Как выбрать шпиндель для чпу по металлу

Обновлено: 04.10.2024

Шпиндель для станка с ЧПУ по дереву – это один из важных конструктивных элементов технологического оборудования. В механизме производится закрепление инструмента и создается крутящий момент.

Устройство шпинделя

Конструктивно эта важная составляющая технического устройства выглядит следующим образом:

на вал из металла закрепляется фреза через натяг, оправку или цангу;
чтобы режущий инструмент был прочно закреплен, конец шпинделя имеет форму конуса;
само устройство расположено на каретке для обеспечения перемещения по трем координатным осям;
вращения передаются на фрезу, которая обеспечивает фрезерование отверстия по заданным параметрам.

Важные технические характеристики – это показатели мощности и количество оборотов режущего инструмента.

Работа фрезерного станка с ЧПУ зависима от мощности, а именно:

Для обработки ДСП, МДФ или фанеры достаточно мощности в 800 Вт.
Если необходимо фрезой обработать дерево или цветные металлы, то мощности хватит в 1500 Вт.
Обработка твердого металла, камня или бетона требует показателя мощности не менее 3000 Вт.

Количеством создаваемых оборотов несложно определить режим функционирования одно- или двухшпиндельного инструмента. Популярностью пользуются режимы гравировки, раскройки или фрезерования.

Выбор шпинделя также должен учитывает запас скорости вращения и мощности.

Изготовление

Чтобы самостоятельно изготовить устройство для фрезерного станка с ЧПУ по дереву необходимо учесть, что конструкция должна воспринимать не одни осевые, но и боковые нагрузки. Зачастую приобретают для этих целей коллекторные двигатели, они дешевые по цене и функционируют на больших скоростях, но переключив их на низкие скорости, они теряют параметры мощности. Чтобы не возникало подобных проблем, на самодельных шпинделях, устанавливается бесколлекторный движок.

В качестве основы предлагается взять дешевый фрезерный станок с числовым программным управлением.

Для конструирования устройства шпинделя потребуется:

электродвигатель (можно применить марку NTM серия 50-50, 5800 об/мин и мощностью 2 кВт);
конусообразный вал;
контроллер для электродвигателя;
2 подшипника;
зажим в виде цанги;
прибор для определения работоспособности, в том числе вычисления скоростных характеристик при вращении, углов наклона, шагов. Это устройство называется сервотестер.

Последний можно приобрести по низкой цене, важно лишь при выборе принять во внимание удобство крепления.

В конструктивном исполнении двигателя имеются два подшипника качения. На вал тоже следует установить два подшипника при помощи держателей. На удлиненном вале устанавливается цанговый зажим для закрепления фрезы. Такое приспособление отлично решает вопрос возникающих боковых нагрузок, которые могут возникнуть не только во время фрезерования металла, но и обработке дерева.
Установка контроллера на самодельном устройстве способствует стабилизации крутящих моментов в случаях изменения нагрузки. Это необходимо при производстве чистовых операций.

Стабильность работы самодельного шпинделя можно регулировать за счет сервотестера.

Система охлаждения

Не важно, самодельный шпиндель или приобретенный, в конструкции обязательно должна быть предусмотрена система охлаждения.

Последнюю рекомендуется применять заводского изготовления.

Водяная. В корпусе имеются отверстия, специально предусмотренные для прохода воды. От нагрева металла выделяется тепло, которое принимает вода. Теплая жидкость выливается в емкость. Последняя зачатую мешает при обслуживании и ремонтах станка, поэтому наиболее распространен иной вид охлаждения.
Воздушная. Воздухозаборники способствуют обдуванию подвергаемых нагреву элементов. Но недостаток существует и у этого устройства – фильтры быстро загрязняются, и их следует постоянно чистить. Но шпиндели, установленные на фрезерном станке при данной системе охлаждения, прослужат намного дольше.

О достоинствах шпинделей

Самодельная конструкция предполагает применение станка с наклонным шпинделем.

Оснащение станка недорогостоящими зажимными устройствами.
Схемы изготовления несложно найти в интернет – ресурсах.
Простота конструкторского решения.
Дополнительное оснащение любыми элементами соответствующих параметров.

Если нет уверенности, что выполненный своими руками шпиндель по металлу для ЧПУ или по дереву не будет работать эффективно, то чтобы избежать риска, можно приобрести изделие заводского производства.

