Устройство шпинделя фрезерного станка

15ноя 2020

Шпиндель — это двигатель, который раскручивает фрезу на фрезерном станке с ЧПУ. Его основная задача заключается в передаче крутящего момента на фрезу. Используется для фрезеровки, сверления металлических и деревянных поверхностей, обработке деталей и т.д.

Ключевых факторов в выборе подходящего шпинделя для фрезерного станка с ЧПУ может быть много. В первую очередь — это мощность двигателя, скорость вращения и крутящий момент. Во вторую очередь, многие специалисты отмечают качество зажима фрезы и других типов режущих инструментов. В этой статье мы рассмотрим классификацию шпинделей и узнаем подробности о предназначении каждого вида.

Что такое шпиндель?

На факультете машиностроения любого политехнического университета скажут, что шпиндель — это вал, который применяется как промежуточное устройство между станком и обрабатываемым материалом. В нем используется цанга для закрепления режущего инструмента, а длина вала может настраиваться. Шпиндели делятся на два основных типа:

Промышленный. Используется для боковой нагрузки. Имеет повышенный запас прочности и мощности, можно дополнительно подключить систему смазки и систему охлаждения, подключается и управляется с контроллера ЧПУ.

Любительский. Обычная дрель или маломощный фрезерный станок. Используется в быту и применяется в вертикальном распределении нагрузки относительно корпуса устройства. Как правило, такие шпиндели имеют простую конфигурацию, управляются вручную, не завязаны на контроллер ЧПУ.

Для промышленных станков не может применяться маломощный любительский шпиндель. Их конфигурация легко справляется с растяжением и сжатием. Однако, они не предусмотрены для боковых нагрузок. К тому же, увеличение скорости оборотов шпинделя приводит к быстрому нагреву и снижению мощности.

Мощность шпинделя фрезерного станка

Если перед вами стоит задача, выбрать шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ, в первую очередь следует обратить внимание на параметры мощности устройства. Всеми специалистами и во все времена рекомендовалось не экономить на этом параметре. Чем больше мощности, тем исправнее окажется устройство.

Вместе с тем, если вы приобретаете шпиндель для работы с конкретным типом материала, то следует обратить внимание на то, сколько мощности для этого понадобится устройству. Фанера, древесно-стружечные и древесноволокнистые плиты потребуют шпиндель мощностью в 1500-3000 Вт. Натуральный древесный массив и мягкие сплавы металлов потребуют до 5000-6000 Вт.

По типу выполняемых работ, существуют следующие требования к мощности шпинделя:

  • от 500 до 600 Вт обычно требуется для обычного сверления и гравировки,
  • от 900 до 1500 Вт понадобится для обработки древесного массива,
  • более 1500 Вт понадобится для станков с ЧПУ, предназначенных для интенсивной работы в промышленных масштабах.

Выбор шпинделя: скорость вращения

Выбор шпинделя по характеристикам мощности двигателя следует также делать, исходя из типа материала, который планируется обрабатывать. Каждый производитель публикует диапазон скоростей, в которых фрезерный станок может использоваться для резьбы металла или дерева. Усредненными значениями, обычно, считаются следующие:

  • Для неглубокой гравировки по дереву рекомендуются маломощные шпиндели способные совершать до 25 — 35 000 оборотов в минуту. Выбирая шпиндель, рекомендуется брать модель, которая демонстрирует максимум в заданном диапазоне. То есть, если вам понадобится только 24-30 тысяч оборотов, но есть возможность взять на 35, лучше сделать выбор в пользу последнего варианта.
  • Для мягких металлических сплавов (алюминий) понадобится 13 — 8 000 оборотов в минуту.

Почему для дерева требуется больше оборотов, чем для металла? Ответ, на самом деле, очевиден. Для каждого типа материала используются фрезы разного типоразмера. Для металла, например, используются цельные пластины из твердых сплавов диаметром не больше 16 мм. Второй аспект заключается в типе фрезеровки. Для обработки дерева применяется скоростная фрезеровка. Она подразумевает большой крутящий момент, но небольшую подачу. Для металла используется силовая фрезеровка, которая требует меньше оборотов, но при более интенсивной подаче.

