Широкий ассортимент подшипников ведущих мировых производителей. SKF, FAG, INA, NSK, TIMKEN
Направляющие, каретки, шарико-винтовые передачи для станков и автоматизации
Изготовление нестандартных деталей и узлов по чертежам заказчика
Консультации инженеров, помощь в подборе аналогов, расчёт ресурса
Ищете специалиста или подрядчика? Попробуйте биржу INNER →
Уже доступен
Четырёхсторонние продольно-фрезерные станки (мульдеры) предназначены для одновременной обработки заготовки с четырёх сторон за один проход. В каждом таком станке работают десятки подшипников: в шпиндельных узлах, подающих роликах, боковых и верхних прижимах, карданных валах привода подачи. Состояние подшипников напрямую определяет качество поверхности изделия и ресурс инструмента.
В данной статье рассмотрены типы, характеристики и особенности подшипников, применяемых в четырёхсторонних станках двух популярных марок: итальянской SCM (серии Superset NT, Topset XL/XXL) и тайваньской Leadermac (серии LMC Compact, Platinum, Hypermac). Понимание конструкции подшипниковых узлов необходимо для правильного обслуживания, диагностики неисправностей и подбора запасных частей.
SCM Superset NT -- автоматический четырёхсторонний станок для производства профильных деталей окон, дверей, мебели, лестниц. Станок выпускается в конфигурациях от 4 до 8 шпинделей, включая универсальный шпиндель с поворотом на 360 градусов. Десять возможных конфигураций шпинделей благодаря двум правым вертикальным, двум верхним горизонтальным шпинделям и универсальному суппорту. Диаметр шпинделей -- 40 мм (1-13/16 дюйма). Частота вращения шпинделей -- 6000 мин-1, шпиндели HSK -- до 8300 мин-1. Ширина обработки -- до 260 мм, высота -- до 200 мм. Станина и верхняя балка -- монолитные конструкции из толстолистовой стали, обеспечивающие высокую жёсткость. Система SET-UP позволяет менять инструмент и выполнять настройку до 20 раз быстрее. Предусмотрена технология HSK для быстросменной инструментальной оснастки.
Topset XXL -- станок увеличенного сечения обработки с частотой вращения шпинделей HSK до 12 000 мин-1, что обеспечивает высокое качество поверхности даже при больших скоростях подачи. Конструкция рассчитана на широкий диапазон ширин и толщин заготовок для обработки балок, брусков и крупных профилей. Скорость подачи -- от 5 до 36 м/мин (стандарт), привод подачи -- карданный. Рабочие столы быстросменные, специально разработанные для точного позиционирования.
Серия LMC Compact -- компактные четырёхсторонние станки с литой чугунной станиной, рассчитанные на малые и средние производства. Конфигурации от 4 до 7 шпинделей. Диаметр шпинделей -- 40 мм. Частота вращения -- 6000 мин-1. Каждый шпиндель оснащён 4 подшипниками класса ABEC 6 (P5 по ISO). Ширина обработки -- от 15 до 230 мм (модель Compact 430 -- до 300 мм), толщина -- от 10 до 150 мм. Скорость подачи -- от 6 до 36 м/мин. Привод подачи -- карданные валы с безлюфтовыми редукторами. Пневматический прижим подающих роликов с 3-зонной регулировкой давления (входная, средняя, выходная зоны).
Серия Platinum -- станки повышенного класса с конфигурацией от 4 до 10 шпинделей. Частота вращения шпинделей -- стандартно 7200 мин-1, опционально 8000 мин-1. Каждый шпиндель оснащён 4 подшипниками класса ABEC 7 (P4 по ISO), что обеспечивает на 33% более высокую частоту вращения и улучшенное качество поверхности по сравнению с серией Compact. Литая чугунная станина, хромированные рабочие столы и направляющие, система Hydro-Loc для быстрой смены шпиндельных узлов.
