Устройство шпинделя токарного станка по металлу

Что внутри и почему это важно Поскольку шпиндель состоит из множества встроенных элементов и систем, выяснить то, что вам нужно знать, потребует хорошей подготовки, научных исследований и задавания правильных вопросов. Что внутри и почему это важно? На первый взгляд, может показаться, что фактически шпиндель не делает многого на станке с ЧПУ — инструмент режет металл, стол перемещается, система управления движением контролирует точность перемещений, а программа сделает все остальное. Шпиндель не более, чем двигатель, который позволяет инструменту быть присоединенным к нему и принимает команды от сервопривода. Описанное выше может быть правдой — шпиндель не является слишком сложным, умным или красивым, но он действительно работает и переживает часто неправильное обращение. Величина нагрузок и износ, которые должен выдерживать шпиндель, означают, что дизайн шпинделя и качество деталей в шпинделе очень важны для его производительности и срока службы. Шпиндель действительно является сердцем обрабатывающего центра. Качественные компоненты не только определяют долговечность шпинделя, они определяют, какие у шпинделя будут скорость, крутящий момент и вибрации. Когда вы начинаете изучать шпиндель, в центре обсуждения вы часто будете находить подшипники и подшипниковые узлы. Информация по ним просто поражает сокращениями и формулировками, ориентированием и схемами; O или DB монтажные версии против DF или X конфигураций; стандарты ABEC, и так далее. Исследование несущей системы шпинделя и обрабатывающего центра, охватывает основные моменты — материал, тип, расположение и смазку.

