Вибираємо шпиндель для фрезерного верстата з ЧПУ

Під фразою «шпиндель для фрезерного верстата з ЧПУ» зазвичай прийнято мати на увазі двигун, з встановленим на нього цанговим самозажімние патроном (як на ручний фрезерної машинці), який служить для фіксації ріжучого інструменту, такого як фреза, точильний камінь, свердло і т.д, і передачі йому обертального руху з великою швидкістю.

Класифікація

Їх можна розбити на 2 невеликих групи - це домашні і промислові:

1. До домашніх відносяться різні бормашини, дрібні побутові фрезери або дриля.
2. До промислових ж відносять двигуна, розраховані витримувати високі навантаження в процесі роботи, мають керамічні підшипники і, найчастіше оснащені складною системою рідинного або повітряного охолодження і 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 бокове навантаження і дуже швидко почнуть «вити», що може призвести до високого нагрівання обмоток, зменшення потужності на валу, і в наслідку такої 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.

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 врізки в тіло заготовки. Саме тому, необхідно вибирати двигун, який зможе витримувати такі навантаження протягом великого періоду часу, оскільки робота фрезерних верстатів може бути безперервною протягом доби і навіть більше.

Шпинделі, призначені для промислових цілей, не потребують постійної чищення і змащення 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 цанговим патроном, 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 затиски

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 інструмента, але вони використовуються при грубій обробці металу або фрезеруванні по сталі і мають отвір під затиск інструменту 6 і більше міліметрів.

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

потужність шпинделя

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

1. Якщо планується використання фрезерних верстатів тільки для сверловки або гравіювання невеликих деталей, то буде цілком достатньо шпинделя, потужністю до 600 ват.
2. Для фрезерування твердих порід деревини і металу потрібно розглядати вже двигуна потужністю від 600 до 1400 ват.
3. У разі, якщо планується подальша модернізація верстата (бувають верстати з двома шпинделями і більше) або потрібен великий запас по потужності, необхідно дивитися в бік шпинделів, що 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.

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 в 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, годі й шукати відповіді таким питанням, адже більшість з них мають досить високу потужність і високу швидкість обертання одночасно.

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 доробок.

Раніше для таких 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 випадку 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, і найкориснішою 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.

охолодження

Як вже було сказано вище, шпинделі можуть бути обладнані як повітряним, так і рідинним охолодженням. Повітряне являє собою звичайну крильчатку, закріплену на валу двигуна і обдуває 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 валу шпинделя.

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

Вона набагато ефективніше системи повітряного охолодження, оскільки швидкість струму 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.

Поділитися з друзями: