16.1.5 Шпиндельные группы станков с чпу

Шпиндельные группы станков с ЧПУ и обычных станков существенно различаются. Главное различие – в степени автоматизации выполнения основных и вспомогательных функций. В станках с ЧПУ автоматически, в соответствии с числовой программой, устанавливается заданная частота вращения шпинделя, изменения этой частоты на различных участках обработки, останов шпинделя в определённом ориентированном положении для смены инструментов, зажим и разжим режущих инструментов. При этом шпиндельная группа должна обеспечивать жёсткость шпинделя и точность его вращения.

В состав шпиндельной группы входят двигатель, коробка скоростей или переключений, шпиндельный узел.

Двигатель может быть нерегулируемый и регулируемый. В качестве нерегулируемого используется обычно асинхронный электродвигатель. Он прост и надёжен, не требует преобразователей, имеет хорошие динамические характеристики. Однако для регулирования частот вращения шпинделя требуется применение сложных коробок скоростей.

В качестве регулируемых приводов используются:

- электроприводы с двигателями постоянного тока двухзонного бесступенчатого регулирования в сочетании с несложными коробками скоростей (см. рис. 2.12,а и 3.9, а также п/п. 3.9.7);

- электроприводы с частотным регулированием, использующие асинхронные электродвигатели;

- гидроприводы с машинным (объёмным) регулированием.

Выбор типа передачи на шпиндель зависит в первую очередь от частоты его вращения и от величины передаваемой силы. Зубчатые передачи применяют на станках нормальной точности с частотами вращения шпинделей до 3000 об/мин. В остальных случаях применяют ременные передачи.

В станках с весьма высокими частотами вращения шпинделя находят применение ротор-шпиндели, т.е. шпиндели, встроенные в электродвигатель с частотным регулированием (т.н. электрошпиндели).

В конструкции шпинделей для инструментов станков с ЧПУ вводятся устройства для автоматического или полуавтоматического зажима режущего инструмента. Одна из конструкций такого шпинделя показана на рис. 16.9. Автоматический зажим инструмента в ней осуществляется при перемещении влево стержня 3 под действием тарельчатых пружин 8. При этом муфта 28 с шариками 26 движется влево и под действием профиля отверстия стакана 27 шарики смещаются к оси шпинделя, захватывают хвостовик 24 оправки 23 инструмента и затягивают её в шпиндель. Разжим инструмента происходит при смещении стержня 3 вправо от гидроцилиндра 1.