Шпіндель: що це таке і де він застосовується, як відбувається блокування пристрою
Автоматичне блокування шпинделя (ASL) – це функція, що дозволяє зафіксувати робочий вал пристрою у нерухомому положенні під час зупинки двигуна. Така можливість значно спрощує заміну інструментів та розміщення їх усередині свердла чи дриля. Фіксація відбувається в автоматичному режимі або примусово за допомогою натискання кнопки. В результаті виключається провертання інструментів та патронів, а процес їх встановлення займає лише кілька хвилин.
Особливості шпинделя для верстата
Металообробка є популярним напрямом у промисловості, оскільки вироби з таких матеріалів широко застосовуються у побуті та на виробництві. Внаслідок технічного прогресу з'явилися спеціалізовані верстати, за допомогою яких виготовляти різні деталі стало набагато легше. Автоматичні пристрої дозволили значно підвищити продуктивність праці токарів, а також зменшили час, що витрачається на цю роботу. Створення таких агрегатів спричинило:
- Виготовлення виробів з більш високою якістю та надійністю;
- Зменшення собівартості виробничого процесу;
- Зростання швидкості обробки металів.
Фіксація шпинделя передбачена на всіх металообробних пристроях. Прикладом може бути токарний агрегат. При встановленні в нього заготівлі потрібно її надійне закріплення всередині. Працівник, який обслуговує верстат, має в своєму розпорядженні деталь в апараті між бабками. Біля цих елементів встановлені спеціальні тримачі, за рахунок чого заготовка фіксується на своєму місці.
Назва деталі походить з німецької мови та означає робочий вал. У Німеччині словом Spindel називають веретено, а також усі елементи, що обертаються навколо своєї осі. Таке поняття застосовується переважно в промисловості, особливо пов'язаної з машинобудуванням та обробкою матеріалів. Цей пристрій відіграє у роботі всіх технічних апаратів. Робочий вал передає момент, що крутить, від двигуна машини до заготівлі, таким чином її обробляючи. Фіксується деталь спеціальним затискачем, що також допомагає центрувати елемент.
Щоб ще краще розібратися в цій темі, наведемо простий приклад. Для обробки металу, дерева або пластику відповідна деталь повинна не тільки прокручуватися навколо своєї осі, але й надійно утримуватись в апараті. У верстаті зусилля з двигуна передається за допомогою шпинделя на елемент. При цьому з різних боків розташовані зубчасте колесо і спеціальний підшипник, на якому кріпиться патрон, що затискує.
Не всі розуміють, навіщо до пристрою пристосований вал, якщо заготовку можна прикріпити до редуктора. Насправді комплектуючі машин не призначені для грубого впливу. Постійні вібрації та підвищені температури негативно впливають на внутрішні вузли та можуть з часом призвести до поломки деталей. У цьому випадку шпиндель виконує роль сполучної ланки, він бере на себе всі активні навантаження і захищає чутливі вузли верстата від шкідливих впливів.
Важливі характеристики робочого валу:
- Деталь закріплюється за рахунок підшипника кочення. Такий елемент відноситься до стандартної комплектації, але існують деякі варіанти. Більш дорогі моделі краще переносять тривалу вібрацію, а дешевші мають просту конструкцію. Є машини, на вузли яких автоматично подається рідина для змащення та охолодження. Це найкраща система, оскільки елементи менше стираються. В результаті значно збільшується термін експлуатації.
- Зазвичай шпиндель обертається шляхом дії особливого асинхронного двигуна. Його розміщують у корпусі машини, найчастіше поруч із правою бабкою. Раніше електричні двигуни могли працювати тільки від джерел з трьома фазами напруги, вони мали хорошу потужність. Знайти такі силові установки можна було переважно у промислових цехах. Останнім часом з'явилися пристрої, здатні працювати у звичайних побутових умовах стандартної розетки. Часто подібні агрегати користувачі розташовують у гаражах та підсобних приміщеннях, щоб виконувати дрібні роботи для господарських потреб.
- Хоча робочий вал здатний обертатися безпосередньо від мотора, зазвичай між ними мають ще одну деталь. Як такий вузл може виступати ремінь. Такий спосіб досить дешевий та зручний, оскільки дозволяє без проблем зафіксувати елемент та легко його експлуатувати. Єдиний недолік рішення - можливе прослизання на підвищених оборотах. Якщо необхідна значна швидкість для роботи, варто задуматися про придбання зубчастих коліс і шестерні.
- Вал зазвичай закінчується цанговим патроном, що дозволяє закріплювати хвостовики довільного діаметра. Більшість металорізальних інструментів має такі наконечники. В іншому випадку доведеться фіксувати по зовнішній стороні, що може призвести до зменшення надійності і загрожує виникненням порушень і сильними вібраціями.
- На промислових підприємствах обов'язкова наявність охолоджувальних систем для машинного обладнання. Їх використання дозволяє збільшити термін роботи приладів та постійної обробки матеріалів.
- Найбільш складне влаштування робочих валів отримали агрегати, контрольовані ЧПУ. Такий пульт дозволяє обробляти заготовки вкрай точно, але для цього потрібен знижений рівень вібрацій. Тільки найякісніші агрегати одержують подібні вузли у своїй комплектації.
- Кріплення шпинделя залежить від кількості обертів. З підвищенням швидкості збільшується також сила фіксації.
Пристрій шпинделя та спосіб його роботи
Відповідаючи на питання про фіксацію шпинделя - що це таке і для чого застосовується, слід розглянути детальніше саму будову цієї деталі. Апаратура з робочим валом зазвичай використовується для обробки матеріалів за допомогою ріжучої кромки. Шпиндель влаштований таким чином, що заготовку можна фіксувати у певному робочому режимі. Найчастіше використовуються два з них – силовий та швидкісний. Останній тип відповідає за швидке видалення розташованого зверху шару.
Особливості швидкісного режиму:
- Зростає продуктивність. Перш ніж встановити підвищені обороти, потрібно ретельно виміряти деталь та позначити її характеристики у технологічній карті.
- Такий спосіб найбільше підходить для остаточних робіт або при особливо тонкій обробці фрезером. Значна швидкість дозволяє видалити мінімальний шар із робочої поверхні.
- Найчастіше елемент комплектують асинхронним двигуном;
- У деяких верстатах сполучна ланка повністю відсутня. У такому випадку агрегати не можуть бути використані для серйозних робіт, оскільки високі навантаження можуть пошкодити двигун та внутрішні вузли. Також цей варіант виконання дозволяє значно зменшити габарити обладнання. У зв'язку з цим пряме з'єднання можна знайти в апаратах, призначених для побутового застосування.
Силові агрегати мають власні відмінні властивості:
- Робочий інструмент та безпосередньо фіксатор розділяють спеціальними втулками для підвищення якості виготовлення. Такі прокладки не тільки добре впливають на виробничий процес, але й оберігають вузли від зношування, зменшують вібрації та підвищують стійкість. Підбір виробів здійснюється по відношенню до розміру та різновиду хвостовика.
- Пряме приєднання до двигуна небажане. Вплив, що постійно змінюється, негативно впливає на агрегат. Найкраще застосовувати ремінну передачу або використовувати шестерні.
Шпиндель для дрилів та шуруповертів
Акумуляторні інструменти вже багато років допомагають людям виконувати будівельні, виробничі, ремонтні та інші види робіт. Раніше існувала чітка класифікація виробів в залежності від їх характеристик та призначення, але останнім часом виробники прагнуть універсальності. Тому у продажу з'явилося безліч продуктів, здатних виконувати найрізноманітніші функції.
Технологічний прогрес сприяв поступовому підвищенню потужності акумуляторних виробів, яка практично зрівнялася з показниками мережевих апаратів. На сьогоднішній день такі інструменти можна знайти у будь-якій ніші – від викруток та ліхтариків до невеликих верстатів. Досить складно описати всю різноманітність подібних виробів, але існує все ж таки деяка класифікація, яка визначається призначенням предмета.
Професійні та побутові прилади
Ці два різновиди різняться своїми функціональними завданнями, та його технічні показники та якості можуть бути майже подібними. Професійні вироби підходять для постійного використання на виробництві або робочих цілей з великими обсягами завдань. Побутові апарати розраховані на застосування в домашніх умовах, а також у майстернях чи дачному господарстві. При цьому вартість таких приладів вигідно відрізняється і дозволяє кожному користувачеві придбати пристрій, не розтративши весь бюджет.
Характеристики акумуляторних апаратів
Інструменти, що працюють від мережі, в основному вибираються за потужністю та типом вбудованого двигуна. У випадку акумуляторних пристроїв значення набувають також і інші деталі. Ця обставина добре помітна на прикладі автомобільного мотора – навіть найкращий та робочий пусковий двигун не зможе завести машину, якщо підвели акумулятори. Батареї мають такі важливі властивості:
- напруга. На цей фактор впливає кількість джерел живлення у пристрої. Потужність двигуна має пряму залежність від цього показника, це особливо видно на прикладі модифікацій однієї лінійки. Якщо ж йдеться про продукцію різних брендів або навіть про моделі одного і того ж виробника, але різної специфікації – в такому випадку характеристики впливають від інших факторів.
- Місткість характеризує кожен елемент, з яких складається весь блок живлення. З цієї причини напруга може відрізнятися, але батареї тієї ж серії мають однакову ємність. Від цього значення залежить тривалість автономної роботи пристрою. Але при цьому обсяг виконаної роботи не обов'язково пропорційний даному показнику. Щоб приблизно розрахувати цю кількість, необхідно врахувати як ємність, а й напруга джерел живлення.
Типи акумуляторів:
- Ni-Cd відноситься до найбільш старої, але при цьому надійної та перевіреної технології. Незважаючи на вдосконалення систем, цей різновид досі застосовується у бюджетних пристроях. При цьому такі батареї можуть бути встановлені як у побутових, так і професійних приладах. Основні мінуси є всім відомий ефект пам'яті та недостатню екологічність виробів. Але існує також і безліч помітних переваг. Такий акумулятор можна легко зберігати, він не втрачає своїх властивостей, нечутливий до великої напруги і має невисоку вартість, що дозволяє істотно зменшити загальну ціну інструменту.
- Ni-MH може похвалитися більшою екологічністю. Тут менш помітний ефект пам'яті, але ціна дещо зростає. Також необхідно уважно ставитись до зберігання виробу, оскільки тривале знаходження у сильно розрядженому вигляді може призвести до пошкодження батареї.
- Li-Ion – найсучасніший вид, який використовують у побутовій техніці та більшості акумуляторних пристроїв на сьогоднішній день. Недоліки двох попередніх різновидів йому невластиві, тому виробники все частіше вибирають саме такий варіант. З часом розробники випускають все якісніші моделі, так що інструменти з таким джерелом можуть стати оптимальним вибором при покупці.
Блокування шпинделя та швидкозатискний однофтовий патрон
Для спрощення заміни свердла чи іншого робочого інструменту виробники випускають пристрої з особливою системою. Принцип її дії досить простий - під час роботи двигуна вал вільно обертається. Але як тільки двигун зупиняється, відбувається миттєве блокування і шпиндель не вдасться прокрутити, навіть прикладаючи значну силу. Такий простий пристрій механізму дозволяє полегшити заміну оснастки та прискорити виконання виробничих та побутових завдань. На жаль, нині далеко не всі моделі акумуляторних інструментів мають у своїй комплектації такий тримач. В основному його встановлюють у професійні прилади високого класу, а звичайні користувачі найчастіше вибирають поширені двомуфтові патрони.
Висновок
Робочий вал є у багатьох інструментах як побутового, і промішеного призначення. Для того, щоб зробити роботу з пристроями набагато простіше, вигадали автоматичне блокування шпинделя. Такий механізм дозволяє утримувати вал у нерухомому положенні та легко здійснювати заміну оснастки навіть однією рукою.
