Выбор шпинделя для чпу

Очередь просмотра

Очередь

• Удалить все
• Отключить

YouTube Premium

Хотите сохраните это видео?

• Пожаловаться

Пожаловаться на видео?

Понравилось?

Не понравилось?

Текст видео

В этой серии видео мы с Вами наконец перейдем к следующему этапу строительства станка, это электрическая его часть.

Постройка ЧПУ фрезера в мебельной мастерской.

Несколько слов о проекте:

Будем строить станок с числовым программным управлением(ЧПУ), если точнее то 3-х координатный фрезер. Для выполнения сверлильных, фрезерных, гравировальных и других работ в моей мебельной мастерской.

Это будет полноценный станок из металла, а не какой нибудь макет из фанеры.

Основной мой вид деятельности, это изготовление корпусной мебели на заказ. Отношения к станкостроению как такового я не имею, но инженерная мысль работает.

Проект будет довольно интересным, так как все работы будут выполняться оборудованием которое есть у меня в мастерской, и оно в основном для деревообработки.

Буду обходиться БЕЗ ФРЕЗЕРНЫХ И ТОКАРНЫХ РАБОТ ПО МЕТАЛЛУ.

Поддержи проект копеечкой
Карта Сбера для доната 4276 4200 1177 9047

Подписывайтесь на канал, обещаю будет интересно.

Выбор мощности шпинделя

Выбор мощности шпинделя

vovs » 06 фев 2017, 14:35

Прошу совета в выборе мощности водяного шпинделя.
Я являюсь начинающим ЧПУшником. Заказал набор популярного станка "Вектроник А4-РП".
Проштудировав форум, нахожусь в растерянности:
Кто-то на аналогичном станке шпинделем 0.8 кВт фрезерует алюминий с заглублением 3мм.
А где-то пишут, что 0,8 да и 1.5 кВт только для аккуратной гравировки (вал не тот, цанги не те)
Владелец "Вектроник А3-РП" утверждает, что жесткости станка минимально достаточно для фрезеровки алюминия, а у самого шпиндель 2.2 кВт, зачем?

Станок планирую использовать для хоббийных целей, сильно не убивать, обрабатывать собираюсь всё подряд: дерево, пластик, цветмет.
Наверно мой вопрос можно сформулировать так: какова достаточная мощность шпинделя для вектроника, позволяющая в полной мере использовать возможности станка?

Буду рад любому конструктивному совету, особенно от владельцев аналогичных станков.

Re: Выбор мощности шпинделя

Сергей Саныч » 06 фев 2017, 15:05

Re: Выбор мощности шпинделя

vovs » 06 фев 2017, 15:29

Re: Выбор мощности шпинделя

raddd » 06 фев 2017, 15:38

Re: Выбор мощности шпинделя

Lunatic » 06 фев 2017, 15:42

Re: Выбор мощности шпинделя

vovs » 06 фев 2017, 15:56

Re: Выбор мощности шпинделя

xenon-alien » 06 фев 2017, 16:25

Re: Выбор мощности шпинделя

raddd » 06 фев 2017, 16:53

Re: Выбор мощности шпинделя

vovs » 06 фев 2017, 19:57

Re: Выбор мощности шпинделя

Сергей Саныч » 06 фев 2017, 22:05

По мощности — вряд ли, по току на низких оборотах — легко. Особенно в векторном режиме работы инвертора.
Так что если брать шпиндель на 2,2 кВт, то и частотник надо соответствующий. Иначе потеряется момент.

А по поводу номинальной мощности шпинделя — она достигается при максимальных оборотах и при максимально допустимом моменте нагрузки (одновременно). Например, при фрезеровке дерева большой фрезой на высокой скорости.
Для маленьких станков шпиндели 1,5 — 2,2 кВт используются по соображениям универсальности — чтобы одним шпинделем с прямым приводом (без коробки передач) можно было бы и гравировать при высоких оборотах, и фрезеровать фрезами 6-8-10 мм и больше — при низких. Лично мне не удавалось добиться, чтобы потребляемая шпинделем 1,5 кВт мощность (по показаниям инвертора) превысила 300 ватт.

Re: Выбор мощности шпинделя

vovs » 06 фев 2017, 22:15

Re: Выбор мощности шпинделя

Сергей Саныч » 06 фев 2017, 22:23

Re: Выбор мощности шпинделя

alex1816 » 06 фев 2017, 22:49

Re: Выбор мощности шпинделя

SVP » 06 фев 2017, 23:20

Re: Выбор мощности шпинделя

alex1816 » 07 фев 2017, 00:56

Формула вычисления китайского Ватта и Ампера включает не только электрические переменные, но и специальные коэффициенты Ж жадности и не только китайцев, причем у каждого китайца — эти коэффициенты не есть константы. Так как китайцев больше миллиарда и коэффициенты Ж меняются постоянно, имеющимися вычислительными мощностями в мире системами реального времени это вычислить пока не реально. А так как в реальном времени количество китайцев растет быстрее чем вычислительные мощности систем реального времени — задача в ближайшем будущем не решаема.

