Згідно з визначенням у GB/T 12204-2010, шпиндельна коробка – це коробчастий компонент, у якому розміщено шпиндель. Шпиндельна коробка є важливою складовою верстата. Використовується для влаштування робочого шпинделя верстата, його трансмісійних частин і відповідних додаткових механізмів. Шпиндельна коробка є складним компонентом трансмісії, включаючи вузол шпинделя, механізм реверсу, механізм передачі, гальмівний пристрій, робочий механізм і пристрій змащення. Його основна функція полягає в тому, щоб підтримувати шпиндель і обертати його для реалізації функцій запуску, гальмування, зміни швидкості та реверсу шпинделя.
(Цю статтю вибрано з глави 2, розділ 3 «Посібника з вибору обробного центру». Шпиндельний блок обробного центру)
Шпиндельний компонент обробного центру складається з силового, трансмісійного та шпиндельного компонентів. Це один із важливих компонентів виконання формувального руху обробного центру. Тому шпиндельний компонент обробного центру повинен мати високу робочу точність, тривале збереження точності та тривалу роботу. стабільність точності.
Обробні центри зазвичай використовуються як прецизійні верстати, і точність ходу компонентів шпинделя визначає точність обробки верстата. Зазвичай існує два методи оцінки робочої точності верстатів: статична перевірка та динамічна перевірка. Статична перевірка стосується перевірки биття кожної позиціонуючої поверхні та робочої поверхні компонента шпинделя, коли шпиндель обертається на низькій швидкості або вручну. Динамічний контроль вимагає використання певних приладів для перевірки точності обертання шпинделя за допомогою безконтактних методів виявлення при номінальній швидкості шпинделя верстата. Оскільки обробні центри зазвичай мають функції автоматичної зміни інструменту, а інструменти затягуються за допомогою механізму натягу, встановленого всередині шпинделя обробного центру через спеціальний тримач інструменту, точність обертання шпинделя повинна враховувати похибку, викликану помилкою обробки поверхню позиціонування тримача інструменту.
1. Вимоги, яким повинна відповідати магістральна система передачі
Обробний центр — це верстат з ЧПК із сильною універсальністю, широким діапазоном застосування та високою ефективністю обробки. Тому його головна система трансмісії повинна відповідати чотирьом вимогам: по-перше, вона має широкий діапазон швидкостей; по-друге, він не тільки має достатню потужність і крутний момент, але також може відповідати вимогам підтримки постійної потужності в умовах високої швидкості (вище розрахункової швидкості) і підтримки постійного крутного моменту в умовах низької швидкості (нижче розрахункової швидкості); по-третє, компоненти шпиндельної коробки повинні мати достатню міцність, жорсткість і вібростійкість; по-четверте, плавна робота та низький рівень шуму.
2. Типова структура шпиндельної коробки та електричного шпинделя
1. Типова структура шпиндельної коробки
(1) Шпиндельна коробка одноступеневої поліклинової пасової передачі. Потужність основного двигуна шпиндельної коробки нижче 7,5 кВт. Часто використовується форма передачі з поліклиновим ременем першого ступеня (композитний клиновий ремінь). Головний двигун проходить через пару поліклинових шківів і поліклиновий ремінь. Ремінь з'єднаний з головним валом, а для збільшення крутного моменту використовується метод передачі зниження швидкості.
(2)) Шпиндельна коробка передач зазвичай використовує групу розширення першого ступеня для збільшення діапазону швидкості та покращення крутного моменту на низькій швидкості. Оскільки є тільки дві передачі, висока і низька, механізм трансмісії відносно простий.
(3) Шпиндельна коробка з прямим з’єднанням Шпиндельна коробка з прямим з’єднанням відноситься до шпиндельної коробки, у якій двигун шпинделя та шпиндель безпосередньо з’єднані. Існує два методи прямого підключення шпиндельних коробок із прямим з’єднанням: один полягає в тому, що головний двигун під’єднується до шпинделя через муфту; інший полягає в тому, що головний двигун виготовлений у шпиндельній коробці, ротор розроблений як шпиндель, а статор встановлено в шпиндельній коробці всередині.
2. Електричний шпиндель
Шпиндель верстата відноситься до осі верстата, яка приводить в обертання заготовку або інструмент. Зазвичай він складається з шпинделя, підшипників і деталей трансмісії (шестерні або шківи). Зі швидким розвитком і вдосконаленням технології електричної трансмісії механічна структура основної системи трансмісії високошвидкісних верстатів з ЧПК була значно спрощена, а передача шківа та зубчаста передача були усунені. Шпиндель верстата безпосередньо приводиться в рух вбудованим двигуном. Така передавальна структура, в якій шпиндельний двигун і шпиндель верстата «об’єднані в одне», називається «електричним шпинделем». Це робить компоненти шпинделя незалежними від системи трансмісії верстата та загальної конструкції.
Електричний шпиндель не тільки має переваги компактної конструкції, легкої ваги, невеликої інерції, низького рівня шуму та швидкої реакції, але також має високу швидкість обертання та високу потужність, що може спростити конструкцію верстатів та полегшити позиціонування шпинделя. Це ідеальна структура у високошвидкісних шпиндельних агрегатах. Електричний шпиндельний підшипник використовує технологію високошвидкісних підшипників, є зносостійким і термостійким, а термін служби в декілька разів перевищує термін служби традиційних підшипників. На рисунку 2-26 показано справжній електричний шпиндель.
картина
Малюнок 2-26 Фактичний електричний шпиндель
У таблиці 2-2 наведено параметри електрошпинделя певної марки обробного центру. Як видно з таблиці, залежно від матеріалів і процесів обробки одна і та ж модель обробного центру може використовувати електричні шпинделі з різними швидкостями і крутними моментами. Поява двошпиндельних або навіть багатоосьових обробних центрів ще більше підвищила ефективність обробки обробних центрів.
Таблиця 2-2 Параметри електрошпинделя певної марки обробного центру
картина
Для функціонування моторизованих шпинделів часто потрібні різні середовища. Наприклад, потрібно ввести стиснене повітря, щоб забезпечити повітряне ущільнення шпинделя, охолоджуючу воду, щоб охолодити внутрішню частину шпинделя, і гідравлічне масло, щоб досягти затиску тримача інструменту. Таким чином, ключовий компонент поворотного шарніра повинен пропускати середовище на задньому кінці обертового шпинделя. На малюнку 2-27 показано фактичне поворотне з’єднання.
картина
Малюнок 2-27 Фактичний поворотний шарнір
Принцип поворотного з’єднання показано на малюнку 2-28. Середовище проходить через нерухомі трубопроводи P1 і P2 в компонент 2 поворотного з'єднання. Компонент 2 залишається нерухомим, а компонент 1 може обертатися разом з головним валом. Обидва компоненти 1 і 2 можуть бути реалізовані. Прохід середовища може забезпечити гарне ущільнення. Цей вид поворотного з'єднання широко використовується в різних типах шпинделів. Варто зазначити, що через биття на задньому кінці шпинделя ця частина буде пошкоджена після періоду використання. Якщо сам шпиндель має велике биття, це прискорить пошкодження обертового шарніра.
