Шпиндель для фрезерного станка своими руками

Самодельный шпиндель для фрезерного станка по металлу

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.

Этот удивительный купольный дом, построенный своими руками, не может вас не порадовать. По желанию вы можете повернуть ваш дом окнами к солнцу или сделать так, чтобы в доме была тень и прохлада.

Хочу поделиться своими снежинками.

Вам есть чем поделиться, напишите свою статью на сайте, публикуйте свои поделки, чертежи, фото и др.

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.

Шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ является одним из важнейших элементов устройства. Шпиндель происходит из немецкого языка и означает веретено. Без данного компонента не способны функционировать многие станки, включая фрезерные. Это обусловлено тем, что через шпиндель передается движение от двигателя к фрезе.

Особенности устройства

  • Конструктивно шпиндель представляет полый вал, выполненный из металла;
  • На нем крепится держатель фреза — оправка, натяг, цанга;
  • Для более плотной фиксации оправки конец шпинделя имеет конусообразную форму;
  • Устройство располагается на каретке, которая переносит шпиндель, оправку и устройство резки по трем плоскостям;
  • Вращательные движения передаются на устройство фрезы, не подвергаясь при этом негативным изменениям из-за промежуточных устройств;
  • Самые главные технические характеристики — это мощность устройства и скорость вращения вала, то есть количество совершаемых оборотов;
  • Мощность, которую создает привод, непосредственно влияет на то, какие материалы сможет обрабатывать головка шпинделя с режущим элементом;
  • Привод с мощностью 800 Вт служит для обработки полимерных материалов, фанеры, МДФ и ДСП;
  • Устройство мощностью 1500 Вт справится с деревом, пройдет по мягкому металлу — алюминию, меди, бронзе;
  • Если требуется работа по твердому металлу, камню, тогда выбирают привод с мощностью 3000 Вт и выше;
  • Обороты позволят определить, в каком режиме работы сможет функционировать двухшпиндельный или многошпиндельный инструмент. Наиболее популярные режимы — это раскройка, фрезеровка и гравировка поверхностей;
  • Приобретая шпиндель, привод должен обеспечивать определенный запас по мощности и скорости вращения. Так устройство по дереву, металлу, стали сможет эффективно выполнять свои задачи.

Насколько сложным окажется его ремонт, зависит от типа конструкции и нюансов самого станка.

Самодельные против заводских

Неоднократно можно наблюдать, как используется фрезерный станок с наклонным шпинделем, где шпиндель выполнен своими руками.

Самодельный элемент дает следующие преимущества:

  • Вы без лишних затрат можете оснастить многошпиндельный или двухшпиндельный станок необходимыми устройствами;
  • Чертеж для изготовления широко доступен в сети. Отыскать чертеж не составит труда. Другой вопрос, сумеете ли вы повторить чертеж и перенести его на самодельный шпиндель для работы по металлу, дереву, камню или стали;
  • Конструкция довольно простая, что не вызывает серьезных опасений относительно возможности сделать его самостоятельно;
  • Оснастить многошпиндельный или двухшпиндельный узел можно элементами, идеально подходящими под его технические параметры. Не всегда удается подобрать оптимальный заводской вариант.

Имея чертеж, собрать элемент под привод и свой двухшпиндельный, многошпиндельный станок с ЧПУ, под агрегат с вертикальным или горизонтальным шпинделем удается не всем. Потому чтобы не рисковать, применяя самодельный узел, рекомендуется выбрать заводские изделия. Они имеют ряд положительных качеств:

  • Высокие показатели эффективности на станках с вертикальным и горизонтальным приводом. КПД может достигать 95 процентов;
  • Отличные параметры надежности, устойчивости к повреждениям. Поскольку узел выполнен грамотно, опираясь на специальный чертеж, головка выдерживает сильные нагрузки, эффективно работает по металлу, дереву, камню;
  • Профессиональные шпиндели предусматривают, что головка выполнена из бронзы. Выточенная из этого материала головка практически никогда не ломается. Это обеспечивает ваш двухшпиндельный или многошпиндельный станок с ЧПУ длительным периодом работы без замены устройств;
  • Надежная конструкция гарантирует продолжительный эксплуатационный период, в течение которого не потребуется ремонт.

