Шпиндель станка – один из основных узлов оборудования, который обеспечивает зажим и перемещение инструмента (фрезерная обработка) или заготовки (точение). Движение на узел передаётся коробкой передач от электродвигателя главного привода.

Как устроен и основные характеристики

Устройство шпинделя станка обычно подразумевает наличие таких элементов:

  1. Ступенчатого корпуса в виде полого цилиндра, вращающегося на приводном валу.
  2. Патрона, предназначенного для зажима и удержания обрабатываемой заготовки или рабочего инструмента – фрезы.
  3. Цанги для крепления.
  4. Опор, работающих с подшипниками качения.

В конструкциях токарных агрегатов фиксация шпинделя происходит в передней бабке, поэтому рассматриваемый узел кинематически связан с коробкой скоростей.

Что такое шпиндель фрезерного станка? Он представляет собой многоступенчатый вал, вращающийся в подшипниковых опорах. Вал снабжён сквозной полостью, через которую к узлу непрерывно подаётся технологическая смазка. На переднем торцевом участке имеется приспособление для зажима режущего инструмента, а к противоположному присоединяется маслёнка или рукав для подачи смазки.

Определить частоту вращения шпинделя станка можно по суммарному передаточному числу. При этом основные характеристики узлов у станков токарной и фрезерной групп различаются между собой. При точении это:

  • Исполнение переднего торца – всегда конус Морзе №5;
  • Размеры поперечного сечения закрепляемых заготовок (зависят от мощности привода);
  • Обороты шпинделя токарного станка могут допускать реверсирование — вращение в прямом и обратном направлениях (определяется конструкцией коробки скоростей);
  • Предельное значение крутящего момента.

Расчёт шпинделя фрезерного станка и выбор его характеристик проводятся в зависимости от размеров режущего инструмента и производительности обработки:

  • Допустимая осевая нагрузка на фрезу, которая зависит от мощности оборудования;
  • Диапазон чисел оборотов;
  • Радиальное и торцевое биение вала в опорах;
  • Конструкция полости под установку используемых насадок.

Ввиду постоянно действующих технологических нагрузок и сил трения данные элементы относят к быстроизнашиваемым.

Устройство шпинделя

Принцип работы

При точении пруток, который должен обрабатываться, вставляется одним концом в патрон, а другим — в заднюю бабку, расположенную на противоположном конце станины.

При перемещении навстречу друг другу, происходит зажим заготовки.  Тогда включают привод токарного станка. Вал начинает вращаться.  Резец (или резцы) входят в зацепление с заготовкой, выполняя обработку заготовки, которая удерживается в шпинделе.

Во всех современных токарных станках шпиндельная ось токарного станка с сопутствующей зубчатой ​​передачей, подшипниками, регулировочными винтами находится в передней бабке.  Закрытый корпус передней бабки защищает механизмы и оператора от загрязнений и повреждений в случае неправильной эксплуатации или неисправности машины.

Фрезерование ведётся так:

  • При помощи цангового зажима производится закрепление фрезы;
  • Выбирается режим обработки и устанавливается скорость вращения инструмента;
  • Включается подача смазочно-охлаждающей жидкости, что уменьшает износ фрезы. Некоторые модели станков используют воздушное охлаждение;
  • При помощи передвижного стола, на котором установлена заготовка, подлежащая фрезерованию, выполняется подвод рабочей части инструмента. Обработка начинается, если относительное взаиморасположение выполнено верно.

Станки с ЧПУ выделяются более жёсткими размерными допусками и повышенной точностью размеров посадочных мест.

Шпиндель станка

Виды и классификация

Данные узлы классифицируются по:

  1. Типу привода. В мощных металлорежущих станках крутящий момент создаётся электродвигателем, в то время как небольшие станки (преимущественно для деревообработки) могут вращаться и от ручного (например, от педального) привода.
  2. Наибольшему весу заготовки или инструмента, что обуславливается предельной нагрузкой на подшипники.
  3. Максимальному числу оборотов, при котором не происходит заклинивание от перегрева.
  4. Конструктивному расположению – встроенные или с внешним приводом через ременную, зубчатую или цепную передачи.

В последнем случае шпиндель имеет отдельный двигатель.

Шпиндели с внешним приводом называют мотор-шпинделями. Они более компактны и характеризуются повышенной точностью обработки, поскольку тепловая деформация вращающихся деталей здесь минимальна. Вместе с тем такие конструкции менее универсальны, а при внезапном застревании фрезы в металле/древесине приводной двигатель может сгореть.

Допускаемая мощность шпинделя станка весьма условно разделяет их на крупные, средние и мелкие. К крупным относятся узлы, которые имеют возможность обрабатывать изделия диаметром более 400 мм, к мелким – менее 100 мм.

Можно ли самому изготовить станочный шпиндель

Вышел из строя шпиндель? А обработка на токарном станке остановилась? Самодельный шпиндель для него (особенно под деревообработку) можно сделать и своими руками, особенно, если есть необходимые навыки конструирования, а оборудование для выполнения соответствующих работ по металлу доступно, и отличается высокой точностью обработки. Учтём также, что для производства долговечной детали потребуется конструкционная сталь необходимой марки. Если паспорт на оборудование отсутствует, то частоту вращения шпинделя станка можно выяснить лишь приблизительно. В большинстве случаев выполнение перечисленных требований неосуществимо, поэтому стоит прибегнуть к услугам специализированных фирм, выполняющих заказы точных узлов техники для обработки металлов.