью.
Однако использование вентилятора приводит к шумной работе.
Заключительные мысли
Шпиндель токарного станка является сердцем токарного станка, так как он отвечает за вращательное движение заготовки.
Шпиндели с ременным и зубчатым приводом идеально подходят для глубоких пропилов в твердых материалах, тогда как шпиндели с прямым приводом рекомендуются для обработки более мягких материалов, таких как дерево.
При выборе шпинделя для токарных станков по дереву рекомендуется высокая частота вращения и низкий крутящий момент, тогда как для токарных станков по металлу идеально подходит конфигурация шпинделя с низкой частотой вращения и высоким крутящим моментом.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Что такое нагрузка на шпиндель?
Нагрузка на шпиндель представляет собой общую силу реакции, возникающую из-за сил резания, действующих на вращающуюся заготовку. Эти силы резания приводят к трению и нагреву, что в конечном итоге приводит к износу инструмента. Таким образом, нагрузка на шпиндель также используется для определения степени износа инструмента.
Как быстро могут вращаться шпиндели?
Современные шпиндели имеют скорость вращения до 25000 об/мин. Обычный диапазон составляет от 10 000 до 25 000 об/мин, выше которого металлургические факторы ограничивают производительность токарной операции, так как режущие инструменты могут быть повреждены.
Как долго служит шпиндель?
В идеале срок службы составляет от 10 до 15 лет при нормальных условиях эксплуатации. Соблюдение надлежащих протоколов эксплуатации и технического обслуживания продлевает срок службы. Однако при чрезмерных нагрузках и использовании срок службы сокращается примерно до
Идентификационная таблица крепления носка шпинделя токарного станка
Просмотрите приведенные ниже схемы, чтобы определить тип носика шпинделя.
Проанализируйте соответствующую диаграмму и сделайте необходимые измерения. Выберите размер вершины шпинделя для вашего патрона или переходной плиты.
Тип D — Camlock
Штифты Camlock имеют D-образный вырез на корпусе. Они используются для крепления патрона к шпинделю токарного станка.
Патроны D1-3 и D1-4 и переходные пластины имеют 3 штифта эксцентрика. Патроны и переходные плиты
от D1-5 до D1-15 имеют 6 штифтов с эксцентриковым замком.
Чтобы установить патрон, оператор токарного станка вставляет эксцентриковые штифты патрона в шпиндель токарного станка и с помощью гаечного ключа поворачивает кулачок внутри шпинделя, оператор втягивает эксцентриковые штифты внутрь, чтобы плотно прижать патрон к шпинделю.
| Spindle Nose Size | A | B | C | D | E | F |
|---|---|---|---|---|---|---|
| D1-3 | 92 | 53,983 | 11 | 32 | 3×15,1 | 70,6 |
| Д1-4 | 117 | 63,521 | 11 | 34 | 3×16,7 | 82,6 |
| Д1-5 | 146 | 82. 573 | 13 | 38 | 6×19,8 | 104,8 |
| Д1-6 | 181 | 106.385 | 14 | 45 | 6×23 | 133,4 |
| Д1-8 | 225 | 139.731 | 16 | 50 | 6×26,2 | 171,4 |
| Д1-11 | 298 | 196,883 | 18 | 60 | 6×31 | 235 |
| Д1-15 | 403 | 285.791 | 19 | 70 | 6×35,7 | 330,2 |
| Д1-20 | 546 | 412.795 | 21 | 82 | 6×42,1 | 463,6 |
Тип A1 — короткий конус
Резьбовые отверстия на внешней окружности болта и резьбовые отверстия на внутренней окружности болта.
| Spindle Nose Size | A | B | C | D | E1 | F1 | E2 | F2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A1-5 | 133,4 | 82,575 | 14. 288 | 22,2 | 11×7/16-14 UNC | 104,8 | 8×7/16-14 UNC | 61,9 |
| А1-6 | 165.1 | 106.390 | 15.875 | 25,4 | 11×1/2-13 UNC | 133,4 | 8×1/2-13 UNC | 82,6 |
| А1-8 | 209,5 | 139.735 | 17.462 | 28,6 | 11×5/8-11 UNC | 171,4 | 8×5/8-11 UNC | 111.1 |
| А1-11 | 279.4 | 196,885 | 19.05 | 34,9 | 11×3/4-10 UNC | 235 | 8×3/4-10 UNC | 165,1 |
| А1-15 | 381 | 285,8 | 20.638 | 41,3 | 12×7/8-9 UNC | 330,2 | 11×7/8-9 UNC | 247,6 |
| А1-20 | 520 | 412,8 | 22.225 | 47,6 | 12×1-8 UNC | 463,6 | 11×1-8 UNC | 368,3 |
Тип A2 — короткий конус
Резьбовые отверстия на внешней окружности болта, без отверстий на внутренней окружности болта.
| Размер вершины шпинделя | A | B | C | D | E1 | F1 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| А2-3 | 92.1 | 53,985 | 11.1 | 15,9 | 3×7/16-14 UNC | 70,66 |
| А2-4 | 108 | 63,525 | 11.1 | 19 | 11×7/16-14 UNC | 82,55 |
| А2-5 | 133,4 | 82,575 | 12,7 | 22,2 | 11×7/16-14 UNC | 104,8 |
| А2-6 | 165,1 | 106.390 | 14,3 | 25,4 | 11×1/2-13 UNC | 133,4 |
| А2-8 | 209,5 | 139.735 | 15,9 | 28,6 | 11×5/8-11 UNC | 171,4 |
| А2-11 | 279,4 | 196,885 | 17,5 | 34,9 | 11×3/4-10 UNC | 235 |
| А2-15 | 381 | 285,8 | 19 | 41,3 | 12×7/8-9 UNC | 330,2 |
| А2-20 | 520 | 412,8 | 20,6 | 47,6 | 12×1-8 UNC | 463,6 |
Тип L — длинный конус
Для центрирования и фиксации фитингов, ключ для точной фиксации и фланцевая стопорная гайка.