Шпиндель для фрезерного станка своими руками

Шпиндель фрезерного станка

Фрезерные станки встречаются крайне часто, так как их основное предназначение заключается в обработке плоских поверхностей, шпонок и других деталей. Крепить режущий инструмент, в качестве которого выступает фреза, можно за счет шпинделя. Современный шпиндель фрезерного станка характеризуется довольно большим количеством различных особенностей, о которых далее поговорим подробнее.

Особенности конструкции

Фрезерные станки устанавливаются в частных мастерских и промышленных сооружениях. В последнее время большое распространение получили варианты исполнения с ЧПУ, так как за счет установленного блока управления автоматизируется процесс обработки и существенно повышается точность. Устройство шпинделя фрезерного станка несколько отличается от соответствующего узла токарного оборудования, так как в первом случае предназначение заключается в закреплении инструмента, во втором — цилиндрической заготовки. Кроме этого, патрон для шпинделя ЧПУ производится с более высокой точностью, так как незначительное отклонение может стать причиной потери точности.

Рассматривая что такое шпиндель и как он устроен, следует уделить внимание нижеприведенным моментам:

1. Основа представлена металлическим валом с повышенной устойчивостью к осевой нагрузке.
2. Специальная конструкция, предназначенная для крепления фрезы, представлена сочетанием оправки и цанги.
3. Исключить вероятность плотного прилегания оправки можно за счет выполнения шпинделя в форме конуса.
4. Современная конструкция фрезерного станка предусматривает размещение шпинделя на специальной каретке, которая может перемещаться сразу в трех координатах. За счет этого обеспечивается высокая функциональность и производительность. При этом чертеж может обладать весьма высокой сложностью.
5. Вращательное движение передается непосредственно фрезе. Многое точное оборудование не имеет промежуточных элементов, которые существенно снижают показатель эффективности и могут стать причиной искажения вращения.
6. Наиболее важными параметрами можно назвать мощность и частота вращения.

Особенности конструкции определяет то, что устройство шпинделя фрезерного станка позволяют устанавливать самые различные насадки. Этот момент существенно расширяет область применения устройства.

Технические параметры

Рассматриваемое устройство характеризуется довольно большим количеством особенностей. Ключевыми техническими характеристиками фрезерного станка по металлу можно назвать нижеприведенные моменты:

1. Мощность. Во многом показатель мощности связана с параметрами установленного электрического двигателя. Измеряется показатель в Вт, может варьировать в достаточно большом диапазоне. Выбор по мощности проводится в соответствии с областью применения станка.
2. Частота вращения. Шпиндель фрезерного станка может вращаться с различной скоростью. При этом современные модели характеризуются тем, что могут изменять частоту вращения ступенчато или плавно.

Шпиндельный фрезерный станок также классифицируется по области применения. В зависимости от показателя мощности выделяют следующие модели:

1. Для обработки полимеров и ДСП, а также МДФ подходят модели, мощность которых составляет 800 Вт. Они обходятся в относительно небольшую сумму, могут устанавливаться в домашней мастерской.
2. Дерево, мягкие цветные сплавы, текстолит характеризуются повышенной степенью обрабатываемости. Именно поэтому рекомендуемая мощность станка составляет 1500 Вт.
3. Распространенные стали, камень и твердые сплавы могут подвергаться механической обработке при мощности 3000 Вт. Этого вполне достаточно для того, чтобы фреза врезалась в материалы с повышенной твердостью.

Не стоит забывать о том, что слишком высокая мощность не всегда является преимуществом оборудования. Это связан с высоким показателем энергопотребления и стоимостью. При выборе часто уделяется внимание и ступенчатости проводимой регулировки.

Современные модели имеют бесступенчатую регулировку, за счет чего существенно повышается точность обработки.

Различные схемы фрезерных станков также обуславливают следующие характеристики:

1. Показатель КПД может достигать до 95%. За счет этого существенно снижаются энергетические затраты, повышается эффективность применения станков.
2. Высокая надежность и прочность. При качественном изготовлении устройство может прослужить на протяжении достаточно длительного периода.
3. Конструктивные особенности позволяют эксплуатировать оборудование на протяжении длительного периода без остановок. Это связано с наличием системы охлаждения.

Во многом эксплуатационные характеристики шпинделя зависят от области применения, требуемой точности обработки. Кроме этого, повышенная степень обрабатываемости обеспечивается за счет охлаждения.

Способы охлаждения

Механическая обработка металла и других материалов становится причиной повышения температуры шпинделя. Это связано с тем, что из-за трения нагревается насадка, по которой высокая температура передается самому шпинделю. Именно поэтому фрезерный шпиндель высокопроизводительного оборудования снабжается специальными элементами охлаждения. Выделяют два типа охлаждения:

1. Водяное применяется на протяжении длительного периода. В этом случае шпиндель для фрезера снабжается специальными отверстиями, через которые происходит подача охлаждающей жидкости. Она вбирает часть тепла, после чего удаляется в специальную емкость. Подобный способ снижения температуры металла характеризуется меньшей популярностью, так как с удалением жидкости может возникнуть довольно много трудностей.
2. В последнее время все чаще встречается системы воздушного охлаждения. Она характеризуется тем, что в устройстве есть специальные отверстия, через которые воздух подается под большим давлением. Единственным недостатком подобного метода можно назвать скопление загрязняющих веществ на фильтре, так как при механической обработке образуется довольно много стружки и пыли.

За счет установки охлаждения есть возможность существенно повысить показатель производительности. Именно поэтому подобный узел является важной неотъемлемой частью оборудования с ЧПУ.

Классификация шпинделей

Встречается довольно большое количество мотор-шпинделей, которые могут устанавливаться на оборудовании фрезеровальной группы. Все они делятся на две основные группы:

1. Домашние или бытовые. Они рассчитаны на относительно небольшую нагрузку, характеризуются сниженной стоимостью. В специализированных магазинах встречаются универсальные варианты исполнения, предназначенные для работы с самыми различными фрезами. Однако, основное ограничение связано прежде всего с диаметральным размером хвостовика.
2. Промышленный шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ выпускают компании, которые специализируются на производстве этого оборудования. Они характеризуются тем, что имеют систему охлаждения, воздушную или водяную.

В последнее время часто в домашней мастерской встречается ЧПУ станок по дереву. Он снабжается узлом сниженной мощности, так как возникающая нагрузка относительно низкая.

На момент эксплуатации бесколлекторный шпиндель для ЧПУ воспринимает исключительно нагрузки, перпендикулярные оси шпинделя, а параллельные возникают исключительно на момент врезания инструмента в поверхность.

Модели промышленного происхождения не нуждаются в периодической чистке и смазывании, могут прослужить в течение длительного периода.

Важным элементом рассматриваемого механизма можно назвать зажимы цангового типа. В большинстве случаев применяется ER11 и ER16 тип, которые подходят для хвостовика с диаметром от 2,5 до 3,2 мм. При этом крепежная часть может быть изготовлена в виде конуса, надежность фиксации от этого не снижается. В продаже встречаются и патроны, рассчитанные на изделия с большим диаметральным размером хвостовой части инструмента. Он подходят для случая, когда нужно проводить снятие большого слоя металла.

Электрошпинделя характеризуются тем, что напрямую соединены с электрическим двигателем. За счет этого существенно повышается КПД и уменьшаются размеры самого устройства. Однако у подобного механизма есть один существенный недостаток, заключающийся в восприимчивости переменной и другой нагрузки. К примеру, если фреза застрянет, то при длительной подаче электрический двигатель может сгореть.

Встречается и самодельный вариант исполнения, который можно изготовить своими руками. Его особенности заключаются в низкой стоимость, а также сниженной надежностью. Специалисты рекомендуют использовать только покупные изделия, так как при работе может возникать существенная нагрузка, приводящая к повреждению хвостовика.

В заключение отметим, что нужно уделять внимание рекомендациям по эксплуатации шпинделя. За счет этого можно существенно продлить срок эксплуатации, исключить вероятность поломки хвостовика закрепляемого инструмента. В продаже встречаются самые различные варианты исполнения шпинделей для фрезерных станков, поэтому с выбором не должно возникнуть существенных проблем.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Шпиндель для самодельного ЧПУ

Идея собрать самодельный станок с ЧПУ возникла давно. Сдерживало отсутствие знаний и нужных деталей. Сегодня есть всё! Это первая статья, в которой я покажу как я собрал шпиндель. Электроника и станина будут описаны в других статьях.

Первым делом я собрал шпиндель с бесколлекторным мотором. Можно было конечно купить готовый фрезер, но у него есть свои недостатки:

Мой фрезер не ноу-хау, таких конструкций в Интернете уже полно, я лишь повторил и эксперимент оказался удачным. Я пока не проводил серьёзных тестов, но первый запуск и попытка фрезеровать фанеру прошли успешно.

Бесколлекторный мотор Aeolian C5045 KV900 (35$)

Скорость вращения: 900 (KV) об/мин/вольт
Постоянный ток: 80 ампер
Макс. Ток: 90 ампер
Входное напряжение: 6-28 вольт
Макс. Эффективность: 98%
Без нагрузки ток: 2.6 ампер
Внутреннее сопротивление: 21 м (Омега)
Мощность: 1185 Вт
Мотор, размеры (диаметр х длина): 50 мм x 45 мм

К мотору регулятор оборотов MYSTERY Fire Dragon 100A

Для регулировки ещё нужен сервотестер

Блок питания любой на 24 вольта не менее 10 ампер. Update: Мой мотор под нагрузкой потреблял около 4 ампер. Не знаю почему так мало, пишут что мотор на 80 ампер. Ответ на этот вопрос я так и не нашел.