Подшипниковые системы шпинделя В подшипниковых узлах шарики перемещаются между внутренней и внешней дорожкой качения (обоймой) из стали. Материал, используемый для шарикоподшипников, влияет на температуру, вибрацию и продолжительность жизни шпинделя. Гибридные керамические подшипники обеспечивают явные преимущества по сравнению с обычными шарикоподшипниками из стали. Преимущества гибридных керамических подшипников: Меньшая масса Керамические шарикоподшипники имеют массу на 60 процентов меньше, чем масса стальных шариков. Это важно, поскольку в работе шарикового подшипника, особенно на высоких скоростях вращения, центробежные силы выталкивают шарики на наружное кольцо и даже начинают деформировать форму шарика. Когда подшипник начинает деформироваться, он начинает изнашиваться быстрее и ухудшается. Керамические шарики с меньшей массой, не будут изнашиваться с той же скоростью. Использование керамических шариков позволяет увеличить скорость вращения до 30 процентов при заданном размере шарикоподшипника, без ущерба для срока службы. Исключение холодной сварки Керамические шарики не вступают в реакцию с дорожками качения стали, что исключает состояние, которое называется холодной сваркой — одной из основных причин отказа подшипника. Холодная сварка происходит при проходе шариков по материалу дорожки качения и вызывает износ поверхности. Холодная сварка надкалывает материал, когда подшипники вращаются и создает шероховатость поверхности качения, что приводит к выделению тепла и выводит подшипники из строя. Работают при более низких температурах В связи с почти идеальной круглостью керамических шариков, гибридные керамические подшипники работают при значительно более низких температурах, чем стальные шарикоподшипники, в результате чего увеличивается срок службы подшипника. Уровень вибрации ниже Испытания показали, что шпиндели использующие гибридные керамические подшипники проявляют более высокую жесткость и имеют более высокие собственные частоты, что делает их менее чувствительными к вибрации, в результате чего увеличивается срок службы подшипников. Типы подшипников Существуют различные типы подшипников. Радиально-упорные подшипники наиболее часто используются в высокоскоростных шпинделях. Эти подшипники обеспечивают точность, устойчивость к нагрузкам и скорость необходимую для резки металла. Точность шариков установленных в стальных обоймах подшипников обеспечивает точность работы, осевую и радиальную устойчивость к нагрузкам подшипников. Другой тип подшипников который иногда используются в шпинделях — конические роликовые подшипники с цилиндрическими роликами. Роликовые подшипники обеспечивают более высокую устойчивость к нагрузкам и большую жесткость, чем шарикоподшипники, и используются в шпинделях с конкретными требованиями к частоте вращения и нагрузками. Часто производители шпинделей используют оба типа подшипников в различных частях шпинделя, в зависимости от типа нагрузок, которым подшипники должны противодействовать. Смазка Правильная смазка подшипников имеет очень важное значение. Есть несколько систем, которые производители станков используют, чтобы поддерживать подшипники смазанными, это: масляный туман, воздушно-масляная смазка, смазка маслом и смазка импульсной воздушно-масляной струей. Такие системы иногда необходимы для скорости шпинделя свыше 18 000, но они добавляют расходы на техническое обслуживание и повышают стоимость замены шпинделя. Кроме того, эти системы смазки необходимо контролировать, чтобы убедиться в правильном соотношении количества масла и воздуха и / или тумана. Подшипники с постоянной смазкой являются лучшим вариантом для минимизации расходов по обслуживанию и замене. С подшипниками с постоянной смазкой, вам не придется возиться со смазкой — она внедряется во время сборки шпинделя. Подшипники могут быть заправлены консистентной смазкой (постоянной смазкой) поставщиком. Типы шпинделей Шпиндельная технология предлагает различные способы для привода шпинделя: ремни, шестеренчатые привода, встроенным мотором и моторшпиндели. При выборе шпинделя с ременным приводом, убедитесь, что ремень прост в обслуживании и легко доступен, чтобы минимизировать затраты на обслуживание. Кроме того, тип ремня будет влиять на уровень шума машины. Ремень с профилем «елочкой» — тише, чем другие конструкции ремней, так как он рассеивает захваченный воздух, чтобы уменьшить шум. Шпиндели с шестеренчатым приводом добавят цену к стоимости станка, они могут быть шумными и требуют большего ухода, чем их конкуренты с ременным приводом. Но был момент, когда с зубчатой передачей шпинделя были предпочтительнее, чем с ременным приводом шпинделя, но достижения в области материалов и дизайна ремней доказали, что это гораздо более дешевая альтернатива в обслуживании станка. Встроенный шпиндель (иногда называемый шпинделем с прямым приводом) соединен непосредственно с двигателем. Встроенные шпиндели обеспечивают отличное качество поверхности, гладкую и более тихую работу. Другой тип шпинделей – моторшпиндели, с двигателем встроенным в шпиндель. Эти шпиндели обычно используются, когда необходима более высокая скорость вращения (свыше 16000 об/мин). Эти шпиндели являются более дорогостоящими по сравнению с ременными шпинделями. Независимо от типа шпинделя, двигатели, которые вращают шпиндель, не представляются чем-то особенным. Моторшпиндели, имеющие двигатели с двумя наборами обмоток, называются двойными шпинделями. Они обеспечивают более высокое режущее усилие и снятие материала. Однофазные электродвигатели используются там, где не требуется высокий крутящий момент и высокие скорости. Враги шпинделя Двумя главными врагами шпинделя являются: (1) Тепло -и (2) загрязнения (а именно, стружка и протекание охлаждающей жидкости в подшипниковые узлы). Исторически сложилось, что наиболее распространенной причиной отказа шпинделей был выход подшипника из строя в связи с попаданием в него загрязнений от охлаждающей жидкости, конденсации, загрязнения или повреждения от стружки. В большинстве случаев загрязнители попадают в шпиндель по причинам некачественных уплотнений. Для предотвращения попадания загрязнителей внутрь шпинделя производители конструируют системы продувки шпинделя воздухом (запирающий воздух) с лабиринтовыми уплотнениями с положительным давлением воздуха. Двойная система продувки воздухом, система с двумя контурами (как правило, верхним и нижним) является одним из конструктивных решений, чтобы удерживать загрязнители снаружи шпинделя. Температура является другим фактором, который приводит к проблемам шпинделя. Так как тепло заставляет сталь расширяться, производители стараются принимать меры для защиты шпинделя от заклинивания. Теплообменники или чиллеры (наиболее распространены) используются, чтобы держать шпинделя прохладном состоянии и регулировать рост температуры узлов шпинделя. Система охлаждения шпинделя увеличивает срок жизни шпинделя и снижает риск заклинивания, особенно при запуске длинных циклов обработки или высоких рабочих режимов. Выбор чиллера зависит от станка. Для высокоскоростных обрабатывающих центров внедряются системы тепловой стабилизации. Эта система использует термостат с масляным охладителем для автоматического охлаждения шпинделя по мере необходимости. Другим фактором, влияющим на шпиндель является качество используемого инструмента. Использование несбалансированного инструмента, изношенного инструмента может повлиять на долговечность ваших шпинделей. Оснащение системой охлаждения инструмента Как и на шпиндель, температура может оказывать негативное влияние на инструмент и оснастку. Во избежание этого, шпиндель оснащается гибкие соплами, либо кольцом с каналами для подачи охлаждающей инструмент жидкости (СОЖ). Сопла могут быть как регулируемыми, так и нет. Очевидно, что большое количество сопел имеющих возможность регулировать направление потока охлаждающей жидкости, является преимуществом, т.к. помогает охватить широкий диапазон длин инструмента без частых перенастроек. Система подачи охлаждающей жидкости через шпиндель (CTS), как правило, рекомендуется при обработке при 12000 оборотах в минуту и более. CTS также рекомендуется при низких оборотах для определенных приложений и рабочих циклов. Стоимость замены Так же, как и шины на автомобиль, вам, возможно, потребуется заменить шпиндель на обрабатывающем центре. В вашем рвении принять решения о покупке нового обрабатывающего центра, убедитесь, что вы смотрите вперед, в день, когда ваш шпиндель необходимо будет заменить. Вы должны знать, сколько это будет стоить, наличие вашего типа шпинделя у поставщиков и сложность его замены. Резюме Шпиндель является рабочей лошадкой вашего станка. Убедитесь, что производитель вашего обрабатывающего центра проработал конструкцию шпинделя серьезно и вложил средства в качество компонентов, которые помогут продлить срок эксплуатации шпинделя вашего станка.

  1. Устройство и характеристики
  2. Обзор видов
    • Домашние
    • Промышленные
  3. Варианты охлаждения
    • Воздушное
    • Водяное
  4. Нюансы выбора
  5. Регулировка подшипников

Выбирать шпиндели для фрезерных станков приходится и в заводской цех, и в небольшую мастерскую. Необходимо знать, какие шпиндели нужны для станков с ЧПУ по дереву и другим материалам, как производится регулировка подшипников и вращение шпиндельной головки, каково устройство мотора-шпинделя. Еще следует разобраться, конечно, и с охлаждением этого агрегата.

Устройство и характеристики

Шпиндель для фрезерных станков – с ЧПУ и без него – часто представляют себе упрощенно. В расхожих бытовых описаниях говорится только, что вал просто стоит в паре подшипников. Разумеется, это не объясняет всей сути дела, даже мешает во многом ее понять. Один из пары подшипников обязательно выполняет упорную функцию. Он способен принимать осевую нагрузку в моменты, когда вертикально подается сам шпиндель или обрабатываемый предмет.

Второй подшипник всегда радиального типа. Его функция – принимать нагрузку, которая возникает при обработке деталей и полуфабрикатов по горизонтали. Обе части насаживают на единую пустотелую ось, которая и является тем самым валом. На конце осевого приспособления размещают механизм зажима инструмента – конус Морзе, в котором, в свою очередь, могут быть зафиксированы зажимы-цанги. Но на станках необходимо еще и обжимать инструмент.

За эту функцию отвечает шпренгель – то есть винт, длина которого достаточна для проходки через весь вал. Шпренгель закручивают в торцевую часть цанги. Таких винтов всегда два. Радиусный ставят там же, где фиксируют инструмент, а упорный напротив него. Приводимый в движение мотором вал монтируется в пиноль, то есть особый вид корпуса, который может быть немного сдвинут в сторону благодаря специальным зазубринам на корпусе; пиноль, в свою очередь, вмонтируют в главный корпус фрезера методом скользящей посадки.

Какой бы сложной ни была вся эта схема для восприятия, она призвана решать одну простую и полностью предсказуемую задачу.

Главная цель – чтобы нагрузки, которые создает фреза, не нарушали работоспособность привода. Отсюда и использование подшипников: это проверенный тип механических буферов. Такие детали закономерно продают парами. Учитывая существенный механический импульс, валы берут только такие, которые смогут выдержать мощную нагрузку по оси.

Другие значимые особенности современных шпинделей:

  • фрезу редко крепят с помощью одной цанги, обычно ей помогает оправка;

  • чтобы эта оправка не придавливалась слишком сильно, шпиндель стараются делать конусовидным;

  • его монтируют на особых каретках с трехкоординатным перемещением;

  • вращательный импульс передается напрямую на фрезу (употребление промежуточных деталей понижало бы точность и общую эффективность устройства).

Такая система пригодна для установки самых разнообразных насадок. Потому сфера применения фрезерного шпинделя существенно расширилась за последние 30-40 лет. С учетом сказанного, ключевым параметром устройства будет его мощность. Во многом она лимитируется характеристиками установленного на станок силового агрегата. Важную роль играет и темп кручения; все сколько-нибудь адекватные модели давно имеют и ступенчатую, и бесступенчатую программы регулировки.

Стоит понимать, что мощность не всегда плюс. Ее увеличение провоцирует и рост затрат на электроэнергию. Потому стоит анализировать, реально ли нужна определенная разновидность шпинделя и самого станка, или можно обойтись более простыми устройствами.

Специалисты также указывают на иные значимые свойства:

  • уровень КПД;

  • надежность аппарата;

  • механическую прочность его корпуса;

  • суммарное время беспрерывной эксплуатации.

Обзор видов

Шпиндели для фрезерных станков могут быть бытовыми и промышленными.

Домашние

Такая разновидность шпиндельных головок не может переносить мощных нагрузок. Цена подобных изделий невелика. Различные фирмы предлагают их в широком ассортименте. Возможно использование в связке с различными режущими частями. Но надо понимать, что сечение хвостовика ограничено, и потому не на всякой модели фрезера такой узел, вообще, может быть использован.

