Что такое шпиндель?

Шпиндель станка: определение, назначение, устройство

Производственное оборудование получило весьма широкое распространение, так как за счет механизации процесса существенно повышается качество получаемого результата, снижается его стоимость, а также ускоряется процедура. Довольно большое распространение получило понятие шпинделя. Шпиндель станка устанавливается для фиксации инструментов, а также заготовок. Бытовой вариант исполнения напоминает фрезерный станок или дрель. Подробное описание того, что такое шпиндель во многом позволяет определить его предназначение и многие другие свойства. Рассмотрим особенности конструкции подробнее.

Устройство и характеристики

Практически все конструкции шпинделя схожи, однако технические характеристики могут существенно отличаться. Особенностями можно назвать нижеприведенные моменты:

Роторный вал фиксируется в корпусе за счет подшипника качения. При этом могут применяться самые различные варианты исполнения подшипника качения, некоторые характеризуются повышенной устойчивостью к вибрации, другие обходятся намного дешевле. Большая часть оборудования предусматривает подачу смазывающего вещества в зону скольжения. За счет этого существенно повышается ресурс работы, а также снижается степень нагрева всего механизма.
Главное вращательное движение передается от асинхронного двигателя, который также монтируется в корпусе. Подобный механизм питается от электричества, может работать от напряжения 220 В или 380 В. На протяжении длительного периода проводилась установка исключительно трехфазного варианта исполнения, так как он характеризовался большей мощностью и устойчивостью к возникающей нагрузке. Однако через некоторое время появились более современные конструкции моделей на 220 В, которые позволили ставить оборудование в бытовых условиях.
Не стоит забывать о том, что шпинделю передается вращательное движение. При этом оно может передаваться напрямую или через различный привод, каждый характеризуется своими определенным особенностями. Примером можно назвать клиноременную передачу, представленную сочетанием шкивов различного диаметра и ремня с определенным профилем. За счет натяжения ремень может передавать существенное усилие, в случае превышения допустимого показателя ремень начинает проскальзывать и исключается вероятность повреждения основных элементов. для передачи особых свойств проводится установка зубчатых колес, в некоторых случаях есть возможность провести их замену.
На валу находятся зажимы цангового типа. За счет подобной конструкции обеспечивается крепление инструмента с определенным диаметром хвостовика. Стоит учитывать, что не всем инструменты могут быть зафиксированы в подобном устройстве. В случае, когда фиксация проводится по внешней цилиндрической поверхности обеспечить высокую степень надежности практически невозможно. Именно поэтому инструменты изготавливают со специальными хвостовиками, которые исключают вероятность осевого смещения.
Довольно большое количество вариантов исполнения имеет систему охлаждения. Она может быть воздушного или жидкого типа. Стоит учитывать, что только при обеспечении надлежащего охлаждения можно эксплуатировать устройство на протяжении длительного периода.
Сложное устройство шпинделя станков с ЧПУ. Это связано с тем, что подобные фрезерные станки характеризуется повышенной точностью в работе, а также большой сложностью по причине применения блока числового программного управления. Устройство с ЧПУ может быть подвижным и работать в автоматическом режиме, то есть выполнять сжатие детали без участия оператора. Часто встречается гидравлический привод, который характеризуется относительно невысокой стоимостью и возможностью передачи большого усилия. Электрические более точные и характеризуются большой скоростью срабатывания.
Рассматривая характеристики шпинделя следует уделить внимание максимальной и минимальной скорости вращения. Она наиболее актуальна для устройства, которое предназначено для фиксации заготовки.

Стоит учитывать, что стандартный ряд частот вращения во многом зависит не от устройства и где находится шпиндель, а от особенностей механизма привода. Производители фрезерных станков указывают стандартные значения частоты вращения шпинделя или диапазон. Некоторые устройства позволяют проводить плавную регулировку параметров. Также есть шпиндельный привод, который классифицируется по достаточно большому количеству признаков.

Принцип работы

Работа практически всех станков основана на использовании режущих инструментов. Классическая конструкция шпинделя позволяет проводить надежное крепление инструмента в скоростном или силовом режиме.

Рассматривая особенности шпинделя станка скоростного типа следует уделить внимание тому, что его предназначение заключается в срезании небольшого слоя металла с поверхности заготовки.

Ключевыми особенностями подобного процесса можно назвать следующее:

Есть возможность существенно повысить показатель производительности, для чего выбирается большая скорость резания. Стоит учитывать, что практически во всех случаях проводится составление технологической карты, в которой и указываются основные параметры: подача, скорость резания и некоторые другие.
Подобный вариант исполнения шпинделя получил широкое распространение в случае финишного точения или фрезерования на станке. Именно поэтому требуется устройство повышенной мощности.
В большинстве случаев для передачи вращения устанавливается асинхронный двигатель повышенной мощности. Изменить частоту вращения можно за счет зубчатой или ременной передачи.
Некоторые конструкции напрямую соединены с валом устанавливаемого электрического двигателя, все промежуточные элементы отсутствуют. В подобном случае слишком большое усилие может стать причиной перегрузки мотора. Однако, отсутствие промежуточного элемента позволяет существенно уменьшить размер инструмента. Поэтому в электрических инструментах установленный двигатель напрямую связан со шпинделем.