Покупал мотор специально с диаметром вала 8 мм, тут и подшипник большой (дольше прослужит) и шкив легко найти с таким же диаметром.

Цанговый патрон купил с диаметром хвостовика 10 мм, хотя наверное сейчас купил бы с диаметром 8 мм, было бы проще, потому что найти шкив с диаметром 10 мм и подходящим количеством и размером зубов оказалось не просто. Кроме того можно у мотора вытащить родной вал и вставить сам хвостовик цангового патрона, в таком случае необходимость в ременной передаче вообще отпадает. Иными словами маховик мотора садят прямо на хвостовик патрона. Хотя и в этом случае есть свои недостатки.

Конструкция у меня простая, всего несколько деталей из фанеры и час времени потрачено на сборку.

Первый тест был с аккумулятором от шуруповёрта на 18 вольт, аккумулятор подсажен. Ремень позволяет избавиться от вибраций, а если мотор поставить на резиновую подушку, то шум будет минимальным. Сверху к мотору можно привинтить лопасти, которые будут обдувать его во время работы.

Результат теста шпинделя положительный, в следующих статьях покажу как я буду собирать станину для самодельного ЧПУ станка.

КОММЕНТАРИИ

Не пойдет. Совсем не держит обороты под нагрузкой (на видео). Проблему надо решать.

Насколько шумный станок в работе? Вот, скажем, за закрытой дверью его слышно? В одной комнате с ним находиться можно? С чем можно сравнить его громкость?

Сергей, станок шумный просто трындец 🙂 В квартире его использовать нельзя. Сами замучаетесь и соседей изведёте.

Хомяк растёт, а колесо подходящего размера в магазине не продаётся, было решено сделать бОльшое колесо из картона. Теперь у Хомы есть прекрасный тренажёр.

Маска просто необходима для полноценного и здорового сна.

Это мой первый станок с ЧПУ собранный своими руками из доступных материалов. Себестоимость станка около 170$.

Как-то пару лет назад мне нужны были шестерни для моих самодельных станочков. Сегодня могу резать их почти в промышленных масштабах на самодельном ЧПУ.

Изготовление шпинделя для станка с ЧПУ до дереву

Шпиндель для станка с ЧПУ по дереву – это один из важных конструктивных элементов технологического оборудования. В механизме производится закрепление инструмента и создается крутящий момент.

Шпиндель для станка с ЧПУ по дереву – это один из важных конструктивных элементов технологического оборудования. В механизме производится закрепление инструмента и создается крутящий момент.

Устройство шпинделя

Конструктивно эта важная составляющая технического устройства выглядит следующим образом:

• на вал из металла закрепляется фреза через натяг, оправку или цангу;
• чтобы режущий инструмент был прочно закреплен, конец шпинделя имеет форму конуса;
• само устройство расположено на каретке для обеспечения перемещения по трем координатным осям;
• вращения передаются на фрезу, которая обеспечивает фрезерование отверстия по заданным параметрам.

Важные технические характеристики – это показатели мощности и количество оборотов режущего инструмента.

Работа фрезерного станка с ЧПУ зависима от мощности, а именно:

1. Для обработки ДСП, МДФ или фанеры достаточно мощности в 800 Вт.
2. Если необходимо фрезой обработать дерево или цветные металлы, то мощности хватит в 1500 Вт.
3. Обработка твердого металла, камня или бетона требует показателя мощности не менее 3000 Вт.

Количеством создаваемых оборотов несложно определить режим функционирования одно- или двухшпиндельного инструмента. Популярностью пользуются режимы гравировки, раскройки или фрезерования.

Выбор шпинделя также должен учитывает запас скорости вращения и мощности.

Изготовление

Чтобы самостоятельно изготовить устройство для фрезерного станка с ЧПУ по дереву необходимо учесть, что конструкция должна воспринимать не одни осевые, но и боковые нагрузки. Зачастую приобретают для этих целей коллекторные двигатели, они дешевые по цене и функционируют на больших скоростях, но переключив их на низкие скорости, они теряют параметры мощности. Чтобы не возникало подобных проблем, на самодельных шпинделях, устанавливается бесколлекторный движок.

В качестве основы предлагается взять дешевый фрезерный станок с числовым программным управлением.

Для конструирования устройства шпинделя потребуется:

• электродвигатель (можно применить марку NTM серия 50-50, 5800 об/мин и мощностью 2 кВт);
• конусообразный вал;
• контроллер для электродвигателя;
• 2 подшипника;
• зажим в виде цанги;
• прибор для определения работоспособности, в том числе вычисления скоростных характеристик при вращении, углов наклона, шагов. Это устройство называется сервотестер.