Система охлаждения

Чтобы избежать ремонт, станок с ЧПУ должен не только иметь надежный привод и качественно изготовленный шпиндель. Конструкция обязательно предполагает, что многошпиндельный или двухшпиндельный узел с вертикальным или горизонтальным шпинделем включает систему охлаждения. Дабы убедиться в этом, взгляните на чертеж.

Самодельный шпиндель может не выдержать повышенные нагрузки, а имеющаяся система охлаждения эффективно выполнять свою работу не всегда способна. Потому при оснащении фрезерных станков с ЧПУ, рекомендуется использовать заводское устройство.

Система охлаждения, устанавливаемая на фрезерный станок с наклонным шпинделем и другие разновидности агрегатов, бывает:

  • Воздушная;
  • Водяная.
  1. Водяное охлаждение. Здесь в корпусе предусмотрены выемки, через которые проходит вода. Она принимает на себя тепло, исходящее от металла, после чего переливается в емкость. Но выполняя на станке с ЧПУ ремонт или проводя какие-то работы, наличие бачка с водой около агрегата часто доставляет оператору дискомфорт. Потому большинство фрезерных станков с ЧПУ привод и металл охлаждают вторым способом.
  2. Воздушное охлаждение. Тут также имеются выемки, через которые прогоняется воздух. Специальные воздухозаборники обеспечивают эффективное обдувание нагреваемых элементов воздухом. При этом устройство имеет определенный недостаток. С течением времени в фильтрах накапливается грязь, поскольку станок предполагает наличие большого количества пыли при работе. Чтобы избежать ненужный ремонт, достаточно вовремя очищать фильтры. Так головка шпинделя, сам шпиндель, его привод и остальные элементы узла прослужат намного дольше.

Что использовать для настольных станков

Если вам необходимо оснастить настольный станок с ЧПУ подходящим шпинделем, сейчас доступно несколько довольно привлекательных вариантов. Выбирать устройство вам.

  1. Ручные граверы. Стоит такое устройство от 500 рублей. Особых сильных качеств не имеет, но если вам предстоит выполнить ремонт или фрезеровку мягких материалов с небольшими фрезами, то этот агрегат вполне подойдет для оснащения станка с вертикальным шпинделем. Недостатки — это небольшая скорость вращения и незначительная мощность.
  2. Бормашины. Работают очень тихо, оснащаются надежным фиксатором для патрона. При малых оборотах двигателя крутящий момент почти не меняется. Это обеспечивает серьезное превосходство устройства перед гравером.
  3. Шпиндель от двигателей DC. При мощности 0,4 кВт обеспечивают крутящий момент в 12000 оборотов за минуту. Выполнять различный ремонт, фрезерные работы с таким шпинделем удобно, поскольку обеспечивается слабое биение, работает агрегат тихо. Плюс цанга выполнена по широко используемому стандарту. Но есть недостатки — незначительные показатели мощности, сильный нагрев, который вынуждает искать эффективное охлаждение. Для работы устройство потребует отдельный источник питания, к чему также важно быть готовым.
Читайте также  Паяльник от прикуривателя своими руками

Выбирая шпиндель, ориентируйтесь на его качество и соответствие станку, на котором вы собираетесь использовать данный элемент.

Рекомендованные сообщения

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Сейчас на странице 0 пользователей

Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

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.

Шпиндель для фрезерного станка

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:

  1. Станки для работы с фанерой — 800 Вт. На маломощном оборудовании обрабатывается фанера, ДВП, ДСП, МДФ.
  2. Оптимальная мощность для фрезерного станка по дереву с ЧПУ — 1500 Вт. С такой мощностью обрабатывают мягкие сплавы металлов, текстолит.
  3. 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.

