Как выбрать шпиндель для фрезерного станка

Как выбрать шпиндель для фрезерного станка

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/конусная фреза, гравер, сверла) может использоваться цанга с разным типом гайки (ER11, ER16).

Информация 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 естественно тише, и лучше охлаждает, что добавляет мощности шпинделю. Например на шпинделе, мощностью 3,5 кВт с водяным охлаждением уже можно гравировать сталь, с воздушным охлаждением шпиндель 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, например, алюминий.

Шпиндели по металлу — у них отдельно вынесен шпиндель двигателя из-за чего у них более мощный крутящий момент на ту же мощность шпинделя. В таком случае мощность 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.

То есть шпиндель мощностью 1,5кВт может быть разный по крутящему моменту или по скорости вращения. Для твердых материалов важен больше крутящий момент, 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.

Самодельный фрезерный станок по дереву: составные части устройства, примерный процесс изготовления

Фрезерование древесины представляет собой технологичный процесс обработки посредством вращающихся резцов, которые позволяют отделять часть стружки. При этом данная операция может быть применена как к профильным, так и плоским поверхностям различных деталей. На концах элементов можно формировать всевозможные соединительные отверстия и гнезда.

На фото представлено устройство, сделанное самостоятельно.

Начальная информация о процессе

Прежде чем сооружать самодельные фрезерные станки по дереву, рекомендуется ознакомиться с данным способом обработки более подробно. В качестве основного элемента в данном случае выступает специальная насадка с большим количеством зубчиков.

В зависимости от ее типа можно произвести тот либо иной способ фрезерования:

• Концевая обработка направлена в первую очередь на то, чтобы сделать в детали канавку или паз определенного размера.
• Фасонная технология подразумевает проведение работ с профильными элементами вроде багетов, шестерней, а также оконных рам.
• Торцевая методика фрезерования, как правило, применима к максимально большим поверхностям.

Наглядно демонстрируется схема торцевого фрезерования.

Дополнение! Достаточно часто используются специализированные фрезы, позволяющие делать фигурный срез. При таком варианте можно легко осуществить раскрой материала с дополнительной обработкой крайней части.

Составные части устройства

Чтобы сделать своими руками непосредственно самодельный стационарный фрезерный станок по дереву, необходимо ознакомиться с основными компонентами данного механизма. Самостоятельное изготовление подобного приспособления для обработки поможет сэкономить, так как цена готовой продукции относительно высока.

Приводящий механизм

На этапе проектирования начинающий мастер должен решить, какой мощности двигатель будет использоваться. Если при эксплуатации не предполагается осуществлять глубокую выборку древесины, то можно обойтись мотором с мощностью не более 500 Вт. Однако на практике такие станки очень часто глохнут.

Рекомендуется взглянуть на чертежи самодельного фрезерного станка по дереву.

Оптимальный вариант заключается в применении двигателя, мощность которого колеблется в пределах 1-2 кВт. При наличии такого агрегата можно использовать практически любые типы фрез, осуществляя обработку древесины в стандартном режиме.

Для проведения работ может подойти как электрический лобзик по дереву, так и ручные инструменты, вроде дрели или болгарки.

При выборе двигателя немалую роль играет количество оборотов, производимое за одну минуту. Чем выше показатель, тем равномернее и чище будет срез. Лучше всего, если мотор рассчитан на подключение к бытовой сети с напряжением 220 вольт.

Регулировочный лифт

Когда изготавливается самодельный фрезер по дереву, определенное внимание следует уделить данному приспособлению. Лифт обычно состоит из корпуса, скользящих полозьев, каретки, резьбовой оси и винта для фиксации.

При включении устройства каретка должна двигаться вниз или вверх. Полозья выполняют функцию защитных ограничителей. Фиксирующий винт позволяет закрепить каретку в одном положении после выбора конкретной высоты. Что касается корпуса, то он удерживает полностью всю конструкцию.

Так выглядит самодельный шпиндель для фрезерного станка по дереву.

Подобное приспособление обеспечивает регулирование выхода сменной насадки непосредственно над поверхностью стола. Для удобства лифт снабжается специальными шестернями.

Опорная конструкция

Если нет готового стола, то его можно легко сделать из древесины. Хотя данный материал боится влаги, из него получаются достаточно долговечные и надежные конструкции. В ходе работ для создания основной плоскости могут использоваться древесные плиты различного типа.

Перед основными работами должны быть составлены чертежи самодельного фрезерного стола по дереву, на которых следует выделить наиболее важные места. При планировании нельзя забывать о технике безопасности. Требуется в обязательном порядке закрыть пространство вокруг вращающейся фрезы.