Последний можно приобрести по низкой цене, важно лишь при выборе принять во внимание удобство крепления.

1. В конструктивном исполнении двигателя имеются два подшипника качения. На вал тоже следует установить два подшипника при помощи держателей. На удлиненном вале устанавливается цанговый зажим для закрепления фрезы. Такое приспособление отлично решает вопрос возникающих боковых нагрузок, которые могут возникнуть не только во время фрезерования металла, но и обработке дерева.
2. Установка контроллера на самодельном устройстве способствует стабилизации крутящих моментов в случаях изменения нагрузки. Это необходимо при производстве чистовых операций.

Стабильность работы самодельного шпинделя можно регулировать за счет сервотестера.

Система охлаждения

Не важно, самодельный шпиндель или приобретенный, в конструкции обязательно должна быть предусмотрена система охлаждения.

Последнюю рекомендуется применять заводского изготовления.

1. Водяная. В корпусе имеются отверстия, специально предусмотренные для прохода воды. От нагрева металла выделяется тепло, которое принимает вода. Теплая жидкость выливается в емкость. Последняя зачатую мешает при обслуживании и ремонтах станка, поэтому наиболее распространен иной вид охлаждения.
2. Воздушная. Воздухозаборники способствуют обдуванию подвергаемых нагреву элементов. Но недостаток существует и у этого устройства – фильтры быстро загрязняются, и их следует постоянно чистить. Но шпиндели, установленные на фрезерном станке при данной системе охлаждения, прослужат намного дольше.

О достоинствах шпинделей

Самодельная конструкция предполагает применение станка с наклонным шпинделем.

1. Оснащение станка недорогостоящими зажимными устройствами.
2. Схемы изготовления несложно найти в интернет – ресурсах.
3. Простота конструкторского решения.
4. Дополнительное оснащение любыми элементами соответствующих параметров.

Если нет уверенности, что выполненный своими руками шпиндель по металлу для ЧПУ или по дереву не будет работать эффективно, то чтобы избежать риска, можно приобрести изделие заводского производства.

Они также обладают рядом преимуществ:

• высокая производительность, КПД достигает 95%;
• надежность конструкции, то есть может функционировать при больших нагрузках и выполнять обработку материалов из камня, металла или дерева;
• бронзовая головка обладает большим ресурсом работы;
• период эксплуатации продолжительный, исключающий ремонт.

Выбор шпинделя осуществляется в соответствии с техническими характеристиками станка.

Разновидности устройств

Шпиндели для фрезерного станка с ЧПУ и их особенности, учитываемые перед выбором:

Шпиндель для настольного фрезерного станка с ЧПУ своими руками

Шпиндель фрезерного станка, оснащенного ЧПУ, является важнейшим конструктивным элементом такого оборудования. В этой детали закрепляется режущий инструмент, и именно она передает ему вращение.

Шпиндели фрезерного станка с ЧПУ, размещенные на подвижном портале

Варианты шпинделей для фрезерного станка

Если вас интересует самый недорогой шпиндель для вашего самодельного фрезерного станка с ЧПУ, то для этого можно использовать серийный гравер. Мощность такого устройства составляет 125 Вт, а цена начинается от 500 рублей. Однако такой шпиндель имеет ряд существенных недостатков. На малых оборотах он выдает слабый крутящий момент, что не позволяет использовать его для обработки заготовок из металла. В связи с этим применять такой шпиндель можно только для гравировки и для обработки заготовок из мягких пород дерева фрезами небольшого диаметра.

Шпиндель из гравера будет, пожалуй, самым бюджетным вариантом

Второй вариант шпинделя для фрезерного станка с ЧПУ, сделанного своими руками, – это бормашина, стоимость которой начинается от 2000 руб. По сравнению с гравером, такое устройство работает существенно тише, совсем незначительно теряет крутящий момент на небольших оборотах, отличается качественным патронным зажимом.

Бормашина «Профиль М-01» с кулачковым патроном, позволяющим применять насадки с хвостовиками различных диаметров

Шпиндель станка для фрезерования можно изготовить своими руками, используя DC-моторы, работающие от напряжения 12–48 В. Мощность таких моторов, способных развивать в минуту 12 000 оборотов, составляет 400 Вт. Такой шпиндельный двигатель отличается следующими преимуществами: отсутствием сильного биения и сильного шума при работе, использованием стандартной цанги ER11A.

Если дооснастить такой шпиндель несложным электронным устройством, то при помощи ЧПУ можно управлять числом его оборотов. Есть у такого шпинделя и недостатки, к которым следует отнести необходимость в дополнительном источнике питания, невысокую мощность, значительный нагрев при работе, что вызывает необходимость его охлаждения. Из-за невысокой мощности самодельный фрезерный станок с таким шпинделем пригоден для обработки только мягких материалов.