Выбор производителя шпинделя

На международном рынке наибольшее распространение получили китайские и итальянские шпиндели. В связи с этим возник резонный вопрос, — какой из них лучше? Мы убеждены, что у каждого производителя есть свои преимущества и недостатки, и каждая продукция выгодна по-своему.

Устройства итальянского производства превосходят по качеству и сборке. У них встроено воздушное охлаждение. Они превосходно работают на высоких скоростях и демонстрируют аккуратную резьбу.

Одновременно с этим, китайские шпиндели обойдутся значительно дешевле, и вряд ли уступят в качестве, так как все-равно изготавливаются на тех же самых заводах в Китае, как и итальянские шпиндели. Благодаря цельному цилиндрическому корпусу, который закрыт подшипниковыми узлами, он почти не производит вибрацию притом, что сохраняет стабильное положение на станке. Мощность такого шпинделя может показаться меньше, чем у итальянских аналогов. Однако китайские модели неприхотливы к условиям среды, не деформируются от избыточного нагрева и могут использоваться в ежедневной работе.

Почему вам стоит выбрать нас?

Вам понадобилось купить шпиндель фрезерного станка с ЧПУ? В ассортименте нашего магазина представлены экземпляры для всех типов фрезерного оборудования. Мы поможем вам подобрать шпиндель подходящей мощности для осуществления работ всех уровней сложности и поможем разобраться в настройках и установке оборудования.

Наши преимущества:

  • Богатый ассортимент товаров,
  • Знание дела. Мне не просто продаем товар, а действительно разбираемся в оборудовании и умеем им пользоваться.
  • Поможем найти шпиндель для вашего станка,
  • Предоставляем скидки постоянным клиентам,
  • Сервисное обслуживание. Шпиндель всегда нуждается в уходе. Мы его обеспечим.

Позвоните специалистам нашего магазина, чтобы узнать подробности моделей, представленных в каталоге, а также, чтобы узнать особенности оформления заказа.

Рекомендуемые товары SDK GDZ120x103-4.5 Шпиндель От 91 000 SDK GDZ120x103-5.5 Шпиндель От 82 000 SDK GDZ120x103-6 Шпиндель От 120 000 GDZ-125-4,5 4,5 кВт ER-25 Шпиндель Цена по запросу

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

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN 0609 MINI

Мощность шпинделя:
1.5 кВт

Рабочее поле:600×900 мм

3D Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN A1 6090

Мощность шпинделя:
1.5 кВт

Рабочее поле:600×900 мм Лучшая цена

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M1 6090

Мощность шпинделя:
2.2 кВт

Рабочее поле:600×900 мм

Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN A1 1313

Мощность шпинделя:
2.2 кВт

Рабочее поле:1300×1300 мм Лучшая цена

3D Фрезерный станок с ЧПУ WATTSAN M1 1313

Мощность шпинделя:
3 кВт

Рабочее поле:1300×1300 мм

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.

Шпиндель — важная часть технологических машин, в частности фрезеров. Так называют двигатель с самозажимным патроном, в котором фиксируется режущий инструмент. В качестве последнего могут выступать фреза, сверло, точильный камень и т.д.

Фрезерный станок передает шпинделю крутящий момент при высокой частоте оборотов. Следовательно, двигатель должен быть прочным. Однако это, конечно, не единственное предъявляемое требование. Как правильно выбрать шпиндель для станка с ЧПУ? Разбираемся в этой статье.

Теория вопроса

Шпиндель — это вал, являющийся посредником между обрабатывающим станком и заготовкой при обработке металлов. Режущий элемент крепится в нем посредством конуса Морзе. У расточных, сверлильных станков и фрезеров вал имеет регулируемую длину, а в движение приводится вручную или автоматически.