  1. Шпиндели, устанавливаемые в бормашинах, ручных фрезерных станках, дрелях.
  2. 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.

Станок для работы с фанерой

Способы охлаждения

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

  1. 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.
  2. 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:

  1. КПД этих деталей достигает 95%, что считается очень высоким показателем.
  2. Для производства изготавливаются шпиндели с высокими характеристиками в плане износоустойчивости и надежности. В новых моделях устанавливаются головки, изготовленные из бронзы.
  3. 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:

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

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.

  1. Сборка шпинделя собственными руками не потребует серьезных финансовых затрат.
  2. Провести работы самостоятельно не так сложно, как ожидают новички в металлообработке. В интернете существуют пошаговые инструкции и обучающие видео.
  3. 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:

  1. Перед началом обработки деталей требуется проверить все крепежные элементы.
  2. После включения двигателя нельзя сразу же начинать работать. Шпиндель нужно разогреть.
  3. Перед выключением оборудования подвижному механизму необходимо дать остыть.
  4. При использовании воздушной системы требуется раз в неделю проверять состояние фильтров и прочищать их при загрязнении.
  5. Подшипники и подвижные элементы требуется очищать от накопившегося мусора после работы за станком. Дополнительно их нужно смазывать для лучшей работы и медленного загрязнения.
  6. 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.

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.

Читайте также  Струбцины столярные быстрозажимные своими руками

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.

Общие сведения о шпинделях по металлу для фрезерного станка с ЧПУ

Любой фрезерный станок по металлу и дереву с ЧПУ оборудован шпинделем (в переводе с немецкого слова «Spindel», то есть «веретено»), специальным устройством, представляющим собой вращающий вал, который передает вращательное движение фрезе, главному рабочему механизму станка.

Шпиндель для фрезерного станка

1 Общие сведения о шпинделях

Шпиндель, по сути, это обыкновенный вращающийся вал, который прикреплен к элементу фрезерного станка по металлу и дереву с ЧПУ. Этот механизм для фрезерного станка является двигателем передачи так называемого вращательного движения от прибора скоростей на станочную фрезу, являющуюся главным режущим инструментом.

В свою очередь прибор скоростей является механизмом передачи количества оборотов на вал фрезерного станка.

Именно от точности вращения вала, а также от виброустойчивости его бесколлекторного двигателя, зависит то, насколько точной и аккуратной будет происходить обработка деталей и запчастей станком с ЧПУ по металлу и дереву.

На самодельный или заводской фрезерный станок по металлу и дереву с системой ЧПУ шпиндель устанавливают на специальном подвижном портале, который в процессе работы перемещает шпиндель вместе с закрепленной в нем цангой по трем осям: в плоскости станочного стола и по оси «Z» (то есть, в глубину).

Читайте также  Станок для изготовления холодной ковки своими руками

Станок с тремя шпинделями по 2,2кВт

Проще говоря, движение передает станочной фрезе через узел, без возможных дополнительных искажений от передаточных станочных механизмов.

1.1 Технические параметры

Шпинделя различаются как по техническим параметрам, так и по предназначению, существует:

  • двухшпиндельный фрезерный станок с ЧПУ (для фрезерного станка с ЧПУ по дереву и металлу);
  • с вертикально-поворотным действием (для произведения сложных работ своими руками по дереву и металлу на фрезерных установках с системой ЧПУ);
  • электрошпиндель (в том числе и самодельный, изготовленный своими руками);
  • самодельный, сделанный своими руками электрошпиндель или шпиндель с вертикально-поворотным механизмом работы. Как правило, данные детали, сделанные своими руками, имеют достаточно малый эксплуатационный срок и им нужен постоянный ремонт;
  • шпиндель для обработки торца. В такой модели головка шпинделя соединена двумя твердосплавными кассетами, а также головка оснащена двумя кассетами для обработки фаски с заданным углом.

Кроме того, валы для фрезерного станка различаются еще по затрачиваемой мощности и предельно возможному количеству совершаемых оборотов.