Рассматривая принцип работы следует уделить внимание тому, что силовые и скоростные конструкции также имеют различный принцип работы. Силовые установки характеризуются следующими особенностями:

Устанавливаются специальные переходные втулки конической формы, которые выступают в качестве переходника. Они изготавливаются самыми различными производителями, существенно повышают степень крепления устройства. Втулки подбираются в зависимости от особенностей хвостовика инструмента.
При установке инструмента хвостовик фиксируется непосредственно во втулке, после чего в отверстии шпинделя. За счет этого обеспечивается равномерное распределение возникающей нагрузки.

Сегодня вал шпинделя токарного станка не соединяется напрямую с мотором. Это связано с тем, что возникающая переменная нагрузка может привести к повреждению электрического двигателя. Чаще всего устанавливается клиноременная передача или комплект шестерен. За счет этого обеспечиваются наиболее безопасные условия эксплуатации.

Применение шпинделя

Используется подобное устройство при создании самого различного оборудования и инструментов. Как ранее было отмечено, назначение заключается в фиксации инструментов и деталей. Область применения может быть существенно расширена за счет применения различной оснастки. Среди особенностей отметим следующее:

Все электрооборудование производится при применении шпинделя. Оно используется для непосредственной фиксации различных насадок.
Фрезерные станки получили весьма широкое распространение. Это связано с тем, что при применении фрезерного станка можно получить корпусные детали различного типа.
Шпиндель можно встретить и как отдельный узел других станков, к примеру, токарной группы. Предназначение в этом случае заключается в фиксации проката для его обработки.

Ключевыми особенностями механизма можно назвать то, что оно обеспечивает надежное крепление инструмента и деталей даже при высокой осевой скорости и вращении.

Классификация шпинделей

Выделяют несколько различных типов рассматриваемого устройства, все виды шпинделей станков фрезерной группы характеризуются своим определенными особенностями. Основными видами можно назвать:

Коллекторные получили весьма широкое распространение при изготовлении фрезерных станков, которые предназначены для гравировки и ювелирной обработки. Чаще всего в эту группу относится устройство с цангой высокоскоростного типа. Резка мягких сплавов может проходить при применении версии цанги ER11 на станке различных групп.
Высокоскоростные варианты исполнения чаще встречаются в конструкции фрезерных станков. Именно высокоскоростной шпиндель позволяет существенно расширить возможности фрезерных станков с числовым программы управлением.
В отдельную групп также относится конструкция, способная подавать охлаждающую жидкость в зону обработки. За счет этого существенно снижается температура в зоне резания, поэтому можно существенно повысить показатель производительности.
Крепление фрезы станков осуществляется за счет цанги, которая также дополняется гайками. При изготовлении цанги применяется металл с повышенной твердостью.
В продаже встречается продукция европейских и китайских происхождения. Дешевле всего обходится именно продукция китайских производителей. Они применяют подшипники из керамики, которые могут выдерживать существенную нагрузку.

На современном рынке доступно довольно большое количество различных шпинделей, которые могут устанавливаться на фрезерных станках. При этом классификация проводится по типу применяемой системы охлаждения, способу фиксации режущего инструмента и заготовки. Вариант исполнения с мощностью около 0,8 кВт может применяться для обработки небольших изделий, а также выполнения гравировки. Анкерный вариант исполнения распространен в меньшей степени, но все может применяться при в определенных случаях.

Как выбрать шпиндель?

Есть довольно много рекомендаций, касающихся непосредственного выбора шпинделя для фрезерного станка. Стоит учитывать тот момент, что шпиндель токарного станка существенно отличается, так как его предназначение заключается в креплении заготовки. Основными рекомендациями назовем нижеприведенные моменты:

Для начала рассматривается то, какая нагрузка будет оказываться на хвостовую часть. При этом не стоит забывать о том, что выделяют два различных типа нагрузки: осевая и центробежная. В случае, когда за один проход будет сниматься большой слой металла следует выбирать механизм с большей устойчивостью к нагрузке.
Еще одним критерием выбора можно назвать количество оборотов, при котором будет работать оборудование. Этот показатель указывается в инструкции по эксплуатации всех фрезерных станков и электрического инструмента.
Габаритные размеры также имеют важное значение. От этого зависит минимальный и максимальный диаметр устанавливаемого инструмента.
Важным моментом является то, какая фирма занимается выпуском устройства для станка. От этого зависит качество сборки, длительность эксплуатации, основные эксплуатационные характеристики.
Некоторые производители фрезерных станков также указывают то, какой шпиндель подходит в большей степени. Рекомендуется следовать рекомендациям по выбору, так как указываемый механизм подходит в большей степени.

Как правило, рассматриваемые устройства выполнены в универсальном виде. За счет этого есть возможность подобрать самый подходящий вариант исполнения для самых различных фрезерных станков.

В заключение отметим, что шпиндель является сложной конструкцией, которая предназначена для фиксации различных элементом на момент работы.

Именно поэтому его выбору следует уделять довольно много внимания, так как некачественная и ненадежная конструкция не сможет прослужить в течение длительного периода. Следует уделять внимание и правильности установки, так как допущенные ошибки могут стать причиной появления самых различных дефектов.

Значение слова &laquoшпиндель»

1. Вращающийся вал металлорежущего станка с приспособлением для зажима обрабатываемой детали или режущего инструмента. Шпиндель токарного станка.

2. Передаточный вал от двигателя к валкам прокатного стана.

3. Веретено в прядильной машине.

4. Ось чего-л. (катушки, судового шпиля и т. п.).

