Что такое шпиндель сверлильного станка

18.03.2020

Давно занимаетесь металлообработкой или только начинаете изучать теорию? Мы поможем разобраться с базовыми навыками. В статье расскажем о шпинделе станка: что это такое, покажем фото держателя инструмента и поговорим о том, как с ним работать.

Устройство и характеристики

Обработка металла на станках получила широкую распространенность. Это и не удивительно, с появлением машинизированного оборудования значительно, в разы увеличилась производительность труда, а сам процесс изготовления металлических изделий стал намного проще – рабочие тратят меньше времени на один производственный цикл.

Создание станочного оборудования также обеспечило:

• Более высокое качество деталей, хороший класс точности.
• Снижение итоговой стоимости всех работ.
• Увеличение скорости производства.

Практически ни один станок не обходится без фиксации шпинделя – что это расскажем на примере токарного аппарата. Это элемент, который отвечает за крепкую и надежную установку на одном месте заготовки.

Если брать в качестве образца токаря, то он крепит металлический брусок или вал между двумя бабками, с одной из сторон которой установлен такой держатель. Вторая очень простая иллюстрация – это дрель.

Здесь для того, чтобы удержать сверло или другой инструмент, тоже нужно монтировать его внутрь шпинделя.

Само слово имеет немецкое происхождение. Spindel – это веретено, то есть то, что имеет возможность вращаться в разные стороны. Конструктивно это вал. Сам термин в основном применяется в таких направлениях как станкостроение, металлообработка и деревообработка, соответственно.

Это крайне важный элемент, без него не может быть представлена работа ни единого устройства. Задача детали – передавать усилие, которое генерирует электродвигатель, к обрабатываемой заготовке из металла или дерева, пластмасса.

На вал крепится приспособление для центрирования и зажима данного бруска.

Объясним еще раз на простом примере, чтобы понять, что есть две основные цели – вращаться и держать заготовку. В токарном станке есть шпиндель. С одной стороны прикреплено зубчатое колесо, посредством него происходит передача усилия. Со второго края вала расположен подшипник. На него прикрепляется патрон для зажима.

Но, казалось бы, зачем еще он нужен, если можно присоединять металлический или деревянный образец непосредственно к коробке передач, редуктору? Дело в том, что эти части станка не приспособлены к повышенным вибрациям и высоким нагрузкам, они просто сломаются от них.

А вот вал может стать посредником, который и принимает на себя все механические (и термические) воздействия. К тому же, на одной его стороне есть патрон, который имеет элементы крепления – резьбу, шлицы, пазы, то есть универсально подходят под конкретную цель крепежа.

Какие можно назвать особенности устройства шпинделя:

• Крепление осуществляется с помощью подшипника качения. Это прочный узел, стандартный, но он тоже имеет различные исполнения. Например, одни могут иметь устойчивость к вибрации, другие – более дешевую стоимость. Намного лучше работают станки, оснащенные системой подачи охлаждающей и смазывающей жидкости, потому что в таком случае подшипники меньше испытывают напряжение и трение, тем самым значительно увеличивая срок годности.
• Основное вращательное движение вал получает от асинхронного двигателя. Он устанавливается в корпусе оборудования – обычно в правой бабке. Сперва электродвигатели питались только от трехфазных источников и устанавливались непосредственно на производствах. Считалось, что они обладали более высокой мощностью. Но сейчас производят аппаратуру, которая питается от 220 В, поэтому может быть размещена и в обычных условиях – часто токарные или фрезеровочные установки стоят в гаражах и иных «домашних» постройках для личного пользования.
• Шпиндель может получать вращательное движение напрямую от электродвигателя, но чаще – через дополнительный узел, например, ремень. Ременная передача удобна – эта деталь недорого стоит, легко крепится, а также проста в использовании, но на очень высоких оборотах она может проскальзывать. В таких случаях, когда нужна большая скорость, устанавливают зубчатые колеса, шестерни.
• Основное крепление, которое находится с края вала, – это цанговый патрон. Это позволяет осуществить надежное крепление хвостовика любого диаметра. Практически все инструменты для резки по металлу, для сверления оснащены таким наконечником (хвостом), а если нет, то крепить приходится по внешнему краю, что намного менее надежно и допускает значительные расхождения и вибрации.
• Очень важно при промышленном производстве – наличие системы охлаждения на токарных или фрезерных станках. Она играет большое значение – продлевает максимальный период эксплуатации, а также время беспрерывной металлообработки.
• Самые сложные шпиндели – у аппаратуры с ЧПУ. Дело в том, что наличие пульта числового управления делает возможным изготовление деталей с максимальной точностью. Это, в свою очередь, требует минимальных вибраций. Такую качественную аппаратуру можно заказать через интернет на сайте компании https://stanokcnc.ru/. Здесь представлены качественные станки для обработки металлических заготовок.
• Степень фиксации вала напрямую зависит от скорости вращения. Чем она выше, тем более надежно должно происходить крепление.

Принцип работы шпинделя и из чего он состоит

Практически все оборудование с данным элементом заключается в применении режущей кромки по подготовленному материалу.

Конструктивная особенность вала в том, что можно производить надежную фиксацию инструмента в одном из режимов работы станка – в силовом или скоростном.