Шпиндель самодельного фрезерного станка с ЧПУ из DC-мотора

В качестве шпинделя для самодельных станков с ЧПУ можно также использовать прямошлифовальные машины и фрезеры. Если вы возьмете в качестве шпинделя фрезер модели Энкор ФМЭ-850 Вт, то у вас в распоряжении окажется станок, на котором можно обрабатывать не только деревянные заготовки, но и изделия из фанеры и цветных металлов. Что удобно, в комплекте с таким фрезером идет цанга на 6 мм, для которой есть стандартные переходники 3 в 6 мм. Используя этот переходник, в такой шпиндель можно устанавливать фрезы с диаметрами 0,1–6 мм.

Не все модели фрезеров имеют в своем комплекте такую цангу, что не позволяет применять их для оснащения фрезерных станков с ЧПУ. Есть у фрезера Энкор ФМЭ-850 Вт и недостатки, к которым относятся высокая шумность при работе и отсутствие в конструкции электронного устройства, отвечающего за изменение количества оборотов, что не позволяет использовать его для обработки полимерных материалов (для этого необходимы небольшие обороты фрезера).

Использование вертикального фрезера в качестве шпинделя станка

Если на фрезерном станке с ЧПУ, который вы сделали своими руками, необходимо обрабатывать полимерные материалы, то в качестве шпинделя для него лучше использовать фрезеры торговой марки Sparky. Мощность таких фрезеров может варьироваться в пределах 500–1050 Вт. В конструкции моделей, мощность которых начинается с 750 Вт, предусмотрено электронное устройство, отвечающее за изменение количества оборотов, поэтому их можно использовать для обработки полимерных материалов (акрил, ПВХ, двухсторонний пластик, модельный пластик и др.). Для обработки таких материалов фрезер должен иметь возможность вращаться с небольшим количеством оборотов, не теряя при этом своей мощности. Это предотвращает нагрев в зоне обработки и плавление пластика, а высокая мощность обеспечивает достаточную производительность процесса фрезерования.

Оптимальными по соотношению «цена – качество» являются фрезеры торговой марки Kress, которые также можно использовать в качестве шпинделей для станков, оснащенных системой ЧПУ. Большим преимуществом таких фрезеров является то, что в их конструкции предусмотрена система, которая нормирует биение.

Фрезер Kress в качестве шпинделя

При желании можно оснастить свой самодельный фрезерный станок с ЧПУ профессиональным шпинделем, в конструкции которого предусмотрена система жидкостного охлаждения. Кроме эффективной системы охлаждения, в конструкции такого шпинделя есть 3–4 подшипника, что значительно повышает его надежность и точность обработки (здесь стоит заметить, что в шпинделях обычного бытового оборудования установлено только 2 подшипника). К достоинствам таких устройств следует отнести отсутствие в их конструкции быстроизнашиваемых щеток и низкий уровень шума при работе. Самым большим недостатком таких шпинделей является то, что их стоимость начинается от 7000 рублей. Кроме того, дополнительно придется потратиться на приобретение частотного преобразователя для системы охлаждения, который стоит порядка 6000 рублей.

Заводской поворотный шпиндель для станка с ЧПУ

Шпиндель для станка с ЧПУ своими руками

Чаще всего для станков с ЧПУ, которые сделаны своими руками, используют устройство для резки металла «Дремель» или китайские аналоги подобного оборудования, которые без проблем можно приобрести в любом городе РФ.

Между тем применять такие устройства в качестве шпинделя фрезерного станка не совсем правильно, так как они очень быстро приходят в негодность. Все дело в том, что в их конструкции предусмотрен только один упорный подшипник, что не дает им возможности длительное время воспринимать боковые нагрузки, характерные для фрезерной обработки.

Очень часто для самодельных фрезерных станков приобретают шпиндели, в которых установлены коллекторные двигатели. Такие устройства стоят недорого и хорошо работают на высоких оборотах, а на низких значительно теряют свою мощность. Этих проблем можно избежать, если установить на свой станок шпиндель с бесколлекторным двигателем.

В качестве готовой основы можно использовать недорогой фрезерный станок с ЧПУ, а для изготовления для него шпинделя своими руками вам понадобятся следующие комплектующие:

• электродвигатель бесколлекторного типа (NTM серии 50-50 580 KV/2000 Вт);
• удлиненный вал;
• контроллер для бесколлекторного двигателя;
• сервотестер.

Электродвигатель бесколлекторный ARES PRO SPEC

Сервотестер, который необходим для регулировки скорости вращения шпинделя, можно приобрести самый недорогой. Важно только обращать внимание на удобство крепления такого устройства к самому фрезерному станку с ЧПУ.