Промышленные

Такой тип устройств выпускают фирмы, поставляющие индустриальную технику. Поскольку нагрузки тут будут выше, форма конуса используется чаще, чем в технике бытовой категории. Однако на этом различия не заканчиваются. Они касаются еще:

  • размеров;

  • потребления энергии;

  • суммарной производительности;

  • скорости вращения;

  • использования охладительных компонентов;

  • разнообразия режимов;

  • требований к квалификации пользователей.

В промышленном сегменте часто применяется цанговый зажим ER11, ER16. Некоторые патроны специально рассчитываются инженерами на снятие больших слоев металла. Электрошпиндель может встретиться как в домашней, так и в индустриальной группе. Прямое подключение к мотору наращивает КПД и позволяет сделать меньше сам блок. Но серьезным минусом оказывается повышенная подверженность нагрузкам: стоит фрезе застрять – и от долгого застывания в таком положении электромоторы перегорают.

Варианты охлаждения

При вращении шпинделя и фрезы выделяется очень большое количество тепла. Части станка нагреваются и даже могут деформироваться. Поэтому в бытовых станках отвод тепла желателен, а в промышленных обязателен. Различают воздушное и водяное охлаждение.

Воздушное

Воздушное охлаждение в последние годы применяется все активнее. Оно позволяет обойтись без дополнительных веществ и наиболее дешево, но велик риск засорения каналов стружкой и пылью, особенно при активной работе, а эффективность недостаточно велика.

Водяное

Отвод тепла водой лучше отвечает нуждам промышленности. В шпинделе заранее готовятся отверстия, сквозь которые циркулирует охладитель. Вместе с его потоком уходит часть тепла. Но удаление жидкости часто вызывает проблемы. И потому к такому способу прибегают лишь там, где воздушное охлаждение совершенно неэффективно.

Нюансы выбора

Стоит отметить, что шпиндели для фрезерных станков с ЧПУ встречаются чаще, чем изделия для «простых» станков. Ничего удивительного тут нет: подобные аппараты сами почти вытеснены. Но нужно еще сразу уточнять, предназначено ли устройство для работы по металлу или по дереву. Использовать как бытовые агрегаты в промышленности, так и индустриальные дома – не следует. И то и другое означает лишь напрасную затрату средств. В любом случае на первом месте при отборе оказывается мощность.

Экономия на ней категорически противопоказана. Чем больше прилагаемое усилие, тем дольше будет работать устройство (в известных пределах, конечно). Рекомендуемые значения:

  • для сверлильных и гравировочных работ хватит показателя менее 600 Вт;

  • стандартные работы с деревом и листами металла требуют уже 0,8-1,4 кВт;

  • ежедневная заводская работа с ЧПУ подразумевает минимум 1,6 кВт.

Важно: если куплен новый шпиндель, а результата нет, подозревать брак сразу не стоит. Старые или сильно изношенные фрезеры по определению недостаточно производительны и ненадежны. Но стоит учитывать при покупке шпиндельного узла и то, на какой площади предстоит работать, а также тип материала.

Фанеру и другие плитные древесные материалы обрабатывают на мощностях до 3 кВт, а массив дерева, алюминий, бронзу — до 6 кВт.

Однако следует еще понимать, что сама фрезеровка может идти по разным сценариям. При силовом методе темп кручения фрезы намного превосходит интенсивность движения вала. При скоростном – сама режущая часть движется небыстро, но подается активно. Такие подходы применяются, соответственно, при приоритетах на оперативность работы и качество результата. Разумеется, шпиндель подбирают соответствующего класса.

Регулировка подшипников

Какой бы хорошей техника ни была изначально, со временем она утрачивает свои положительные качества. Проблемы с подшипниками неизбежны при долгой эксплуатации. Еще раньше они появляются из-за перегрузок и вибраций. Игнорирование этого момента грозит не только плохим качеством обработки, но и повреждениями оборудования. Отрегулировать подшипники (вернее, их зазоры) на консольных фрезерах можно по примерно одинаковой схеме:

  • введение оправки;

  • прикосновение к цилиндрическому выступу индикаторным штифтом;

  • раскачка шпинделя оправкой в опоре;

  • отметка наибольших отклонений индикатора (они должны быть не больше 8-10);

  • при превышении – регулировка согласно инструкции.

Фрезерный шпиндель — главный узел конструкции станка с ЧПУ, в форме полого металлического вала с цангой, зажимом для фрезы. Для плотного крепления цанги конец шпинделя выполнен в виде конуса. Вал расположен на каретке, двигающейся в трех плоскостях. Вращательное движение поступает, непосредственно, на фрезу, минуя промежуточные механизмы.

Конструкция и технические особенности

Главные компоненты технической характеристики:

  • мощность;
  • частота вращения вала;

Фрезерный шпиндель Фрезерный шпиндель

Данные о мощности установки позволяют определить материал пригодный для работы.

Так, для:

  • фанеры, дерево-стружечной плиты, МДФ, пластмасс достаточно мощности в 800 Вт;
  • дерева, текстолита, мягких сплавов — 1,5 тыс. Вт;
  • камня, стали — 3 тыс.Вт.