Во втором случае основная задача аппарата заключается в том, чтобы в максимально короткие сроки срезать верхний слой с поверхности обрабатываемой заготовки. У скоростного принципа работы есть свои особенные черты:

• Увеличивается производительность. Перед тем как просто выбрать высокую частоту вращения, необходимо провести измерения и занести все параметры в технологическую карту.
• Максимальное распространение данный вариант получил в случае финишного точения или при тонкой фрезерной обработки, поскольку нужно снимать только крайне тонкий слой на высокой скорости.
• Наиболее частый тип исполнения – это асинхронный двигатель с ременной или зубчатой передачей.
• Но иногда элемента-посредника попросту нет. Но из-за этого нельзя давать на аппарат слишком большое усилие, это грозит перегрузкой мотора. Но это еще и существенно уменьшает минимальные размеры всей установки, поэтому технология прямого подключения применяется в различных ручных электроинструментах.

Вторая категория – силовые аппараты – имеют следующие характерные черты изготовления и эксплуатации:

• Между резцом (сверлом) и самим крепежным устройством электрошпинделя необходимо вставлять втулки – это прокладки конической формы, которые существенно увеличивают положительные качества изделия и снижают вибрации, хорошо влияют на прочность. Их необходимо выбирать в зависимости от хвостовика – диаметра и типа.
• Не рекомендуется подключение напрямую к мотору, так как переменная нагрузка выводит его из строя. Основной способ передач – клиноременная или с помощью шестерен.

Применение шпинделя: для чего он нужен

Для начала отметим, что сфера использования настолько широка, насколько много различного оборудования для металлообработки и обработки дерева, пластика. Если основное назначение детали заключается в том, чтобы держать оснастку, то и, соответственно, применение исходит из особенностей инструментария:

• Каждый электроинструмент, имеющий насадку, не обходится без электрошпинделя в качестве держателя.
• Необходим узел для фрезерных и токарных станков – они, в свою очередь, имеют очень широкое распространение, так как с их помощью можно создать многочисленные изделия.
• Фиксация проката для его обработки – это еще одно назначение.

Но самой главной функцией остается фиксация оснастки. Причем надежность крепления такая высокая, что она позволяет достигать максимальных вращений и предельной осевой нагрузки на вал.

Классификация шпинделей по типу, размеру и диаметру

Есть различные основания для классифицирования. Первая, она же, пожалуй, основная, – это то, для какого оборудования предназначен узел. Безусловно, для разных станков и электрооборудования необходимы различные приборы.

Второй принцип различения – это типоразмер. Аппараты бывают разных размеров, предназначены для промышленного использования и частного применения.

В связи с этим и расходные детали нужны самые разные – покрупнее помельче.

Если вы хотите заменить шпиндель на собственном станке, то обязательно при покупке необходимо указать номер своего оборудования, название и год выпуска (могут быть разные модификации).

Ну и последняя, но не по назначению, классификация – по виду. Валы могут быть:

• Коллекторные. Это устройство, включающее цанговый валец высокоскоростного типа. Основные сферы использования – фрезерные станки, а также операции по нанесению гравировки.
• Специализированные на высоких оборотах. Они позволяют достигать значительной скорости металлообработки, поэтому повышается производительность. Но так как хорошее качество может быть достигнуто только при большой точности, то применяются высокоскоростные модели в основном только на оборудовании с ЧПУ. Купить такие станки можно на сайте https://stanokcnc.ru/.
• Конструкция со встроенным охлаждением. Охлаждающая система может подавать через деталь или жидкость, или холодный воздух. Это повышает скорость резания и степень шероховатости поверхности, а трение становится меньше, поэтому и износ тоже приходит позже.

Есть и еще одна классификация – по производителю. Конечно, европейское изготовление более предпочтительно, чем китайское. В Европе часто используют фарфоровые подшипники, которые дают очень положительные качества работы.

Выбор типа шпинделя

Теперь представим конкретные разновидности, отметим их достоинства и характерные черты. Их следует учитывать при подборе детали.

Со встроенным электромотором (электрошпиндели)

Они:

• Способствуют развитию очень высоких скоростей. При стандартных 18 000 – 24 000 оборотов в минуту, некоторые модели могут поддерживать и рабочие 120 тысяч об/мин.
• Очень хорошо режут на больших скоростных режимах.
• Имеют ограничения в нагрузках – оно продиктовано использованием небольших шариковых подшипников.
• Не приспособлены для обратного хода. Отсутствие такой функции сильно затрудняет создание некоторых элементов, например, нарезку резьбы.
• В качестве фиксаторов наиболее часто применяются конусы или цанговые зажимы.

Механические с внешним приводом

Они:

• Имеют дело с намного меньшими скоростями. Стандартном можно считать от 300 до 8 000 оборотов в минуту. Это обусловлено тем, что довольно трудно привести в движение все подшипники, шестерни и прочие передающие движение элементы
• Жесткость и нагрузочная способность больше. Почему? потому что можно использовать не только шарикоподшипники, но и более устойчивые – роликовые. Так что такое оборудование может быть использовано даже для силовой фрезеровки титана или других прочных металлов.
• Есть обратная связь – при условии установки мотора с энкодером.
• Применяются инструментальные конусы вместо цанг – последние не отвечают требованиям по жесткости фиксации.

Выбор вида охлаждения

Охлаждать зону вращения требуется, чтобы увеличить срок эксплуатации. Есть два типа.

Водяное (жидкостное)

Отличия:

• Они очень тихие – жидкость поступает почти бесшумно. Но при этом есть еще один громкий звук от движения крыльчатки.
• Наличие контура, которые включает систему трубок, емкость, помпу. Нужно постоянно контролировать подачу влаги и ее температуру.
• Может работать на низких оборотах.

