Шпиндель: устройство и характеристики

В металлообрабатывающей сфере в зависимости от типа используемого станка шпиндель имеет различное предназначение. Так, в токарных станках он представляет собой устройство, надежно закрепляющее заготовку в зажимном патроне. Во фрезерных станках, сверлильных агрегатах, напротив, применяется для удержания режущего инструмента. В станках специального назначения применяют шпиндельные узлы силового (предполагают наличие втулки) или скоростного (основная задача сократить период снятия верхнего дефектного слоя) типа.

Конструктивные особенности

В связи с непосредственным сопряжением с обрабатываемым изделием или инструментом выделяемое тепло может привести к термальным деформациям отдельных компонентов шпинделя. Поэтому все модели оснащаются собственной системой охлаждения. Она представляет собой смазочно-охлаждающую жидкость, которая омывает специальные технологические полости внутри корпуса. Конструкция устройства постоянно совершенствуется. На данный момент существует разновидность, в которой не предусмотрен приводной узел. Электрошпиндели представляют собой корпус цилиндрической формы со статорной обмоткой, в который заключен ротор асинхронного мотора.

Конструкция классической модели состоит из следующих элементов:

  • вал — имеет правые и левые обороты вращения;
  • опоры — предназначены для удержания вала и снижения радиального биения (наиболее простым вариантом является подшипник качения, в моделях с более жёсткими требованиями — гидродинамический подшипник скольжения, для машин с ЧПУ — гидростатические и магнитные опоры, они позволяют обеспечить отклонения по осям не более чем на 5 мкм);
  • зажимное устройство (патрон, цанга) — позволяет надежно удерживать хвостовик любого диаметра;
  • приводной узел — вращение может передаваться, как напрямую от электродвигателя, так и через ремень (не предусматривает критические нагрузки), зубчатые колеса, шестерни.

Классификация

По типоразмеру:

  • для промышленных станков;
  • для частного использования.

Устройства могут различаться по виду:

  • коллекторные — применимы во фрезерных станках для осуществления миниатюрных работ, включают в конструкцию высокоскоростной цанговый валец;
  • специализированный вид, работающий на высоких оборотах — позволяет в разы повысить производительность, используются преимущественно на высокоточных станках, оснащенных ЧПУ.

Шпиндель является крайне важным элементом, без которого не может быть представлена работа ни одного станка. Он применяется не только в металлообработке, но и при работе с деревянными и пластмассовыми заготовками.