Поворотный шпиндель своими руками

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:

Наименование	Краткая характеристика	Предназначение
Гравер	Потребляемая мощность -125 Вт; Количество оборотов невысокое, и это позволяет применять данный шпиндель для ЧПУ	Выполнение гравировок и обработки заготовок из дерева мягких пород, в последнем случае применяются режущие инструменты с небольшим диаметром
Бормашинка	Количество выдаваемых оборотов невысокое, при этом крутящий момент снижается, в патроне режущий инструмент четко зафиксирован	Для обработки дерева и мягких цветных металлов
DC – мотор	Шпиндельные приспособления можно выполнить самостоятельно, данные моторы работают при показателе напряжения в сети от 12 до 48 В, показатель мощности – 400 Вт, а количество оборотов 12000 в минуту Во время функционирования нет сильного шума и биения, в качестве зажима используется цанга. Если предусмотреть управление электроникой в конструкцию, то с ЧПУ несложно будет отрегулировать подаваемые крутящие моменты	Шпиндель по металлу для ЧПУ (используется для различной обработки мягких металлических заготовок)
Фрезы и прямошлифовальные технические устройства	В комплекте поставки имеется цанга и переходники на 3 и 6 мм, то есть возможна установка фрез от 0,1 до 6 мм в диаметре	Шпиндель для станка с ЧПУ по дереву, цветным металлам и фанере

Выбор шпинделя зависит от обрабатываемого материала и количества заготовок, подлежащих обработке.

Источник

Шпиндель для фрезерного станка с чпу – варианты, изготовление своими руками

При желании вы можете самостоятельно выполнить такие станки с числовым программным управлением, которые будут обеспечивать полную обработку древесины с великолепным качеством выполненных работ. Расскажем вам поподробнее о том, как сделать самодельный станок с ЧПУ своими руками.

Несмотря на кажущуюся сложность конструкции такого оборудования, собрать его самостоятельно не составит особого труда.

Сегодня в продаже можно найти уже готовые комплекты для изготовления таких станков с ЧПУ, что позволяет минимизировать ваши затраты, при этом имеется возможность изготовить необходимый фрезерный станок с ЧПУ с 3d, который будет выполнять полный спектр работы с пиломатериалом.

Где используются станки с ЧПУ

Такое оборудование отличается универсальностью в использовании, что положительно сказалось на его востребованности и популярности на рынке. Такие аппараты могут использоваться для работы со следующими материалами:

• Дерево.
• Пластмасса.
• Композиты и полимеры.
• Тонкий металл.
• Резина.
• Другие материалы.

Наиболее востребованные сегодня ЧПУ-станки, которые полностью управляются автоматикой и обеспечивают максимальную точность обработки древесины. С помощью таких деревообрабатывающих станков можно выполнять следующие работы:

• Распиливать дерево.
• Разрезать фанеру.
• Выполнять точную шлифовку.
• Производить сложный трехмерный и фигурный распил древесины.
• Изготавливать различные стройматериалы из дерева.

В каждом конкретном случае в зависимости от функционала такого устройства его схема исполнения и используемые компоненты будут различаться. Именно поэтому вам необходимо сначала определиться с функциональными возможностями такого оборудования и уже в зависимости от этого выбирать тот или иной тип и схему для самостоятельного изготовления станка с ЧПУ.

Преимущества оборудования

Если говорить о преимуществах изготовленных своими руками станков с ЧПУ, то отметим следующее:

• Эффективность в работе.
• Универсальность использования.
• Возможность упрощенной перенастройки оборудования.
• Надежность.
• Доступная стоимость.

Инструкция по сборке

Предлагаем вам достаточно простую инструкцию по сборке фрезерного станка с ЧПУ, что позволит вам самостоятельно выполнить такое оборудование для обработки древесины. Данная схема подразумевает использование уже готовых наборов компонентов, которые включают специально подобранные элементы для изготовления такого оборудования. Впрочем, ничего не мешает вам самостоятельно найти или изготовить все комплектующие, и впоследствии вы не только сможете существенно сэкономить, но и сделаете такой станок, который будет полностью отвечать вашим требованиям.

Подготовительные работы

• В первую очередь вам необходимо определиться со схемой, по которой в последующем будет работать выполненное вами оборудование. За основу проще всего взять старый фрезеровальный или сверлильный станок. В таком оборудовании рабочая головка с установленным сверлом меняется на фрезерную насадку.
• Далее вам потребуется самостоятельно выполнить или использовать из набора уже готовый механизм, который позволяет фрезерному инструменту перемещаться в трех плоскостях. Если вы выполняете самостоятельную сборку такого механизма, то его можно выполнить из кареток от старого неработающего лазерного принтера. Такие каретки позволят обеспечить перемещение рабочего инструмента в двух плоскостях.

В последующем к выполненному механизму можно будет с легкостью подключить компьютер или блок управления с программным обеспечением, что позволяет полностью задавать траекторию движения фрезерной рабочей головки. В то же время отметим, что если вами используется каретка от старого фильтра, то использовать такой станок с ЧПУ можно будет лишь для обработки древесины, пластика или тонколистового металла.

Если вам необходим станок с ЧПУ, способный выполнять полноценное фрезерование заготовок из различных материалов, то за перемещение используемого рабочего инструмента должен отвечать мощный шаговый двигатель. Выполнить его можно из обычного электромотора или приобрести уже готовые модели небольшой мощности.

Использование таких двигателей позволит избежать необходимости использования винтовой передачи, которая усложняет всю конструкцию. При этом характеристики такого самодельного оборудования и его функциональные возможности существенно расширяются.

Если вы по каким-либо причинам не можете или не хотите использовать мощный шаговый двигатель, то рекомендуем выбирать каретки от принтеров мощных топовых моделей, что позволит обеспечить максимально возможную амплитуду движения фрезеровальной рабочей головки.

Схема и чертежи станка

Основой самостоятельно выполненного станка с ЧПУ станет механизм фрезера. В том случае, если вы используете уже готовые наборы для выполнения такого оборудования, то можно подобрать такой механизм, который будет полностью соответствовать мощности двигателя и выполняемым в последующем работам с древесиной и другими материалами.

В Интернете можно подыскать многочисленные схемы выполнения таких механизмов фрезера для станков с ЧПУ.

В каждом конкретном случае используемый механизм будет различаться в зависимости от установленного двигатели и каретки.

Выбирая тот или иной чертёж такого фрезеровального станка, необходимо отдавать предпочтение оборудованию, которое сочетает простоту конструкции и при этом полностью соответствуют вашим требованиям.

Собираем станок с ЧПУ

В первую очередь необходимо выполнить основу оборудования, к которой в последующем будут фиксироваться фрезер, каретка и электродвигатель. Выполнить такое основание можно из балок прямоугольного сечения, к которым привариваются или фиксируются на болтах металлические направляющие.

Выполненное основание для станка должно отличаться жесткостью, что необходимо для точного позиционирования фрезерной головки. Специалисты рекомендуют выполнять соединение всех металлических элементов такой несущей конструкции при помощи винтов, что позволяет не только обеспечить нужную прочность, но и в последующем с легкостью модернизировать ваши станки.

В выполненном станке с ЧПУ должен быть предусмотрен механизм, позволяющий перемещать рабочий инструмент в вертикальной плоскости. Можем порекомендовать использовать для такого вертикального перемещения инструмента винтовую передачу, вращение от которой передается с помощью зубчатого ремня.

Вертикальную ось, которая потребуется каждому изготовленному самостоятельно станку с ЧПУ, можно выполнить из алюминиевой плиты. Размеры такой вертикальной оси следует в точности подгонять под общие габариты собираемого вами устройства.

Изготовив или приобретя все комплектующие для такого оборудования, можно начинать сборку станка. Вам необходимо смонтировать два шаговых электродвигателя, которые крепятся к основанию за его вертикальной осью.

Первый электродвигатель отвечает за перемещение головки в горизонтальной плоскости, тогда как второй обеспечивает движение резака уже по вертикали.

Монтируются используемые узлы и агрегаты, при этом качеству их фиксации следует уделить должное внимание.

В процессе эксплуатации такого оборудования на него приходится повышенная нагрузка с вибрацией, и при некачественном креплении в скором времени могут начаться проблемы с точностью позиционирования головок. Привод всех подвижных элементов и рабочих фрезеровальных головок должен осуществляться исключительно при помощи ременных передач.

Выбор шаговых двигателей

Большинство моделей самостоятельно изготовленных ЧПУ-станков оснащаются шаговыми двигателями, позволяющими перемещать рабочий инструмент в трех плоскостях. В зависимости от конструкции такое оборудование может оснащаться двумя или тремя шаговыми двигателями, а также компоноваться дополнительно электромоторами от компьютерных принтеров.

Выбирая используемые шаговые двигатели, необходимо обратить внимание на количество каналов управления. Наилучшие модели имеют пять каналов управления, что повышает функциональность изготовленного мини-станка.