Воздушное

Отличительные черты:

• Сильный и не самый приятный звук.
• Может происходить разлет стружек под воздействием струи воздуха.
• Необходимо с одинаковыми промежутками заниматься прочисткой рубашки, где забиваются частички металла.
• Требуется очень тщательно следить за температурой, идеально – установить датчик с сигналом, потому что весь аппарат очень чувствителен к перегреву.

В результате рекомендуем применять воздушный вариант при работе с мягкими материалами, но когда заготовка из прочного металла, лучше применять жидкостное охлаждение.

Выбор скорости и мощности

Параметры напрямую зависят от того – как и что нужно резать. Алгоритм определения режима приблизительно такой:

• Оценивается твердость материала и поставленная задача (сверление, пазы, разрезание и пр.).
• Выбирается фреза.
• Под инструмент и процедуру подстраивается диапазон скоростей.
• Отсюда – максимальное и минимальное вращение.

Как изготовить своими руками шпиндель по картинке

Если вы не боитесь самостоятельно создать изделие по готовым образцам из интернета. Для этого обычно требуются точные расчеты и наличие токарного оборудования. Приведем пример чертежа с размерами:

Обслуживание

Основные требования к эксплуатации:

• Своевременная очистка от стружки или система стружкоотведения.
• Оснащение охлаждением зоны резания.
• Подбор и фиксация хвостовика по размерам.
• Нельзя вставлять сломанный инструмент.
• Устраняем излишнюю вибрацию.

Мы рассказали об одной из наиболее важных частей станка. Будьте внимательны при выборе и использовании.

Как выбрать сверлильный станок — читайте на Кувалда.ру

Сверлильный станок — оборудование с помощью которого получают сквозные или глухие отверстия в различных материалах. Кроме сверления на подобном станке производят зенкеровку и расточку отверстий, нарезают внутреннюю резьбу в металлических заготовках.

Это обобщенное описание оборудования у которого существует множество вариантов исполнения. От небольших настольных версий для домашней мастерской до больших напольных сверлильных машин, эксплуатируемых на производстве.

Напольные станки — самодостаточное оборудование, которое возможно установить в любое место, в то время как настольным требуется рабочая поверхность.

При кажущейся схожести, в вертикальных сверлильных станках применяются разные конструктивные решения. В моделях присутствует разница в мощности, рабочих показателях, оснащенности и доступных регулировках. Рассмотрим конструкцию и отличия сверлильных станков.

Конструкция сверлильного станка

Главная опора сверлильного станка — чугунное основание с пазами для фиксации к рабочему месту или для напольной установки. Плита смещена вперед в сторону шпинделя для уравновешивания конструкции. Напольные версии станков довольно высокие и тяжелые, их обязательно крепят к полу.

Литой чугунный стакан прикрепляется к основанию четырьмя болтами. В стакане имеется проточка, в нее вставляется стойка станка — полая стальная труба.

Рабочий стол устанавливается на стойке, через специальный передвижной кронштейн.

Стол перемещается по вертикали для размещения заготовок различного размера. У некоторых моделей станков столик вращается вокруг стойки и наклоняется под углом. Иногда сверлильные станки комплектуются тисками для фиксации заготовок.

Головная часть станка представляет собой сверлильный модуль, который связан с электромотором ступенчатой ременной передачей.

Сверлильный узел имеет следующие элементы управления:

• кнопки запуска и остановки;
• кнопка аварийной остановки;
• защитный кожух с концевым выключателем — при откинутом защитном кожухе станок не запустится;
• рукоятка либо рычаг, который опускает пиноль шпинделя.

Станки сверлильные комплектуются ключевым либо быстрозажимным металлическим патроном. В зависимости от типа станка сверлильный патрон может отличаться по характеристикам:

• минимальный и максимальный диаметр сверления,
• конус шпинделя,
• посадочный размер патрона.

Максимальный диаметр сверления металла:

• до 13 мм — у недорогих настольных станков для бытового применения;
• до 42 мм — у профессиональных станков промышленного назначения.

Глубина хода пиноли шпинделя

Вертикальный ход пиноли шпинделя варьируется от 25 мм до 370 мм, в зависимости от класса сверлильного станка. Передвижение сверлильного узла осуществляется плавно с помощью рукоятки.

Мощность электромотора начинается от 350 Вт у настольных мини сверлильных станков на 220 Вольт и достигает 3 кВт у трехфазных станков для коммерческого использования.

Регулировка оборотов

Чтобы сверлить разные материалы на различных скоростях, в станках применена система ступенчатых шкивов.

Как правило, ступенчатая регулировка оборотов осуществляется вручную, клиноременной передачей за счет перебрасывания ремня на шкивы разных диаметров. На каждом шкиве имеется по несколько пазов, отвечающих за количество оборотов.

Недостаток такой системы — необходимость остановки станка для перебрасывания ремня, чтобы изменить обороты на шпинделе.

• На продвинутых станках встречается регулировка скорости с помощью клиноременного вариатора, позволяющая плавно и без рывков менять обороты станка, не выключая мотор.
• Кожух со шкивами является опасным элементом и для того, чтобы не было возможности запуска при открытой крышке, все станки оснащены концевым выключателем, который не позволяет запустить станок при открытой крышке регулировочного узла.
• Для удобства работы и позиционирования заготовок, производители сверлильных станков снабжают свое оборудование дополнительными опциями — подсветкой рабочей зоны и лазерным маркером.