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Шпи́ндель (нем. Spindel — веретено) — вал, имеющий правые и левые обороты вращения.

В металлообработке шпинделем называют вал, снабжённый устройством для закрепления обрабатываемого изделия (заготовки) в зажимном патроне токарного станка, либо режущего инструмента на фрезерных, агрегатных, расточных, сверлильных и др. металлорежущих станках с применением конуса Морзе. В сверлильной, фрезерной и расточной группе станков шпиндель также имеет регулируемую длину, приводимую в движение механическим или ручным способом.

кинематический элемент трубопроводной арматуры, осуществляющий передачу крутящего момента от привода (электрического, пневматического или гидравлического) или исполнительного механизма к запирающему или регулирующему элементу арматуры;

передаточный вал от двигателя к валам прокатного стана;

вал с вращающимися пластинами жёсткого диска.

вращающийся вал плоскошлифовального станка, круглошлифовального станка, внутришлифовального станка

асинхронный коллекторный двигатель переменного тока с валом, имеющим приспособление — цангу для фиксации фрезы.

ШПИ’НДЕЛЬ [дэ], я, м. [нем. Spindel — веретено] (тех.). 1. Главный вал станков с вращательным движением. Ш. токарного станка. 2. Веретено в прядильной машине. 3. Ось чего-н. (катушки, судового шпиля и т. д.).

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

шпиндель

1. вал металлорежущего станка, автомата и т. п. с приспособлением для зажима обрабатываемой детали или режущего инструмента ◆ Аналогичные распределительные валы с кулачками управляют движением многочисленных механизмов в металлорежущем автомате, в работе которого имеется только одна ручная операция, а именно ― заправка в шпиндель автомата металлического прутка. В.И. Коваленков, А.В. Храмой, «Автоматика и телемеханика», 1947 г. // «Наука и жизнь» (цитата из НКРЯ) ◆ ― Вот, Сема, смотри: вот это передняя бабка станка, ― Мартьянов похлопал по бабке рукой, ― вот это задняя. Вот здесь имеем шпиндель передней бабки. ― Он перечислил главные части станка. В. Ф. Панова, «Кружилиха. Роман», 1947 г. (цитата из НКРЯ) ◆ Для мастерской сделали патрон для токарного станка, шпиндель, винты, а Шамуров даже ухитрился сделать колено. П.А. Моисеенко, «Воспоминания старого революционера», 1921-1923 г. (цитата из НКРЯ)

2. веретено в прядильной машине ◆ Стоит только сравнить цифры максимальных скоростей вращения шпинделей в металлообработке ― 300―400 оборотов в минуту (500 оборотов считается редкостью) и скорость соответствующих шпинделей в текстильной промышленности, которая доходит до 6, 7, 8, 10 тысяч оборотов в минуту и имеет претензию увеличиться до 25 тысяч. А. Гастев, «Текстиль и металл», 1926 г. // «Вестник труда» (цитата из НКРЯ)

3. ось чего-л. (катушки, судового шпиля, шпинделя [1] и т.п.) ◆ При работе, например, со станками с вертикальным шпинделем настраивается на следующие степени подвижности: горизонтальное перемещение руки ― 600 мм, вертикальное ― 250 мм, поворот относительно вертикальной оси ― 180°, качание схватов в горизонтальной плоскости на 80°, их сжатие и размыкание. обобщенный, «Парад роботов», 1982 г. // «Техника – молодежи» (цитата из НКРЯ) ◆ Здесь и направляющие для различных приборов, и шпиндели хлопкоуборочных машин, и звездочки цепной передачи пилы «Дружба», и детали знаменитого автомобиля «Жигули». Владимир Линц, «Стальные узоры», 1975 г. // «Техника – молодежи» (цитата из НКРЯ)

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.

Насколько понятно значение слова палый (прилагательное):

Устройство шпинделя токарного станка по металлу

Шпиндель — одна из важнейших частей токарного станка. Не будет преувеличением сказать, что без него станок — лишь груда металла, ведь практически все части, которые используются в токарном станке, предназначены для поддержания работы шпинделя.

Поэтому в этой статье будет рассказано о том, зачем он нужен, какие к нему предъявляются требования и ещё многое другое.

Что представляет собой шпиндель для токарного станка

Шпиндель для токарного станка представляет собой вал с отверстием посередине. В него, в отверстие, вставляют заготовки будущих деталей. Изготавливают его из высокопрочной стали, так как на него постоянно ложится большая нагрузка. Теперь немного поподробнее.

Чертеж и конструкция устройства

То, какой конструкции будет шпиндель, зависит от большого перечня факторов. К примеру, от того, какие работы нужно будет выполнить, или от скорости, с которой будет происходить работа. Также в этот перечень можно внести виды станка, так как для разных видов нужен разный шпиндель.

Требования к шпиндельному узлу

В прошлом основным упором для данного узла были подшипники, на которых вращается шпиндель. Отклонение на них достигало около одного микрометра. Сейчас же всё поменялось: теперь требования к современным шпинделям усилились, и они изготавливаются при помощи либо магнитных, либо воздушных опор.

Это позволяет добиться намного лучших результатов, чем при использовании подшипников: теперь отклонения от нормы составляют лишь около двух десятых микрометров, что позволяет работать даже с самыми сложными деталями, не боясь выпустить брак.