Образец работы фрезерного станка

Предельно возможное количество совершаемых оборотов определяется имеющимся де-факто режимом эксплуатации и работы станка и его сферы применения:

  • гравирование;
  • раскрой;
  • фрезеровка.

Более того, имеются дополнительные режимы, где попросту неизбежно привлечение дополнительного инструментария. В целом же, для гравировальных работ чаще всего пользуются вертикально-поворотным шпинделем.

Для скоростной фрезеровки вертикально, наиболее предпочтителен электрошпиндель (в том числе самодельный электрошпиндель, произведенный своими руками).

Для работы со специфическими материалами каждый из возможных перечисленных режимов определяет необходимые требования, и именно поэтому станочные шпинделя следует приобретать с хорошим запасом вращающей скорости (наиболее предпочтителен в таком случае двухшпиндельный вариант, который можно изготовить своими руками).

Затрачиваемая мощность шпинделя полностью зависит от типа расходного материала. Например, мощности в 800 Вт будет более чем достаточно для точной и скоростной обработки картона и фанеры, тогда как шпиндель имеющий мощность в 1,5 кВт (двухшпиндельный вариант) идеально подойдет для фрезерной обработки пластика, древесины и различных тонких металлов.

Модель с мощностью 3-4 кВт и вертикально-поворотным механизмом работы будет наиболее предпочтительна для скоростной и точной обработки каменных элементов.

Шпиндель фрезерного станка с ЧПУ с воздушным охлажденим

Важно понимать, что в случае необходимости замены шпинделя (например, если производится ремонт) с небольшими рабочими оборотами на куда более мощный, обязательно следует убедиться в том, что был заменен и узел частотного преобразователя (инвертор).
к меню ↑

1.2 Преимущества применения

Основные и наиболее значимые преимущества шпинделей следующие:

  • предельно высокий коэффициент полезного действия (так называемый КПД), который достигает отметки в 80-95%;
  • прочные элементы конструкции. Шпиндель весьма износоустойчив и прочен. Головка шпинделей новейших моделей и их внешняя оболочка сделана из бронзы и ей редко нужен ремонт;
  • высокий эксплуатационный срок работы механических элементов шпинделя (головка, механизм крепежа и так далее), не требующих частый ремонт.

И все это благодаря тому, что как обычные шпиндели, так и шпиндели вертикально с двумя головками не имеют трущихся или же истирающихся элементов и у них почти полностью отсутствует эффект размагничивания магнитных элементов (головка, ротор и так далее).
к меню ↑

2 Устройство и охлаждение

Ротор-магнит, который, как правило, изготавливается из редкоземельных прочных металлов, совершает вращательные движения внутри станочного статора имеющего обмотки.

Для бесперебойного и стабильного выполнения работы шпиндель фрезера оснащен трехфазными двигателями и специальным частотным преобразователем, который передает трехфазный сигнал на обмотку статора.

фрезерный станок с ЧПУ гравер S/C1325

В процессе работы станочный шпиндель постоянно нуждается в хорошем охлаждении (что особенно применимо к вертикально-поворотным моделям), которое можно обеспечить лишь двумя известными способами: с помощью использования воды и с помощью использования воздуха.

Схема водной системы охлаждения представляет собой замкнутый контур, по которому циркулирует вода и попадает в специально предназначенные для охладительной системы полости шпинделя.

И хотя такая схема работы охладительной системы не всегда работает идеально (что особенно часто бывает на вертикально-поворотных моделях), но, как правило, такое охлаждение обычно справляется со своей обязанностью.

Схема же воздушной системы охлаждения несколько более сложная. Здесь прогон воздуха осуществляется через предназначенные для охлаждения так называемые «воздухозаборники» и специальные полости вала.

И, несмотря на то, что данный способ более предпочтителен и чаще всего используется для охлаждения валов, он имеет существенный минус.

