Согласно определению в GB/T 12204-2010, коробка шпинделя представляет собой компонент коробчатой формы, в котором находится шпиндель. Шпиндельная коробка является важным компонентом станка. Применяется для компоновки рабочего шпинделя станка, его передаточных частей и соответствующих дополнительных механизмов. Шпиндельная коробка представляет собой сложный компонент трансмиссии, включающий узел шпинделя, реверсивный механизм, передаточный механизм, тормозное устройство, рабочий механизм и смазочное устройство. Его основная функция — поддерживать шпиндель и вращать его для реализации функций запуска, торможения, изменения скорости и реверса шпинделя.
(Эта статья выбрана из главы 2, раздела 3 «Руководства по выбору обрабатывающего центра» Шпиндельная коробка обрабатывающего центра)
Шпиндельный компонент обрабатывающего центра состоит из силового, трансмиссионного и шпиндельного компонентов. Это один из важных исполнительных компонентов формовочного движения обрабатывающего центра. Следовательно, шпиндельная часть обрабатывающего центра должна иметь высокую точность работы, длительное сохранение точности и длительную эксплуатацию. стабильность точности.
Обрабатывающие центры обычно используются в качестве прецизионных станков, а точность вращения компонентов шпинделя определяет точность обработки станка. Обычно существует два метода оценки точности работы станков: статический контроль и динамический контроль. Статическая проверка подразумевает проверку биения каждой позиционирующей поверхности и рабочей поверхности компонента шпинделя, когда шпиндель вращается на низкой скорости или вручную. Динамический контроль требует использования определенных инструментов для проверки точности вращения шпинделя с использованием бесконтактных методов обнаружения при номинальной скорости шпинделя станка. Поскольку обрабатывающие центры обычно имеют функции автоматической смены инструмента, а затяжка инструментов осуществляется с помощью натяжного механизма, установленного внутри шпинделя обрабатывающего центра через специальный держатель инструмента, точность вращения шпинделя должна учитывать погрешность, вызванную погрешностью обработки обрабатывающего центра. Поверхность позиционирования держателя инструмента.
1. Требования, которым должна соответствовать главная система передачи
Обрабатывающий центр представляет собой станок с ЧПУ, обладающий высокой универсальностью, широким диапазоном применения и высокой эффективностью обработки. Поэтому его основная система трансмиссии должна отвечать четырем требованиям: во-первых, она должна иметь широкий диапазон скоростей; во-вторых, он не только обладает достаточной мощностью и крутящим моментом, но также может отвечать требованиям поддержания постоянной мощности в условиях высокой скорости (выше расчетной скорости) и поддержания постоянного крутящего момента в условиях низкой скорости (ниже расчетной скорости); в-третьих, комплектующие шпиндельной коробки должны обладать достаточной прочностью, жесткостью и виброустойчивостью; в-четвертых, плавность работы и низкий уровень шума.
2. Типичная конструкция шпиндельной коробки и электрошпинделя.
1. Типичная конструкция шпиндельной коробки.
(1) Шпиндельная коробка с одноступенчатым поликлиновым ремнем. Мощность главного двигателя шпиндельной коробки составляет менее 7,5 кВт. Часто используется передача первой ступени с поликлиновым ремнем (композитный клиновой ремень). Главный двигатель проходит через пару шкивов поликлинового ремня и поликлиновой ремень. Ремень соединен с главным валом, а для увеличения крутящего момента используется метод передачи с понижением скорости.
(2)) В шпиндельной коробке передач обычно используется группа расширения первой ступени для увеличения диапазона скоростей и улучшения крутящего момента на низких скоростях. Поскольку передач всего две, повышенная и пониженная, механизм трансмиссии относительно прост.
(3) Шпиндельная коробка с прямой связью Шпиндельная коробка с прямой связью представляет собой шпиндельную коробку, в которой двигатель шпинделя и шпиндель напрямую соединены. Существует два метода прямого подключения шпиндельных коробок с прямым соединением: первый заключается в том, что главный двигатель соединяется со шпинделем через муфту; во-вторых, главный двигатель выполнен в шпиндельной коробке, ротор выполнен в виде шпинделя, а статор установлен внутри шпиндельной коробки.
2. Электрический шпиндель
Шпиндель станка — это ось станка, которая приводит во вращение заготовку или инструмент. Обычно он состоит из шпинделя, подшипников и деталей передачи (шестерен или шкивов). Благодаря быстрому развитию и совершенствованию технологии электрической передачи механическая структура главной системы передачи высокоскоростных станков с ЧПУ была значительно упрощена, а шкивная передача и зубчатая передача были устранены. Шпиндель станка приводится в движение непосредственно встроенным двигателем. Такая конструкция передачи, в которой двигатель шпинделя и шпиндель станка «объединены в одно целое», называется «электрическим шпинделем». Это делает компоненты шпинделя независимыми от системы передачи станка и общей конструкции.
Электрический шпиндель не только обладает преимуществами компактной конструкции, легкого веса, малой инерции, низкого шума и быстрого реагирования, но также имеет высокую скорость вращения и высокую мощность, что позволяет упростить конструкцию станков и облегчить позиционирование шпинделя. Это идеальная конструкция для высокоскоростных шпиндельных агрегатов. Подшипник электрического шпинделя использует технологию высокоскоростных подшипников, является износостойким и термостойким, а срок службы в несколько раз превышает срок службы традиционных подшипников. На рисунке 2-26 показан настоящий электрический шпиндель.
картина
Рисунок 2-26 Фактический электрический шпиндель
В таблице 2-2 приведены параметры электрошпинделя обрабатывающего центра определенной марки. Как видно из таблицы, в зависимости от обрабатываемых материалов и процессов на одной и той же модели обрабатывающего центра могут использоваться электрошпиндели с разными скоростями и крутящими моментами. Появление двухшпиндельных или даже многоосных обрабатывающих центров еще больше повысило эффективность обработки обрабатывающих центров.
Таблица 2-2 Параметры электрошпинделя обрабатывающего центра определенной марки
картина
Для работы моторизованных шпинделей часто требуются разные среды. Например, для обеспечения герметичности шпинделя необходимо ввести сжатый воздух, для охлаждения внутренней части шпинделя необходимо ввести охлаждающую воду, а для зажима держателя инструмента необходимо ввести гидравлическое масло. Следовательно, ключевой компонент вращающегося соединения должен пропускать среду через задний конец вращающегося шпинделя. На рисунке 2-27 показано фактическое вращающееся соединение.
картина
Рисунок 2-27 Фактическое вращающееся соединение
Принцип поворотного соединения показан на рисунке 2-28. Среда по стационарным трубопроводам П1 и П2 поступает в компонент 2 поворотного соединения. Компонент 2 остается неподвижным, а компонент 1 может вращаться вместе с главным валом. Оба компонента 1 и 2 могут быть реализованы. Прохождение среды может обеспечить хорошее уплотнение. Этот тип поворотного соединения широко используется в различных типах шпинделей. Стоит отметить, что из-за биения на заднем конце шпинделя эта деталь через некоторое время использования будет повреждена. Если сам шпиндель имеет большое биение, это ускорит выход из строя вращающегося соединения.