Серия Hypermac -- высокоскоростные станки с частотой вращения 8000, 10 000 или 12 000 мин-1, опционально с инструментальным интерфейсом HSK. Шпиндели на суперпрецизионных подшипниках, стальная сварная станина. Скорость подачи -- до 36 м/мин (стандарт).
Шпиндели четырёхсторонних станков работают при значительных радиальных и осевых нагрузках от сил резания, поэтому в них применяются радиально-упорные шариковые подшипники. Конструкция шпиндельного узла, как правило, включает 4 подшипника: два в передней опоре (со стороны инструмента) и два в задней. Такая компоновка обеспечивает жёсткость, точность вращения и способность воспринимать осевые силы в обоих направлениях.
В станках Leadermac серии Compact каждый шпиндель оснащён 4 подшипниками класса точности ABEC 6 (соответствует P5 по ISO 492). В серии Platinum и Planermac применяются подшипники более высокого класса -- ABEC 7 (P4 по ISO), что обеспечивает меньшее биение и позволяет работать на повышенных оборотах (7200-8000 мин-1). Шпиндели серии Hypermac комплектуются суперпрецизионными подшипниками для частот вращения до 12 000 мин-1.
Типичная схема установки подшипников в шпинделе мульдера: передняя опора -- пара радиально-упорных подшипников в конфигурации DB (спиной друг к другу) или DT (тандем), задняя опора -- аналогичная пара или одиночный подшипник с пружинным преднатягом. Угол контакта подшипников -- обычно 15 или 25 градусов: 15-градусный оптимален для высоких частот вращения, 25-градусный -- для повышенных осевых нагрузок.
Валы шпинделей имеют хромированную поверхность в зоне посадки подшипников (hard chrome-bearing shafts у Leadermac) для повышения износостойкости и точности посадки. Опционально доступна система Hydro-Loc -- гидравлические выносные опоры горизонтальных шпинделей для повышения жёсткости при обработке широких заготовок.
При диаметре шпинделя 40 мм наиболее распространены подшипники серий 7008, 7208 (для основных шпинделей) и серий 7007, 7207 (для вспомогательных). Конкретный типоразмер зависит от модели станка и конфигурации шпинделя. Для шпинделей диаметром 50 мм (опциональные тяжёлые конфигурации Platinum) используются подшипники серий 7010, 7210.
Для подшипника серии 7008C (d=40 мм, D=68 мм) при частоте вращения 6000 мин-1:
dm = (40 + 68) / 2 = 54 мм
dm * n = 54 * 6000 = 324 000 мм*мин-1
При повышении частоты до 8000 мин-1 (Platinum): dm * n = 54 * 8000 = 432 000 мм*мин-1
Оба значения находятся в рабочем диапазоне для радиально-упорных подшипников со смазкой пластичной консистентной смазкой (предел -- около 500 000-600 000 мм*мин-1). Для частот 10 000-12 000 мин-1 (Hypermac) требуются подшипники суперпрецизионного класса с оптимизированной геометрией и смазкой минимальным количеством масла.
Система подачи четырёхстороннего станка включает верхние (прижимные) и нижние (опорные) подающие ролики. В станках SCM и Leadermac привод подачи осуществляется через карданные валы и редукторы на все ролики, что обеспечивает равномерное усилие протяжки без проскальзывания. Верхние ролики -- стальные рифлёные (входные, для надёжного захвата заготовки) и гладкие обрезиненные (выходные, для предотвращения повреждения готовой поверхности). Нижние ролики -- полноширинные, приводные.
В станках Leadermac Compact 623C стандартно установлены 3 полноширинных приводных нижних ролика и боковой прижимной ролик на входе. В серии Platinum количество приводных нижних и верхних роликов увеличено по сравнению со станками аналогичного класса.
В подающих роликах четырёхсторонних станков применяются радиальные шариковые подшипники (серии 6000, 6200) и сферические самоустанавливающиеся шариковые или роликовые подшипники (серии 1200, 2200, 22200). Самоустанавливающиеся подшипники компенсируют неизбежный перекос осей роликов, возникающий вследствие прогиба валов под нагрузкой и неточности монтажа опор.
