Вибираємо шпиндель для фрезерного верстата з ЧПУ

Під фразою «шпиндель для фрезерного верстата з ЧПК» зазвичай прийнято вважати двигун, з встановленим на нього цанговим самозажимным патроном (як на ручної фрезерної машинки), який служить для фіксації ріжучого інструменту, такого як фреза, точильний камінь, свердло і т. д, і передачі йому обертального руху, з великою швидкістю.

Зміст

  • 1 Класифікація
  • 2 Особливості шпинделя залежно від виду
    • 2.1 Цангові затискачі
      • 2.1.1 Чому не можна встановити її на мій домашній верстат з ЧПУ, запитаєте ви?
  • 3 Потужність шпинделя
    • 3.1 Способи фрезерування
    • 3.2 Критерії вибору шпинделів
  • 4 Охолодження

Вибираємо шпиндель для фрезерного верстата з ЧПУ

Класифікація

Їх можна розбити на 2 невеликих групи – це домашні та промислові:

  • До домашніх відносяться різні бормашини, маленькі побутові фрезери або дриля.
  • До промисловим ж відносять двигуна, розраховані витримувати високі навантаження в процесі роботи, мають керамічні підшипники і, найчастіше оснащені складною системою рідинного або повітряного охолодження та системою подачі мастила безпосередньо на ділянки з великим рівнем тертя і нагрівання.
  • При використанні в домашньому верстаті ЧПУ дрилі в ролі шпинделя, необхідно розуміти, що її підшипники не розраховані на високу бічну навантаження і дуже швидко почнуть «вити», що може призвести до високого нагрівання обмоток, зменшення потужності на валу і надалі такий шпиндель просто згорить.

    В даному випадку охолодження не допоможе, і необхідно допрацьовувати саму дриль, а саме: замінити кульковий підшипник вала на роликовий (бажано з керамічними роликами), жорстко зафіксувати його в корпусі і подбає про постійну наявність мастила в ньому.

    Вибираємо шпиндель для фрезерного верстата з ЧПУ

    Особливості шпинделя залежно від виду

    В основному, під час роботи фрезерних верстатів, все навантаження перпендикулярні осі шпинделя, а паралельні навантаження з’являються тільки в момент врізання в тіло заготовки. Саме тому, необхідно вибирати двигун, який зможе витримувати такі навантаження протягом великого періоду часу, оскільки робота фрезерних верстатів може бути безперервним протягом доби і навіть більш.

    Шпинделі, призначені для промислових цілей, не потребують постійної чищенні і змащенні підшипників на всьому терміні експлуатації, але, якщо ви починаєте помічати сторонні звуки в його роботі на холостому ходу, краще все ж розібрати корпус двигуна, видути зсередини стисненим повітрям всі забруднення (якщо такі присутні) і добре змастити підшипник спеціальним мастилом, що не втрачає своїх властивостей при високих температурах.

    Крім усього, промисловий шпиндель оснащений якісним цангові патрони, які мають мінімальне биття при роботі, забезпечуючи необхідну точність обробки, мінімальну різницю між фактичним і реальним розміром фрези і дозволяє затискати фрези зі звичайним циліндричним хвостовиком.

    Цангові затискачі

    В основному, найпоширенішими є цанги типу ER11 і ER16, в яку стає свердло або фреза з діаметром хвостовій частині від 2.5 до 3.2 мм, навіть якщо вона зроблена конусом. Також існують і патрони, розраховані під більший діаметр інструменту, але вони використовуються при грубій обробці металу або фрезеруванні по сталі і мають отвір під затискач інструменту 6 і більше міліметрів.

    Вибираємо шпиндель для фрезерного верстата з ЧПУ

    Чому не можна встановити її на мій домашній верстат з ЧПУ, запитаєте ви?

    Якщо затиснути фрезу діаметром 2 мм з діаметром хвостовика 3.2 мм в цанговий патрон, то при обробці ви практично не помітите різниці, але, якщо встановити на аматорський верстат фрезу діаметром 10 мм і хвостовиком 3.2 мм, то легко можна деформувати напрямні, оскільки навантаження на них у такому разі зростає в рази. У верстаті всі деталі повинні ідеально поєднуватися один з одним, інакше з ним буде більше проблем, ніж якісної роботи. Тому рекомендуємо вам зупинити свій вибір на цанге EP-13, її цілком вистачає для невеликих обсягів робіт і до неї підходить практично будь-який робочий інструмент, що застосовується в обробці різних матеріалів.