Схема устройства фрезерного станка с ЧПУ портального типа

Поэтому, хотя и данный метод весьма эффективен, требуется постоянный ремонт и чистка, как фильтров воздушной системы охлаждения, так и ремонт всей конструкции в целом.
к меню ↑

2.1 Полезная информация о фрезерных шпинделях (видео)

Самодельный ЧПУ станок

Разделы сайта

  • Самодельный ЧПУ станок
  • 3D принтер
  • Чертежи 3D принтеров
  • Чертежи ЧПУ станков
  • 3D модели
  • Механика
  • Электроника
  • Книги по ЧПУ
  • Софт для ЧПУ станка
  • Обзоры
  • Видео
  • Лазерные граверы

Интересное предложение

Лучшее

  • Домашний 3D принтер
  • Простой контроллер для ЧПУ станка
  • Самодельный ЧПУ станок моделиста
  • Чертеж самодельного ЧПУ станка
  • Самодельный ЧПУ станок из МДФ

Статистика

Обычно в качестве шпинделя для самодельного ЧПУ станка сделанного своими руками используется Дременль или его китайские аналоги.

Однако, такие фрезеры быстро приходят в негодность, так как обычно в них упорный подшипник только один и они не предназначены для больших и продолжительных боковых нагрузок. А для ЧПУ фрезера такие нагрузки — это обычное явление, да что там, фактически вся фрезеровка идет с помощью боковых нагрузок.

Покупные шпиндели для фрезера используют коллекторные двигатели. Однако, коллекторники хорошо работают только на высоких оборотах, при этом они имеют низкую мощность на малых оборотах.

Все это можно изменить установив бесколлекторный двигатель!

На фотографии выше показано как выглядит самодельный фрезерный станок с чпу собранный своими руками, за основу взят бюджетный станок чпу для моделиста, смотрите статью, там есть чертежи ЧПУ станка и рекомендации по сборке.

Итак, для изготовления самодельного шпинделя для ЧПУ станка понадобится:

Впрочем, сервотестер можно использовать и самый дешевый, его задача задавать скорость вращения мотора, так что использование определяется только эстетическим вкусом, да удобством крепления сервотестера к ЧПУ станку.

На ЧПУ станке все это выглядит подобным образом.

Как видите — нагрузка не передается на вал двигателя, вы можете сколь угодно долго гонять фрезер, но двигатель останется цел.

Впрочем, длинный вал позволяет использовать и крепление фрезы прямо на вал двигателя с помощью цангового зажима. На вал двигателя устанавливается два подшипника, крепятся с помощью держателя на ось Z, сам мотор так же имеет 2 встроенных подшипника качения и отверстия крепления. Такая конструкция легко будет противостоять боковым нагрузкам возникающим при фрезеровке заготовки.

Шпиндель получается очень мощный, 2000 Ватт! Легко грызет фанеру 8-ку в два захода на подаче 800, клеенный кевлар с толщиной до 8 мм режет кукурузной фрезой 1.5 мм с подачей 200, при большей подаче ломается фреза. Легко справляется с алюминием и акриловыми заготовками.

Я видел как такой станок изготавливает деревянную посуду из березы, сувенир конечно, не фирменная Risoli, но тарелки для украшения стен или серванта (после раскраски и лакирования) получаются просто загляденье!

Стоит добавить то, что указанный контроллер имеет встроенный режим удержания оборотов вне зависимости от нагрузки, это очень полезно при чистовой обработке.

В результате такой модификации вы получаете модернизацию самодельного ЧПУ станка по низкой цене. Скорость вращения можно регулировать с помощью сервотестера, обороты двигателя удерживаются контроллером автоматически. Качество изготовления улучается на порядок.

Стоимость компонентов для модификации самодельного ЧПУ станка укладывается в 3.5 тысячи рублей. Такая цена сравнима с новым дремелем, но он никоим образом не справится с 8ми мм фанерой, даже на подаче в 100!

Кстати, сейчас появился фабричны вариант подобного шпинделя!

Посмотреть характеристики и купить шпиндель для ЧПУ станка можно в статье Промежуточный шпиндель для ЧПУ станка.