Верхние ролики установлены на подпружиненных или пневматически прижимных кронштейнах, что требует от подшипников способности работать при переменных углах перекоса. Именно поэтому в этих узлах часто используются самоустанавливающиеся роликовые подшипники, допускающие углы перекоса до 1,5-2,5 градусов.
Карданные валы привода подачи содержат игольчатые подшипники в крестовинах. Редукторы привода подачи (безлюфтовые, масляная ванна -- в станках SCM Superset) используют конические роликовые подшипники для восприятия комбинированных нагрузок. Скорость подачи регулируется частотным преобразователем. В станках Leadermac предусмотрена функция толчковой подачи (feed jog/inch) для точного позиционирования заготовки при настройке.
Боковые прижимные ролики обеспечивают постоянное прижатие заготовки к базовой направляющей (линейке). В станках SCM и Leadermac боковые прижимы оснащены пневматическим регулированием давления. Подшипники боковых прижимных роликов -- как правило, игольчатые радиальные (серии NK, HK, RNA по DIN 617 / ГОСТ 4657-82), обеспечивающие высокую радиальную грузоподъёмность при минимальных габаритах.
Передние и задние прижимные башмаки (pressure shoes) устанавливаются перед и после верхних горизонтальных шпинделей для предотвращения подъёма и вибрации заготовки. В станках SCM Superset NT прижимные башмаки оснащены маятниковым механизмом качания. Ролики прижимных башмаков работают на игольчатых или радиальных шариковых подшипниках малых серий.
Стружколоматели (chipbreakers) расположены перед вертикальными и верхними шпинделями. В станках Leadermac стружколоматели имеют пневматический прижим и цифровые индикаторы положения. Ролики стружколомателей установлены на игольчатых подшипниках для компактности и высокой нагрузочной способности.
При подборе подшипников для замены в шпинделях четырёхстороннего станка необходимо учитывать: типоразмер (внутренний и наружный диаметр, ширину), класс точности (не ниже указанного производителем), угол контакта (15 или 25 градусов), тип сепаратора (полиамидный для высоких оборотов, латунный -- для тяжёлых нагрузок), тип смазки (пластичная для стандартных оборотов, масляный туман -- для высокоскоростных шпинделей). Рекомендуется использовать подшипники ведущих мировых производителей: SKF, NSK, FAG (Schaeffler), NTN, KOYO, NACHI.
Основные признаки износа подшипников шпинделей четырёхстороннего станка: появление следов вибрации (волнистости) на обработанной поверхности, повышение температуры корпуса шпинделя выше рабочей нормы, характерный высокочастотный шум или гул, увеличение биения вала шпинделя (контролируется индикатором). Литая чугунная станина станков Leadermac обеспечивает повышенное виброгашение, однако при изношенных подшипниках вибрация передаётся на заготовку и проявляется в виде дефектов поверхности.
Ресурс шпиндельных подшипников зависит от интенсивности эксплуатации, качества смазки и условий работы. При двухсменной работе и соблюдении рекомендаций по смазке типичный ресурс составляет 8000-15 000 часов наработки шпинделя. Система централизованной консистентной смазки (стандартная для всех рассматриваемых станков) обеспечивает своевременную подачу смазки к подшипниковым узлам. Автоматическая система смазки рабочих столов (стандарт у Leadermac и SCM) продлевает ресурс узлов подачи.
При монтаже шпиндельных подшипников необходимо: обеспечить чистоту рабочего места (попадание абразивных частиц древесной пыли в подшипник критично), контролировать посадочные размеры вала и корпуса (допуски по ГОСТ 3325-85 / ISO 286), нагревать кольцо при посадке на вал на индукционном нагревателе (до 80-100 градусов Цельсия), не допускать передачи монтажного усилия через тела качения. Для станков Leadermac с системой Hydro-Loc замена шпинделя с подшипниками выполняется как единый узел, что сокращает время простоя.