Они также обладают рядом преимуществ:

высокая производительность, КПД достигает 95%;
надежность конструкции, то есть может функционировать при больших нагрузках и выполнять обработку материалов из камня, металла или дерева;
бронзовая головка обладает большим ресурсом работы;
период эксплуатации продолжительный, исключающий ремонт.

Выбор шпинделя осуществляется в соответствии с техническими характеристиками станка.

Разновидности устройств

Шпиндели для фрезерного станка с ЧПУ и их особенности, учитываемые перед выбором:

Выбор шпинделя зависит от обрабатываемого материала и количества заготовок, подлежащих обработке.

Как выбрать шпиндель

Шпиндель — основной рабочий агрегат фрезерного станка с ЧПУ.

Подбирается в зависимости от обрабатываемых материалов и режимов обработки.

Первое, с чем надо определиться, будет ли шпиндель со встроенным электродвигателем, или будет приводиться в движение через ременную или зубчатую передачу.

Выбор типа шпинделя

работают на существенно меньших оборотах, обычно 300-8000 об/мин, некоторые модели до 12000 об/мин. Большие скорости невозможны из-за величины подшипников и сложности балансирования приводных шкивов и шестерней на валу.
могут использовать любые подшипники, в т. ч. роликовые, в результате обладают большой жесткостью и нагрузочной способностью, и в зависимости от модели могут применяться в т.ч. для силового фрезерования черных металлов и титана.
если привод организовать от мотора с энкодером, то наличие обратной связи позволит нарезать резьбу
шпиндель использует инструментальные конусы, т. к. цанговые зажимы не обеспечивают нужную повторяемость и жесткость.

Выбор вида охлаждения электрошпинделя

Звук. Они существенно тише воздушных. Это преимущество нивелируется звуком от фрезы, который намного громче работающей крыльчатки
Контур охлаждения. Это означает подключение помпы, трубки охлаждения, емкость с тосолом, и т. п. В идеале также контролировать силу потока и его температуру.
Возможность работы на низких оборотах. Воздухоохлаждаемые же шпиндели быстро начинают перегреваться — поскольку крыльчатка устанавливается на вал шпинделя, с падением оборотов растет ток и одновременно падает воздушный поток.

Звук. Крыльчатка воздушников весьма сильно воет
Разлет стружки. Крыльчатка дует практически прямо в зону реза, что вызывает разлет стружки повсюду.
Прочистка рубашки. Рубашка охлаждения может забиваться продуктами резания. Периодически её необходимо прочищать.
Чувствительность к перегреву. Воздушное охлаждение менее эффективно, чем жидкостное, в связи с чем надо тщательно следить за температурой шпинделя. Обычно на них есть простой термодатчик (термопара), который можно завести в ЧПУ контроллер.
Обороты ограничены снизу. На воздушниках нельзя работать на скоростях ниже определенного предела. Если в случае с жидкостными максимум что произойдет — момент упадет до минимума, фрезу заклинит и она сломается, то воздушник из-за перегрева может просто сгореть.

Водяные шпиндели с равным успехом показывают себя при обработке как дерева/пластиков, так и мягких металлов (алюминий, медь и их сплавы).

Если вы определились какой шпиндель выбрать, и это воздушное охлаждение, далее вам надо определиться с брендом, после чего уже не будет большой проблемы выбрать конкретную модель.

Со шпинделями водяного охлаждения немного сложнее, т.к. разброс в их типах, сериях и т.п. достаточно велик. Обычно если в описании написано «для деревообработки и рекламных работ» - это означает, что шпиндель спроектирован исходя из минимальных требований, минимум подшипников, минимум защит, минимум точности при изготовлении. Дешево и сердито, по сути - расходный материал, ремонтопригодность близка к нулю, т.к. стоимость ремонта сопоставима с ценой нового шпинделя. Таковы серии популярных китайских шпинделей GDZ и TDK, в противоположность сериям GDK, в которых в переднем и заднем узле стоят полноценные дуплексы, с тщательным выполнением натяга, передний подшипниковый узел защищен от пыли накладкой и т.п.

Как выбрать скорость и мощность шпинделя

Скорость вращения шпинделя определяется видами фрез и обрабатываемыми материалами. Обычно последовательность такая — исходя из изделий определяется диапазон моделей фрез, исходя из него по каталогам производителей определяется диапазон скоростей резания, а по ним соот-но диапазон скоростей вращения шпинделя.

Вы планируете работать по дереву, вырезая рельефы с большим количеством мелких деталей.

В этом случае вы много будете работать с мелкими фрезами и граверами, для чего требуется шпиндель с большими оборотами — 24000 об/мин(а лучше больше, например 36000), и станок с высокой скоростью подачи (5000 мм/мин). А также будут использоваться фасонные и пазовые фрезы большого диаметра, что накладывает ограничения на минимальную мощность шпинделя — она должна быть достаточно большой, чтобы фреза не вязла в материале, в зависимости от диаметра фрез и режима работы — от 2.2 до 7 кВт.

Планируется станок для обработки алюминиевых сплавов небольшими цельными твердосплавными фрезами.

Исходя из чертежа изделий, максимальный диаметр фрезы, который потребуется — 16 мм, минимальный — 0.2 мм, основная работа будет вестись фрезами диаметром 6-10 мм. Согласно каталогам производителя фрез ZCC-CT, рекомендуемая скорость вращения фрез диаметром 6 мм — 13000 об/мин с подачей 1250 мм/мин, 10 мм — 8000 об/мин с подачей 1600 мм/мин,откуда следует задача подобрать шпиндель, оптимально работающий на скорости 10-12 тыс. об/мин, но при этом имеющий запас как по увеличению скорости, так и по уменьшению. Ременноприводные шпиндели не разгоняются выше 8 тыс. оборотов, поэтому работа мелкими фрезами будет происходить очень медленно, а обычные водоохлаждаемые электрошпиндели в целом хотя могут работать в таком режиме, но могут возникнуть проблемы с работой большими фрезами на низких оборотах, поэтому наиболее подходящим вариантов видятся электрошпиндели с 2 парами полюсов — у них базовая частота вращения ниже вдвое (до 12 000 об/мин обычно), но за счет этого момент вращения увеличен пропорционально — на 8000 об/мин они выдадут момент в несколько раз больший, чем водник с одной парой полюсов, а кроме того, ничто не запрещает настроить частотник на превышение базовой частоты, что(с падением момента, конечно) позволит фрезеровать мелкими фрезами с частотой выше базовой.

Планируется станок для обработки небольших алюминиевых и стальных деталей, с небольшим съемом и заглублением.

Данная задача несколько противоречива, сталь настолько по режимам обработки отличается от алюминия, что для них по-хорошему нужны 2 разных станка. Если такое невозможно, то надо определиться, либо мы хорошо обрабатываем алюминий и кое-как сталь, либо хорошо обрабатываем сталь и медленно алюминий. В случае второго варианта мы для начала сразу отказываемся от скоростных электрошпинделей — в них стоят слишком слабые подшипники, они рассчитаны на большую скорость и маленькие усилия, тогда как при обработке стали все наоборот и подшипники просто долго не проживут. Во вторую очередь — шпиндель по стали требуется весьма крупный, по той же причине (размер подшипников), и конусов типа BT30/ISO30 очевидным образом будет недостаточно. Ну и далее определяется, какого размера будут фрезы и скорость вращения. Для фрезы диаметром 6 мм требуется 7000 об/мин при подаче 675 мм/мин, для фрез 20 мм — 2000 об/мин, таким образом нам подойдет шпиндель с конусом BT40 и скоростью вращения до 8000 об/мин. Если работа будет в основном мелкими фрезами, то задача несколько усложняется - использовать шпиндели с механическим приводом также возможно, но подачи станут совсем низкими.
Также, скорее всего вам потребуется шпиндель с отверстием для подачи СОЖ в конус — инструмент склонен очень сильно греться при работе со сталью, просто полива может не хватать и многие виды работ потребуют подачи СОЖ сквозь фрезы и сверла.

После определения основных моментов, можно попробовать дополнительно сузить выбор.

Возможности, выбор и требования к станкам по металлу ЧПУ

Сегодня станок с ЧПУ по металлу представлен множеством разных видов и типов, отличающихся функционалом, техническими характеристикам и назначением - для дома или промышленного использования.

Группы металлообрабатывающего оборудования
Возможности универсального оборудования
Последние тенденции металлообработки
Требования к системам управления
Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ
Заключение

С развитием вычислительной техники, во всем мире начался бурный рост производства станков с программным управлением. Их выпускают в России, Италии, Японии, Германии, США, Испании, Китае и Тайване.

Оборудование с ЧПУ востребовано наряду с универсальными и агрегатными станками, производя большую номенклатуру продукции. Потребителям весьма импонирует быстрая их переналадка и возможность многооперационной обработки.

Группы металлообрабатывающего оборудования

Среди металлообрабатывающего оборудования основных групп (токарные и фрезерные), стоит выделить и другие:

распиловочные и циркулярные отрезные станки;
ленточнопильные, способные осуществлять продольное распиливание заготовок;
вертикально-сверлильные, в которых шпиндель расположен вверху;
сверлильно-долбежные;
шлифовочные и торцовочные станки, качественно обрабатывающие поверхности.

Общее у этих агрегатов – работа с любым металлом. Их объединяет и наличие станины, на которой устанавливают главный «узел» – металлообрабатывающий элемент. Устройство имеет электродвигатель, платформу подачи, разнообразные фиксаторы, рабочую оснастку – по специфике выполняемой технологической операции.

Рядом с массивными и крупными промышленными вариантами, выглядят весьма компактно мобильные настольные станки и мини-станки по обработке металла, применяемые в ювелирном деле, и граверы.

Возможности универсального оборудования

Среди оборудования по обработке материалов, фрезерный станок с ЧПУ по металлу применяется наиболее часто. Наиболее распространённый тип такого станка – консольный фрезерный. Ему свойственно наличие консоли. Эта жёсткая корпусная деталь способна перемещать каретку по направляющим станины. В таком станке с ЧПУ шпиндель агрегата не может перемещаться или совершает мало движений. Все работу по перемещениям в пространстве выполняет стол с закрепленной деталью.

Большинство консольно-фрезерных станков (с горизонтальной или вертикальной обработкой) – универсальны. На них фрезеруют детали из стальных заготовок, чугуна и цветных металлов. У операторов есть выбор из совокупности цилиндрических, дисковых, фасонных, угловых, торцовых, концевых и других фрез для изготовления небольших по численности партий, производят изделия крупными серийными партиями.

Например, на консольно-фрезерном станке 6Р82 несложно обрабатывать любые заготовки. К тому же есть возможность расширить функционал станка, пользуясь поворотным круглым столом, накладными головками из числа универсальных и делительных, применяя прочие приспособления.

Максимальные размеры заготовок, которые способны обрабатываться на данных станках – 800х240х370 мм. Можно выбрать любую скорость резания фрезой (интервал 31,5 – 1600 оборотов за минуту). Благодаря столу, поворачивающемуся на ±45°вокруг вертикальной оси, можно выполнять фрезеровку заготовки (не переустанавливая) под различными углами, что способствует точности изготовления деталей и высокой производительности.

Тот факт, что этот станок автоматизирован, предоставляет возможность на заводах налаживать многостаночное обслуживание.

Последние тенденции металлообработки

Стоит обсудить, хотя бы поверхностно, тенденции развития отрасли. Пристальное внимание уделяется работающим с высокой скоростью 5-координатным станкам, с наличием линейных приводов и сложных систем спутников. Поэтому обработка с их помощью (резание с высокой скоростью) востребована в аэрокосмической и автомобильной сфере, а также на предприятиях по производству штампов и пресс-форм.

Но из-за того, что линейные приводы сильно нагреваются, сфера их использования ограничена – разве что в дыропробивающем прессе и лазерном станке, а в случае с обрабатывающими роботизированными центрами их применение проблематично. Хотя, фирме DMG удается их применять для работы 5-координатного станка.

Сегодня стала весьма популярной технология, при которой деталь обрабатывается с одной установки.

Еще 20 лет назад для производства станины и стоек станка с ЧПУ применяли металлы, а в качестве эксперимента, делали их из полимерных композитов. Сегодня это уже испытанный и широко применяемый материал. Речь идет о двух видах материалов:

МПК (минералполимерный композит или полимерный бетон) фирмы Studer. Его фирменные названия в станкостроении – гранитан и синтегран.
Phillycast (его выпускает ITW Philadelphia Resins) состоит из крошки гранита, эпоксидных смол, отвердителей и пигментов. Гранит в технологическом процессе иногда заменяют композитом кварца.

Литье станины станка ЧПУ по металлу (полимерный композит) имеет ряд важных преимуществ. У него:

отличный уровень гибкости отливки;
показатель вибропоглощения в 10 раз превосходит аналогичный у чугуна и стали;
у режущих инструментов и шлифовальных кругов образуется повышенная стойкость – до 30%;
наблюдается стойкость к химическим воздействиям (в том числе, к смазочно-охлаждающей жидкости), коррозии, а также материалу не повредят кратковременные колебания температуры.

Требования к системам управления

Чтобы была высокой скорость подач и перемещений фрезера, нужны контроллеры цифрового типа, способные управлять процессами ускорения и торможения. Вместе со встроенным пультом промышленной ПЭВМ, они могут работать и без участия человека. А если их соединить с компьютерной сетью компании, возможен даже дистанционный мониторинг.

Сегодня разработчики контроллеров располагают устойчивыми версиями Windows NT в реальном времени с использованием всех преимуществ Интернета. В системах ЧПУ используются ступенчатые микропроцессоры, дающие возможность для обработки 1100 5-координатных блоков за секунду. К тому же, предварительная обработка информации в программах, предусматривающих механообработку деталей фрезером при большом массиве данных, не понадобится.

Что касается инструментальных систем, реально выполнять мониторинг состояния фрезеровочных инструментов, данные о котором передаются обратно на контроллер. Теперь одно устройство для автоматической смены инструментария, может обслуживать несколько станков.

Есть преимущества ЧПУ системы HAAS для фрезерного станка. Она интуитивно понятна, легко осваивается в сжатые сроки. Это прецизионное оборудование, работающее с повышенной точностью, имеет большое количество унифицированных узлов, что способствует снижению затрат на его обслуживание.

Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ

Прежде, чем приобрести фрезерный станок по металлу, надо изучить их технические характеристики. Для этого стоит войти на портал chipmaker и познакомиться в Каталоге с паспортами станков в электронном виде. Сайт еще называют Металлическим форумом, так как там можно найти все необходимое для металлообработки.

Каждый, кто уже фрезеровал заготовки для получения металлических изделий, в свое время получил на форуме много советов и ценных рекомендаций от опытных специалистов в этой сфере. Вместе с новичками активно обсуждаются темы, связанные с наполняемостью рынка станков.

Стоит отметить, что станки, у которых широкий диапазон использования, находят своих потребителей, имеющих неодинаковые финансовые возможности.

Стоимость устройств связана со многими параметрами:

габаритами и массой заготовок;
конфигурацией деталей, точностью и качеством поверхностей после обработки;
режимами обработки (речь идёт о частоте вращения шпинделя, мощности и крутящем моменте);
планируемым объемом выпуска деталей.

Фрезерный станок консольного типа может долго послужить своему владельцу в небольшой мастерской. А вот крупные обрабатывающие центры с ЧПУ предназначаются для предприятий тяжелого машиностроения и аэрокосмической отрасли. Фрезерным оборудованием пользуются при обработке широкого спектра корпусных деталей любой сложности, штампов и 3D пресс-форм.

Консольные фрезеры ЧПУ по металлу представлены многими моделями. В числе наиболее популярных – недорогой вертикальный станок 6Р13ФЗ. У него габариты рабочей поверхности стола – 400×1600 мм, он перемещается по координатам с большой скоростью – 2400 мм/мин, имея величину мощности главного привода 7,5 кВт.

Главный его узел – станина с консолью на вертикальных направляющих. Станок также укомплектован коробкой скоростей, шпинделем, есть стол со скользящими салазками и редуктор. Перемещение выполняется посредством гидродвигателя.

К консольному типу относятся и горизонтально-фрезерные станки. Они эффективны тогда, когда число технологических операций ограничено, и нужно обрабатывать в основном плоские и фасонные поверхности.

Заключение

Что же такое фрезерная обработка? Наглядно этот технологический процесс можно увидеть на примере фрезеровки алюминиевой заготовки в данном видео:

Такие демонстрации работы оборудования с числовым управлением в интернете очень популярны. Можно полюбоваться и четкой работой станка по металлу с ЧПУ, и получаемыми в итоге изделиями.

После этого несложно будет определиться и выбрать такой станок, который устроит покупателя во всех отношениях: по функционалу, энергоемкости и стоимости. За такой техникой – будущее.

Выбор шпинделя для фрезерного станка с ЧПУ

Как выбрать шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ ? ИХ классификация, охлаждение, способы фрезеровки, мощность, и другая полезная информация.

Классификация
Особенности шпинделя зависимо от вида
Цанговые зажимы
Мощность шпинделя
Способы фрезеровки
Критерии выбора шпинделей
Охлаждение

Под фразой «шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ» обычно принято подразумевать двигатель, с установленным на него цанговым самозажимным патроном (как на ручной фрезерной машинке), который служит для фиксации режущего инструмента, такого как фреза, точильный камень, сверло и т.д, и передачи ему вращательного движения с большой скоростью.

Классификация

Их можно разбить на 2 небольших группы – это домашние и промышленные:

К домашним относятся различные бормашины, маленькие бытовые фрезеры или дрели.
К промышленным же относят двигателя, рассчитанные выдерживать высокие нагрузки в процессе работы, имеющие керамические подшипники и, зачастую оснащенные сложной системой жидкостного или воздушного охлаждения и системой подачи смазки непосредственно на участки с большим уровнем трения и нагрева.

При использовании в домашнем станке ЧПУ дрели в роли шпинделя, необходимо понимать, что ее подшипники не рассчитаны на высокую боковую нагрузку и очень быстро начнут «выть», что может привести к высокому нагреву обмоток, уменьшению мощности на валу, и в последствии такой шпиндель просто сгорит.

В данном случае охлаждение не поможет, и необходимо дорабатывать саму дрель, а именно: заменить шариковый подшипник вала на роликовый (желательно с керамическими роликами), жестко зафиксировать его в корпусе и позаботится о постоянном наличии смазки в нем.

Особенности шпинделя зависимо от вида

В основном, во время работы фрезерных станков, все нагрузки перпендикулярны оси шпинделя, а параллельные нагрузки появляются только в момент врезки в тело заготовки. Именно поэтому, необходимо выбирать двигатель, который сможет выдерживать такие нагрузки на протяжении большого периода времени, поскольку работа фрезерных станков может быть непрерывной в течении суток и даже более.

Шпиндели, предназначенные для промышленных целей, не нуждаются в постоянной чистке и смазке подшипников на всем сроке эксплуатации, но, если вы начинаете замечать посторонние звуки в его работе на холостом ходу, лучше все же разобрать корпус двигателя, выдуть изнутри сжатым воздухом все загрязнения (если таковые присутствуют) и хорошо смазать подшипник специальной смазкой, не теряющей своих свойств при высоких температурах.

Помимо всего, промышленный шпиндель оснащен качественным цанговым патроном, имеющим минимальное биение при работе, обеспечивая необходимую точность обработки, минимальную разницу между фактическим и реальным размером фрезы и позволяющий зажимать фрезы с обычным цилиндрическим хвостовиком.

Цанговые зажимы

В основном, самыми распространенными являются цанги типа ER11 и ER16, в которую становится сверло или фреза с диаметром хвостовой части от 2.5 до 3.2 мм, даже если она сделана конусом. Также существуют и патроны, рассчитанные под больший диаметр инструмента, но они используются при грубой обработке металла или фрезеровке по стали и имеют отверстие под зажим инструмента 6 и более миллиметров.

Почему нельзя установить ее на мой домашний станок с ЧПУ, спросите вы?

Если зажать фрезу диаметром 2 мм с диаметром хвостовика 3.2 мм в цанговый патрон, то при обработке вы практически не заметите разницы, но, если установить на любительский станок фрезу, диаметром 10 мм и хвостовиком 3.2 мм, то легко можно деформировать направляющие, поскольку нагрузка на них в таком случае возрастает в разы. В станке все детали должны идеально сочетаться друг с другом, в противном случае с ним будет больше проблем, чем качественной работы. Поэтому рекомендуем вам остановить свой выбор на цанге EP-13, ее вполне хватает для небольших объемов работ и к ней подходит практически любой рабочий инструмент, применяющийся в обработке различных материалов.

Мощность шпинделя

При выборе мощности шпинделя необходимо руководствоваться золотым правилом – чем больше, тем лучше. Основные правила при выборе мощности:

Если планируется использование фрезерных станков только для сверловки или гравировки небольших деталей, то будет вполне достаточно шпинделя, мощностью до 600 ватт.
Для фрезеровки твердых пород древесины и металла нужно рассматривать уже двигателя мощностью от 600 до 1400 ватт.
В случае, если планируется дальнейшая модернизация станка (бывают станки с двумя шпинделями и более) или нужен большой запас по мощности, необходимо смотреть в сторону шпинделей, имеющих мощность свыше 1.6 кВт, они позволят производить обработку практически любых материалов, а качество работы будет зависеть только от надежности механической части станков с ЧПУ.