Знание частоты оборотов позволяет установить рабочий режим станка с учетом особенностей материала.

Отличительные качества

Отличительные черты шпинделя для станка с программным управлением — КПД, достигающий 95% и прочность конструкции, обеспечивающая полноценное функционирование механизма

Способы охлаждения

При работе на фрезерном станке, закрепленная деталь перегревается и может разрушиться. Для снижения температуры, возникающей при обработке изделия фрезой, применяют такие способы охлаждения:

  • воздушный;
  • смазочно-эмульсионный.

Воздушное охлождение Воздушное охлождение

Метод воздушного охлаждения, часто применяется на современных станках с ЧПУ. Сущность способа заключается в направлении воздуха через сопла, на поверхность детали снабженной воздухозаборниками. Недостаток — засорение фильтров, при обработке материалов, дающих обильную пыль.

Также широко распространено охлаждение деталей при помощи смазочно-эмульсионных жидкостей, положительно влияющих на процесс резки металла:

  • В месте контакта фрезы с деталью происходит образование защитной, смазочной пленки, уменьшающей трение и выделение тепла.
  • Избыток тепла отводится от обрабатываемой заготовки.
  • Приостанавливается образование нароста на режущей кромке фрезы, что улучшает отвод стружки.

Кроме того, эмульсионные смазки защищают готовые изделия от коррозии.

Шпиндель с воздушным охлаждением

Выбор и классификация шпинделей

Шпиндели для фрезерных станков с ЧПУ подразделяют:

  • На бытовые — дрели, фрезеры;
  • Профессиональные, с надежными подшипниками, системой охлаждения и смазки;

Цанговые патроны

Шпиндели для промышленности оборудуют цанговыми держателями, с минимальной амплитудой биения, что позволяет добиваться высокой точности при обработке деталей.

Особенности эксплуатации

Шпиндели для станков с ЧПУ, использующиеся в производстве, не нуждаются в диагностике, регулярной чистке, и смазке подшипников. Контролируя функционирование механизма, обращайте внимание на необычные звуки, появляющиеся на холостом ходу.

При возникновении нехарактерного звучания рекомендуется:

  • разобрать корпус;
  • продуть сжатым воздухом скопившуюся грязь.

После чего, нанести на подшипник термостойкую смазку.

Мощность агрегата

Производительность механизма, связанного с вращательным движением, сообщаемым двигателем валу, зависит от мощности агрегата. Данная характеристика указывает на возможности обработки материала, при которых маломощное приспособление не справится с поставленной задачей, а чрезмерно мощное приведет к порче детали, и к избыточным расходам электроэнергии. Поэтому, при определении мощности, следует ориентироваться на характер запланированных работ.

Так:

  • для сверления или гравировки достаточно мощности в 600 Вт;
  • для твердой древесины и металлы до 1,4 тыс. Вт.

При планируемом апгрейде станка, с последующим увеличением мощности, рекомендуется обратить внимание на конструкции от 1,6 тыс. Вт, позволяющие обрабатывать материал любой твердости.

Апгрейд станка

Шпиндели для настольных фрезерных станков

Шпиндель для фрезерования — главный узел конструкции станка с ЧПУ, позволяющий закреплять режущий инструмент и передавать ему вращательное движение.

  • Оборудуя бытовой станок с ЧПУ, часто, в роли шпинделя, используют обычный гравер. Мощность типичного изделия — 125 Вт. Недостатки гравера — слабое вращательное движение, не позволяющее обрабатывать твердые материалы.
  • Альтернативный вариант — бормашина. В отличие от гравера, бормашина работает тише, а по мощности и вращательному движению не уступает граверу в силе и скорости. Кроме того, бормашина оборудована сильным зажимом.
  • Для установки шпинделя на бытовом станке с ЧПУ, используют шлифовальные машины и фрезеры. Эксплуатация подобной конструкции позволит обрабатывать изделия из дерева, фанеры, мягких металлов. Обычно, в комплекте к изделию прилагается цанговый зажим (6 мм), для которого выпускают стандартные 6 мм. переходники, позволяющие фиксировать фрезы диаметром 0,1–6 мм. Недостатки механизма — сильный шум при работе и отсутствие регулятора оборотов, что создает проблемы при обработке полимеров, где требуются меньшие обороты.
  • Для работы с пластмассами подходит шпиндель от фрезера Sparky. Мощность фрезера колеблется в диапазоне 500–1050 Вт. Отдельные модели бренда оборудованы регулятором количества оборотов, и пригодны для обработки пластмасс. Работа с пластиком требует малых оборотов, при достаточной мощности, что позволяет избегать нагрева и плавления материала, без потери производительности.