Однако, две десятые микрометров не придел. При помощи маховика, который разгоняет шпиндель, можно добиться снижения погрешности до трёх сотых микрометров, что намного меньше предыдущего результата. Правда, такие работы должны выполняться после того, как маховик будет отключен. То есть, работы выполняются за счёт инерции, при помощи которой шпиндель продолжает движение.

Вот список требований, которым должны соответствовать шпиндельные узлы:

Точность. Это требование проверяется на основание того, для какого станка нужен шпиндель и применения.
Скорость обработки. Шпиндельные узлы вращаются всегда с разной скоростью (это зависит от вида). Если говорить грубо: чем быстрее — тем лучше. От скорости зависит, на каком уровне будет качество выполненной детали.
Жёсткость. Здесь всё не так, как со скоростью. То есть, чем ниже — тем лучше. Вычисляется он при помощи соотношения величины прогиба шпинделя и уровня радиального биения. Вычислив получившееся число у двух шпинделей, можно сказать: какой из них лучше.
«Время жизни». Этот показатель означает, сколько шпиндель сможет прослужить при выполнении предназначенных работ. Он зависит от того, какой подшипник используется при эксплуатации. Естественно, чем он хуже — тем быстрее сломается шпиндельный узел.
Устойчивость к вибрации. Естественно, при работе станок очень много вибрирует, что может привести к браку, если шпиндель не соответствует этому требованию. Если шпиндельный узел плохо переносит вибрацию, то уровень точности при работе будет заметно ниже.
Максимальный уровень нагревания. Это — одно из важнейших требований. При работе шпиндельный узел, из-за силы трения, сильно нагревается, а потому иногда ему нужно, так сказать, «отдохнуть» от работы. При сильном нагреве он может начать видоизменятся и поломаться, а потому нужно выбирать самый устойчивый к высокой температуре.
Максимально переносимый вес. Благодаря этому требованию можно определить — какого веса инструменты можно закреплять на шпиндельном узле. Также от этого показателя зависит размер используемого инструмента.

Учитывая все эти требования, которые предъявляют к шпинделю можно выбрать максимально хороший и подходящий для работ шпиндельный узел.

Назначение и принцип действия

Самым главным и, как следствие, основным назначением шпиндельного узла является закрепление на нём патрона, который в свою очередь предназначенных для зажима заготовки будущей детали.

Инструкция по эксплуатации

Перед тем, как вообще использовать шпиндель с токарным патроном для работы с заготовками, необходимо провести обкатку, о которой чуть позже.

После того, как обкатка была завершена, можно приступать к самой работе. Если в шпиндельном узле используются подшипники, то их смазывают специальной смазкой, которая помогает использовать возможности шпинделя по полной на высокой скорости.

Это позволяет шпиндельным узлам служить на протяжении всего времени, которое им отводят производители. Конструкция шпинделя сделана так, чтобы эта замазка могла смазывать все движущиеся части, при этом не позволяя ей выбраться из подшипника.

Также, благодаря конструкции, не только смазка не может выбраться наружу, но и различная грязь не сможет забраться внутрь шпиндельного узла.

Промывку необходимо производить с тщательным соблюдением мер обеспечения чистоты рабочего места и инструментов. При промывке подшипника, в случае констатации предельных или запредельных люфтов, а также износа беговых дорожек или выкрашивании текстолитового сепаратора, рекомендуется произвести полную замену подшипников шпинделя.

Кроме, выше указанного, в ряде случаев, когда шпиндель имеет высокую степень технологической загрузки, а режим его работы относится или близок к категории «круглосуточный», замену смазки в подшипниках следует производить по истечении определённого эмпирическим путем периода времени работы шпинделя.

Как производится регулировка и ремонт шпинделя

Обкатка или регулировка шпинделя, осуществляют следующим образом: нужно выполнить пять циклов каждый по двадцать минут. При этом необходимо делать перерывы между циклами по примерно две минуты.

Если же режимы работы были нарушены, а также если воздух в помещении, где выполняются работы, был сильно загрязнён пылью и грязью, то трущиеся поверхности достаточно быстро приходят в негодность, смазка, которая заливается ещё при производстве и должна служить на протяжении всего срока работ, начинает терять свои свойства.

Из-за этого трения начинает вызывать сильное повышение температуры и подшипники, после некоторого времени такой работы, приходят в негодность и больше не могут выполнять возложенные на них функции.

Чтобы избежать такого печального развития событий, нужно при первых признаках перегрева, а также при появлении вибраций и необычных звуков, шпиндельного узла немедленно прекратить работу с заготовкой и в срочном порядке произвести техническое обслуживание шпинделя. Оно состоит из: снятия защиты со шпиндельного узла, очистки и смазывания новой, качественной смазкой, которая предназначена для высоких скоростей.

Заключение

Из этой статьи понятно, для чего нужен шпиндельный узел в токарном станке. Это очень важная деталь, которая используется во всех токарных станках в наше время, не исключая и станки с ЧПУ.

Важно лишь знать, какой вид подойдёт под конкретные виды работ, ведь от этого зависит то, насколько хорошо шпиндель будет справляться со своей работой и сколько он сможет прослужить. А поэтому всегда внимательно следите за своим рабочим местом и тогда неожиданные поломки не смогут прервать вашу работу.

Что такое выдвижной и невыдвижной шпиндель в задвижке?

Конструктивное исполнение задвижки

Рассмотрим конструкцию задвижки, выбрав для примера клиновую, укомплектованную выдвижным шпинделем.