Способы фрезеровки

Уточним некоторые тонкости. Фрезеровать можно двумя способами, либо с быстрой подачей и медленным вращением фрезы, либо с медленной подачей, но с высокой скоростью вращения фрезы. Первый способ называется скоростным, а второй – силовым.

В промышленности обычно используется силовое фрезерование для того, чтобы максимально быстро выбрать лишний материал из заготовки. Перед этим необходимо изучить описание и паспортные данные определенной фрезы и внести в станок нужные режимы резания конкретно для нее, а именно: скорость вращения, заглубления и подачи. Таким образом, можно использовать фрезу, получая от нее максимальную производительность, не перегружая ее.

Если механическая часть вашего станка не позволяет получить хорошее усилие и начинает деформироваться, то лучше не экспериментировать, а использовать второй способ фрезерования – скоростной, развив максимальную скорость вращения фрезы и установив минимальную скорость подачи.

Критерии выбора шпинделей

Проанализировав вышесказанное, необходимо определиться что нам важнее, скорость шпинделя или его мощность. Покупая качественный и дорогой шпиндель, можно не задаваться таким вопросом, ведь большинство из них имеют достаточно высокую мощность и высокую скорость вращения одновременно.

По максимуму такие шпиндели практически не используют, а нагружают их на 60-80% всей мощности и используют до 90% от максимальной скорости, что несомненно является большим преимуществом, так как в таких условиях шпиндель для фрезерного ЧПУ станка не перегреется и не будет работать на износ. Высокая скорость вращения (18000-20000 об/мин) практически не используется по той причине, что при обработке на таких скоростях инструмент и заготовка начинает греться и подгорать, испортив всю работу.

Отдельно стоит рассмотреть шпиндели, питаемые от трехфазной сети. Они подключаются пятью проводами, три из которых – линейные, один нулевой и один для заземления. К бытовой сети их не получится подключить без доработок.

Раньше для таких целей использовали пусковые конденсаторы, которые, по законам электротехники, изменяли угол фазы и искусственно создавали 3 фазы из одной. Но фрезерный станок с ЧПУ для такого способа вряд ли будет актуален, поскольку в таком случае теряется возможность регулирования скорости вращения шпинделей. Поэтому в наше время используются электронные преобразователи частоты (ПЧ), принцип работы которых построен на выпрямлении бытового напряжения и генерации из него 3-фазного с возможностью плавной регулировки частоты.

Преобразователь частоты или частотник, как его называют в народе, имеет множество полезных функций, среди которых можно выделить: контроль температуры шпинделей, плавная регулировка скорости их вращения, и самой полезной функцией является то, что он может быть подключен к блоку управления фрезерных станков и программное обеспечение будет автоматически устанавливать необходимую скорость вращения инструмента. Помимо этого, частотник дает возможность плавного запуска и торможения шпинделей, что значительно увеличивает срок их работы.

Охлаждение

Как уже было сказано выше, шпиндели могут быть оборудованы как воздушным, так и жидкостным охлаждением. Воздушное представляет собой обычную крыльчатку, закрепленную на валу двигателя и обдувающую его обмотки.

Большим недостатком такого типа охлаждения является тот факт, что крыльчатка не только нагнетает воздух на горячий мотор, но еще и засасывает в его корпус стружку, пыль и все то, что вырезает фреза из заготовки. Также при обработке на низких скоростях воздушное охлаждение малоэффективно, поскольку напрямую зависит от скорости вращения вала шпинделя.

Система водяного охлаждения не имеет такого недостатка, но при ее использовании необходимо отдельное место для резервуара с охлаждающей жидкостью и правильная фиксация трубок с ней на корпусе фрезерных станков, что сильно усложняет конструкцию, если это фрезерный двухшпиндельный станок.

Она гораздо эффективнее системы воздушного охлаждения, поскольку скорость тока жидкости через шпиндель все время одинакова благодаря использованию специальной помпы. Основным условием, которое необходимо соблюдать, имея шпиндель с водяным охлаждением – это то, что нельзя включать двигатель, не включив помпу, поскольку в таком случае он вовсе не будет охлаждаться, очень быстро перегреется и, как следствие, сгорит.

Читайте также: