Обзор по шпинделям

Существует множество разновидностей двигателей, которые в современном мире используются в качестве шпинделей, но я расскажу о тех из них, которые применяются в 3D фрезерных станках с ЧПУ, уделив особое внимание шпинделям для малых станков, в том числе собираемых своими руками или.

Основные виды шпинделей для малых ЧПУ:

  • Коллекторные, с воздушным охлаждением
  • Асинхронные с воздушным охлаждением
  • Асинхронные с водяным охлаждением.


Коллекторные с воздушным охлаждением.

Как правило, применяются в самодельных станках, когда главная задача – сделать станок как можно дешевле. Такие шпиндели имеют массу недостатков и только одно достоинство: низкая цена. Главный недостаток выделить трудно, потому что все они очень неприятны. Коллекторные шпиндели очень громко шумят при работе, частота вращения вала непостоянна и сильно зависит от нагрузки на фрезу, что не позволяет точно задать нужные режимы резания, они требуют регулярного ухода и периодической замены щёток коллектора, излучают сильные электромагнитные помехи и могут даже быть источником искр при сильном износе коллектора или щеток. Мощность, указанная на корпусе и в паспорте такого шпинделя, соответствует реальности только при работе шпинделя на полных оборотах, при снижении частоты вращения мощность падает и на нижнем пределе регулировок может составлять менее 10% от заявленной мощности. Станок, оборудованный таким шпинделем, не рекомендуется оставлять работающим без присмотра даже на несколько минут, а между тем процесс обработки хорошего 3D изделия очень часто занимает несколько часов.


Асинхронные с воздушным охлаждением.

В станках с ЧПУ такие шпиндели применяются в комплекте с инвертором – устройством, преобразующим 1 фазу 220 вольт в 3 фазы по 200 вольт, а частоту сети 50 герц превращают в более высокую, регулируемую на выходе инвертора. Как правило, диапазон регулировок составляет от 100 до 400 герц, что позволяет управлять оборотами шпинделя при помощи частоты в пределах от 6 000 до 24000 оборотов в минуту. Такая связка асинхронного шпинделя и инвертора позволяет добиться стабильной частоты вращения независимо от нагрузки на фрезу, и почти неизменной мощности на валу независимо от частоты вращения. Эти шпиндели не имеют изнашиваемых щёток, что позволяет эксплуатировать их годами без техобслуживания. К недостаткам следует отнести сильную зависимость температуры шпинделя от температуры окружающего воздуха, относительно сильный нагрев корпуса шпинделя, и свист крыльчатки воздушного охлаждения на высоких оборотах. Кроме того, при использовании такого шпинделя с выключенной системой аспирации (стружкоотсос) поток охлаждающего воздуха раздувает стружку по всему помещению, в котором работает станок. Однако, отсутствие необходимости в подаче и циркуляции охлаждающей жидкости привлекает многих пользователей, и они готовы по этой причине мириться с некоторыми неудобствами.

К недостаткам асинхронных шпинделей, как с воздушным, так и с водяным охлаждением, относится их высокая цена.


Асинхронные с водяным охлаждением.

Все преимущества асинхронных шпинделей, описанные мной в разделе про модификацию с воздушным охлаждением, относятся и к шпинделям с водяным охлаждением, но имеют ряд своих неоспоримых преимуществ. Отсутствие крыльчатки воздушного охлаждения и водяная рубашка делает такой шпиндель почти бесшумным на невысоких оборотах. При работе станка, оборудованного таким шпинделем, самый громкий звук это звук, издаваемый фрезой грызущей материал (например дерево). Даже «бзыкание» шаговых двигателей громче звука работающего шпинделя. Громкость звука, издаваемого при работе асинхронного шпинделя без нагрузки, сопоставимо с громкостью звука издаваемого хорошей импортной электробритвой. Зачастую, звук, издаваемый при этом станком громче, но это является следствием резонанса корпуса станка, сам же шпиндель снятый со станка действительно очень тихий. Водяное охлаждение позволяет держать температуру корпуса шпинделя в пределах до 30 градусов по цельсию, что очень положительно сказывается на сроке службы как подшипников, так и шпинделя в целом.

К недостаткам асинхронных шпинделей с водяным охлаждением относится необходимость подключения непрерывной циркуляции охлаждающей жидкости, обычно это вода с небольшим добавлением тосола или антифриза, причем добавляют его в воду не для морозоустойчивости, а для того, чтобы вода не «зацвела». В чистой воде очень быстро начинают образовываться нитевидные водоросли, которые прилипают к внутренним стенкам рубашки охлаждения шпинделя и препятствуют нормальной циркуляции воды и ухудшают охлаждение.

К недостаткам асинхронных шпинделей, как с воздушным, так и с водяным охлаждением, относится их высокая цена.


Это был краткий обзор по трем основным видам шпинделей, применяемых в построении станков с ЧПУ малых и средних размеров. Самодельщики, кроме этого, применяют вместо шпинделя обычные бормашинки типа Fit и Dremel, двигатели от ручных фрезеров, и вообще всё, что вращается от электричества. На больших станках часто ставят шпиндели из описанных мной, но с дополнительными опциями, например, с функцией автоматической смены фрез при помощи пневматики, такие шпиндели очень дорогие и их цена превышает общую цену небольшого настольного 3D фрезерного станка с ЧПУ. В металлообрабатывающих станках для силовой фрезеровки преимущественно применяются шпиндели с низкими скоростями вращения, а в ювелирных фрезерах асинхронные шпиндели, способные развивать до 60000 оборотов в минуту. Но это уже совершенно другая история…..


Внимание...
Товар добавлен в корзину
Внимание...
Товар добавлен в сравнение
Создание Интернет-магазина Fionanikol.ru - PHPShop. Все права защищены © 2003-2018.

Яндекс.Метрика Проверка сайта