При выборе приспособления, по схеме цена–качество, приемлемое решение вопроса — фрезер Kress, шпиндель которого с успехом используют для фрезерных бытовых станков с ЧПУ. Изделия данного бренда оборудованы минимизирующей биение системой, и предназначены для продолжительной эксплуатации.

Подходя основательно к оснащению фрезерного станка можно оборудовать агрегат профессиональным шпинделем с системой смазочно-эмульсионного охлаждения. Помимо этого, конструкция оснащена: четырьмя подшипниками, позволяющими повысить точность обработки деталей, и прочными щетками, предназначенными для длительной эксплуатации. Недостаток профессиональных шпинделей — высокая цена, компенсирующаяся надежностью и производительностью изделий.

Видео: Фрезерный шпиндель

0.8 кВт с цангой ER-11 — это небольшие неглубокие граверные работы по латуни, тонкому пластику (до 5 мм), тонкой фанере, сверление и резка печатных плат, изготовление сувенирных изделий или моделек. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез диаметром от 3,175 до 6 мм. Рекомендуется при резке/раскрое применять фрезу диаметром 3.175 мм и глубину реза до 12 мм.

1.2 кВт с цангой ER-11 (60 тыс. об/мин) — специальный шпиндель для работ твёрдосплавными фрезами по металлу. Он применяется на многошпиндельных скоростных станках для дерева с горизонтальной подачей для обработки рельефов до 20-25 метров в минуту.

1.5 кВт с цангой ER-11 — применяется для граверных работ, неглубокого фрезерования изделий из алюминия и латуни. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез диаметром до 6 мм. Назначение шпинделя — мелкие граверные работы миниатюрными короткими фрезами, гравировка латуни и меди, но с большей мощностью, чем шпинделем 0.8 кВт. Рекомендуется при резке/раскрое использовать фрезы диаметром до 4 мм до с глубиной реза до 15 мм.

1.5 кВт с цангой ER-16 — шпиндель для работы по твёрдой древесине и пластику толщиной до 15 мм. Шпиндель применяется для гравировки, фрезерования 3D-рельефов, а также для раскроя неглубоких заготовок толщиной до 40 мм в несколько проходов. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез диаметром от 3,175 до 8 мм. Рекомендуется при резке/раскрое: применение фрезы диаметром до 6 мм и глубиной реза не более 20 мм.

2.2 кВт с цангой ER-20 — базовый шпиндель для работы по твёрдой древесине и пластику до 30 мм. Шпиндель используется для гравировки, фрезерования 3D-рельефов на дереве, пластике, также позволяет производить неглубокую гравировку и фрезеровку по мягкому металлу. Не рекомендуется работать фигурной фрезой на полную глубину из-за недостаточной для этого мощности. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез диаметром до 12,7 мм. Рекомендуется при резке/раскрое применять фрезы с диаметром до 8 мм с глубиной реза до 30 мм.

3 кВт с цангой ER-20 — шпиндель для 3D-работ по твёрдой древесине, пластикам, металлам и резки камня с небольшими глубинами (в проход до 4 мм). Такие шпиндели допускают работу фигурной фрезой на полную глубину с небольшой подачей. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез диаметром до 12,7 мм. При резке/раскрое рекомендуется применение фрез диаметром до 12.7 мм и с глубиной реза до 50 мм. Производится два вида шпинделей с этой мощностью: 18000 об/мин и 24000 об/мин. При мелкой гравировке и фрезеровке, а также при работе с металлами, следует выбирать шпиндель с 24000 об/мин, поскольку этот шпиндель имеет более высокий КПД при мелких работах, особенно с металлами при обработке твёрдыми фрезами. Кроме того, при низких скоростях в 1.3 раза придётся снизить горизонтальную подачу при обработке древесины для предотвращения поломки фрез.

3,5 кВт с цангой ER-25 (диаметр фрезы 42 мм) — такой шпиндель имеет скорость не более 18000 мм/об, что позволяет эксплуатировать его с большим диаметром твердосплавных фрез. Эти шпиндели подходят для резки по камню, мрамору с небольшой глубиной реза, а также для обработки твердой древесины, пластика, металла. Эти шпиндели не подходят для работ с фигурными фрезами.

4 кВт с цангой ER-20 — такой шпиндель применяется когда не хватает мощности при резке с большой глубиной реза, а также при высокой подаче с фигурными фрезами. Рекомендуется при резке/раскрое применять фрезы с диаметром до 12.7 мм в и с глубиной реза до 60 мм. Шпиндель имеет скорость вращения 24000 об/мин, что позволяет работать твёрдосплавными фрезами небольшого размера.

