Быстрое время для станочных шпинделей

Dec 21, 2023

Приводные шпиндели — это техническое ядро ​​станка, обеспечивающее мощность для вращения режущих инструментов, которые формируют нашу продукцию и наш мир. Присоединение одного из них к пятиосному механизму создает усовершенствованный станок с ЧПУ. Присоединение шпинделя к роботу с шарнирной рукой создает прецизионный сверлильный станок. Присоедините улучшенную версию к существующей машине, и новые приложения оживут. Во всем спектре применений клиенты хотят, чтобы шпиндели были более долговечными, быстрыми и интеллектуальными для выполнения операций при отключении света.

Возможности творческого использования шпинделей ограничены только тем, насколько быстрее, долговечнее и умнее становятся современные шпиндели.

По словам Грега Ноттоли, старшего менеджера по продукции NSK America Corp., Хоффман Эстейтс, Иллинойс, требования клиентов начинаются с повышения скорости и точности. Одной из специализаций NSK является поставка шпинделей с электрическим и пневматическим приводом для микроинструментов. Микроинструменты — это любые фрезерные или сверлильные круглые инструменты диаметром от 1/8 дюйма (3,18 мм) или менее до 0,001 дюйма (0,025 мм). «Инструмент малого диаметра — это, по сути, влажная лапша, которую очень легко сломать. При вращении дрели или фрезы, чем меньше диаметр инструмента, тем быстрее он должен вращаться, чтобы быть эффективным», — сказал Ноттоли, сохраняя при этом жесткость. для точности. Многие станки с ЧПУ прекрасно справляются с обработкой стандартных инструментов со скоростью от 8000 до 15 000 об/мин. По словам Ноттоли, микроинструментам часто приходится развивать скорость до 42 000 об/мин. «Использование микроинструмента со шпинделем со скоростью 8000 об/мин не является оптимальным, поскольку вы неправильно удаляете стружку, не получаете нужного размера поверхности и просто ломаете инструменты. Именно здесь мы и восполняем пробел на этом специализированном рынке», — он сказал.

По словам Ноттоли, шпиндели, поставляемые NSK, можно установить на любой станок с имеющимся держателем инструмента, например CAT 40, 50 или BT. «Это позволяет конечному пользователю получить более высокие скорости», — сказал он, добавив, что это настоящие шпиндели, а не устройства умножения скорости, которые преобразуют скорость существующего шпинделя в более высокие обороты. Мультипликатор скорости — это «коробка с шестернями», сказал он. Хотя он может обеспечить необходимую скорость и точность с минимальными потерями мощности для стандартных инструментов, он также вызывает вибрацию и нагрев. Это проблемы микрообработки, где точность измеряется субмикронами.

«У нас есть шпиндели для токарных центров и шлифовальные станки или специально построенные роботизированные станки», — сказал Ноттоли. «Если это обрабатывающий центр, наш шпиндель поднимается в шпиндель станка [пространство] и обеспечивает собственное вращение». Обрабатывающий центр обеспечивает позиционирование оси, шпиндель NSK — мощность.

Хотя пневматические и электрические устройства имеют свои области применения, Ноттоли также отметил преимущества электрических. «Наилучшая отдача от вложенных средств будет с электричеством. Наши электродвигатели работают на бесщеточных двигателях постоянного тока в контроллере с замкнутым контуром. С нашим контроллером, как только скорость набирается до тысячи об/мин, он поддерживает шпиндель на этой скорости, как только режущий инструмент входит в зацепление. В случае с пневматическим шпинделем навесного оборудования ситуация не складывается, поскольку, как только он зацепляется с деталью, обороты обычно падают», — пояснил он. «Мы можем попытаться контролировать это с помощью регулятора. Но на самом деле нет активной обратной связи, чтобы контролировать это».

Новейший электрический шпиндель NSK, iSpeed5, имеет скорость до 80 000 об/мин и максимальную выходную мощность 350 Вт. Это полностью сменная система, состоящая из мотор-шпинделя, стопорного блока, реле давления воздуха и блока управления. Сигналы питания, охлаждающего воздуха и управления подаются на шпиндель при соединении с электромеханическим стопорным блоком, который крепится к шпинделю станка. Керамические подшипники обеспечивают такие высокие обороты.

Уильям Гиллкрист, национальный менеджер по продукции и менеджер по приложениям компании MC Machinery Systems, Inc., Элк-Гроув, штат Иллинойс, согласился с тем, что для новых шпинделей важна большая скорость и мощность, и также подчеркнул точность. «В приложениях с высокой точностью необходимо убедиться, что инструмент вращается идеально, поэтому технологии подшипников важны», — сказал он. «Биение и минимизация роста шпинделя при использовании высокотехнологичных подшипников имеют решающее значение», — сказал он. Это означает, что при оборотах выше 20 000 используются керамические или воздушные подшипники. Не менее важным является более длительный срок службы шпинделя. Шпиндель может быть самым дорогим компонентом станка, и обращение с ним как с расходным материалом влияет на прибыль.