Устройство и особенности эксплуатации сверлильных станков

Сверлильный станок – это устройство, служащее для формирования отверстий в деталях из различных материалов. Технические возможности современных станков данной категории позволяют использовать их не только для создания отверстий, диаметр которых доходит до 100 мм, но и для выполнения целого перечня других технологических операций.

Для любого рода деятельности можно выбрать подходящий сверлильный станок, будь то домашняя мастерская, автосервис или производственный цех

Применение, конструкция и принцип действия сверлильных станков

Сверлильные станки позволяют создавать в деталях из различных материалов сквозные или глухие отверстия. Выполняются эти технологические операции при помощи такого режущего инструмента, как сверло, за счет которого и обеспечивается снятие стружки с обрабатываемого материала.

Большинство аппаратов данного типа составляют промышленные сверлильные станки.

Количество моделей для бытового использования, отличающихся значительно меньшей функциональностью по сравнению с профессиональными устройствами, незначительно.

Между тем именно на примере простой конструкции бытовых моделей удобнее всего знакомиться с принципом работы сверлильного станка и его базовыми элементами.

Малогабаритный бытовой сверлильный станок

Бытовая модель – это, как правило, настольный сверлильный станок, который отличается компактными габаритами и устанавливается на поверхности верстака или на любом другом возвышении, которое обеспечивает удобство его использования. В подавляющем большинстве случаев это вертикально-сверлильный станок, устройство которого является наиболее типичным для оборудования подобного назначения.

Базовыми элементами сверлильного станка, используемого как в домашних, так и в бытовых условиях, выступают:

• шпиндельная бабка, в которой монтируется рабочий патрон, служащий для фиксации режущего инструмента;
• сверлильная головка, конструкция которой включает в себя шпиндельную бабку, приводной электрический двигатель и ременную передачу;
• несущая стойка-колонна, на которой монтируется сверлильная головка оборудования;
• массивная опорная плита, изготовленная методом литья из стали или чугуна (она выполняет две функции: служит надежным основанием для станка и используется для закрепления вертикальной стойки оборудования).

Основные узлы сверлильного станка

Технологические операции, для которых предназначен вертикальный сверлильный станок, выполняются за счет двух движений шпинделя: основного и вспомогательного.

Первое движение – это вращение шпиндельного узла, а второе – его перемещение в вертикальном направлении. Свое название вертикально-сверлильный станок как раз и получил за то, что его шпиндель совершает движение подачи в вертикальном направлении.

За выполнение такого движения отвечает специальная ручка-штурвал, расположенная на боковой части корпуса аппарата.

Элементы конструкции бытового сверлильного оборудования и их взаимодействие

Шпиндельный узел как производственного, так и бытового сверлильного станка приводится в действие посредством электродвигателя, сообщающего крутящий момент валу ременной передачи. Сверлильные станки, предназначенные для бытового использования, оснащаются электродвигателями, мощность которых составляет 250–1000 Вт.

Асинхронный двигатель настольного сверлильного станка Sturm BD7037 мощностью 370 Вт

На многих моделях бытовых станков сверлильной группы скорость вращения режущего инструмента можно регулировать, что обеспечивается за счет использования в их конструкции валов ременной передачи разного диаметра.

Принцип регулирования скорости вращения шпинделя на таких станках достаточно прост: при выключенном приводном электродвигателе ремень просто перекидывается в канавку той части шкива, которая имеет другой диаметр.

По такому принципу скорость вращения шпинделя можно регулировать в диапазоне 450–3000 об/мин.

Узел ременной передачи станка Proma PTB-16B230

На станках для бытового использования обычно устанавливаются сверлильные патроны, идентичные зажимным устройствам ручных электродрелей. Такие патроны с 3 самоцентрирующимися кулачками рассчитаны на фиксацию сверл, диаметр которых доходит до 12 мм. Для работы с этим патроном необходим специальный ключ, при помощи которого осуществляется зажим или ослабление фиксирующих кулачков.

При выборе станка обратите внимание на минимальный диаметр зажимаемого в патроне сверла – кулачки некоторых моделей не могут фиксировать сверла калибром менее 3 мм

Технические возможности сверлильных станков бытового назначения позволяют обрабатывать детали, высота которых находится в интервале 200–900 мм. Данный параметр зависит от того, на какую высоту сверлильная головка может подниматься на стойке оборудования.

Принцип перемещения сверлильной головки по колонне станка у различных моделей может варьироваться.

На самых простых и легких устройствах рабочая головка перемещается на требуемую высоту вручную, а на более крупном и тяжелом оборудовании для этого предусмотрена специальная рукоятка-штурвал, которая соединена с приводным механизмом.

Для фиксации сверлильной головки в требуемом положении и для ее установки на необходимой высоте перед началом обработки используется специальная рукоятка. Регулировать и фиксировать положение рабочей головки перед началом сверления необходимо потому, что величина вылета патрона из шпиндельного узла достаточно невелика и составляет в зависимости от модели агрегата 50–400 мм.

Органы настройки глубины сверления станка НС12А: 1 – гайка указателя; 2 – выступ указателя; 3 – штурвал; 4 – хомут; 5 – фиксирующий винт; 6 – гильза шпинделя

Важным параметром, по которому оценивают любой сверлильный станок, является вылет сверла. Этот параметр, который у разных моделей бытовых станков может находиться в интервале 100–200 мм, характеризует расстояние от оси вращения режущего инструмента до оси стойки-колонны (от него зависит то, на каком расстоянии от края детали можно просверлить отверстие).

Основным требованием к плите-основанию сверлильного станка, которая должна обеспечивать его устойчивое положение на любой горизонтальной поверхности, является ее массивность и габариты, достаточные для того, чтобы уравновешивать массу остальных конструктивных элементов оборудования.