Удлиненный вал такого двигателя позволяет закреплять фрезу непосредственно на нем при помощи цангового зажима. Для этого на вал двигателя посредством держателей устанавливаются два подшипника, два встроенных подшипника качения имеет также и сам двигатель. Собранная таким образом конструкция отлично противостоит боковым нагрузкам, возникающим при фрезеровании на станке не только металла, но и заготовок из мягкой древесины.

Схема установки подшипников (нажмите для увеличения)

Контроллер, который вы будете использовать для двигателя шпинделя, обладает функцией стабилизации его оборотов при изменениях нагрузки. Эта функция особенно полезна для выполнения технологических операций по чистовой обработке заготовок из древесины, пластика и металла.

После такой несложной и малозатратной модификации вы получите в свое распоряжение фрезерный станок с ЧПУ, обороты вращения шпинделя которого можно регулировать при помощи сервотестера (обеспечивать стабильность оборотов будет контроллер).

Что такое шпиндель для фрезерного станка и как его изготовить своими руками

В оборудовании для производства металлических изделий есть ключевые детали, без которых невозможно качественно обрабатывать заготовки. Шпиндель фрезерного станка является одной из таких деталей, в которой закрепляется режущий инструмент и происходит вращение. Без этого элемента невозможна работа по обработке дерева или металла на станке. Из-за важности этой детали в процессе металлообработки желательно знать, как она функционирует, на какие виды подразделяется и можно ли ее изготовить самостоятельно.

Конструкция и технические особенности

Зная устройство фрезерного станка, человек сразу же понимает, что такое шпиндель и где он располагается. Для тех, кто не знает конструкции и технических параметров, необходимо разбираться во всем постепенно.

Шпиндель представляет собой полый металлический вал, являющийся ключевым узлом в фрезерном станке. Устанавливается эта деталь на специальной каретке, с помощью которой он передвигается в трех плоскостях — X, Y, Z. При включении двигателя вал напрямую передает вращательное усилие на фрезу (если речь идет о станке, в котором используются фрезы по металлу). Благодаря отсутствию дополнительных элементов при передаче усилия от двигателя, вращательный момент не искажается.

Классификация

Разделить фрезерный шпиндель можно по техническим характеристикам и способу использованию.

Деление в зависимости от мощности:

• Станки для работы с фанерой — 800 Вт. На маломощном оборудовании обрабатывается фанера, ДВП, ДСП, МДФ.
• Оптимальная мощность для фрезерного станка по дереву с ЧПУ — 1500 Вт. С такой мощностью обрабатывают мягкие сплавы металлов, текстолит.
• Оборудование мощностью от 3000 Вт. Подходит для стали, натурального камня.

Одновременно с разделением по мощности станки подразделяются по своему функционалу. Они могут использоваться для нанесения гравировки, раскроя металла и фрезеровки.

Дополнительную обработку металла производят V-образными граверами. Если речь касается раскроя деталей из различных материалов, лучше покупать фрезерный шпиндель, у которого будет запас скорости вращения.

Также фрезерные шпиндели можно разделить на две группы в зависимости от использования:

• Шпиндели, устанавливаемые в бормашинах, ручных фрезерных станках, дрелях.
• Промышленные модели. Используются в станках, изготавливаемых для большого производства. Они способны выдерживать большие нагрузки, имеют износоустойчивые детали, керамические подшипники. Чтобы оборудование не выходило из строя из-за интенсивной работы, на него может устанавливаться дополнительно охлаждение. На поверхности с большим уровнем трения с помощью специальной автоматической системы подается смазка.

Если в качестве шпинделя используется дрель или бормашина, необходимо учитывать, что она не способна выдержать постоянные интенсивные нагрузки и подшипники начнут выть спустя короткий промежуток времени.

Способы охлаждения

При обработке металла с помощью промышленного оборудования можно повредить листы или детали. Заготовки необходимо охлаждать. Для этого были разработаны две системы:

• Водяная система охлаждения. Изначально в корпусе шпинделя проделываются отверстия, через которые проходит вода. Она забирает с собой тепло от металла и стекает в отдельную емкость. Необходимо наличие отдельной емкости рядом со станком, что в некоторых ситуациях неудобно.
• Воздушная система охлаждения. В детали устанавливаются воздухозаборники, благодаря которым через нее проходит воздушный поток. Воздушная система устанавливается на все современные станки с ЧПУ. У нее есть один серьезный минус. Фильтры, установленные на воздухозаборниках, быстро засоряются после работы с пылящимися материалами.

Воздушные системы более удобны для больших производств.

Преимущества

У шпинделей есть несколько преимуществ:

• КПД этих деталей достигает 95%, что считается очень высоким показателем.

• Для производства изготавливаются шпиндели с высокими характеристиками в плане износоустойчивости и надежности. В новых моделях устанавливаются головки, изготовленные из бронзы.
• Не требуется частый ремонт благодаря надежности подвижных механизмов.

