Под фразой «шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ» обычно принято подразумевать двигатель, с установленным на него цанговым самозажимным патроном (как на ручной фрезерной машинке), который служит для фиксации режущего инструмента, такого как фреза, точильный камень, сверло и т.д, и передачи ему вращательного движения с большой скоростью.
Классификация
Их можно разбить на 2 небольших группы – это домашние и промышленные:
- К домашним относятся различные бормашины, маленькие бытовые фрезеры или дрели.
- К промышленным же относят двигателя, рассчитанные выдерживать высокие нагрузки в процессе работы, имеющие керамические подшипники и, зачастую оснащенные сложной системой жидкостного или воздушного охлаждения и системой подачи смазки непосредственно на участки с большим уровнем трения и нагрева.
При использовании в домашнем станке ЧПУ дрели в роли шпинделя, необходимо понимать, что ее подшипники не рассчитаны на высокую боковую нагрузку и очень быстро начнут «выть», что может привести к высокому нагреву обмоток, уменьшению мощности на валу, и в последствии такой шпиндель просто сгорит.
В данном случае охлаждение не поможет, и необходимо дорабатывать саму дрель, а именно: заменить шариковый подшипник вала на роликовый (желательно с керамическими роликами), жестко зафиксировать его в корпусе и позаботится о постоянном наличии смазки в нем.
3квт — с цангой ER-20
Основной шпиндель для 3D работы с твёрдой древесиной, акрилами, металлами и небольшими глубинами резки в проход до 4мм для камня. Шпиндель имеет гайку диаметром 34мм. Диаметр вала 24мм — нормальный вал который уже трудновато согнуть. Допустимо работать фигурной фрезой на полную глубину с небольшими подачами. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез до 13мм диаметром. Тех.требования при резке/раскрое тв.древесины: применение фрез до 12.7мм в диаметре до глубины реза 50мм. При работах по стали применение фрез не более 5мм диаметром до глубины реза максимум 15мм. Потребление от сети при правильных нагрузках не более 600Вт/час. Производится 2 вида шпинделей с этой мощностью: до 18тыс.оборотов и до 24тыс.оборотов. Если планируется в основном мелкая гравировка и фрезеровка, а также работа с металлами, то следует выбирать шпиндель с 24тыс.об, т.к. шпиндель с меньшим к-вом оборотов имеет худший КПД по рентабельности при мелких работах, особенно с металлами при обработке твёрдыми фрезами, кроме того в 1.3раза придётся снизить горизонтальную скорость обработки древесины для предотвращения поломки фрез. Пример: если шпинделем с 18тыс.об обрабатывается древесина при горизонтальной скорости 4.5м/мин, то шпинделем с 24тыс.об древесина обрабатывается с горизонтальной скоростью 5.85метров в минуту. Напряжение питания 220v. Часто встречаются такие шпиндели на 380v 3 фазы, что не позволит запитать станок от недорогого бесперебойного блока питания. В шпинделях этого типа запрещено устанавливать фрезы с общей длиной выше 100мм. Более длинные фрезы будут разбивать подшипники шпинделя.
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.
Шпиндель 500W для фрезерного с ЧПУ — обзор + работа шпинделя
Здравствуйте, в этом обзоре рассмотрим бюджетный шпиндель мощностью 500w 11000об/мин. Шпиндель укомплектован димером для регулировки оборотов + в комплектации получаем хомут для крепежа мотора на ось «Z» Характеристики:
— Питания димера: AC110-220V ± 10% 50/60 Гц — Мощность шпинделя 500w — Скорость вращения шпинделя 3000-12000об/мин — Диаметр шпинделя 52mm — Длина шпинделя 208mm — Рабочее напряжение шпинделя 100V DC — Крутящий момент 5000G/CM — Патрон на шпинделе: ER11
Комплектация:
1 х 500 Вт шпиндель Мотор 1 x блок питания 1 крепежный кронштейн размером 52 мм 1 X ER11 (патрон установлен на моторе) 4 х крепежный болта
Общая длина шпинделя — 208 мм.
Диаметр корпуса мотора — 52 мм.
Сверху на валу установлена пластиковая крыльчатка которая слегка обдувает мотор при работе.
На нижнем торце мотора предусмотренные крепежные отверстия под болты М4.
Замеры патрона
При покупке набора цанг обращайте на их размер, в данном случае необходимые цанги ER11 — ER11 это наружный диаметр цанги которая подойдет к патрону закрепленному на моторе.
Патрон насажен на вал диаметром 8мм.
Для крепежа шпинделя на пластину оси «Z» в комплектации получаем алюминиевый хомут и четыре болта М4
Внутренний диаметр хомута в не затянутом состоянии — 52 мм.
Плюс алюминиевый хомут хорошо отводит тепло с мотора.
Для управления оборотами мотора служит простой димер собран на ШИМ контроллере. Димер работает от переменного напряжения сети 110V — 220V (сбоку на корпусе имеется переключатель входящего напряжения, в нашем случае он установлен в положении 220V).
Максимальное выходящее напряжения на мотор DC 100V.
Размеры металлического корпуса:
Переменный резистор служит для регулировки оборотов мотора.
резистор
Разберем посмотрим что прячется в металлическом корпусе, кстати одна из сторон корпуса алюминиевая служит для отвода тепла от прикрученных к ней транзистора и диода.
Разберем мотор:
Собрал все обратно и подключил провода для проверки мотора Пора установить шпиндель на станок и посмотреть его в работе.
Для крепежа хомута в комплект идут четыре болта, но увы, для моих запросов болты короткие, похоже что производитель предусматривал что болты будут закручены прямо в пластину с нарезанной резьбой.
Шпиндель закреплен и готов к работе, блок управления шпинделем я установил в основном корпусе где собрана вся электроника станка. Кстати блок управления еле-еле теплый при нагрузке мотора на протяжении нескольких часов.
Итог, бюджетный шпиндель для небольшого станка, для моих задач 500W достаточно, а вот оборотов хотелось бы побольше. Данный шпиндель у меня проработал и работает не так уж и долго, но несколько моделей по дереву вырезал при этом люфт не наблюдаются. Данный шпиндель смело справляется с деревом, пластиком, оргстеклом, алюминий можно гравировать или резать в несколько заходов с минимальной скоростью. Рабочая температура при долговременной работе шпинделя достигала 40 градусов. Видео обзор + работа шпинделя с установленной фрезой по дереву: Обработка дерева начинается с 5:20 по временной дорожке видео. Ссылки на фрезы которые использовал для обработки модели находятся в описании видео.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Мощность шпинделя
При выборе мощности шпинделя необходимо руководствоваться золотым правилом – чем больше, тем лучше. Основные правила при выборе мощности:
- Если планируется использование фрезерных станков только для сверловки или гравировки небольших деталей, то будет вполне достаточно шпинделя, мощностью до 600 ватт.
- Для фрезеровки твердых пород древесины и металла нужно рассматривать уже двигателя мощностью от 600 до 1400 ватт.
- В случае, если планируется дальнейшая модернизация станка (бывают станки с двумя шпинделями и более) или нужен большой запас по мощности, необходимо смотреть в сторону шпинделей, имеющих мощность свыше 1.6 кВт, они позволят производить обработку практически любых материалов, а качество работы будет зависеть только от надежности механической части станков с ЧПУ.
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.
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.
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
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