Назначение верхней части такой плиты – служить рабочим столом, поэтому ее делают максимально ровной с несколькими пазами.

Центральный из этих пазов используется при сверлении сквозных отверстий и необходим для того, чтобы в процессе выполнения такой технологической операции избежать повреждений сверла и поверхности рабочего стола.

Остальные пазы на поверхности рабочего стола нужны для закрепления различных зажимных приспособлений.

Основание станка PROHHON-TBM-220 имеет прорези для закрепления тисков

Вертикальное перемещение сверла, закрепленного в патроне, осуществляется за счет рычажного механизма, приводимого в действие специальной рукояткой. Такая рукоятка, расположенная на боковой поверхности корпуса станка, специально подпружинивается, что обеспечивает ее автоматический возврат в исходное состояние после того, как воздействие на нее прекращается.

Электродвигатель на бытовых моделях питается преимущественно от электрической сети с напряжением 220 В. Он запускается и останавливается при помощи кнопочной станции. На отдельных моделях бытовых сверлильных станков, технические возможности которых позволяют нарезать внутреннюю резьбу, предусмотрен реверсивный запуск электродвигателя.

Дополнительные устройства для бытовых сверлильных станков

Настольно-сверлильный станок, предназначенный для использования дома, может оснащаться дополнительными устройствами, которые значительно повышают его функциональность и эргономичность.

Станок «Калибр СС-13» с дополнительным подъемным рабочим столом

Перечислим такие устройства.

• Рабочий стол, который закреплен на стойке консольно, позволяет выполнять с ним различные действия: поднимать и опускать его вручную (в простейших моделях станков); использовать для изменения высоты его расположения специальную рукоятку, соединенную с реечным механизмом; фиксировать на требуемой высоте. Отдельные модели сверлильных станков для дома могут быть оснащены рабочим столом, который может не только перемещаться в вертикальном направлении, но и поворачиваться относительно вертикальной оси.
• Механизм, обеспечивающий регулировку глубины сверления, действует по следующему принципу: кончик сверла, закрепленного в патроне оборудования, опускают до метки на боковой поверхности детали, соответствующей требуемой глубине сверления. После этого закручивают затяжной рычаг регулятора глубины, ограничивая тем самым ход режущего инструмента.
• Защитный экран, представляющий собой откидывающееся ограждение из прозрачного пластика, обеспечивает защиту оператора станка от летящей стружки и не допускает попадания в зону обработки частей одежды и длинных волос.

Быстроразъемный зажим сверлильного станка BOSCH PBD 40

Сверлильные аппараты для использования в производственных условиях

Достаточно взглянуть на чертежи или фото производственных сверлильных станков, чтобы понять, что они представляют собой значительно более сложные устройства, чем бытовые модели. Большая часть моделей таких станков – это универсальное оборудование, позволяющее выполнять не только сверление по металлу и прочим материалам, но и ряд других технологических операций.

Многошпиндельный сверлильный станок GILLARDON RF 25

К производственным сверлильным станкам относятся устройства следующих категорий.

Станки настольного типа

Такие станки отличаются небольшими размерами и незначительным весом. Их применяют для сверления отверстий, имеющих небольшой диаметр.

Вертикально-сверлильные (колонные) станки

Эти станки используют для оснащения мелкосерийных и единичных производств. С их помощью можно получать в заготовках из металла отверстия, диаметр которых находится в интервале 18–75 мм.

Радиально-сверлильные аппараты

Данное оборудование служит для обработки массивных деталей из металла или заготовок, в которых необходимо сформировать отверстия с центрами, расположенными по дуге окружности. Устройство сверлильного станка этой категории характеризует достаточно большой вылет шпиндельного узла, величина которого может доходить до 1300–2000 мм.

Координатно-сверлильные устройства

Использование таких станков актуально в тех случаях, когда предъявляются высокие требования к точности расположения нескольких отверстий в детали.

Горизонтально-сверлильные аппараты

На этих устройствах обрабатывают отверстия, отличающиеся значительной глубиной (валы, оси, штоки и др.).

Центровальные станки

Такое оборудование используется для формирования центровых отверстий, расположенных на торцах обрабатываемых деталей.

Многошпиндельные станки

На агрегатах, оснащенных несколькими шпиндельными головками, может одновременно выполняться обработка множества отверстий, расположенных в вертикальной, горизонтальной и наклонной плоскостях.

Комбинированные станки

На устройствах сверлильно-фрезерной, сверлильно-токарной, сверлильно-долбежной и ряда других категорий могут одновременно выполняться различные технологические операции.

Универсальный сверлильно-фрезерный станок Stalex-LM1450-2

Наиболее распространенными считаются станки вертикально- и горизонтально-сверлильной группы.

Многие современные модели сверлильных станков оснащают системами числового программного управления, что позволяет серьезно повысить производительность такого оборудования и обеспечить высокую точность обработки.

Станки с такой системой управления используют преимущественно для оснащения серийных и крупносерийных производственных предприятий.

Среди специального сверлильного оборудования следует упомянуть магнитные станки, которые применяются для получения отверстий в крупногабаритных деталях.

Такие устройства, оснащенные специальным магнитным основанием, размещаются непосредственно на поверхности обрабатываемой детали и надежно удерживаются на ней за счет мощного магнитного поля.

Большим преимуществом станков данной категории является то, что их можно располагать в любом пространственном положении.

