Что такое шпиндель фрезерного станка

Шпиндель фрезерного станка: конструкция и технические параметры

В оборудовании для производства металлических изделий есть ключевые детали, без которых невозможно качественно обрабатывать заготовки. Шпиндель фрезерного станка является одной из таких деталей, в которой закрепляется режущий инструмент и происходит вращение. Без этого элемента невозможна работа по обработке дерева или металла на станке. Из-за важности этой детали в процессе металлообработки желательно знать, как она функционирует, на какие виды подразделяется и можно ли ее изготовить самостоятельно.

Шпиндель для фрезерного станка

Конструкция и технические особенности

Зная устройство фрезерного станка, человек сразу же понимает, что такое шпиндель и где он располагается. Для тех, кто не знает конструкции и технических параметров, необходимо разбираться во всем постепенно.

Шпиндель представляет собой полый металлический вал, являющийся ключевым узлом в фрезерном станке. Устанавливается эта деталь на специальной каретке, с помощью которой он передвигается в трех плоскостях — X, Y, Z. При включении двигателя вал напрямую передает вращательное усилие на фрезу (если речь идет о станке, в котором используются фрезы по металлу). Благодаря отсутствию дополнительных элементов при передаче усилия от двигателя, вращательный момент не искажается.

Классификация

Разделить фрезерный шпиндель можно по техническим характеристикам и способу использованию.

Деление в зависимости от мощности:

Станки для работы с фанерой — 800 Вт. На маломощном оборудовании обрабатывается фанера, ДВП, ДСП, МДФ.
Оптимальная мощность для фрезерного станка по дереву с ЧПУ — 1500 Вт. С такой мощностью обрабатывают мягкие сплавы металлов, текстолит.
Оборудование мощностью от 3000 Вт. Подходит для стали, натурального камня.

Одновременно с разделением по мощности станки подразделяются по своему функционалу. Они могут использоваться для нанесения гравировки, раскроя металла и фрезеровки.

Дополнительную обработку металла производят V-образными граверами. Если речь касается раскроя деталей из различных материалов, лучше покупать фрезерный шпиндель, у которого будет запас скорости вращения.

Также фрезерные шпиндели можно разделить на две группы в зависимости от использования:

Шпиндели, устанавливаемые в бормашинах, ручных фрезерных станках, дрелях.
Промышленные модели. Используются в станках, изготавливаемых для большого производства. Они способны выдерживать большие нагрузки, имеют износоустойчивые детали, керамические подшипники. Чтобы оборудование не выходило из строя из-за интенсивной работы, на него может устанавливаться дополнительно охлаждение. На поверхности с большим уровнем трения с помощью специальной автоматической системы подается смазка.

Если в качестве шпинделя используется дрель или бормашина, необходимо учитывать, что она не способна выдержать постоянные интенсивные нагрузки и подшипники начнут выть спустя короткий промежуток времени.

Станок для работы с фанерой

Способы охлаждения

При обработке металла с помощью промышленного оборудования можно повредить листы или детали. Заготовки необходимо охлаждать. Для этого были разработаны две системы:

Водяная система охлаждения. Изначально в корпусе шпинделя проделываются отверстия, через которые проходит вода. Она забирает с собой тепло от металла и стекает в отдельную емкость. Необходимо наличие отдельной емкости рядом со станком, что в некоторых ситуациях неудобно.
Воздушная система охлаждения. В детали устанавливаются воздухозаборники, благодаря которым через нее проходит воздушный поток. Воздушная система устанавливается на все современные станки с ЧПУ. У нее есть один серьезный минус. Фильтры, установленные на воздухозаборниках, быстро засоряются после работы с пылящимися материалами.

Воздушные системы более удобны для больших производств.

Преимущества

У шпинделей есть несколько преимуществ:

КПД этих деталей достигает 95%, что считается очень высоким показателем.
Для производства изготавливаются шпиндели с высокими характеристиками в плане износоустойчивости и надежности. В новых моделях устанавливаются головки, изготовленные из бронзы.
Не требуется частый ремонт благодаря надежности подвижных механизмов.

