Съгласно дефиницията в GB/T 12204-2010 шпинделната кутия е компонент с форма на кутия, в който се намира шпинделът. Шпинделната кутия е важен компонент на машинния инструмент. Използва се за подреждане на работния шпиндел на машината, нейните предавателни части и съответните допълнителни механизми. Шпинделната кутия е сложен трансмисионен компонент, включващ шпинделен възел, реверсивен механизъм, трансмисионен механизъм, спирачно устройство, работен механизъм и устройство за смазване. Основната му функция е да поддържа шпиндела и да го върти, за да реализира функциите за стартиране, спиране, промяна на скоростта и обръщане на шпиндела.
(Тази статия е избрана от глава 2, раздел 3 от "Ръководство за избор на обработващ център" Шпинделната кутия на обработващия център)
Шпинделният компонент на обработващия център се състои от мощност на шпиндела, трансмисия и компоненти на шпиндела. Това е един от важните компоненти за изпълнение на формовъчното движение на обработващия център. Следователно шпинделният компонент на обработващия център трябва да има висока точност на работа, дългосрочно запазване на точността и дългосрочна работа. стабилност на точността.
Обработващите центри обикновено се използват като прецизни машинни инструменти и точността на работа на компонентите на шпиндела определя точността на обработка на машинния инструмент. Обикновено има два метода за оценка на работната точност на машинните инструменти: статична проверка и динамична проверка. Статичната проверка се отнася до тестване на биенето на всяка повърхност за позициониране и работна повърхност на компонента на шпиндела, когато шпинделът се върти с ниска скорост или ръчно. Динамичната проверка изисква използването на определени инструменти за тестване на точността на въртене на шпиндела, като се използват безконтактни методи за откриване при номиналната скорост на шпиндела на машинния инструмент. Тъй като машинните центрове обикновено имат функции за автоматична смяна на инструмента и инструментите се затягат от механизъм за опъване, монтиран вътре в шпиндела на обработващия център чрез специален държач за инструменти, точността на въртене на шпиндела трябва да отчита грешката, причинена от грешката при обработка на позиционираща повърхност на държача на инструмента.
1. Изисквания, на които трябва да отговаря основната преносна система
Обработващият център е CNC машинен инструмент със силна гъвкавост, широк диапазон на приложение и висока ефективност на обработка. Следователно неговата основна трансмисионна система трябва да отговаря на четири изисквания: Първо, има широк диапазон на скоростта; второ, той не само има достатъчна мощност и въртящ момент, но също така може да изпълни изискванията за поддържане на постоянна мощност при условия на висока скорост (над изчислената скорост) и поддържане на постоянен въртящ момент при условия на ниска скорост (под изчислената скорост); трето, компонентите на шпинделната кутия трябва да имат достатъчна здравина, твърдост и устойчивост на вибрации; четвърто, гладко и ниско ниво на шум.
2. Типична структура на шпинделна кутия и електрически шпиндел
1. Типична структура на шпинделна кутия
(1) Едностепенна шпинделна кутия с поликлиново ремъчно задвижване. Мощността на главния двигател на шпинделната кутия е под 7,5kW. Често се използва формата на предаване на поликлинов ремък от първа степен (композитен клинов ремък). Главният двигател преминава през двойка поликлинови ремъчни шайби и поликлинов ремък. Коланът е свързан към главния вал и се използва метод на предаване за намаляване на скоростта за увеличаване на въртящия момент.
(2)) Шпинделната кутия на зъбното колело обикновено използва разширителна група от първи етап, за да увеличи обхвата на скоростта и да подобри въртящия момент при ниска скорост. Тъй като има само две предавки, висока и ниска, трансмисионният механизъм е сравнително прост.
(3) Директно свързана шпинделна кутия Директно свързаната шпинделна кутия се отнася до шпинделна кутия, в която моторът на шпиндела и шпинделът са директно свързани. Има два метода за директно свързване за директно свързани шпинделни кутии: единият е, че главният двигател е свързан към шпиндела чрез съединител; другото е, че главният двигател е направен в шпинделна кутия, роторът е проектиран като шпиндел, а статорът е монтиран във вътрешността на шпинделната кутия.
2. Електрически шпиндел
Шпинделът на машинния инструмент се отнася до оста на машинния инструмент, която задвижва детайла или инструмента да се върти. Обикновено се състои от шпиндел, лагери и трансмисионни части (зъбни колела или ролки). С бързото развитие и усъвършенстване на технологията за електрическо предаване, механичната структура на основната трансмисионна система на високоскоростни металорежещи машини с ЦПУ е значително опростена и ролковата трансмисия и зъбното предаване са елиминирани. Шпинделът на машината се задвижва директно от вграден двигател. Тази трансмисионна структура, в която моторът на шпиндела и шпинделът на машинния инструмент са "комбинирани в едно", се нарича "електрически шпиндел". Това прави компонентите на шпиндела независими от трансмисионната система на машинния инструмент и цялостната структура.
Електрическият шпиндел не само има предимствата на компактна структура, леко тегло, малка инерция, нисък шум и бърза реакция, но също така има висока скорост на въртене и висока мощност, което може да опрости дизайна на машинните инструменти и да улесни позиционирането на шпиндела. Това е идеална структура във високоскоростни шпинделни единици. Електрическият шпинделен лагер използва технология за високоскоростни лагери, устойчив е на износване и топлина и има експлоатационен живот няколко пъти по-дълъг от този на традиционните лагери. Фигура 2-26 показва действителния електрически шпиндел.
снимка
Фигура 2-26 Действителен електрически шпиндел
Таблица 2-2 показва параметрите на електрическия шпиндел на определена марка обработващ център. Както се вижда от таблицата, в зависимост от обработваните материали и процеси, един и същ модел обработващ център може да използва електрически шпиндели с различни скорости и въртящи моменти. Появата на двушпинделни или дори многоосни обработващи центри допълнително подобри ефективността на обработка на обработващите центри.
Таблица 2-2 Параметри на електрически шпиндел на определена марка обработващ център
снимка
Моторизираните шпиндели често изискват различни среди, за да функционират. Например трябва да се въведе сгъстен въздух, за да се постигне въздушно уплътнение на шпиндела, трябва да се въведе охлаждаща вода, за да се охлади вътрешността на шпиндела, и трябва да се въведе хидравлично масло, за да се постигне затягане на държача на инструмента. Следователно ключовият компонент на въртящото се съединение трябва да премине средата в задния край на въртящия се шпиндел. Фигура 2-27 показва действителното въртящо се съединение.
снимка
Фигура 2-27 Действително въртящо се съединение
Принципът на въртящото се съединение е показан на фигура 2-28. Средата преминава през неподвижните тръбопроводи P1 и P2 в компонент 2 на въртящото се съединение. Компонент 2 остава фиксиран, а компонент 1 може да се върти с главния вал. И двата компонента 1 и 2 могат да бъдат реализирани. Преминаването на средата може да осигури добро запечатване. Този вид въртяща се връзка се използва широко в различни видове шпиндели. Струва си да се отбележи, че поради изтичане в задния край на шпиндела, тази част ще се повреди след период на употреба. Ако самият шпиндел има голямо биене, това ще ускори повредата на въртящото се съединение.