Ниже приведены ссылки на каталоги подшипников и направляющих, применяемых в четырёхсторонних станках SCM и Leadermac.
В каждом шпинделе серии Leadermac Compact установлены 4 радиально-упорных шариковых подшипника класса точности ABEC 6 (P5 по ISO). Подшипники пылезащищённые, валы шпинделей -- с хромированной посадочной поверхностью. Частота вращения -- 6000 мин-1.
В серии Platinum применяются подшипники класса ABEC 7 (P4 по ISO) вместо ABEC 6 в Compact. Это обеспечивает меньшее биение шпинделя, позволяет работать на частотах 7200-8000 мин-1 (вместо 6000) и даёт улучшенное качество обработанной поверхности. Количество подшипников на шпиндель -- такое же (4 штуки).
Стандартная частота вращения шпинделей SCM Superset -- 6000 мин-1. Верхний шпиндель отдельных модификаций работает на 8300 мин-1. Модель Topset XXL с интерфейсом HSK достигает 12 000 мин-1, что требует подшипников суперпрецизионного класса P4 или P2.
Верхние подающие ролики установлены на подпружиненных или пневматических кронштейнах и постоянно перемещаются вертикально, отслеживая толщину заготовки. Это создаёт переменный угол перекоса оси ролика относительно опор. Самоустанавливающиеся подшипники (сферические шариковые или роликовые) допускают углы перекоса до 1,5-2,5 градусов без потери работоспособности, тогда как обычные радиальные подшипники быстро выходят из строя при перекосе.
Да, при совпадении типоразмеров это допустимо и даже может улучшить качество обработки. Однако необходимо убедиться, что все 4 подшипника в шпинделе заменены на одинаковые, а тип преднатяга (лёгкий, средний, тяжёлый) соответствует рекомендациям производителя станка. Применение подшипников более высокого класса не требует изменения конструкции шпиндельного узла.
В крестовинах карданных валов привода подачи используются игольчатые подшипники (как правило, серии HK или K по DIN 618). Каждая крестовина содержит 4 игольчатых подшипника. Их замена необходима при появлении люфта в карданных валах, который проявляется как неравномерность подачи и рывки заготовки.
Hydro-Loc -- это система гидравлических выносных (аутборд) опор горизонтальных шпинделей. Она позволяет быстро заменять шпиндельный узел целиком (вместе с подшипниками и инструментом), сокращая время переналадки. Дополнительная выносная опора повышает жёсткость шпинделя при обработке широких заготовок.
Контроль включает: проверку биения шпинделя индикатором часового типа (допуск -- не более 0,01-0,02 мм для класса ABEC 6-7), замер температуры корпуса (превышение 60-70 градусов Цельсия -- сигнал проблемы), прослушивание шума (стетоскоп или виброметр), визуальный контроль качества обработанной поверхности (волнистость, следы вибрации).
Ресурс подшипников подающих роликов, как правило, превышает ресурс шпиндельных, поскольку частота вращения роликов значительно ниже (определяется скоростью подачи, обычно эквивалентна нескольким сотням мин-1). При нормальном обслуживании и работе системы централизованной смазки ресурс составляет 15 000-25 000 часов. Преждевременный выход из строя обычно вызван попаданием влаги, древесной пыли или перегрузкой прижима.
Отказ от ответственности: Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Автор и издатель не несут ответственности за любые действия, предпринятые на основании информации, представленной в статье. Все технические решения, связанные с подбором, заменой и эксплуатацией подшипников и других комплектующих станков, должны приниматься квалифицированными специалистами с учётом конкретных условий эксплуатации и рекомендаций производителей оборудования. Параметры и характеристики, указанные в статье, приведены для справочных целей и могут отличаться в зависимости от конкретной модификации станка и года выпуска.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.