Условно шпиндели делят на две группы в зависимости от их мощности:

  • бытовые,
  • промышленные.

К первым относятся небольшие бормашины, дрели, перфораторы. Конструкция их проста, срок службы относительно недолог, управление не вызывает сложностей. Для работы на домашних настольных станках используют именно их.

Промышленные шпиндели необходимы для длительной эксплуатации, рассчитаны на внушительные нагрузки. Они снащены системами охлаждения и подачи смазки на участки с высоким уровнем трения или нагревания.

Для производственных агрегатов категорически не подходят маломощные бытовые шпиндели. Причина в том, что они рассчитаны лишь на растяжение и сжатие, но не на боковую нагрузку. При увеличении скорости вращения шпинделя обмотки двигателя нагреваются, что вызывает снижение мощности. В результате элемент перегорает, требуя скорой замены.

Критерии подбора

Подробно рассмотрим, на какие именно факторы стоит обращаться внимание при выборе.

Мощность

Выбор шпинделя для станка с ЧПУ начинается с изучения мощностных характеристик. Здесь не стоит экономить; мы рекомендуем следовать правилу: «Чем больше, тем лучше». Запас мощности — залог исправной работы шпинделя сверх указанного ресурса.

Обратите внимание на следующие советы по выбору:

  • сверление или гравировка возможны при помощи шпинделя мощностью менее 600 Вт;
  • работы по древесине или листовому металлу выполняются устройством мощностью от 800 до 1400 Вт;
  • для устройства с ЧПУ, от которого требуется ежедневная работа, выбирайте шпиндель мощностью свыше 1500 Вт.

Качество работы двигателей зависит и от надежности самого станка. Если фрезер с ЧПУ ветхий, есть вероятность, что новый шпиндель принесет мало пользы.

Обрабатываемая поверхность

Мощность шпинделя выбирается в зависимости от типа обрабатываемого материала. Для фанеры, ДСП, МДФ рекомендуется вал мощностью до 3000 Вт, для дерева и мягких сплавов (алюминий, бронза) — до 6000 Вт.

Вид фрезеровки

Следующий критерий выбора шпинделя — способ фрезеровки. Всего их два:

  • силовой,
  • скоростной.

В первом случае вал подается медленно, но фреза вращается очень быстро. Скоростной способ подразумевает медленное вращение и быструю подачу. Силовая фрезеровка применяется, если нужно быстро удалить определенный объем материала. Скоростная — если важнее качество обработки детали.

Характеристики фрезы указываются в технической документации на изделие. Выставляются параметры на станке с ЧПУ перед началом работ. На них важно обращать внимание, чтобы не перегрузить вал и получить максимальную производительность оборудования.

Система охлаждения

Наличие и тип системы охлаждения — еще один важный критерий выбора. Именно от нее зависит, как долго станок сможет работать без перерыва.

Под воздушным охлаждением подразумевается обдувка обмоток шпинделя через крыльчатку, предусмотренную на корпусе. Минусов у него больше, чем плюсов, например:

  • охлаждение воздухом малоэффективно при работе на низких скоростях;
  • вместе с воздухом под корпус засасываются стружка, пыль, грязь, из-за чего засоряется мотор.

Таких недостатков лишена система водяного (жидкостного) охлаждения, однако она усложняет конструкцию фрезерного станка с ЧПУ. Для нее требуется резервуар с жидкостью, который крепится на корпусе устройства. Трубки, которые подводят и отводят воду, не всегда легко вмонтировать в станок с двумя шпинделями.

Водяное охлаждение предпочтительнее потому, что жидкость на шпиндель подается равномерно, с одинаковой скоростью. Запускать двигатель фрезера запрещено, пока не активирована помпа. Игнорирование правила вызовет перегрев обмоток и выход всей системы из строя.