Также, выбирая конкретные модели таких двигателей, следует ознакомиться с их спецификацией и уточнить, на сколько градусов осуществляется изменение положения головки на координатном столе за один шаг мотора.

От этой характеристики будет напрямую зависеть точность позиционирования режущего инструмента.

Электронная начинка оборудования

Сегодня в продаже можно найти различные уже готовые микросхемы для управления работой маршевых двигателей. Также не составит труда найти соответствующее программное обеспечение, которое будет подавать управляющие сигналы на двигатели, и, соответственно, они будут, изменяя свое положение, опускать и поднимать рабочий инструмент.

Важный момент в выборе программного обеспечения состоит в том, что оно должно обязательно поддерживать драйвера контроллеров arduino, установленных на вашем мини-станке. Подключение платы управления непосредственно к самодельному станку с ЧПУ осуществляется через порт LPT или CNC.

Проще всего такое электронное оборудование для станка с ЧПУ заказать непосредственно с китайских аукционов и сайтов. Там можно с легкостью найти как готовые наборы для станков, так и отдельно используемое электрооборудование. Стоимость таких микросхем, ПО и контроллеров будет на доступном уровне.

ЧПУ-фрезер своими руками — это универсальное в использовании оборудование, которое позволяет существенно упростить и автоматизировать работу по обработке пиломатериалов, пластика, тонкого металла и т. д.

При наличии соответствующего опыта работы можно самостоятельно изготовить такой станок с ЧПУ, который будет обеспечивать необходимую точность и высокую производительность работы.

Вам лишь потребуется подыскать качественную схему исполнения такого оборудования и приобрести уже готовые наборы комплектующих, выбрать используемые маршевые двигатели и автоматику.

Выбор шпинделя для фрезерного станка с ЧПУ

Шпиндель — важная часть технологических машин, в частности фрезеров. Так называют двигатель с самозажимным патроном, в котором фиксируется режущий инструмент. В качестве последнего могут выступать фреза, сверло, точильный камень и т.д.

Фрезерный станок передает шпинделю крутящий момент при высокой частоте оборотов. Следовательно, двигатель должен быть прочным. Однако это, конечно, не единственное предъявляемое требование. Как правильно выбрать шпиндель для станка с ЧПУ? Разбираемся в этой статье.

Теория вопроса

Шпиндель — это вал, являющийся посредником между обрабатывающим станком и заготовкой при обработке металлов. Режущий элемент крепится в нем посредством конуса Морзе. У расточных, сверлильных станков и фрезеров вал имеет регулируемую длину, а в движение приводится вручную или автоматически.

Условно шпиндели делят на две группы в зависимости от их мощности:

К первым относятся небольшие бормашины, дрели, перфораторы. Конструкция их проста, срок службы относительно недолог, управление не вызывает сложностей. Для работы на домашних настольных станках используют именно их.

Промышленные шпиндели необходимы для длительной эксплуатации, рассчитаны на внушительные нагрузки. Они снащены системами охлаждения и подачи смазки на участки с высоким уровнем трения или нагревания.

Для производственных агрегатов категорически не подходят маломощные бытовые шпиндели. Причина в том, что они рассчитаны лишь на растяжение и сжатие, но не на боковую нагрузку. При увеличении скорости вращения шпинделя обмотки двигателя нагреваются, что вызывает снижение мощности. В результате элемент перегорает, требуя скорой замены.

Критерии подбора

Подробно рассмотрим, на какие именно факторы стоит обращаться внимание при выборе.

Мощность

Выбор шпинделя для станка с ЧПУ начинается с изучения мощностных характеристик. Здесь не стоит экономить; мы рекомендуем следовать правилу: «Чем больше, тем лучше». Запас мощности — залог исправной работы шпинделя сверх указанного ресурса.

Обратите внимание на следующие советы по выбору:

• сверление или гравировка возможны при помощи шпинделя мощностью менее 600 Вт;
• работы по древесине или листовому металлу выполняются устройством мощностью от 800 до 1400 Вт;
• для устройства с ЧПУ, от которого требуется ежедневная работа, выбирайте шпиндель мощностью свыше 1500 Вт.

Качество работы двигателей зависит и от надежности самого станка. Если фрезер с ЧПУ ветхий, есть вероятность, что новый шпиндель принесет мало пользы.

Обрабатываемая поверхность

Мощность шпинделя выбирается в зависимости от типа обрабатываемого материала. Для фанеры, ДСП, МДФ рекомендуется вал мощностью до 3000 Вт, для дерева и мягких сплавов (алюминий, бронза) — до 6000 Вт.