Уникальная конструкция магнитных станков предоставляет возможность обрабатывать металл там, где это невозможно сделать обычным оборудованием

Несмотря на то, что любой станок сверлильной группы можно использовать для получения отверстий в заготовках из различных материалов, для деревообрабатывающих и мебельных фабрик создаются особые модели, которые могут оснащаться одним или несколькими шпинделями, в том числе и рабочими головками поворотного типа. При помощи такого оборудования можно не только делать отверстия в деталях из древесины, но и создавать гнезда, пазы, удалять сучки.

Использование на мебельных фабриках современного сверлильно-присадочного оборудования, обладающего большой универсальностью и функциональностью, позволяет оперативно изготавливать с его помощью мебельные конструкции даже по самым сложным чертежам.

Возможности и устройство промышленного сверлильного оборудования

Сверлильное оборудование, предназначенное для промышленного использования, устроено намного сложнее, чем бытовые модели. Это заметно, как было сказано выше, даже по фото таких агрегатов.

Подача режущего инструмента на этом оборудовании может выполняться не только вручную, но и в автоматическом режиме.

Практически на любом из таких станков предусмотрена возможность регулирования скорости вращения шпиндельного узла и величины подачи, за что отвечают коробка скоростей и коробка подач соответственно.

Настольные сверлильные станки профессионального класса отличаются от бытовых моделей высокоточными комплектующими, начиная от опорных подшипников и заканчивая патроном

Поскольку такие станки используются более интенсивно и для решения ответственных задач, их кинематическая схема отличается более сложным и надежным исполнением. Во многих из современных моделей данных аппаратов предусмотрена опция автоматического реверсирования направления подачи и вращения режущего инструмента в тот момент, когда он достигает требуемой глубины обработки.

Шпиндельный узел большинства моделей такого оборудования оснащен механизмом автоматического подвода к поверхности обрабатываемой детали. Практически обязательной опцией для данных станков является автоматическая подача охлаждающей жидкости в зону обработки в тот момент, когда такая обработка начинается.

Конструкция сверлильной головы промышленного станка

В последнее время промышленные предприятия активно оснащаются сверлильными станками, работой которых управляет система ЧПУ. Преимуществом использования такого оборудования является то, что в них автоматизированы основные и вспомогательные технологические операции, что позволяет значительно повысить их производительность по сравнению с моделями, управляемыми вручную.

Промышленные станки сверлильной группы, как уже говорилось выше, способны выполнять различные технологические операции:

• развертывание отверстий;
• обработку отверстий с использованием зенкера;
• снятие фасок в верхней части отверстий, формирование цилиндрических и конических углублений – зенкование;
• обработка отверстий при помощи цековки;
• нарезание внутренней резьбы;
• обработка отверстий при помощи резца – растачивание;
• финишная обработка отверстий при помощи шариковых или роликовых инструментов – выглаживание;
• обработка деталей при помощи фрезерного инструмента (формирование пазов и др.).

Зенковка углубления на промышленном станке

Правила работы на сверлильном станке

Работа на сверлильном оборудовании может быть сопряжена с риском травмирования оператора, если при этом не соблюдаются требования безопасности. В частности, риск для здоровья и даже жизни оператора, работающего на сверлильном агрегате, могут представлять:

• элементы станка, которые в процессе выполнения обработки вращаются и перемещаются линейно;
• токопроводящие элементы;
• обрабатываемые детали и инструмент, которые при недостаточно надежной фиксации могут вылетать из зоны обработки.

Важнейшим требованием по безопасности работы на сверлильном оборудовании является использование технически исправных и проверенных приспособлений и инструментов (и только по их прямому назначению).

Большое значение для исправной работы станка и получения с его помощью качественных отверстий имеет режущий инструмент. Он должен быть хорошо и правильно заточен, а также выбран в соответствии с материалом детали, в которой необходимо просверлить отверстия.

В процессе обработки режущий инструмент интенсивно нагревается, что может привести к его быстрому износу и выходу из строя.

Чтобы минимизировать такой риск, в процессе обработки необходимо выполнять охлаждение инструмента при помощи специальной жидкости или обычной воды.

Некоторые особенности имеет процесс сверления отверстий, глубина которых больше 5 диаметров используемого инструмента. В процессе формирования таких отверстий инструмент следует периодически извлекать и освобождать незаконченное отверстие от скопившейся стружки, которая может привести к заклиниванию сверла.

В целом техника работы на сверлильном оборудовании и правила его регулярного профилактического обслуживания не вызывают больших сложностей, обучиться им можно достаточно быстро. При соблюдении этих правил оборудование прослужит вам долго, и вы сможете эффективно использовать его для получения точных и качественных отверстий.

Принцип работы шпиндельного двигателя

Статья посвящена общему представлению о шпиндель-моторах, особенностях конструкции, а также их применения в промышленности. В традиционном понимании шпиндель — это вал, который оснащен зажимным устройство для инструмента или заготовки, на который посредство ременной передачи передается крутящий момент от отдельного привода.

Мотор-шпиндель или иначе называемый электрошпиндель — это шпиндель, обладающей совмещённой конструкцией вала и двигателя. Совмещённый с валом электродвигатель исторически впервые появился на внутришлифовальных и сверлильных станках, где нужны большие обороты при малых диаметрах инструмента.

