Общие сведения о шпинделях по металлу для фрезерного станка с ЧПУ

Spread the love

Возможно, вы планируете модернизировать имеющийся станок или собираете новый фрезерный станок с нуля, и вам нужен хороший шпиндель для любительского станка с ЧПУ.

В этом руководстве я составил список лучших шпинделей с ЧПУ, доступных на рынке в на сегодняшний день.

Выбор лучшего шпинделя с ЧПУ для вашего станка будет зависеть от твердости материалов, которые вы собираетесь обрабатывать, и скорости, с которой вам нужно это делать. Более научный, теоретический подход к выбору шпинделя вы можете прочитать в статье о выборе шпинделя

Если у вас нет времени или терпения для ручной смены инструмента, вы можете выбрать шпиндель с автоматической сменой инструмента (ATC), но он дороже по сравнению с обычными шпинделями.

Факторы, которые я учел при составлении этого списка, — это выходная мощность, качество сборки шпинделя, размер цанги и система охлаждения.

Я отсортировал их по выходной мощности, начиная с маломощных шпинделей и постепенно продвигаясь к шпинделю мощностью 4 кВт.

В конце этой статьи я рассказал о факторах, которые следует учитывать при выборе шпинделя для вашего ЧПУ.

Комплект шпинделя с водяным охлаждением 1.5 КВт

Комплект шпинделя с водяным охлаждением 1.5 КВт

1 & 220v 1.5kw ER16 шпиндель с водяным охлаждением 4 подшипника 80x220mm

1 & 220v 1.5kw 1000Hz инвертор/VFD

1 & 80 мм шпиндель кронштейн/держатель

1 & 220v 75w Водяной насос и 5m трубы

Баланс между качеством и мощностью — это то, что вы получаете с комплектом шпинделя G-Penny machine 1.5KW ER16.

Шпиндель имеет диаметр 3,14 дюйма и может быть установлен на фрезерный станок с ЧПУ с помощью зажима, входящего в комплект.

Этот комплект шпинделя включает шпиндель ER16 мощностью 1,5 кВт, зажим 80 мм и частотно-регулируемый привод 220 В.

Вы можете увеличить скорость этого двигателя до 24 000 об / мин при мощности 1,5 кВт, используя источник питания 220 В. Но может вращать только по часовой стрелке. Скорость можно изменять с помощью частотно-регулируемого привода, входящего в комплект.

Однако самая низкая стабильная скорость, которую вы можете достичь с помощью этого комплекта, составляет 6000 об / мин. Вы можете использовать другой VFD, чтобы снизить скорость.

Шпиндель имеет предварительно установленную цангу ER16 и может удерживать инструменты в диапазоне 0,02–0,354 дюйма (0,5–9 мм) с биением 0,002 дюйма.

Это шпиндель с водяным охлаждением, изготовленный из нержавеющей стали. Насос и патрубки для охлаждения входят в комплект. Этот шпиндель подходит для гравировки и резки дерева, алюминия и других мягких материалов.

В комплект входят шпиндель, частотно-регулируемый привод 220 В, 400 Гц, водяной насос 220 В 80 Вт, 16-футовая труба.

Ремонт

В простых шпинделях отсутствует электрическая часть. Ремонт сводится к замене подшипников, сальников, зажимных устройств (патронов, цанг) при их поломке. Это обычная слесарная работа.

При поломке шпинделя с двигателем все сложнее. Механическая часть может подлежать ремонту. Если сгорел электродвигатель, оценивается характер неисправности и целесообразность ремонта в каждом отдельном случае. Это зависит от характера поломки, типа двигателя, стоимости запасных частей, ремонта и нового шпинделя в сборе.

Как видно, на разных моделях фрезерных станков редко встречаются одинаковые шпиндели. Но при современной унификации производства вполне возможен вариант, когда на самых разных станках стоят стандартные модели с встроенным электродвигателем от одного ведущего мирового производителя. В любом случае, на каждом конкретном станке при ремонте, обслуживании или замене этого узла требуется изучение его особенностей и характеристик.

CNC Шпиндельный двигатель 2,2 кВт

CNC Шпиндельный двигатель 2,2 кВт

Полный комплект шпинделя с ЧПУ для вашей новой сборки с ЧПУ, который может резать мягкие материалы, — это то, что вы получаете с этим комплектом двигателя шпинделя с ЧПУ.