    Потужність шпинделя

    При виборі потужності шпинделя необхідно керуватися ” золотим правилом – чим більше, тим краще. Основні правила при виборі потужності:

  • Якщо планується використання фрезерних верстатів тільки для сверловки або гравіювання невеликих деталей, то буде цілком достатньо шпинделя, потужністю до 600 вт.
  • Для фрезерування твердих порід деревини і металу потрібно розглядати вже двигуна потужністю від 600 до 1400 ватт.
  • У разі, якщо планується подальша модернізація верстата (верстати бувають з двома шпинделями і більше) або потрібен великий запас по потужності, необхідно дивитися в бік шпинделів, які мають потужність понад 1.6 кВт, вони дозволять проводити обробку практично будь-яких матеріалів, а якість роботи буде залежати тільки від надійності механічної частини верстатів з ЧПУ.
  • Вибираємо шпиндель для фрезерного верстата з ЧПУ

    Способи фрезерування

    Уточнимо деякі тонкощі. Фрезерувати можна двома способами, або з швидкою подачею і повільним обертанням фрези, або з повільною подачею, але з високою швидкістю обертання фрези. Перший спосіб називається швидкісним, а другий – силовим.

    У промисловості зазвичай використовується силове фрезерування для того, щоб максимально швидко вибрати зайвий матеріал з заготовки. Перед цим необхідно вивчити опис і паспортні дані певної фрези і внести у верстат потрібні режими різання конкретно для неї, а саме: швидкість обертання, заглиблення і подачі. Таким чином, можна використовувати фрезу, отримуючи від неї максимальну продуктивність, не перевантажуючи її.

    Якщо механічна частина вашого верстата не дозволяє отримати гарне зусилля і починає деформуватися, то краще не експериментувати, а використовувати другий спосіб фрезерування – швидкісний, розвинувши максимальну швидкість обертання фрези і встановивши мінімальну швидкість подачі.

    Критерії вибору шпинделів

    Проаналізувавши вищесказане, необхідно визначитися, що нам важливіше, швидкість шпинделя або його потужність. Купуючи якісний і дорогий шпиндель, можна не задаватися таким питанням, адже більшість з них мають досить високу потужність і високу швидкість обертання одночасно.

    По максимуму такі шпинделі практично не використовують, а навантажують їх на 60-80% всієї потужності і використовують до 90% від максимальної швидкості, що безсумнівно є великою перевагою, так як в таких умовах шпиндель для фрезерного ЧПУ верстата не перегріється і не буде працювати на знос. Висока швидкість обертання (18000-20000 об/хв) практично не використовується з тієї причини, що при обробці на таких швидкостях інструмент і заготівля починає грітися і підгоряти, зіпсувавши всю роботу.

    Вибираємо шпиндель для фрезерного верстата з ЧПУ

    Окремо варто розглянути шпинделі, що живляться від трифазної мережі. Вони підключаються п’ятьма проводами, три з яких – лінійні, один нульовий і один для заземлення. До побутової мережі їх не вийде підключити без доопрацювань.

    Раніше для цих цілей використовували пускові конденсатори, які, за законами електротехніки, змінювали кут фази і штучно створювали 3 фази з однієї. Але фрезерний верстат з ЧПУ для такого способу навряд чи буде актуальним, оскільки в такому разі втрачається можливість регулювання швидкості обертання шпинделів. Тому в наш час використовуються електронні перетворювачі частоти (ПЧ), принцип роботи яких побудований на випрямленні побутового напруги і генерації з нього 3-фазного з можливістю плавного регулювання частоти.

    Перетворювач частоти або частотники, як його називають в народі, має безліч корисних функцій, серед яких можна виділити: контроль температури шпинделів, плавне регулювання швидкості їх обертання, та найбільш корисною функцією є те, що він може бути підключений до блоку управління фрезерних верстатів і програмне забезпечення буде автоматично встановлювати необхідну швидкість обертання інструменту. Крім цього, частотники дає можливість плавного запуску і гальмування шпинделів, що значно збільшує термін їх роботи.

    Вибираємо шпиндель для фрезерного верстата з ЧПУ

    Охолодження

    Як вже було сказано вище, шпинделі можуть бути обладнані як повітряних, так і рідинним охолодженням. Повітряне являє собою звичайну крильчатку, закріплену на валу двигуна і охолоджує його обмотки.

    Великим недоліком такого типу охолодження є той факт, що крильчатка не тільки нагнітає повітря на гарячий мотор, але ще і засмоктує в його корпус стружку, пил і все те, що вирізає фреза з заготовки. Також при обробці на низьких швидкостях повітряне охолодження малоефективно, оскільки безпосередньо залежить від швидкості обертання вала шпинделя.

    Вибираємо шпиндель для фрезерного верстата з ЧПУ

    Система водяного охолодження не має такого недоліку, але при її використанні необхідно окреме місце для резервуара з охолоджуючою рідиною і правильна фіксація трубок з нею на корпусі фрезерних верстатів, що сильно ускладнює конструкцію, якщо це фрезерний двухшпиндельный верстат.

    Вона набагато ефективніше системи повітряного охолодження, оскільки швидкість току рідини через шпиндель весь час однакова завдяки використанню спеціальної помпи. Основною умовою, яке необхідно дотримуватися, маючи шпиндель з водяним охолодженням — це те, що не можна включати двигун, не включивши помпу, оскільки в такому випадку він зовсім не буде охолоджуватися, дуже швидко перегріється і, як наслідок, згорить.