Шпиндель-мотор представляет собой корпус со статором, внутрь которого помещён вал с пакетом ротора. На передней и задней части вала устанавливаются высокоскоростные радиально-упорный подшипники, для обеспечения жесткости и точности, а также для восприятия осевых нагрузок.

https://www.youtube.com/watch?v=7S2ucZjhU7I\u0026t=27s

В электрошпинделях создают преднатяг подшипников для увеличения жесткости. Чаще передние подшипники представляют собой дуплексные пары, иногда триплексы, в зависимости от параметров мотора и области его применения, что влияет на величину и разнообразность нагрузок, а так как большую часть напряжения воспринимает именно передний подшипниковый узел, его и усиливаю.

• Сзади, чаще с завода стоят одиночные шарико-радиальные подшипники под преднатягом пружин, посредством чего такой подшипник работает, как радиально-упорный и способен к восприятия части несильных осевых нагрузок.
• Вообще мотор шпиндели конструктивно похожи и как правило состоят из двух опор и самого электродвигателя (ротор и статор) Однако существует масса вариаций конструкции подшипниковых узлов, все это зависит от назначения шпинделя.
• Например скоростные гравировальные и внутришлифовальные имеют по одной опоре спереди и сзади и преднатягом, заданным с помощью пружин, а чисто фрезерные моторы, как правило, имеют мощную переднюю опору по схеме DB, воспринимающую все нагрузки, и более мелкий подшипник сзади, поддерживающий вал и воспринимающий часть радиальной нагрузки через рычаг образованый инструментом, опорой и валом.
• Мотор-шпиндель подключается к частотному преобразователю, посредством которого асинхронный двигатель раскручивает до необходимой частоты и, соответственно, нужных оборотов вала.
• Широкое распространение мотор-шпниделей связано именно с развитием и удешевлением полупроводниковой преобразовательной техники, до этого момента преобразователи могли занимать целый шкаф и иметь вес десятки килограмм.

Шпиндель-моторы бывают двух видов: с автоматической и ручной сменой инструмента. Отличия у этих двух видом электрошпинделей выражаются в особенностях их конструкции.

Шпиндель-моторы с автоматической сменой инструмента конструктивно представляют собой корпус асинхронного электродвигателя с валом и пакетом ротора, а также внутри самого вала располагается механизм захвата инструментальной оправки.

В качестве зажимного элемента могут выступать металлические шарики или же металлические лепестки (под оправки стандарта HSK), для примера ниже показано фото механизма с металлическими шариками в качестве элемента зажима, сделанное во время ремонта шпиндель-мотора HSD ES919A:

Шпиндель-моторы с ручной сменой инструмента конструктивно проще, чем с автосменой. Для шпинделей с ручной сменой существует целый ряд стандартов присоединения инструмента.

Например, на фрезерных очень популярен внутренний конус 8 градусов стандарта ER, есть и другие варианты внутреннего конуса.

на шлифовальниках распространено простое цилиндрическое крепление с резьбовым хвостовиком, на шлифовальных моторах с инструментами большого диаметра (диски) распространен внешний конус 1:5 или 1:10 так как в подобных электрошпинделях нет пружины, а вместо самого захватного элемента выступает резьба на валу, на которую накручивается инструментальная гайка с цангой соответствующего размера.

Мотор-шпиндели имеют 2 типа охлаждения: жидкостное (при жидкостном охлаждении охлаждающая жидкость циркулирует под давлением внутри корпуса по специально отведенным каналам); воздушное (может быть реализовано с помощью охлаждающего вентилятора на задней части шпинделя или же посредством воздушного потока от пневматической системы). Жидкостная нужна для эффективного отвода тепла из небольшого и высоконагруженного двигателя и там, где очень много агрессивной пыли и брызги жидкости.

Воздушное охлаждение используется там, где среда не такая агрессивная, например, деревообработка, к тому же это проще конструктивно и дешевле.

Подобные мотор-шпинделя применяются при обработке различных типов материала, начиная от деревообработки и цветных мягких сплавов и до обработки чёрных металлов.

Высокоскоростные электрошпиндели имеют достаточно высокую популярность в области деревообработки. С автоматической сменой чаще всего устанавливаются на деревообрабатывающих центрах, с ручной сменой на станках, где обработка ведётся, большую часть, одним инструментов и не требует быстрой, постоянной смены.

1. Для примера представлены шпиндель-мотор с автоматической и ручной сменой инструмента.
2. С автоматической сменой инструмента HSD ES929 5.5 kW:
3. Источник

Что такое шпиндель

В строительстве, металлообработке и деревообработке, а также в некоторых других сферах профессиональной деятельности, существуют термины, которые находятся на слуху у строителей и людей, кто хоть как-то знаком с этой темой. Но многие из них могут вызвать интерес неподготовленного человека, который может воспринять некоторые термины даже как ругательства. Примером таких слов может служить термин шпиндель. Что такое шпиднель?

Шпиндель, как правило, это элемент каких-либо устройств, используемых в производстве. И самым распространенным значением этого слова является ось вращения. Иногда, даже уместно употреблять эти слова как синонимы.

Как ось вращения, шпиндель может использоваться в станках, прядильных аппаратах, двигателях и других механических устройствах. Так, к шпинделю, как правило, крепится катушка, если он используется в прядильной машине как веретено.

В других сферах шпинделем могут называться и другие элементы. Так, в металлорежущих станках шпинделем является вал, который снабжен устройством для закрепления деталей, подлежащих обработке. Следовательно, к шпинделю крепится зажимной патрон или другие элементы в зависимости от типа станка. В таких станках и приспособлениях шпиндель даже может быть регулируемой длины.

Если рассматривать двигателестроение, то шпинделем в этом случае может называться передаточный вал от двигателя к прокатному валу, а также специальный элемент, осуществляющий передачу крутящего момента от двигателя к другим движущимся частям.

Также шпинделем могут называть и асинхронный двигатель со специальным валом, который используется для закрепления фрезы. Таким двигатели для работы используют переменный ток и используются как во фрезерных, так и в других типах станков, например, шлифовальных или точильных.

В производстве компьютерной технике также используется понятие шпинделя. В данном случае это вал, который крепит пластины жесткого диска и обеспечивает их вращение. Таким образом. Шпиндель также является и осью, и валом, и креплением одновременно, и также поворотным механизмом.

Можно сделать заключение о том, что шпиндель – это достаточно употребляемое слово в просторечии, которое может обозначать легкое ругательство, но реального значения этого слова многие не знают.

Таким образом, шпиндель является всего лишь осью, валом или элементом вращения, который используется во многих сферах производства: машиностроении, разработке компьютерной технике, металлообработке, деревообработке и многих других сферах.

Значит, что шпиндель очень даже важный элемент, вокруг которого крутится все, и который играет очень важную роль в производственной сфере. Получается, что слово шпиндель может являться не только ругательством, но и комплиментом.

Шпиндельный двигатель

Двигатель, предназначенный для вращения дисков, часто называют шпиндельным. Для связи с осью вращения дисков не используются шестерни или ремни – он всегда непосредственно связан с осью вращения. Двигатель обязан быть бесшумным – вибрация, передаваемая дискам, способна привести к ошибкам в процессе работы устройства.

Частота вращения двигателя строго определенна. Обычно данный показатель лежит в диапазоне от 3600 до 15000 оборотов в минуту и больше.

Для стабилизации скорости используется управляющая схема с обратной связью, обеспечивающая требуемую точность.

Таким образом, частота вращения контролируется в автоматическом режиме, и никаких устройств, позволяющих сделать это вручную, в устройстве не предусмотрено.

Шпиндели SKF

,,,,,,,,, Чтобы заказать шпиндель заполните, пожалуйста, форму и отправьте нам по факсу или электронной почте

Шлифовальные шпиндели

Обладая 80-летним опытом производства шпинделей, SKF может предоставить разнообразные конструктивные решения в области современных высокооборотных шлифовальных шпинделей наивысшего качества, отвечающих современным производственным требованиям.

Учитывая широкий диапазон мощности шлифовальных шпинделей SKF, можно использовать один шпиндель для нескольких различных операций, экономя время на переналадку станков. Шпиндели изготавливаются из закаленных долговечных легированных сталей, что предотвращает повреждение поверхности на ранней стадии или заедание компонентов при сборке станков.

Корпуса шпинделей имеют стандартные отраслевые диаметры; соединительные штуцеры систем смазки и охлаждения отвечают общепринятым мировым стандартам.

Компактные шпиндели

Компактные шпиндели представляют новое поколение шпинделей, разработанных подразделением Высокоточных Технологий SKF (SKF Precision Technologies) для удовлетворения растущих требований станкостроительной промышленности к сроку службы, рабочим характеристикам и универсальности. Новые компактные шпиндели – это стандартные, многоцелевые и универсальные шпиндели, пригодные для разнообразных режимов работы.

Высокооборотные шпиндели

SKF – мировой поставщик шпинделей широкого ассортимента: от шпинделей с внешними приводом или встроенными моторами на основе подшипников качения до высокопроизводительных шпинделей с газодинамическими и магнитными подшипниками. Опыт и знания SKF в области технологии изготовления подшипников, датчиков и электронных устройств могут удовлетворить конкретные требования заказчиков к прецизионной механообработке.

Разъемные шпиндели для резания на тяжелых режимах и высоких скоростях с системами замены пластичной смазки

Система обнаружения повреждений шпинделей CDS

Система CDS (crash detection system) используется для контроля режимов работы станков и состояния шпинделей. Трехкоординатный виброметр измеряет вибрации на фланцевом конце шпинделя. Данные по вибрации подразделяются на 8 классов.

Скорость шпинделя измеряется тем же или дополнительным датчиком скорости и подразделяется на 6 классов. Три термопары измеряют температуру двух главных подшипников и приводного двигателя.

Минимальные, максимальные и средние значения этих температур для каждой пары классов (6 классов скорости х 8 классов вибрации = 48 комбинаций) сохраняются, и время работы в конкретном режиме суммируется.

Кроме того, регистрируются данные о состояниях с максимальными значениями по температуре, вибрации или скорости с пометкой времени для последующих анализов в случае повреждения шпинделей.

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.

Особенности шпинделя для станка

Металлообработка является популярным направлением в промышленности, поскольку изделия из таких материалов широко применяются в быту и на производстве.

В результате технического прогресса появились специализированные станки, с помощью которых изготавливать различные детали стало намного легче.

Автоматические устройства позволили значительно повысить производительность труда токарей, а также уменьшили затрачиваемое время на эту работу. Создание таких агрегатов стало причиной:

• Изготовления изделий с более высоким качеством и надежностью;
• Уменьшения себестоимости производственного процесса;
• Возрастания скорости обработки металлов.

Металлообрабатывающий станок со шпинделем Источник stanokcnc.ru

Фиксация шпинделя предусмотрена практически на всех металлообрабатывающих устройствах. Примером может служить токарный агрегат.

При установке в него заготовки требуется ее надежное закрепление внутри. Работник, который обслуживает станок, располагает деталь в аппарате между бабками.

Возле этих элементов установлены специальные держатели, за счет чего заготовка крепко фиксируется на своем месте.