При эффективной системе охлаждения, изготавливаемые детали не будут иметь дефектов после обработки.

Как подобрать шпиндель фрезерного станка по мощности

Как говорят опытные фрезеровщики: «При выборе шпинделя, нужно помнить правило о том, что чем больше скорость вращения двигателя, тем функциональнее становится оборудование». При выборе шпинделя для фрезерного станка, в первую очередь, нужно учитывать количество совершаемых оборотов:

• Для сверловки и гравировки оптимальная мощность шпинделя — 600 Вт.
• Для фрезерования металла — от 600 до 1400 Вт.
• Если станок будет модернизироваться со временем или через него будут пропускаться детали, изготавливаемые из твердой стали, требуется выбирать мощность более 1600 Вт.

При работе на больших оборотах, нельзя забывать про хорошую систему охлаждения.

Шпиндели нельзя долго использовать на мощности в 90%. В противном случае подвижные механизмы быстро выйдут из строя. Оптимальный расход мощности — 60–80%.

Как изготовить своими руками

При недостатке средств или невозможности установки заводского оборудования в самодельный станок его можно изготовить самостоятельно. Для этого нужны следующие комплектующие:

• главная деталь — бесколлекторный двигатель;
• контролер для двигателя;
• сервотестер;
• удлиненный вал.

Изготовление шпинделя для станка своими руками начинается с приобретения всех комплектующих. Устройство контролирующее количество оборотов двигателя (сервотестер) рекомендуется устанавливать на любые двигатели, в которых невозможно изменять количество оборотов. Можно купить дешевую модель, главное обратить внимание на тип его крепления к станку. Он не должен мешать при работе.

Вал должен быть удлиненным, чтобы на него можно было закреплять фрезы с помощью цангового зажима. Дополнительно на него необходимо закрепить два подшипника. В двигателе должны быть установлены еще два подшипника. Чертеж по сборке можно найти в интернете. Конструкция будет защищена от боковых нагрузок. С помощью самодельного станка обрабатывают металл и древесину твердых пород.

У самодельных конструкций есть преимущества:

• Сборка шпинделя собственными руками не потребует серьезных финансовых затрат.
• Провести работы самостоятельно не так сложно, как ожидают новички в металлообработке. В интернете существуют пошаговые инструкции и обучающие видео.
• Списки материалов, деталей и чертежи можно найти в открытом доступе.

Однако по техническим характеристикам промышленные детали во многом превосходят самоделки. Важно изготовить надежную и массивную станину, которая предотвратит появление вибрации.

Обслуживание

Промышленное и самодельное оборудование требует постоянного обслуживания и соблюдения правил эксплуатации:

• Перед началом обработки деталей требуется проверить все крепежные элементы.
• После включения двигателя нельзя сразу же начинать работать. Шпиндель нужно разогреть.
• Перед выключением оборудования подвижному механизму необходимо дать остыть.
• При использовании воздушной системы требуется раз в неделю проверять состояние фильтров и прочищать их при загрязнении.
• Подшипники и подвижные элементы требуется очищать от накопившегося мусора после работы за станком. Дополнительно их нужно смазывать для лучшей работы и медленного загрязнения.
• Если используется водная система охлаждения, необходимо использовать смазочно-охлаждающие эмульсии, которые рекомендует производитель.

При длительной эксплуатации необходимо наблюдать за состоянием подшипников и менять их, если появляются посторонние звуки. Иных расходов эта деталь не несет. При поломке составных частей конструкции требуется заменить их, но не восстанавливать. При больших нагрузках восстановленные детали сломаются по старым трещинам.

Шпиндель для фрезерного станка считается ключевым узлом, работе которого стоит уделять особое внимание. При выборе производственного оборудования достаточно соблюдать правила эксплуатации и вовремя обслуживать подвижные элементы, чтобы станок проработал более 10-ти лет.

Пожалуйста поддержите канал: ставьте лайки, делайте репосты, а мы будем размещать для Вас полезную информацию о металлах! Так же Вы можете посетить наш информационный сайт всё о металлах .

Выбор шпинделя для настольного ЧПУ станка

1 Самый бюджетный шпинделя для самодельного ЧПУ станка — гравер , рисунок 1, цена от 500р. Мощность 125Вт. Из минусов этого выбора — слабый крутящий момент на малых оборотах и в следствии этого подходит только для выполнения гравировки и для работ по мягким породам дерева маленькими диаметрами фрез.

Рисунок 1

2 Второй вариант шпинделя для самодельного настольного фрезерно-гравировального станка — бормашинка Proxxon , рисунок 2, цена от 2000р. По сравнению с недорогими граверами, можно отметить следующие плюсы: работает значительно тише, качественны патронный зажим, не так сильно теряет крутящий момент на низких оборотах.