Рис. 1 Составные части

Основа изделия – корпус с отдельной крышкой. В собранном виде формируется замкнутая внутренняя полость, через которую движется рабочая среда. Здесь расположен затвор (клиновый).

Корпус может подсоединяться к участку трубопровода двумя имеющимися концами, которые могут предусматривать присоединение с использованием муфт, фланцев или сварки.

Во внутренней полости корпуса задвижки установлена пара сёдел. К ним прижимаются при закрытии поверхности затвора.

Для изменения положения затвора используется шпиндель в комплекте с гайкой. Данная винтовая пара позволяет перемещать затвор.

Клин, устанавливаемый в задвижке, имеет различное конструктивное исполнение:

Информация о шпинделе

В этом разделе сделана попытка объяснить, что такое шпиндель в задвижке. Так именуется элемент резьбовой пары (состав, гайка/шпиндель).

Рис. 3 Производство шпинделей

Придав любому из данных элементов вращательное движение, добиваются вертикального двухстороннего перемещения затвора. Пара обеспечивает осуществление управления движением затвора, позволяя перемещать его перпендикулярно к плоскости движения среды по трубопроводу, с использованием электропривода либо путём вращения вентиля (вручную).

Гидравлический или пневматический привод позволяет перемещать шток запорного элемента только горизонтально.

Одна сторона шпинделя соединяется с затвором, находящимся в корпусе, вторая выходит за пределы корпуса через отверстие в крышке, закрытое сальником, и используется для соединения с используемыми элементами управления.

Конструкция шпинделя

Устройство шпинделя включает:

участок с нарезанной ходовой резьбой (имеет форму трапеции);
участок под сальник цилиндрической формы с гладкой поверхностью;
элементы, соединяющие деталь с затвором.

Резьба нарезается на выдвижном шпинделе со стороны его верхней части. Участок, рассчитанный под установку сальника, по длине должен быть больше суммарной длины расчётного хода затвора и установленной сальниковой коробки.

К нему предъявляются высокие требования в части соблюдения геометрических размеров и чистоты обработки поверхности. Участок шлифуется и полируется для минимизации шероховатости данной поверхности. Затем проходит твёрдосплавное либо алмазное выглаживание.

Узел соединения изделия с затвором выполняется таким образом, чтобы центрировать затвор и передать на него перестановочное усилие, равномерно распределив последнее по поверхности уплотнений (уплотнительных колец).

Шпиндель может быть соединён с тарелкодержателем (в зависимости от модели) следующими способами:

простейшим штифтовым соединением. На геометрию последнего налагаются ограничения (до 0,2 диаметра шпинделя). При выборе предварительно выполняется проверка штифта по выбранному сечению на срез под действием расчётных нагрузок;
если шпиндель используется в средах с высоким давлением, используется более сложный вариант.

У выдвижного шпинделя головка выполняется в форме прямоугольника или квадрата (в сечении), что исключает поворот шпинделя. Этому же способствует то, что она входит в Т-образный паз клина.

Размеры требуемых выступов шпинделя подбираются конструктивно. Далее выполняется прочностной расчёт (например, стойкость заплечиков на срез, изгиб и смятие).

С противоположной стороны шпинделя выполняется конусный борт, предназначенный для установки верхнего уплотнения (расположено в крышке). Это обеспечивает изоляцию сальника от перемещаемой рабочей среды.

Производство шпинделя

Выбирается материал заготовки.

В первую очередь при этом учитывается, что будет прокачиваться по трубопроводу. Например, если рабочей средой является горячая вода или перегретый пар, то требования к материалу включают:

износостойкость;
коррозионная стойкость;
жаропрочность;
усталостная прочность.

Сталь для изготовления шпинделей, в рассматриваемом случае, выбирается перлитного класса (38Х2МЮА или 25Х2М1). Дополнительная обработка поверхностей не проводится. Этот материал недостаточной коррозионно и износостойкий, что негативно сказывается на сроке эксплуатации и надёжности.

Частично устранить данный недостаток позволяет наплавка с использованием электродов ЦН-12 или ЦН-6. Но образуемая поверхность также подвержена электрохимической коррозии во влажных средах.

Иностранные производители решают данный вопрос использованием сталей высокохромистых (российский аналог, 20Х13).

В отдельных случаях вопрос решается химическим никелированием шпинделя, что повышает антикоррозионные свойства изделия, но негативно сказывается на износостойкости.

Повысить последний показатель путём упрочнения корпуса изделия позволяет наплавка стеллита кобальтового (газовая) или с использованием электродов ЦН-12 (6). Получается поверхность с высокой пористостью и неоднородным составом. А это прямой путь к разрушению шпинделя от коррозии при работе во влажной среде. Стоимость стеллита весьма высока и его применение в подобных конструкциях экономически нецелесообразно.

Оптимальным можно назвать использование при производстве шпинделя титановых сплавов. Но это тоже дорогое решение. К тому у титана есть ограничение по верхней рабочей температуре (до 550 градусов).

Рис. 4 Варианты соединений шпинделя с клином

В России наиболее часто используется сталь марки 12Х18Н9Т, характеристики которой заданы нормативом 5949-2018 (ГОСТ);

от проката Ш28;
после предварительной закалки (выполняется аустенизация при температуре +1050° C).

Что включает обработка.