Производитель

Определить, на Западе или Востоке изготовлен элемент, можно по внешнему виду. Например, китайские модели имеют сплошной, закрытый корпус в форме цилиндра. Конструкция достаточно жесткая, вибрации при металлообработке минимальны. Крыльчатка или другие подобные отверстия отсутствуют, что делает вал невосприимчивым к стружке и пыли. В числе минусов китайской продукции:

  • высокий процент подделок и брака,
  • склонность внутренних элементов к коррозии (из-за примитивной системы охлаждения),
  • сложность замены подшипников.

Европейские шпиндели отличаются качеством и более дорогой стоимостью. Характерные черты — надежные подшипники, минимальные радиальные биения. Обычно они имеют воздушное охлаждение, поэтому коррозии почти не подвержены, работают плавно.

Тип инвертора

Инвертор — преобразователь частоты, обеспечивающий передачу крутящего момента с электродвигателя валу. Должен иметь такую же мощность, как двигатель, и чуть более высокий выходной ток (номинальный).

Шпиндель для фрезера с ЧПУ: подходящие модели

Для агрегата, собранного в бытовых условиях, не стоит покупать дорогой вал. Для промышленного же станка не подойдет шпиндель, который раньше был, допустим, частью шуруповерта. Ниже приведен перечень возможных решений, которые облегчат выбор шпинделя для станка с ЧПУ по металлу либо иному материалу:

  1. Гравер / дрель / бормашина.

    Подходящий вариант для мягких материалов — дерева, пластика, бронзы, меди. Мощность устройств начинается от 100 Вт.

    Достоинства — минимум шума, качественный зажим патрона, минимальные потери крутящего момента на невысоких оборотах. При монтаже важно выставить деталь на нужном уровне и корректно замерить биение фрезы. Обойдется такой шпиндель в 1000-3000 рублей.

  2. Моторы постоянного тока.

    Более мощные, усовершенствованные устройства для настольных работ. Мощность – от 400 Вт, скорость — до 12000 об/мин.

    Плюсы:

    • низкое биение,
    • минимум шума,
    • стандартный патрон (цанга ER11A).

    Минусы:

    • нужен дополнительный источник питания;
    • мощность позволяет использовать только фрезы до 4 мм;
    • совместимы только с мягкими материалами;
    • требуют хорошей вентиляции, охлаждения, обдува.
  3. Прямошлифовальная машина.

    Это профессиональные фрезеры, которыми обрабатывается большинство известных материалов. Шумны, поддержание оборотов нестабильно, что осложняет обработку пластика; имеет подшипники низкого качества. Режим работы без перерывов ограничен 1,5-2 часами.

  4. Профессиональные шпиндели жидкостного охлаждения.

    Техника, почти полностью лишенная недостатков. Работает тихо, так как устройство не имеет крыльчатки. Часто применяется для оборудования, которое располагается в непроветриваемых или сильно запыленных помещениях. Стоимость таких шпинделей — от 10000 рублей. Учитывайте, что инвертор обойдется вам примерно в такую же цену. В числе преимуществ шпинделей с жидкостным охлаждением:

    • точное позиционирование на станке с ЧПУ,
    • мощный крутящий момент,
    • надежность,
    • удвоенное количество подшипников,
    • минимальное биение.

Если же вы сомневаетесь в своем выборе шпинделя для станка с ЧПУ, свяжитесь с нашими менеджерами по телефону или электронной почте: сотрудники компании ответят на вопросы и помогут определиться с наиболее подходящим для вашего оборудования элементом.

Фрезерный

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:

  1. К домашним относятся различные бормашины, маленькие бытовые фрезеры или дрели.
  2. 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:

  1. Если планируется использование фрезерных станков только для сверловки или гравировки небольших деталей, то будет вполне достаточно шпинделя, мощностью до 600 ватт.
  2. Для фрезеровки твердых пород древесины и металла нужно рассматривать уже двигателя мощностью от 600 до 1400 ватт.
  3. 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.

Читайте также:  Особенности конструкции копировально-фрезерных станков

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.

Читайте также:  Как сделать фрезерный станок по металлу своими руками для домашней мастерской

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.

  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.

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