В переводе с немецкого шпиндель означает «веретено». Без него не сможет работать большинство видов станков, в том числе и фрезерных. Потому что через шпиндель движение подается от двигателя на фрезу.
Особенности конструкции и технические характеристики
Это один из основных узлов фрезерного станка с ЧПУ, который представляет собой полый металлический вал. К нему крепится держатель для фрезы: оправка, цанга или «натяг». Чтобы оправка надевалась плотно, конец шпинделя выполнен в форме конуса.
Шпиндель фрезерного станка размещается на каретке, переносящей его, оправку и исполнительный орган в трех плоскостях: по осям X, Y, Z.
Вращательное движение посылается непосредственно фрезе, не подвергаясь искажениям от промежуточных механизмов. Важнейшие технические характеристики шпинделей это мощность и частота вращения вала (количество оборотов).
В зависимости от мощности потребления определяются материалы, поддающиеся обработке данным оборудованием:
- фанера, ДСП, МДФ, полимеры — 800 Вт;
- дерево, текстолит, мягкие металлические сплавы (медь, бронза, алюминий) — 1500 Вт;
- натуральный камень, стали — 3000 Вт и более.
Количество оборотов определяет режим работы инструмента. Наиболее распространенные функции:
- гравировка;
- раскрой;
- фрезеровка.
К дополнительным режимам относят обработку специальными граверами, например, V-образными. Например, раскрой деталей из дерева выполняется двухзаходным резаком на 6 миллиметров при частоте не менее 20000 оборотов. Целесообразно приобретать шпиндель с запасом скорости вращения.
Важные свойства
- Достаточно высокая эффективность работы: КПД может достигать 95%;
- высокая надежность и прочность: качественно изготовленный узел очень прочен. Выточенная из бронзы головка практически не ломается;
- конструкция обеспечивает длительную эксплуатацию без ремонтов и поломок.
Охлаждение
Во избежание перегрева и ухудшения прочности металла деталь необходимо охлаждать. Разработано два механизма охлаждения: с помощью воздуха или воды.
При водяном охлаждении через специально предусмотренные выемки в корпусе детали пропускается вода. Ей передается тепло от металла, далее она перетекает в специальную емкость. Не всегда удобно возле станка с ЧПУ держать бачок с водой, поэтому более популярны устройства с водяным охлаждением.
Воздушное охлаждение заключается в прогоне воздушного потока через выемки. Для этого на корпусе детали предусмотрены воздухозаборники. Единственный недостаток этого метода охлаждения — скопление грязи на фильтрах при работе с обильно пылящими материалами. Воздушным охлаждением оборудуется большинство современных моделей фрезерных устройств.
Так как шпиндель функционирует совместно с частотным преобразователем (инвертором), мощности их должны совпадать. В противном случае один из механизмов сломается. Устанавливая более мощную модель шпинделя, следует подобрать подходящий инвертор.
Самые подходящие шпиндели для настольного ЧПУ станка
В качестве шпинделя для маленького станка с ЧПУ можно подобрать одно из следующих устройств:
Ручной гравер. Недостаток гравера это небольшая мощность и низкая скорость вращения. Поэтому работать фрезерный аппарат с ЧПУ сможет только по мягким материалам и с небольшими фрезами.
Бормашина. Отличается тихой работой, плотным зажимом патрона. На малых оборотах двигателя практически не снижается крутящий момент, что является серьезным преимуществом по сравнению с гравером.
Шпиндели из моторов DC. Обладают неплохой мощностью — 0,4 кВт при скорости вращения 12000 оборотов в минуту.
Плюсы:
- слабое биение, позволяющее делать даже печатные платы;
- тихая работа;
- цанга удобного стандарта.
Минусы:
- невысокая мощность;
- необходим отдельный источник питания;
- во время работы сильно греется, поэтому необходимо продумать охлаждение.
Видеоролик о том, как настроить шпиндель станка с ЧПУ китайского производства в МАСН и как настроить инвертор для управления шпинделем:
Обзор и сравнение шпинделей с охлаждением
Модель | ET65-0.8 | ET100-3-220 | ЕТ125-5.5 | ET150-11 |
Напряжение, В | 220 | 220 | 380 | 380 |
Максимальный ток, А | 4 | 12 | 11 | 22 |
Мощность, кВт | 0,8 | 3 | 5,5 | 11 |
Момент, Нм | 0,32 | 1,27 | 2,2 | 8,75 |
Число полюсов | 2 | 2 | 2 | 4 |
Внешний диаметр, мм | 65,8 | 100 | 125 | 150 |
Цанговый зажим | ER11 | ER20 | ER25 | ER40 |
Вес, кг | 3 | 9 | 27 | 46 |
Цена, руб | 25765 | 60712 | 128049 | 292705 |
ET65-0.8
ET100-3-220
ЕТ125-5.5
ET150-11
ET65-0.8
ET100-3-220
ЕТ125-5.5
ET150-11