В процессе изготовления шпинделя для задвижки выполняется следующий комплекс работ (вариант):

двухэтапное подрезание торцов (черновое, получистовое) с целью приведения их шероховатости к показателю Rz=20;
снятие фаски (также в два этапа);

Обработка остальных различных участков поверхности шпинделя предусматривает трёхэтапное точение:

Изделие производится на токарно-винторезных станках подходящей модели (пример, 16К20Т1 с ЧПУ).

Необходимые этапы фрезерования осуществляются на станках вертикально-фрезерных (пример, 6Р80Г).

Где применяются шпиндели

Этот элемент используется в запорной арматуре (задвижках) двух типов. В первых, шпиндель является выдвижным. Во-вторых, невыдвижным.

Выдвижной совершает (с учётом типа задвижки) поступательное, либо винтовое (вращательно-поступательное) перемещение. Резьбовая пара расположена вне корпуса. Этот вариант рассчитан на эксплуатацию в диапазоне рабочих температур перемещаемой среды (-40/+450) °C, при давлении в трубопроводе (0,1 – 25,0) Мпа.

Возможно два варианта исполнения (для различных климатических условий):

УХЛ – для северных регионов (-60/+40) °C;
У – для регионов, отличающихся умеренным климатом (-40/+40) °C.

Во втором, ходовая гайка и резьба шпинделя располагаются непосредственно в перемещаемой среде.

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:

Более высокое качество деталей, хороший класс точности.
Снижение итоговой стоимости всех работ.
Увеличение скорости производства.

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.

Объясним еще раз на простом примере, чтобы понять, что есть две основные цели – вращаться и держать заготовку. В токарном станке есть шпиндель. С одной стороны прикреплено зубчатое колесо, посредством него происходит передача усилия. Со второго края вала расположен подшипник. На него прикрепляется патрон для зажима.

Но, казалось бы, зачем еще он нужен, если можно присоединять металлический или деревянный образец непосредственно к коробке передач, редуктору? Дело в том, что эти части станка не приспособлены к повышенным вибрациям и высоким нагрузкам, они просто сломаются от них. А вот вал может стать посредником, который и принимает на себя все механические (и термические) воздействия. К тому же, на одной его стороне есть патрон, который имеет элементы крепления – резьбу, шлицы, пазы, то есть универсально подходят под конкретную цель крепежа.

Какие можно назвать особенности устройства шпинделя:

Крепление осуществляется с помощью подшипника качения. Это прочный узел, стандартный, но он тоже имеет различные исполнения. Например, одни могут иметь устойчивость к вибрации, другие – более дешевую стоимость. Намного лучше работают станки, оснащенные системой подачи охлаждающей и смазывающей жидкости, потому что в таком случае подшипники меньше испытывают напряжение и трение, тем самым значительно увеличивая срок годности.
Основное вращательное движение вал получает от асинхронного двигателя. Он устанавливается в корпусе оборудования – обычно в правой бабке. Сперва электродвигатели питались только от трехфазных источников и устанавливались непосредственно на производствах. Считалось, что они обладали более высокой мощностью. Но сейчас производят аппаратуру, которая питается от 220 В, поэтому может быть размещена и в обычных условиях – часто токарные или фрезеровочные установки стоят в гаражах и иных «домашних» постройках для личного пользования.
Шпиндель может получать вращательное движение напрямую от электродвигателя, но чаще – через дополнительный узел, например, ремень. Ременная передача удобна – эта деталь недорого стоит, легко крепится, а также проста в использовании, но на очень высоких оборотах она может проскальзывать. В таких случаях, когда нужна большая скорость, устанавливают зубчатые колеса, шестерни.
Основное крепление, которое находится с края вала, – это цанговый патрон. Это позволяет осуществить надежное крепление хвостовика любого диаметра. Практически все инструменты для резки по металлу, для сверления оснащены таким наконечником (хвостом), а если нет, то крепить приходится по внешнему краю, что намного менее надежно и допускает значительные расхождения и вибрации.
Очень важно при промышленном производстве – наличие системы охлаждения на токарных или фрезерных станках. Она играет большое значение – продлевает максимальный период эксплуатации, а также время беспрерывной металлообработки.
Самые сложные шпиндели – у аппаратуры с ЧПУ. Дело в том, что наличие пульта числового управления делает возможным изготовление деталей с максимальной точностью. Это, в свою очередь, требует минимальных вибраций. Такую качественную аппаратуру можно заказать через интернет на сайте компании https://stanokcnc.ru/. Здесь представлены качественные станки для обработки металлических заготовок.
Степень фиксации вала напрямую зависит от скорости вращения. Чем она выше, тем более надежно должно происходить крепление.

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:

Увеличивается производительность. Перед тем как просто выбрать высокую частоту вращения, необходимо провести измерения и занести все параметры в технологическую карту.
Максимальное распространение данный вариант получил в случае финишного точения или при тонкой фрезерной обработки, поскольку нужно снимать только крайне тонкий слой на высокой скорости.
Наиболее частый тип исполнения – это асинхронный двигатель с ременной или зубчатой передачей.
Но иногда элемента-посредника попросту нет. Но из-за этого нельзя давать на аппарат слишком большое усилие, это грозит перегрузкой мотора. Но это еще и существенно уменьшает минимальные размеры всей установки, поэтому технология прямого подключения применяется в различных ручных электроинструментах.

