Шпиндель фрезерного станка, оснащенного ЧПУ, является важнейшим конструктивным элементом такого оборудования. В этой детали закрепляется режущий инструмент, и именно она передает ему вращение.
Шпиндели https://grizlicnc.com.ua/shpindel-chpu фрезерного станка с ЧПУ, размещенные на подвижном портале
Варианты шпинделей для фрезерного станка
Гравер
Если вас интересует самый недорогой шпиндель для 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 с гравера будет, пожалуй, самым бюджетным вариантом
Бормашинка
Второй вариант шпинделя для фрезерного станка с ЧПУ, сделанного своими руками, – это бормашина, стоимость которой начинается от 2000 руб. в сравнении с гравером, такое устройство работает значительно тише, совсем незначительно теряет крутящий момент на малых оборотах, отличается качественным патронным зажимом.
Бормашина «Профиль М-01» с кулачковым патроном, что позволяет применять насадки с хвостовиками различных диаметров
DC-мотор
Шпиндель станка для фрезерования можно изготовить своими руками, используя DC-двигатели, 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 добавить такой шпиндель несложным электронным устройством, то с помощью 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 мягких материалов.
Шпиндель самодельного фрезерного станка с ЧПУ с DC-мотора
Фрезер и прямошлифовальные машина
Как 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 6 мм, для которой есть стандартные переходники 3 до 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, что отвечает за изменение числа оборотов, что не позволяет использовать его для обработки полимерных материалов (для этого нужны небольшие обороты фрезера).
Использование вертикального фрезера как шпинделя станка
Фрезер Sparky
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, которое отвечает за изменение числа оборотов, поэтому их можно использовать для обработки полимерных материалов (акрил, ПВХ, двусторонний пластик, модельный пластик и др). Для обработки таких материалов фрезер должен иметь возможность вращаться с небольшим числом оборотов, не теряя при этом своей мощности. Это предотвращает нагрев в зоне обработки и плавления пластика, а высокая мощность обеспечивает достаточную производительность процесса фрезерования.
Фрезер Kress
Оптимальными по соотношению «цена – качество» является фрезеры торговой марки Kress, которые также можно использовать в качестве шпинделей станков, оснащенных системой ЧПУ. Большим преимуществом таких фрезеров является то, что в их конструкции предусмотрена система, которая нормирует битья.
Фрезер Kress в качестве шпинделя
Профессиональный шпиндель
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 является 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 быстроизнашивающихся 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 около 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 как 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.
Практически любая технологическая операция по фрезерованию древесины и металла выполняется с боковыми нагрузками на режущий инструмент и, соответственно, на конструкцию шпинделя.
Очень часто для самодельных фрезерных станков приобретают шпинделе, 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.
Бесколлекторный электродвигатель ARES PRO SPEC
Сервотестер, который необходим для регулирования скорости вращения шпинделя, можно купить недорогой. Важно только обращать внимание на удобство крепления такого устройства до самого фрезерного станка с ЧПУ.
Удлиненный вал такого двигателя позволяет закреплять фрезу непосредственно на нем с помощью цангового зажима. Для этого на вал двигателя с помощью держателей устанавливаются два подшипника, два встроенных подшипника качения имеет также и сам двигатель. Собранная таким образом конструкция отлично противостоит боковым нагрузкам, что возникают 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 оборотов при изменениях нагрузки. Эта функция особенно полезна для выполнения технологических операций чистовой обработки 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 с помощью сервотестера (обеспечивать стабильность оборотов будет контроллер).