4.5 кВт и более — имеют цанги ER-25 с гайками диаметром 42 мм, или ER-32 с гайками 60 мм. Применяется в основном для резки по камню, мрамору, для глубокой фрезеровки металлов, в том числе с большими диаметрами фрез, а также для резки толстых деревянных заготовок и брёвен. Как правило, шпиндели с этой мощностью имеют скорость до 18000 об/мин, что иногда является недостатком при работе с твёрдосплавными фрезами и при мелких фрезеровках тонкими фрезами. Это снижает общий КПД станка. Такие шпиндели следует эксплуатировать с твердосплавными фрезами больших диаметров, которым не требуются большие обороты. При производстве мелких изделий и фрезеровок, эксплуатация этого шпинделя часто затруднительна, поскольку требует трех фазной сети 380 В для питания преобразователя шпинделя, большое энергопотребление — более 1000 Вт*час и дорогое плановое обслуживание. Это привести к экономической неэффективности самой фрезеровки.

Выбери свой станок

  • image

    Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN 0404 MINI

    Мощность шпинделя:
    1.5 кВт

    Рабочее поле:400×400 мм

image

Фрезерный станок с ЧПУ Wattsan 0404 MINI CABINE ДЛЯ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ

Мощность шпинделя:
1.5 кВт

Рабочее поле:400×400 мм image

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN 0609 MINI

Мощность шпинделя:
1.5 кВт

Рабочее поле:600×900 мм image

3D Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN A1 6090

Мощность шпинделя:
1.5 кВт

Рабочее поле:600×900 мм Лучшая цена image

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M1 6090

Мощность шпинделя:
2.2 кВт

Рабочее поле:600×900 мм image

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN A1 1313

Мощность шпинделя:
2.2 кВт

Рабочее поле:1300×1300 мм Лучшая цена image

3D Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M1 1313

Мощность шпинделя:
3 кВт

Рабочее поле:1300×1300 мм image

3D Фрезерный станок с ЧПУ с 4 шпинделями WATTSAN M1 1313 S4

Мощность шпинделя:
4.5 кВт

Рабочее поле:1300×1300 мм

3D Фрезерный станок c ЧПУ Wattsan A1 1616

Мощность шпинделя:
2.2 кВт

Рабочее поле:1600×1600 мм

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M1 1616

Мощность шпинделя:
3 кВт

Рабочее поле:1600×1600 мм

3D Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN A1 1325

Мощность шпинделя:
3 кВт

Рабочее поле:1300×2500 мм Лучшая цена

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M1 1325

Мощность шпинделя:
3,5 кВт

Рабочее поле:1300×2500 мм

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M1 2030

Мощность шпинделя:
6 кВт

Рабочее поле:2000×3000 мм Лучшая цена

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M1 2040

Мощность шпинделя:
6 кВт

Рабочее поле:2000×4000 мм Лучшая цена

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M1 1325 RD

Мощность шпинделя:
3 кВт

Рабочее поле:1300×2500 мм Лучшая цена

Фрезерный станок с автосменой инструмента с ЧПУ WATTSAN M3 1325

Мощность шпинделя:
7.5 кВт

Рабочее поле:1300×2500 мм Лучшая цена

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M2S 1325

Мощность шпинделя:
6 кВт

Рабочее поле:1300×2500 мм

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M5S 1325 со шпинделем с автосменой

Мощность шпинделя:
7.5 кВт

Рабочее поле:1300×2500 мм

Многошпиндельный Фрезерный станок с ЧПУ с 4мя шпинделями WATTSAN M4S 1325

Мощность шпинделя:
6 кВт

Рабочее поле:1300×2500 мм Лучшая цена

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M6 1325

Мощность шпинделя:
6 кВт

Рабочее поле:1300×2500 мм

Работа станков с ЧПУ, используемых в производстве изделий из древесины и металла, напрямую зависит от производительности механизмов, которые участвуют в обработке заготовок. Во фрезерном станке такую роль выполняет шпиндель — мотор, который получает указания от ЧПУ станка.

От параметров шпинделя зависит производительность станка и качество обрабатываемых заготовок. Поэтому, прежде чем выбрать шпиндель для станка с ЧПУ, необходимо углубиться в специфику этого механизма и понять, как определяется коэффициент производительности станочного резака.

Что входит в состав конструкции шпинделя для станков с ЧПУ?

Шпиндель крепится при помощи специальных кронштейнов к голове фрезерного станка с ЧПУ и является ключевым узлом в работе всего фрезерного оборудования. Почти все шпиндели имеют похожую конструкцию, а в качестве отличий применяются дополнительные механизмы.

Центральным механизмом шпинделя является роторный вал. Он располагается в корпусе при помощи подшипников качения. За вращательные движения отвечает электрический двигатель, который встроен в устройство и обеспечивает асинхронное действие. Режущие инструменты закрепляются на вал при помощи цанговых зажимов. Они обеспечивают фиксацию инструментов, хвостовики которых могут иметь разный диаметр.

Для установки шпинделя в головной части станка используется специальная каретка, благодаря чему обеспечивается передвижения по осям X, Y и Z.