Вторая категория – силовые аппараты – имеют следующие характерные черты изготовления и эксплуатации:

Между резцом (сверлом) и самим крепежным устройством электрошпинделя необходимо вставлять втулки – это прокладки конической формы, которые существенно увеличивают положительные качества изделия и снижают вибрации, хорошо влияют на прочность. Их необходимо выбирать в зависимости от хвостовика – диаметра и типа.
Не рекомендуется подключение напрямую к мотору, так как переменная нагрузка выводит его из строя. Основной способ передач – клиноременная или с помощью шестерен.

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:

Каждый электроинструмент, имеющий насадку, не обходится без электрошпинделя в качестве держателя.
Необходим узел для фрезерных и токарных станков – они, в свою очередь, имеют очень широкое распространение, так как с их помощью можно создать многочисленные изделия.
Фиксация проката для его обработки – это еще одно назначение.

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:

Коллекторные. Это устройство, включающее цанговый валец высокоскоростного типа. Основные сферы использования – фрезерные станки, а также операции по нанесению гравировки.
Специализированные на высоких оборотах. Они позволяют достигать значительной скорости металлообработки, поэтому повышается производительность. Но так как хорошее качество может быть достигнуто только при большой точности, то применяются высокоскоростные модели в основном только на оборудовании с ЧПУ. Купить такие станки можно на сайте https://stanokcnc.ru/.
Конструкция со встроенным охлаждением. Охлаждающая система может подавать через деталь или жидкость, или холодный воздух. Это повышает скорость резания и степень шероховатости поверхности, а трение становится меньше, поэтому и износ тоже приходит позже.

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)

Способствуют развитию очень высоких скоростей. При стандартных 18 000 – 24 000 оборотов в минуту, некоторые модели могут поддерживать и рабочие 120 тысяч об/мин.
Очень хорошо режут на больших скоростных режимах.
Имеют ограничения в нагрузках – оно продиктовано использованием небольших шариковых подшипников.
Не приспособлены для обратного хода. Отсутствие такой функции сильно затрудняет создание некоторых элементов, например, нарезку резьбы.
В качестве фиксаторов наиболее часто применяются конусы или цанговые зажимы.

Механические с внешним приводом

Имеют дело с намного меньшими скоростями. Стандартном можно считать от 300 до 8 000 оборотов в минуту. Это обусловлено тем, что довольно трудно привести в движение все подшипники, шестерни и прочие передающие движение элементы
Жесткость и нагрузочная способность больше. Почему? потому что можно использовать не только шарикоподшипники, но и более устойчивые – роликовые. Так что такое оборудование может быть использовано даже для силовой фрезеровки титана или других прочных металлов.
Есть обратная связь – при условии установки мотора с энкодером.
Применяются инструментальные конусы вместо цанг – последние не отвечают требованиям по жесткости фиксации.

Выбор вида охлаждения

Охлаждать зону вращения требуется, чтобы увеличить срок эксплуатации. Есть два типа.

Водяное (жидкостное)

Они очень тихие – жидкость поступает почти бесшумно. Но при этом есть еще один громкий звук от движения крыльчатки.
Наличие контура, которые включает систему трубок, емкость, помпу. Нужно постоянно контролировать подачу влаги и ее температуру.
Может работать на низких оборотах.

Воздушное

Сильный и не самый приятный звук.
Может происходить разлет стружек под воздействием струи воздуха.
Необходимо с одинаковыми промежутками заниматься прочисткой рубашки, где забиваются частички металла.
Требуется очень тщательно следить за температурой, идеально – установить датчик с сигналом, потому что весь аппарат очень чувствителен к перегреву.

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:

Оценивается твердость материала и поставленная задача (сверление, пазы, разрезание и пр.).
Выбирается фреза.
Под инструмент и процедуру подстраивается диапазон скоростей.
Отсюда – максимальное и минимальное вращение.

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:

Своевременная очистка от стружки или система стружкоотведения.
Оснащение охлаждением зоны резания.
Подбор и фиксация хвостовика по размерам.
Нельзя вставлять сломанный инструмент.
Устраняем излишнюю вибрацию.

Мы рассказали об одной из наиболее важных частей станка. Будьте внимательны при выборе и использовании.

Значение слова шпиндель

Шпиндель в словаре кроссвордиста

шпиндель

шпиндель ( — веретено) — вал, имеющий правые и левые обороты вращения.

1.Вал металлорежущего станка с приспособлением для зажима обрабатываемой детали или режущего инструмента.

2.Веретено в прядильной машине.

3.Ось чего-либо ( катушки, судового шпиля и т.п. ) .

Большой современный толковый словарь русского языка

( нем. spindel)
1) вращающийся вал металлорежущего станка (токарного, сверлильного и др.) с приспособлением для закрепления обрабатываемого изделия или режущего инструмента;
2) вал, передающий вращение от двигателя к валкам прокатного стана;
3) веретено в прядильной машине;
4) вертикальная ось судового шпиля;
5) рабочий орган хлопкоуборочной машины,

Новый словарь иностранных слов

м.
1) Вал металлорежущего станка с приспособлением для зажима обрабатываемой детали или режущего инструмента.
2) Веретено в прядильной машине.
3) Ось чего-л. (катушки, судового шпиля и т.п.).

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка Ефремовой

1. вращающийся вал металлорежущего станка (токарного, сверлильного и др.) с приспособлением для закрепления обрабатываемого изделия или режущего инструмента;

2. вал, передающий вращение от двигателя к валкам прокатного стана;

3. веретено в прядильной машине;

4. вертикальная ось судового шпиля;

5. рабочий орган хлопкоуборочной машины,

Словарь иностранных выражений

(нем. Spindel, букв. – веретено).
1) вращающийся вал станков с устройством для закрепления заготовок (напр., у станков токарной группы) или режущих инструментов (напр., у сверлильных и фрезерных станков)…
2) Вал прокатного стана, передающий вращение от двигателя к валкам…
3) Рабочий орган хлопкоуборочной машины…
4) Веретено прядильной машины…
5) Ось судового шпиля. Иногда шпинделем называют штоки некоторых клапанов.

Современный толковый словарь, БСЭ

шпиндель м.
1) Вал металлорежущего станка с приспособлением для зажима обрабатываемой детали или режущего инструмента.
2) Веретено в прядильной машине.
3) Ось чего-л. (катушки, судового шпиля и т.п.).

Толковый словарь Ефремовой

(дэ), шпинделя, м. (нем. Spindel – Веретено) (тех.).

1. Главный вал станков с вращательным движением. Шпиндель токарного станка.

2. Веретено в прядильной машине.

3. Ось чего-н. (катушки, судового шпиля и т. д.).

Толковый словарь русского языка Ушакова

(нем. Spindel, буквально – веретено),
1) рабочий вал металлорежущего станка. На Ш. закрепляется инструмент (фреза, сверло, шлифовальный круг и т.п.) или обрабатываемое изделие. К Ш. предъявляются высокие требования по точности вращения, существенно влияющей на точность обработки. Поэтому их устанавливают на подшипниках качения высокого класса точности или подшипниках скольжения , а особо быстроходные Ш. внутришлифовальных станков (частота вращения до 100000 об/мин ) – на подшипниках скольжения с воздушной смазкой. Привод Ш. осуществляется через зубчатую или ремённую передачу , а также непосредственно от встроенного электродвигателя или воздушной турбинки.
2) Промежуточный вал, через который приводится во вращение валок прокатного стана. Подвижные соединения концов Ш. с валком и приводным валом допускают поперечное перемещение валка.
3) Веретено прядильной машины.
4) Рабочий орган хлопкоуборочной машины.
5) Стержень клапана или ось судового шпиля и др.

Большая советская энциклопедия, БСЭ

Полный орфографический словарь русского языка

вал металлорежущего станка, автомата с приспособлением для зажима обрабатываемой детали или режущего инструмента веретено в прядильной машине ось чего-л. (катушки, судового шпиля, шпинделя 1 и т.п.)

И вот в цехе бьются над загадкой: почему шпиндель станка, который может служить и десять и двадцать лет, почему этот шпиндель вдруг, спустя уже полгода, вышел из строя?

Стопку из 40-50 вакуумных магнитных дисков насадите на шпиндель , роль которого изящно выполнит вязанка из 40-60 зубочисток, сцепленных резинкой.

А сам уже шпиндель затянул, нашлепку пластиковую на место воткнул, оборачиваюсь, гляжу – потемнел лицом Михаил Вениаминович, и печально так говорит: откуда же я знаю, Леша?

Кряхтя, он подводит обе прорези вплотную к приемному пункту, заматывает канат за большой чугунный шпиндель и потом легко вспрыгивает к Леньке.

Ну а дальше, — сквозь смех читал он, — ”Оружием массового поражения является ядерное, химическое, бактериологическое…» Ну как, — чуть ли не в истерике вопил Женька, — как ты будешь защищать спецстанок от оружия массового поражения? — Он наконец-то посмотрел на поникшего Гришу и с трудом уcпoкаиваясь, продолжил: — Прививки будешь что ли в шпиндель делать?

Часто запрашиваемые данные хранятся в кэше, что позволяет раскручивать шпиндель винчестера лишь изредка, по мере необходимости, и таким образом существенно экономить энергию батарей (к 2008 году та же Samsung планирует захватить 20% рынка винчестеров с помощью твердотельных накопителей на базе флэш-памяти).

Вот, например, когда мужчина находится в интеллектуальной ипостаси – ему нужна женщина-соратник, которая с удовольствием выслушает, когда он заговорит с ней о производственных проблемах, и, может быть, даже подскажет, куда лучше вставить какой-нибудь… шпиндель , или, на худой конец, вовремя подсунет нужный справочник.

Я хочу, чтобы мой мужчина старался под меня подстраиваться и соображал, что у меня в данный момент в голове: шпиндель или губная помада!

Из всех видов переводческой деятельности, которой мне приходилось заниматься, — а переводить мне приходилось что угодно, — худшим был перевод патентов, когда долгие часы приходилось проводить за подробными объяснениями методов усовершенствования какой-нибудь электрической швейной машины или турбины для морских судов, а так как я начисто ничего не понимал во всех этих объяснениях и почти ничего в словарях технических терминов, я продвигался вперед очень медленно, слово за словом, стараясь ничего не пропускать и не имея ни малейшего представления о том, что такое гидровибрирующий винтовой шпиндель , приводимый в движение магнитными источниками напряжения 1, 1а и 1b (рис.

Когда инженер проектирует и чертит оный шпиндель , подобных вопросов не возникает тоже, хотя (заметьте!) речь идет уже не о материальном предмете, а о некоторых его абстрактных проекциях – формулы, чертежи.