При эффективной системе охлаждения, изготавливаемые детали не будут иметь дефектов после обработки.

Как подобрать шпиндель фрезерного станка по мощности

Как говорят опытные фрезеровщики: «При выборе шпинделя, нужно помнить правило о том, что чем больше скорость вращения двигателя, тем функциональнее становится оборудование». При выборе шпинделя для фрезерного станка, в первую очередь, нужно учитывать количество совершаемых оборотов:

Для сверловки и гравировки оптимальная мощность шпинделя — 600 Вт.
Для фрезерования металла — от 600 до 1400 Вт.
Если станок будет модернизироваться со временем или через него будут пропускаться детали, изготавливаемые из твердой стали, требуется выбирать мощность более 1600 Вт.

При работе на больших оборотах, нельзя забывать про хорошую систему охлаждения.

Шпиндели нельзя долго использовать на мощности в 90%. В противном случае подвижные механизмы быстро выйдут из строя. Оптимальный расход мощности — 60–80%.

Шпиндель для обработки металла

Как изготовить своими руками

При недостатке средств или невозможности установки заводского оборудования в самодельный станок его можно изготовить самостоятельно. Для этого нужны следующие комплектующие:

главная деталь — бесколлекторный двигатель;
контролер для двигателя;
сервотестер;
удлиненный вал.

Изготовление шпинделя для станка своими руками начинается с приобретения всех комплектующих. Устройство контролирующее количество оборотов двигателя (сервотестер) рекомендуется устанавливать на любые двигатели, в которых невозможно изменять количество оборотов. Можно купить дешевую модель, главное обратить внимание на тип его крепления к станку. Он не должен мешать при работе.

Вал должен быть удлиненным, чтобы на него можно было закреплять фрезы с помощью цангового зажима. Дополнительно на него необходимо закрепить два подшипника. В двигателе должны быть установлены еще два подшипника. Чертеж по сборке можно найти в интернете. Конструкция будет защищена от боковых нагрузок. С помощью самодельного станка обрабатывают металл и древесину твердых пород.

У самодельных конструкций есть преимущества:

Сборка шпинделя собственными руками не потребует серьезных финансовых затрат.
Провести работы самостоятельно не так сложно, как ожидают новички в металлообработке. В интернете существуют пошаговые инструкции и обучающие видео.
Списки материалов, деталей и чертежи можно найти в открытом доступе.

Однако по техническим характеристикам промышленные детали во многом превосходят самоделки. Важно изготовить надежную и массивную станину, которая предотвратит появление вибрации.

Обслуживание

Промышленное и самодельное оборудование требует постоянного обслуживания и соблюдения правил эксплуатации:

Перед началом обработки деталей требуется проверить все крепежные элементы.
После включения двигателя нельзя сразу же начинать работать. Шпиндель нужно разогреть.
Перед выключением оборудования подвижному механизму необходимо дать остыть.
При использовании воздушной системы требуется раз в неделю проверять состояние фильтров и прочищать их при загрязнении.
Подшипники и подвижные элементы требуется очищать от накопившегося мусора после работы за станком. Дополнительно их нужно смазывать для лучшей работы и медленного загрязнения.
Если используется водная система охлаждения, необходимо использовать смазочно-охлаждающие эмульсии, которые рекомендует производитель.

При длительной эксплуатации необходимо наблюдать за состоянием подшипников и менять их, если появляются посторонние звуки. Иных расходов эта деталь не несет. При поломке составных частей конструкции требуется заменить их, но не восстанавливать. При больших нагрузках восстановленные детали сломаются по старым трещинам.

Шпиндель для фрезерного станка считается ключевым узлом, работе которого стоит уделять особое внимание. При выборе производственного оборудования достаточно соблюдать правила эксплуатации и вовремя обслуживать подвижные элементы, чтобы станок проработал более 10-ти лет.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓

образование
Исследовательская работа
новаторство
Прием + помощь
Студенческая жизнь
Новости
Alumni
О MIT
Больше ↓
- Прием + помощь
- Студенческая жизнь
- Новости
- Alumni
- О MIT

Меню ↓ Поиск Меню О, похоже, мы не смогли найти то, что искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Посмотреть больше результатов

Предложения или отзывы?

Шпиндель фрезерного станка с ЧПУ [Полная инструкция по эксплуатации]

[ Фрезерный станок с ЧПУ Запчасти для дома ]

Шпиндель с ЧПУ является сердцем любой мельницы. Он состоит из вращающегося узла с конусом, где могут быть установлены держатели инструмента. Двигатель шпинделя с ЧПУ с дополнительной передачей некоторого вида вращает шпиндель с ЧПУ. Трансмиссия соответствует диапазону оборотов наивысшей мощности двигателя шпинделя с ЧПУ и оборотам шпинделя, которые идеально подходят для определенных скоростей и подач разрезаемого материала.

шпинделя бывают трех типов. Есть шпиндели картриджа, которые являются просто вращающимся узлом без двигателя или трансмиссии. Тогда есть автономные шпиндели различных видов. Например, Trim Routers пользуются популярностью среди любителей ЧПУ, особенно для CNC Routers. Автономные шпиндели включают вращающийся узел и двигатель все в одном. Наконец, существуют изготовленные шпиндели, в которых такие детали, как подшипники шпинделя, прикреплены к (обычно) чугунному корпусу.Такую конструкцию используют в фрезерных станках Бриджпорта или во многих китайских импортных станках, таких как, например, RF-45.

шпиндельных патронов

Tormach BT-30 Шпиндельный патрон с ЧПУ…

патронных шпинделей - это то, что практически каждый современный VMC использует. Их удобно менять и восстанавливать, сохраняя работоспособность станка, их удобнее производить, чем изготовленные шпиндели, и они обычно просто работают хорошо.

Вот разрез шпинделя картриджа, настроенного для ATC (Automatic Tool Changer), чтобы вы могли получить представление о компонентах:

шпиндельный патрон ЧПУ ATC…

Давайте рассмотрим роль каждого компонента:

Радиально-упорные подшипники: этот конкретный шпиндель имеет два радиально-упорных подшипника плюс два радиальных шарикоподшипника (цвета лосося).Подшипники могут быть самой важной частью шпинделя и определять его максимальные обороты, а также его жесткость и пригодность для ЧПУ.
Drawbar: Drawbar используется для «втягивания» держателя инструмента в конус шпинделя, отсюда и название.
Шайбы Belleville: это тип плоской пружины, цель которой - удерживать натяжение дышла на держателе инструмента.
Pull Stud: это сменная деталь, которая ввинчивается в держатель инструмента. Зажим дышла захватывает тяговый стержень, чтобы дышло могло тянуть его вверх в конус.
Зажим для дышла: Существуют различные конструкции, но Зажим для сцепки фиксирует сцепное устройство на тяговом стержне, когда он достаточно сильно втягивает стержень в конус.
Приводной шкив: двигатель или трансмиссия вращают шпиндель через приводной шкив. Показанный дизайн - шкив синхронизации, но доступно много стилей.

Амбициозные мастера по изготовлению станков с ЧПУ могут разрабатывать и изготавливать собственные шпиндельные картриджи, но купить их гораздо проще. Есть высококачественные (по крайней мере для рынка DIY) картриджи, доступные по разумным ценам от таких нарядов, как Tormach.

Вы можете даже найти использованные шпиндельные патроны от VMC в таких местах, как eBay. Просто имейте в виду, что если они не находятся в хорошем состоянии, одни подшипники для коммерческого VMC очень дороги для замены. Если конус поврежден или существует чрезмерный износ, требующий повторной обработки, вы будете смотреть на очень дорогостоящий проект.