Понятно. То есть как обычно с Китаем выбирать по советам уже влетевших или счастливым пока еще не влетевшим.
Было бы неплохо почитать такие отзывы.

Re: Выбор мощности шпинделя

vovs » 07 фев 2017, 08:56

Если я правильно понял, то получается такая логическая цепочка:

1. При недостаточной жесткости станка приходится снижать объём материала, срезаемого в единицу времени, т.е. снижаем скорость подачи.
2. Для обеспечения работы фрезы в оптимальном режиме — пропорционально снижаем обороты шпинделя.
3. При снижении оборотов шпинделя падает мощность, (не линейно?) и что бы обеспечить достаточный момент на валу необходимо иметь шпиндель избыточной мощности?

Получается парадоксальная ситуация: для нормальной работы на станке с недостаточной жёсткостью требуется более мощный шпиндель?
Я правильно понял? Если да, то хотелось бы знать, сколько это в "граммах", т.е. например: на вектронике шпинделем такой-то мощности можно работать фрезой диаметром X с заглублением Y , а хочешь большего — увеличивай мощность шпинделя

Re: Выбор мощности шпинделя

Сергей Саныч » 07 фев 2017, 09:25

Как выбрать шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ ? ИХ классификация, охлаждение, способы фрезеровки, мощность, и другая полезная информация.

Под фразой «шпиндель для фрезерного станка с ЧПУ» обычно принято подразумевать двигатель, с установленным на него цанговым самозажимным патроном (как на ручной фрезерной машинке), который служит для фиксации режущего инструмента, такого как фреза, точильный камень, сверло и т.д, и передачи ему вращательного движения с большой скоростью.

Классификация

Их можно разбить на 2 небольших группы – это домашние и промышленные:

1. К домашним относятся различные бормашины, маленькие бытовые фрезеры или дрели.
2. К промышленным же относят двигателя, рассчитанные выдерживать высокие нагрузки в процессе работы, имеющие керамические подшипники и, зачастую оснащенные сложной системой жидкостного или воздушного охлаждения и системой подачи смазки непосредственно на участки с большим уровнем трения и нагрева.

При использовании в домашнем станке ЧПУ дрели в роли шпинделя, необходимо понимать, что ее подшипники не рассчитаны на высокую боковую нагрузку и очень быстро начнут «выть», что может привести к высокому нагреву обмоток, уменьшению мощности на валу, и в последствии такой шпиндель просто сгорит.

В данном случае охлаждение не поможет, и необходимо дорабатывать саму дрель, а именно: заменить шариковый подшипник вала на роликовый (желательно с керамическими роликами), жестко зафиксировать его в корпусе и позаботится о постоянном наличии смазки в нем.

Особенности шпинделя зависимо от вида

В основном, во время работы фрезерных станков, все нагрузки перпендикулярны оси шпинделя, а параллельные нагрузки появляются только в момент врезки в тело заготовки. Именно поэтому, необходимо выбирать двигатель, который сможет выдерживать такие нагрузки на протяжении большого периода времени, поскольку работа фрезерных станков может быть непрерывной в течении суток и даже более.

Шпиндели, предназначенные для промышленных целей, не нуждаются в постоянной чистке и смазке подшипников на всем сроке эксплуатации, но, если вы начинаете замечать посторонние звуки в его работе на холостом ходу, лучше все же разобрать корпус двигателя, выдуть изнутри сжатым воздухом все загрязнения (если таковые присутствуют) и хорошо смазать подшипник специальной смазкой, не теряющей своих свойств при высоких температурах.

Помимо всего, промышленный шпиндель оснащен качественным цанговым патроном, имеющим минимальное биение при работе, обеспечивая необходимую точность обработки, минимальную разницу между фактическим и реальным размером фрезы и позволяющий зажимать фрезы с обычным цилиндрическим хвостовиком.

Цанговые зажимы

В основном, самыми распространенными являются цанги типа ER11 и ER16, в которую становится сверло или фреза с диаметром хвостовой части от 2.5 до 3.2 мм, даже если она сделана конусом. Также существуют и патроны, рассчитанные под больший диаметр инструмента, но они используются при грубой обработке металла или фрезеровке по стали и имеют отверстие под зажим инструмента 6 и более миллиметров.

Почему нельзя установить ее на мой домашний станок с ЧПУ, спросите вы?

Если зажать фрезу диаметром 2 мм с диаметром хвостовика 3.2 мм в цанговый патрон, то при обработке вы практически не заметите разницы, но, если установить на любительский станок фрезу, диаметром 10 мм и хвостовиком 3.2 мм, то легко можно деформировать направляющие, поскольку нагрузка на них в таком случае возрастает в разы. В станке все детали должны идеально сочетаться друг с другом, в противном случае с ним будет больше проблем, чем качественной работы. Поэтому рекомендуем вам остановить свой выбор на цанге EP-13, ее вполне хватает для небольших объемов работ и к ней подходит практически любой рабочий инструмент, применяющийся в обработке различных материалов.

Мощность шпинделя

При выборе мощности шпинделя необходимо руководствоваться золотым правилом – чем больше, тем лучше. Основные правила при выборе мощности:

1. Если планируется использование фрезерных станков только для сверловки или гравировки небольших деталей, то будет вполне достаточно шпинделя, мощностью до 600 ватт.
2. Для фрезеровки твердых пород древесины и металла нужно рассматривать уже двигателя мощностью от 600 до 1400 ватт.
3. В случае, если планируется дальнейшая модернизация станка (бывают станки с двумя шпинделями и более) или нужен большой запас по мощности, необходимо смотреть в сторону шпинделей, имеющих мощность свыше 1.6 кВт, они позволят производить обработку практически любых материалов, а качество работы будет зависеть только от надежности механической части станков с ЧПУ.

Способы фрезеровки

Уточним некоторые тонкости. Фрезеровать можно двумя способами, либо с быстрой подачей и медленным вращением фрезы, либо с медленной подачей, но с высокой скоростью вращения фрезы. Первый способ называется скоростным, а второй – силовым.

В промышленности обычно используется силовое фрезерование для того, чтобы максимально быстро выбрать лишний материал из заготовки. Перед этим необходимо изучить описание и паспортные данные определенной фрезы и внести в станок нужные режимы резания конкретно для нее, а именно: скорость вращения, заглубления и подачи. Таким образом, можно использовать фрезу, получая от нее максимальную производительность, не перегружая ее.

Если механическая часть вашего станка не позволяет получить хорошее усилие и начинает деформироваться, то лучше не экспериментировать, а использовать второй способ фрезерования – скоростной, развив максимальную скорость вращения фрезы и установив минимальную скорость подачи.

Критерии выбора шпинделей

Проанализировав вышесказанное, необходимо определиться что нам важнее, скорость шпинделя или его мощность. Покупая качественный и дорогой шпиндель, можно не задаваться таким вопросом, ведь большинство из них имеют достаточно высокую мощность и высокую скорость вращения одновременно.

По максимуму такие шпиндели практически не используют, а нагружают их на 60-80% всей мощности и используют до 90% от максимальной скорости, что несомненно является большим преимуществом, так как в таких условиях шпиндель для фрезерного ЧПУ станка не перегреется и не будет работать на износ. Высокая скорость вращения (18000-20000 об/мин) практически не используется по той причине, что при обработке на таких скоростях инструмент и заготовка начинает греться и подгорать, испортив всю работу.

Отдельно стоит рассмотреть шпиндели, питаемые от трехфазной сети. Они подключаются пятью проводами, три из которых – линейные, один нулевой и один для заземления. К бытовой сети их не получится подключить без доработок.

Раньше для таких целей использовали пусковые конденсаторы, которые, по законам электротехники, изменяли угол фазы и искусственно создавали 3 фазы из одной. Но фрезерный станок с ЧПУ для такого способа вряд ли будет актуален, поскольку в таком случае теряется возможность регулирования скорости вращения шпинделей. Поэтому в наше время используются электронные преобразователи частоты (ПЧ), принцип работы которых построен на выпрямлении бытового напряжения и генерации из него 3-фазного с возможностью плавной регулировки частоты.

Преобразователь частоты или частотник, как его называют в народе, имеет множество полезных функций, среди которых можно выделить: контроль температуры шпинделей, плавная регулировка скорости их вращения, и самой полезной функцией является то, что он может быть подключен к блоку управления фрезерных станков и программное обеспечение будет автоматически устанавливать необходимую скорость вращения инструмента. Помимо этого, частотник дает возможность плавного запуска и торможения шпинделей, что значительно увеличивает срок их работы.

Охлаждение

Как уже было сказано выше, шпиндели могут быть оборудованы как воздушным, так и жидкостным охлаждением. Воздушное представляет собой обычную крыльчатку, закрепленную на валу двигателя и обдувающую его обмотки.

Большим недостатком такого типа охлаждения является тот факт, что крыльчатка не только нагнетает воздух на горячий мотор, но еще и засасывает в его корпус стружку, пыль и все то, что вырезает фреза из заготовки. Также при обработке на низких скоростях воздушное охлаждение малоэффективно, поскольку напрямую зависит от скорости вращения вала шпинделя.

Система водяного охлаждения не имеет такого недостатка, но при ее использовании необходимо отдельное место для резервуара с охлаждающей жидкостью и правильная фиксация трубок с ней на корпусе фрезерных станков, что сильно усложняет конструкцию, если это фрезерный двухшпиндельный станок.

Она гораздо эффективнее системы воздушного охлаждения, поскольку скорость тока жидкости через шпиндель все время одинакова благодаря использованию специальной помпы. Основным условием, которое необходимо соблюдать, имея шпиндель с водяным охлаждением – это то, что нельзя включать двигатель, не включив помпу, поскольку в таком случае он вовсе не будет охлаждаться, очень быстро перегреется и, как следствие, сгорит.