Можно изготовить примерно такой стол для станка.

Изготовление насадки

При необходимости может использоваться самодельная фреза по дереву, позволяющая осуществлять несложные работы.

Детальная инструкция по изготовлению подобной насадки приведена ниже. Деталь будет изготавливаться непосредственно из полотнища резака поэтапно.

1. Сначала делается отверстие точно в центральной части. Для этого используется сверло из твердых сплавов. Заусенцы и другие дефекты устраняются при помощи алмазного надфиля.
2. Следом производится центрирование диска. Простым карандашом четко обрисовывается контур. Внешние края подравниваются на станке с установленным шлифовальным кругом.
3. Далее проделываются зубчики с помощью отрезного круга. Их количество обычно составляет около 20 штук. Угол наклон прорезей должен соответствовать 30 градусам.
4. На завершающей стадии подготовленная насадка устанавливается непосредственно на станок. Для тестирования можно использовать ненужную заготовку из дерева. Выборка древесины должна происходить равномерно.

Показан один из этапов изготовления детали.

Внимание! Самодельные фрезы по дереву для ручного фрезера или станка не рекомендуется подвергать термической обработке в домашних условиях, так как качество режущего элемента может только ухудшиться.

В качестве заключения

Отталкиваясь от вышеизложенной информации, многие начинающие мастера смогут самостоятельно соорудить незамысловатый деревообрабатывающий станок, который может применяться для осуществления несложных работ. Конечно же, сравниться с готовым оборудованием, например, качественной дисковой пилой по дереву, он не сможет, но производить нехитрые операции будет способен. В качестве наглядного пособия желательно использовать специальное видео в этой статье.

Мини-фрезерный станок своими руками

Шаг первый. Нарезаем материал и собираем основу
Первым делом нарезаем трубы для основы, автор решил использовать трубы из алюминия, их легко резать, да и станок получится легким. Конечно же, можно использовать и стальные трубы с максимально тонкой стенкой.

В основание будет установлено два редукторных мотора, сверлим под них отверстия. Когда все будет готово, основу можно собрать, автор все собирает при помощи заклепочного пистолета, это быстро и просто.

Шаг второй. Протяжка
Делаем протяжку, которая будет двигать каретку к нам или от нас при работе станка. Для начала делаем «линейные подшипники», которые будут скользить по направляющим рамы. Такие подшипники автор сделал из ДВП, материал легко и надежно склеивается при помощи суперклея.

Блоки соединены между собой профильными трубами, каждый блок будет тянуть на себя отдельный редукторный мотор.

В блоках автор сделал крепежи и вклеил гайки, ну а к валам моторам через муфты были подключены резьбовые стержни. В зависимости от направления вращения валов, платформа будет ехать к вам или от вас.

На этом же шаге автор сделал ножки для станка из ДВП, а также было установлено перекрытие, столешница, на котором будет находиться обрабатываемое изделие.

Шаг третий. Каретка с основным мотором
Для начала крепим к нашей протяжке вертикальные стойки, а между ними крепим профильные трубы, которые будут служить рельсами для каретки. Саму каретку автор собрал из ДВП, все склеив при помощи суперклея.

Двигать каретку по рельсам будет еще один редукторный мотор, ставим на его вал резьбовой стержень, а гайку вмонтируем в каретку.

Помимо всего прочего, на каретке стоит еще одни редукторный двигатель, который будет опускать или поднимать основной рабочий мотор, тем самым регулируя глубину фрезеровки.

Шаг четвертый. Сборка
Собираем станок, на каретку ставим регулятор оборотов, чтобы можно было настроить нужные обороты фрезы для конкретной работы.
Также собираем панель управления, она состоит из тумблеров, которые автор закрепил на куске оргстекла. При желании эти тумблеры можно заменить электроникой, но автор все сделал максимально просто.

Можно проводить испытания, предметом для экспериментов послужила плита, отлитая из эпоксидной смолы. Машина легко работает с таким материалом, образуется много стружки. Автор делает проход за проходом, равномерно снимая слой смолы. Исходный результат нам автор так и не показал, но в целом научить такой станок работать вполне реально!

На этом проект завершен, надеюсь, вам самоделка понравилась, и вы нашли для себя полезные мысли. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить подобное. Не забывайте делиться с нами своими идеями и самоделками!

Выбор шпинделя для фрезерного станка с ЧПУ

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

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

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:

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.

Моторы постоянного тока.

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

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

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

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.

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.