автономных шпинделей

Makita Trim Router: 1 шпиндель с высокой частотой вращения 1/4 л.с. примерно за $ 90…

Автономные шпиндели

, особенно трим-фрезерные, очень популярны среди мастеров фрезерных станков с ЧПУ.В устройстве, подобном изображенному выше изображению Makita RT0701CR, есть что понравиться:

Есть и минусы тоже:

Держатель инструмента не съемный. Шпиндель имеет цанговый патрон, который обычно принимает только хвостовик инструмента 1 размера, и нет быстросменных держателей инструмента. Ручная смена инструмента происходит довольно медленно, и вы можете забыть об автоматических сменщиках инструмента.
Маршрутизаторы и аналогичные шпиндели могут быть очень шумными, хотя это не универсально.

Изготовленные шпиндели

В старых фрезерных станках с ручным проектированием мы часто находим то, что я называю «Изготовленные шпиндели».С этими шпинделями труднее всего работать и модифицировать, поскольку они буквально встроены прямо в отливку головки шпинделя и не дают много места для модификации.

С учетом вышесказанного, общий подход состоит в том, чтобы, по меньшей мере, зажимать подвижные иглы для большей жесткости. Другая распространенная модификация - это переход от передач (действительно шумных и медленных!) К ременной передаче.

Конусы, дышла и держатели инструмента

Если оставить в стороне тип шпинделя, еще одно важное соображение касается конусности, дышла и держателей инструмента.Из приведенного выше обсуждения вы должны иметь хоть какое-то представление о том, что такое дышло и держатель инструмента. Конус шпинделя относится к размеру и типу держателя инструмента, который будет соответствовать шпинделю. Например, конус R8, который был представлен с оригинальными ручными фрезерными станками Bridgeport, очень популярен.

Существует огромное количество возможностей конусности шпинделя, поэтому я остановлюсь только на двух наиболее распространенных для фрезерных станков с ЧПУ своими руками: R8 и BT 30. Вот чертеж CAD обоих:

BT-30 вверху и R8 внизу ...

И вот их фото бок о бок:

R8 слева, BT30 справа…

Должно быть достаточно ясно, что BT-30 лучше.Он предпочтителен для приложений более высокого класса, но R8 достаточно для большинства фрезерных станков с ЧПУ. Возможностей гораздо больше, и мы подробно расскажем о компромиссах в нашей статье «Шпиндель, Drawbar и Toolchanger».

DIY Выбор шпинделя с ЧПУ

Правильный выбор шпинделя для вашего проекта ЧПУ своими руками начинается с составления набора сценариев того, как вы хотите использовать станок. При принятии решения важно понимать ряд решений:

Какие материалы вы собираетесь вырезать на станке? Требования к скорости вращения для твердых металлов несколько отличаются от требований к мягким материалам, таким как дерево и пластик.
Какие размеры резцов вы будете использовать?
: Вам понадобится автоматическая смена инструмента? Много решений будет принято вокруг этого.

В общем, постарайтесь сделать свой выбор так, чтобы можно было использовать как можно больше недорогих готовых аксессуаров. Вместо того, чтобы выбрать экзотический конус шпинделя, выберите что-то общее, чтобы вы могли дешево купить патроны для инструментов.

У нас есть серия по разработке совершенной настольной мини-мельницы с ЧПУ, в которой подробно рассматриваются все эти конструктивные решения.Для получения информации о шпинделе, начните здесь:

[Ultimate Benchtop CNC Mini Mill Part 7: Шпиндель, дышло и инструментальный ящик]

И здесь:

[Ultimate Benchtop CNC Mini Mill Part 8: Шпиндель для нашей мельницы]

Дизайн шпинделя

Spindle Design - это то, чем я восхищался и потратил много времени на изучение. Реальность такова, что большинству мастеров DIY CNC не нужно знать об этом. Получить себе хороший шпиндель картриджа. Перевести существующую мельницу с зубчатой передачи на ременную передачу.Или используйте автономный шпиндель. Ни один из этих проектов не требует, чтобы вы знали очень много о Spindle Design.

Но если вы заинтересованы в максимизации производительности, расширении возможностей и в целом создании большого количества работы (хотя и интересной работы!) Для себя, вы захотите немного углубиться в эту область. Я собрал все свои заметки на нем, поскольку они относятся к работе с ЧПУ своими руками в одной статье из двух частей, чтобы сэкономить ваше время и проблемы:

[Шпиндель фрезерного станка с ЧПУ: подшипники, ременный привод, VFD, ATC и примечания по проектированию]

Просто будьте осторожны - это глубокие воды с множеством акул, которые редко исследуются производителями DIY CNC.

Детали фрезерного станка и их функции

Основные детали фрезерования Машина дана:

Основа машины серый чугунное литье точно обрабатывается на его верхней и нижней поверхностях и служит член фонда для всех остальных частей, которые опираются на него. Он несет колонна на одном конце. В некоторых машинах бейдж выдолблен и работает как резервуар для смазочно-охлаждающей жидкости.

Колонна основная поддерживающая рамка установлена вертикально на баж.Колонна коробчатой формы. Сильно ребристый внутри и дома все приводные механизмы для подачи шпинделя и стола. Передняя вертикальная поверхность колонны точно обработана и имеет с ласточкиным хвостом направляющими способами поддержки колена. Вершина колонны закончена держать за руку, которая простирается наружу в передней части машины.

Колено жесткое серого утюга литье, которое скользит вверх и вниз по вертикальному пути грани колонны. регулировка высоты осуществляется с помощью подъемного винта на основании, которое также поддерживает колено.В колене находится механизм подачи стола, а в различные элементы управления, чтобы управлять им. Верхняя поверхность колена образует скользящий путь для седло для обеспечения поперечного перемещения стола.

Седло расположено сверху колена, которое скользит по направляющим, установленным точно под углом 90 к лицевой стороне колонны. Винт поперечной подачи в верхней части колена входит в зацепление с гайкой нижней части Седло, чтобы переместить его горизонтально, рукой или силой, чтобы применить поперечную подачу. Вершина Седло аккуратно обработано для обеспечения направляющих путей к столу.

Стол отдыха на пути на седло и перемещается в продольном направлении. Вершина стола точно закончена и Т-образные пазы предназначены для закрепления работы и других приспособлений на ней. Свинец винт под столом зацепляет гайку на седле для перемещения стола горизонтально рукой или силой. Продольное перемещение стола может быть ограничивается фиксацией поездки собаки на стороне стола. В универсальных машинах, стол также может быть повернут горизонтально. Для этого таблица установлен на круглом каркасе, который в свою очередь установлен на седле. круговая пластинка градуируется по степени.

Свисающий рычаг установлен на верх колонны выходит за границу колонны и служит опорой подшипника может быть предоставлен ближе к резцу. Может быть более одной опоры подшипника предусмотрено для беседки.

Передняя распорка - это дополнительная опора, которая устанавливается между колено и плечо для обеспечения дополнительной жесткости к оправке и колену. передняя скоба имеет прорези для регулировки высоты колена по отношению к над рукой.

шпиндель

шпинделя станка находится в верхней части колонны и получает питание от двигателя через ремни, шестерни и сцепления и передать его в беседку переднего конца шпиндель просто проецируется с лицевой стороны колонны, и он снабжен коническое отверстие, в которое могут быть вставлены различные режущие инструменты и оправки. Точность обработки металла резцом зависит, прежде всего, от точности, прочность и жесткость шпинделя.
Беседка

Беседка считается продолжением шпинделя станка, на котором резцы надежно установлены и вращаются. Беседки изготавливаются с коническими хвостовиками для правильного выравнивания со шпинделями станка, имеющими конус дыра в носу. Конический хвостовик беседки соответствует конусу Морзе или Самовосстанавливающийся конус, значение которого составляет 7:24. Беседка может поддерживаться на самом дальнем конце от нависающей руки или может быть консольного типа, который называется заглушка.