В зависимости от используемого инструмента (торцевая/консуная фреза, гравер, сверла) может использоваться цанга с разным типом гайки (ER11, ER16). Инофрмация об этом, обычно, публикуется в паспорте или гиде по использованию шпинделя.

Система охлаждения шпиндельного станка

Без системы охлаждения невозможно использование шпинделя на станках с ЧПУ в промышленных объемах. Интенсивный рабочий режим приводит к перегреву деталей и их скорому износу. Грамотно интегрированная система охлаждения почти полностью исправляют эту проблему, гарантирую высокую производительность устройства и безопасность его использования.

В большинстве шпинделей используется воздушная или жидкостная система охлаждения. Каждая из этих систем является по своей сути встроенным механизмом, обеспечивающим теплообмена конструкции, осуществляя круговую циркуляцию жидкости. Также могут использоваться своеобразные рубашки охлаждения.

Воздушное охлаждение шпинделя осуществляется по специальным воздухозаборникам, которые способствуют нагнетанию воздушных масс внутри корпуса устройства. Из минусов — оно достаточно шумное, зато это дешевый вариант.

Водяное охлаждение естесственно тише, и лучше охлаждает, что добавляет мощности шпинделю. Например на шпинделе, можностью 3,5 кВт с водяным охлаждением уже можно гравировать сталь, с воздушным охлаждением шпиньдель такой же мощности не справится с материалом.

Разновидности шпинделей по типу использования

Шпиндели делятся в зависимости от предусмотренной мощности.

Маломощные шпиндели — работают в диапазонах 800-1000 Вт. Такие устройства подходят для работы с тонкой фанерой, стружечным композитными материалами и любым другим нетвердым древесным массивом.

Средняя мощность — шпинделей классифицируется диапазонами от 1500/2200 Вт и выше. Имея в распоряжении такой шпиндель, станок с ЧПУ может обрабатывать более твердую древесину.

Высокая мощность — шпинделя классифицируется диапазонами от 3500-6500 Вт и выше. Такие шпиндели могут обрабатывать твердые породы древесины и мягкие металлы, типо алюминия.

Шпиндели по металлу — у них отдельно вынесен шпиндель двигателя из-за чего у них более мощный крутящий момент на ту же мощность шпинделя.  Втаком случае можность шпинделя будет зависеть также от желаемой скорости обработки металла и жесткости металла.

Важно отметить, что производитель шпинделя, вне зависимости от заявочной мощности, может давать рекомендации по типу использования. Некоторые шпиндели рекомендуются для раскроя и гравировки, а другие могут выполнять все типы работ, в том числе и фрезерную резку.

Также, шпиндели делятся на две группы по мощности — от скорости вращения и от крутящего момента.

Тоесть шпиндель мощьностью 1,5кВт может быть разный по крутящему моменту или по скорости вращения. ДЛя твердых матерриалов важен больше крутящий помент, для мягких больше важна скорость вращения фрезы.

Выбор шпинделя по мощности

Зачастую, шпиндель необходимо подбирать для станка, который выполняет определенный вид работ, поэтому требуемый параметр мощности может подсказать, какой тип устройства следует купить.

Каждый вид станочных работ требует разную мощность оборудования.

Сверление и гравировка требует от 1,5 кВт мощности шпинделя.

Резка (и весь комплекс фрезерных работ) по древесине — от 2,2 кВт до 4,5 кВт.

Обработка твердых пород древесины требуют не меньше 3,5 кВт мощности устройства.

Выбор шпинделя по производителю

Сегодня, рынок сервиса для станочного оборудования переполнен предложениям. Самые популярные среди них — шпиндели из Европы (чаще всего — Италия) и из Китая. Не секрет, что европейское оборудование считается более дорогим, а китайское — наиболее бюджетным и неприхотливым.

Итальянские шпиндели для станков с ЧПУ ничем не отличаются от Китайских шпинделей. В итальянских шпинделях конечно риск нарваться на некачественный товар крайне мал, но если знать проверенных китайский производителей, то никак не отличите их от итальянских. Недостатком итальянских шпинделей считается дорогой сервис. Все детали, чаще всего, бывают оригинальными, поэтому для их замены для последующего ремонта шпинделя, необходимо обращаться к официальному дилерскому центру. Не все имеют в наличии запатентованные детали от итальянских заводов.

В сравнении с итальянскими, китайские шпиндели гораздо дешевле в цене, а их обслуживание не так дорого обходится. Детали к китайским устройствам можно легко найти на рынках станочного оборудования. Алгоритмы ремонта давно изучены и поставлены на поток. Китайские шпиндели демонстрируют высокую производительность. Такое устройство в распоряжении умелого оператора станка, может демонстрировать впечатляющие производственные показатели и высокую точность работ. Компания WATTSAN протестировала десятки Китайских шпинделей и нашла те, которые обладают непредзайденной надежностью и техническими характеристиками и может гарантировать в станках непревзайденное качество шпинделей.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий