Ход шпинделя сверлильного станка что это
Шпиндель станка: что это такое и для чего он нужен
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:
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.
Какие можно назвать особенности устройства шпинделя:
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:
Вторая категория – силовые аппараты – имеют следующие характерные черты изготовления и эксплуатации:
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:
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:
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)
Механические с внешним приводом
Выбор вида охлаждения
Охлаждать зону вращения требуется, чтобы увеличить срок эксплуатации. Есть два типа.
Водяное (жидкостное)
Воздушное
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:
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:
Мы рассказали об одной из наиболее важных частей станка. Будьте внимательны при выборе и использовании.
Как выбрать сверлильный станок
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:
Максимальный диаметр сверления металла:
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:
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.
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.
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.
Использование таких станков актуально в тех случаях, когда предъявляются высокие требования к точности расположения нескольких отверстий в детали.
На этих устройствах обрабатывают отверстия, отличающиеся значительной глубиной (валы, оси, штоки и др.).
Такое оборудование используется для формирования центровых отверстий, расположенных на торцах обрабатываемых деталей.
На агрегатах, оснащенных несколькими шпиндельными головками, может одновременно выполняться обработка множества отверстий, расположенных в вертикальной, горизонтальной и наклонной плоскостях.
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
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:
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:
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.