Шпиндель весит 5 кг, а весь комплект весит около 10 кг и включает двигатель шпинделя, частотно-регулируемый привод, водяной насос, 16-футовые водопроводные трубы, 2,75-дюймовую щетку для защиты от пыли, 13 цанг ER20 и 10 сверл.

Вы также можете купить шпиндель без комплекта, связавшись с продавцом по электронной почте.

Вы можете установить шпиндель на любую раму, которая может вместить шпиндель диаметром 3,14 дюйма. Комплект поставляется с цангами ER20 и имеет биение 0,0002 дюйма, что является довольно хорошей точностью.

Вы можете изменять скорость шпинделя от 0 до 24 000 об / мин с помощью частотно-регулируемого привода, который обеспечивает мощность 2,2 кВт. ЧРП, поставляемый с комплектом для управления скоростью шпинделя, представляет собой блок 220 В, 0-400 Гц.

Шпиндель для станка с ЧПУ имеет водяное охлаждение, а в комплект входит погружной насос на 220 В, что делает его пригодным для долгой работы.

Шпиндель, частотно-регулируемый привод и водяной насос вместе могут потреблять ток около 15 А, поэтому вам, возможно, придется предоставить соответствующие выключатели для его настройки.

Используемые разъемы представляют собой авиационные вилки и обеспечивают хорошую гидроизоляцию.

Хорошо промаркированные провода, а также документация и видео помогут вам в процессе установки. Кроме того, на Youtube есть множество видеороликов о настройке этих шпинделей, которые помогут вам в этом.

CNC Шпиндельный двигатель 4 кВт

CNC Шпиндель для станка с ЧПУ 4 кВт

Этот шпиндель весит около 8 кг и является крепким шпинделем. Его размер составляет 100 мм.

С этим шпинделем вы получаете цангу ER20, которая позволяет использовать инструменты с диаметром вала от 0,039 до 0,512 дюйма и имеет биение 0,0004 дюйма.

HongYang также производит шпиндели ER11 на 1,5 кВт, ER25 на 4 кВт, ER32 на 7,5 кВт, все из которых доступны на AliExpress

Вы можете изменять скорость шпинделя от 1 до 24 000 об / мин. Чтобы управлять скоростью шпинделя, вам нужно подключить его к VFD.

Он рассчитан на 220 В, может производить мощность 4 кВт и потреблять максимальный ток 10 А при частоте 400 Гц.

Шпиндель имеет водяное охлаждение и может использоваться для фрезерования или гравировки по дереву, камню и мягким металлам, таким как алюминий.

Эти шпиндели бесшумны и хорошо сбалансированы, что обеспечивает хорошую стабильность при работе на высоких скоростях.

Материал конструкции прочный и может служить долго.

Для станков по дереву

На деревообрабатывающих фрезерах применяются конструктивно практически такие же шпиндели, как и на металлообрабатывающих. На простых станках используются прямые валы с патроном или цангой для зажима фрезы. Также валы с резьбовым зажимом под насадные фрезы.

На изображении – шпиндель простого фрезера по дереву с дисковой насадной фрезой.

На них насаживаются фрезы самого разного профиля, под выборку паз/шип для вагонки, плинтусного профиля, шипы для сращивания, обработки цилиндрических деталей за два прохода (с двух сторон по полукругу) и т.д.

На современных деревообрабатывающих фрезерах с программным управлением применяются сложные шпиндели с собственным электродвигателем, описанные выше.

Особенность шпинделей для деревообработки в более высоких оборотах. При этом смазка в подшипниках склонна к перегреву, поэтому применяются термостойкие смазки для высокооборотных узлов.

Какой шпиндель использовать для обработки стали

Обычно для обработки стали требуются низкие обороты (по сравнению с числом оборотов в минуту для алюминия и дерева) и высокая мощность шпинделя с ЧПУ.

Возможность обработки стали также зависит от жесткости вашего станка и используемых инструментов. Для стали рекомендуется выбирать шпиндель с большой мощностью при низких оборотах.

Силы, действующие на инструмент и, следовательно, на шпиндель, больше при обработке твердых материалов, таких как сталь.

Желательно выбирать шпиндель со стальным корпусом, жесткой конструкцией и керамическими подшипниками. Керамические подшипники выдерживают биение с большей силой, чем металлические шариковые подшипники.

Мощность и скорость фрезерного шпинделя с ЧПУ определяются также типом операции обработки, которую вы собираетесь выполнять.

Например, сверление стали требует больше энергии, чем фрезерование или токарная обработка стали.

Обычно при обработке стали скорость фрезерования на 50% выше, чем скорость сверления.

В случае токарной обработки скорость может быть на 100% больше, чем при сверлении.

Для предприятий, которым необходимо выполнять тяжелую производственную работу, я настоятельно рекомендую шпиндели ATC вместо обычных шпинделей с ЧПУ.

Преимущества

Возможности фрезерного ЧПУ станка обуславливаются выбранной разновидностью шпинделя и его техническими характеристиками. Фрезерные шпиндели обладают такими преимуществами:

1. Общая прочность конструкции станка значительно возрастает.
2. Увеличивается КПД оборудования.
3. Современные механизмы изготавливаются из высококачественных материалов, которые выдерживают большие нагрузки.

Чтобы оборудование прослужило дольше, а заготовки не портились в процессе обработки, нельзя забывать про установку системы охлаждения. Если выбрано водное охлаждение, необходимо придумать куда спрятать шланги для подачи жидкости и установить емкость с самой жидкостью. При выборе воздушной системы охлаждения нельзя забывать про очистку фильтров, которые засоряются во время работы с различными материалами.

Факторы, которые следует учитывать при выборе шпинделя для вашего фрезерного станка с ЧПУ

Размер и вес.

Размер двигателя определяет, можно ли его правильно установить на ваш фрезерный станок с ЧПУ. Также важно учитывать форму шпинделя, поскольку существуют шпиндели цилиндрической и квадратной формы.

Убедитесь, что рама вашего фрезерного станка с ЧПУ достаточно прочна, чтобы выдержать вес шпинделя. В шаговых двигателях на осях должны иметь достаточный крутящий момент для обработки веса двигателя.

Скорость и мощность

Скорость шпинделя определяет диапазон работы, которую вы можете выполнить. Например, резка мягких материалов требует низкой скорости, так как большие куски материала можно легко отрезать.

В случае металлов срезание больших кусков металлов затруднено, и, следовательно, количество материала, удаляемого за один проход, значительно уменьшается.

Чтобы добиться высокой скорости резания, вам придется увеличить скорость шпинделя, чтобы делать больше резов в минуту.

Мощность шпинделя — еще один фактор, ограничивающий ваши проекты. Шпиндель с достаточной мощностью может обеспечить плавный рез и предотвратить повреждение заготовки. С другой стороны, шпиндель без достаточной мощности может привести к его остановке.

Тип охлаждения

Шпиндели с очень высокими оборотами имеют тенденцию быстро нагреваться, поэтому важно обеспечить надлежащее охлаждение шпинделя.

Наиболее распространенными типами охлаждения, доступными для шпинделей, являются воздушное охлаждение и водяное охлаждение. Вода имеет более высокую теплоемкость, чем воздух, и, следовательно, она может отводить больше тепла от двигателя. Лучше использовать дистиллированную воду вместо обычной, чтобы не повредить шпиндель.

Шпиндели с воздушным охлаждением, как правило, имеют лучшие характеристики крутящего момента, чем шпиндели с водяным охлаждением, благодаря своей конструкции. Но шпиндели с воздушным охлаждением производят больше шума, чем шпиндели с водяным охлаждением.

Обычно, шпиндели с водяным охлаждением служат дольше и обеспечивают лучшую точность, чем шпиндели с воздушным охлаждением.

Основной проблемой при эксплуатации шпинделя с водяным охлаждением является влияние климатических условий. Так как в холодную погоду вода может замерзнуть и помешать вращению шпинделя.

Водяное охлаждение предпочтительнее воздушного охлаждения, если шпиндель используется в течение продолжительных периодов времени.

Контроль скорости

Шпиндель с низким энергопотреблением может управляться драйверами двигателя с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией).

VFD (частотно-регулируемый привод) предпочтительнее для мощных шпинделей, поскольку они обеспечивают лучший контроль и стабильную работу.

Необходимо выбрать правильный ЧРП для вашего шпинделя. Неправильная конфигурация может немедленно вывести из строя ваш шпиндель. Убедитесь, что номинальное напряжение, ток и частота шпинделя соответствуют вашему VFD (если у вас уже есть VFD).

Также можно управлять скоростью шпинделя с помощью контроллера, который запускает ваши шаговые двигатели. Я подробно рассказываю о контроллерах GRBL с ЧПУ здесь — Лучшие контроллеры с ЧПУ GRBL для любителей .

Устройство и характеристики

Обработка металла на станках получила широкую распространенность. Это и не удивительно, с появлением машинизированного оборудования значительно, в разы увеличилась производительность труда, а сам процесс изготовления металлических изделий стал намного проще – рабочие тратят меньше времени на один производственный цикл.

Создание станочного оборудования также обеспечило:

• Более высокое качество деталей, хороший класс точности.
• Снижение итоговой стоимости всех работ.
• Увеличение скорости производства.

Практически ни один станок не обходится без фиксации шпинделя – что это расскажем на примере токарного аппарата. Это элемент, который отвечает за крепкую и надежную установку на одном месте заготовки. Если брать в качестве образца токаря, то он крепит металлический брусок или вал между двумя бабками, с одной из сторон которой установлен такой держатель. Вторая очень простая иллюстрация – это дрель. Здесь для того, чтобы удержать сверло или другой инструмент, тоже нужно монтировать его внутрь шпинделя.

Само слово имеет немецкое происхождение. Spindel – это веретено, то есть то, что имеет возможность вращаться в разные стороны. Конструктивно это вал. Сам термин в основном применяется в таких направлениях как станкостроение, металлообработка и деревообработка, соответственно. Это крайне важный элемент, без него не может быть представлена работа ни единого устройства. Задача детали – передавать усилие, которое генерирует электродвигатель, к обрабатываемой заготовке из металла или дерева, пластмасса. На вал крепится приспособление для центрирования и зажима данного бруска.

Объясним еще раз на простом примере, чтобы понять, что есть две основные цели – вращаться и держать заготовку. В токарном станке есть шпиндель. С одной стороны прикреплено зубчатое колесо, посредством него происходит передача усилия. Со второго края вала расположен подшипник. На него прикрепляется патрон для зажима.

Но, казалось бы, зачем еще он нужен, если можно присоединять металлический или деревянный образец непосредственно к коробке передач, редуктору? Дело в том, что эти части станка не приспособлены к повышенным вибрациям и высоким нагрузкам, они просто сломаются от них. А вот вал может стать посредником, который и принимает на себя все механические (и термические) воздействия. К тому же, на одной его стороне есть патрон, который имеет элементы крепления – резьбу, шлицы, пазы, то есть универсально подходят под конкретную цель крепежа.

Какие можно назвать особенности устройства шпинделя:

• Крепление осуществляется с помощью подшипника качения. Это прочный узел, стандартный, но он тоже имеет различные исполнения. Например, одни могут иметь устойчивость к вибрации, другие – более дешевую стоимость. Намного лучше работают станки, оснащенные системой подачи охлаждающей и смазывающей жидкости, потому что в таком случае подшипники меньше испытывают напряжение и трение, тем самым значительно увеличивая срок годности.
• Основное вращательное движение вал получает от асинхронного двигателя. Он устанавливается в корпусе оборудования – обычно в правой бабке. Сперва электродвигатели питались только от трехфазных источников и устанавливались непосредственно на производствах. Считалось, что они обладали более высокой мощностью. Но сейчас производят аппаратуру, которая питается от 220 В, поэтому может быть размещена и в обычных условиях – часто токарные или фрезеровочные установки стоят в гаражах и иных «домашних» постройках для личного пользования.
• Шпиндель может получать вращательное движение напрямую от электродвигателя, но чаще – через дополнительный узел, например, ремень. Ременная передача удобна – эта деталь недорого стоит, легко крепится, а также проста в использовании, но на очень высоких оборотах она может проскальзывать. В таких случаях, когда нужна большая скорость, устанавливают зубчатые колеса, шестерни.
• Основное крепление, которое находится с края вала, – это цанговый патрон. Это позволяет осуществить надежное крепление хвостовика любого диаметра. Практически все инструменты для резки по металлу, для сверления оснащены таким наконечником (хвостом), а если нет, то крепить приходится по внешнему краю, что намного менее надежно и допускает значительные расхождения и вибрации.
• Очень важно при промышленном производстве – наличие системы охлаждения на токарных или фрезерных станках. Она играет большое значение – продлевает максимальный период эксплуатации, а также время беспрерывной металлообработки.
• Самые сложные шпиндели – у аппаратуры с ЧПУ. Дело в том, что наличие пульта числового управления делает возможным изготовление деталей с максимальной точностью. Это, в свою очередь, требует минимальных вибраций. Такую качественную аппаратуру можно заказать через интернет на сайте компании . Здесь представлены качественные станки для обработки металлических заготовок.
• Степень фиксации вала напрямую зависит от скорости вращения. Чем она выше, тем более надежно должно происходить крепление.