3 Третий вариант для недорогого настольного ЧПУ это шпиндели из DC-моторов на 12. 48В , рисунок 3. Мощность до 400Вт. Обороты до 12 000.Требуется отдельный источник питания шпинделя станка. К достоинствам данного шпинделя можно отнести: 1)достаточно низкое биение, что делает его хорошим выбором в качестве шпинделя для фрезеровки печатных проводников при изготовлении печатных плат или при изготовлении моделей из модельного воска, ювелирной гравировке 2) низкий уровень шума, 3) стандартная цанга ER11A. К недостаткам : 1) требуется дополнительный источник питания, 2) сравнительно маленькая мощность ограничивает возможности применения фрезами до 4мм, подходит только для фрезеровки по мягким материалам, 3) достаточно сильный перегрев в работе, что требует хорошего охлаждения, обдува, вентилируемого помещения .

В комплекте с электроникой возможно управление числом оборотов шпинделя рисунок 4, из программы управления станком MACH3, для этого в контроллере управления станком предусмотрен ШИМ выход, обозначенный на корпусе контроллера шаговых двигателей как PWM.

4 Следующий вариант шпинделя для недорогого настольного ЧПУ самостоятельной сборки это фрезеры и прямошлифовальные машины.
Фрезер Энкор ФМЭ-850Вт обладает достаточной мощностью для обработки любых материалов (дерево, фанера, цветные металлы). Очень шумный в работе. В комплекте есть цанга на 6мм, что позволяет с использованием переходника 3в6мм работать с различными диаметрами фрез от 0,1мм до 6мм. Стоит отметить что далеко не все фрезеры комплектуются цангой 6мм, например у распространенного Интерскол нет цанги 6мм, что не позволяет использовать фрезы менее 8мм и делает его малопригодным для использования на фрезерных ЧПУ станках. К недостаткам этого фрезера можно отнести отсутствие электроники поддержания стабильных оборотов, что затрудняет его использование для обработки акрила и других пластиков, обрабатываемых на низких оборотах. А также низкое качество подшипников, что ограничивает непрерывный режим работы временем 2часа. Этого времени вполне достаточно для вырезки слов из фанеры, или небольших до 10х10см резных 3Д картин и пано, 3Д изделия больших размеров потребуют существенно больше времени и потому использование этого шпинделя на 3Д изделиях большого размера приведет к повышенному износу подшипников и скорому выходу из строя.

Рисунок 5

5 Фрезеры Sparky , рисунок 6. Мощность от 500вт до 1050Вт. В моделях 750Вт и 1050Вт присутствует электроника поддержания стабильных оборотов, что позволяет использовать его для фрезеровки акрила(оргстекла), двухсторонних пластиков, ПВХ, модельного пластика и т.д. Обработка пластиков ведется на низких оборотах шпинделя, чтобы избежать плавления пластика, при этом требуется достаточная мощность чтобы обеспечить приемлимую производительность, скорость, и избежать перегрева в зоне фрезеровки и налипания пластика на фрезу. Для работ с пластиками используются однозаходные фрезы, Статья по выбору фрез .

6. Фрезер Kress. Наилучшее качество из сегмента недорогих коллекторных шпинделей для настольного станка изготовленного своими руками. Цена от 13т.р. Нормируется биение, что дает возможность отнести его к более высокому классу шпинделей. Высокая надежность, срок службы на станке ЧПУ станке для дома и малого бизнеса несравнимо выше всех выше перечисленных шпинделей и уступает лишь профессиональным бесколлекторным(асинхронным) шпинделям

7. Профессиональные шпиндели жидкостного охлаждения.

Достоинства : высока надежность, в конструкции таких шпинделей 3 или 4 подшипника, в то время как у бытовых коллекторных только 2, и отсутствие изнашиваемых щеток, присущих коллекторным моторам.

Точность сборки и высокое качество балансировки обеспечивают и минимальное биение на валу, которое необходимо для качественной обработки тонким и/или длинным инструментом.

Преимущество шпинделей жидкостного охлаждения над шпинделями воздушного охлаждения:

1) более тихая работа, за счет отсутствия шума создаваемого крыльчаткой принудительного обдува

2) возможность работы в некондиционируемых помещениях при повышенных температурах окружающего воздуха либо в стеснённых условиях, где нет возможности обеспечить нормальную циркуляцию воздуха.

3) возможность работы в помещениях с неочищенным воздухом в котором содержится пыль, шпиндели воздушного охлаждения при работе в запыленных помещениях могут собирать и накапливать абразивные частицы, которые приводят к повреждению механических узлов шпинделя

К недостаткам можно отнести только цену от 10000р и необходимость использования частотного преобразователя для питания(ещё 10000р) и системы охлаждения.