Вид фрезеровки

Следующий критерий выбора шпинделя — способ фрезеровки. Всего их два:

В первом случае вал подается медленно, но фреза вращается очень быстро. Скоростной способ подразумевает медленное вращение и быструю подачу. Силовая фрезеровка применяется, если нужно быстро удалить определенный объем материала. Скоростная — если важнее качество обработки детали.

Характеристики фрезы указываются в технической документации на изделие. Выставляются параметры на станке с ЧПУ перед началом работ. На них важно обращать внимание, чтобы не перегрузить вал и получить максимальную производительность оборудования.

Система охлаждения

Наличие и тип системы охлаждения — еще один важный критерий выбора. Именно от нее зависит, как долго станок сможет работать без перерыва.

Под воздушным охлаждением подразумевается обдувка обмоток шпинделя через крыльчатку, предусмотренную на корпусе. Минусов у него больше, чем плюсов, например:

• охлаждение воздухом малоэффективно при работе на низких скоростях;
• вместе с воздухом под корпус засасываются стружка, пыль, грязь, из-за чего засоряется мотор.

Таких недостатков лишена система водяного (жидкостного) охлаждения, однако она усложняет конструкцию фрезерного станка с ЧПУ. Для нее требуется резервуар с жидкостью, который крепится на корпусе устройства. Трубки, которые подводят и отводят воду, не всегда легко вмонтировать в станок с двумя шпинделями.

Водяное охлаждение предпочтительнее потому, что жидкость на шпиндель подается равномерно, с одинаковой скоростью. Запускать двигатель фрезера запрещено, пока не активирована помпа. Игнорирование правила вызовет перегрев обмоток и выход всей системы из строя.

Производитель

Определить, на Западе или Востоке изготовлен элемент, можно по внешнему виду. Например, китайские модели имеют сплошной, закрытый корпус в форме цилиндра. Конструкция достаточно жесткая, вибрации при металлообработке минимальны. Крыльчатка или другие подобные отверстия отсутствуют, что делает вал невосприимчивым к стружке и пыли. В числе минусов китайской продукции:

• высокий процент подделок и брака,
• склонность внутренних элементов к коррозии (из-за примитивной системы охлаждения),
• сложность замены подшипников.

Европейские шпиндели отличаются качеством и более дорогой стоимостью. Характерные черты — надежные подшипники, минимальные радиальные биения. Обычно они имеют воздушное охлаждение, поэтому коррозии почти не подвержены, работают плавно.

Тип инвертора

Инвертор — преобразователь частоты, обеспечивающий передачу крутящего момента с электродвигателя валу. Должен иметь такую же мощность, как двигатель, и чуть более высокий выходной ток (номинальный).

Шпиндель для фрезера с ЧПУ: подходящие модели

Для агрегата, собранного в бытовых условиях, не стоит покупать дорогой вал. Для промышленного же станка не подойдет шпиндель, который раньше был, допустим, частью шуруповерта. Ниже приведен перечень возможных решений, которые облегчат выбор шпинделя для станка с ЧПУ по металлу либо иному материалу:

Гравер / дрель / бормашина.

Подходящий вариант для мягких материалов — дерева, пластика, бронзы, меди. Мощность устройств начинается от 100 Вт.

Достоинства — минимум шума, качественный зажим патрона, минимальные потери крутящего момента на невысоких оборотах. При монтаже важно выставить деталь на нужном уровне и корректно замерить биение фрезы. Обойдется такой шпиндель в 1000-3000 рублей.

Моторы постоянного тока.

Более мощные, усовершенствованные устройства для настольных работ. Мощность – от 400 Вт, скорость — до 12000 об/мин.

• низкое биение,
• минимум шума,
• стандартный патрон (цанга ER11A).

• нужен дополнительный источник питания;
• мощность позволяет использовать только фрезы до 4 мм;
• совместимы только с мягкими материалами;
• требуют хорошей вентиляции, охлаждения, обдува.

Это профессиональные фрезеры, которыми обрабатывается большинство известных материалов. Шумны, поддержание оборотов нестабильно, что осложняет обработку пластика; имеет подшипники низкого качества. Режим работы без перерывов ограничен 1,5-2 часами.

Профессиональные шпиндели жидкостного охлаждения.

Техника, почти полностью лишенная недостатков. Работает тихо, так как устройство не имеет крыльчатки. Часто применяется для оборудования, которое располагается в непроветриваемых или сильно запыленных помещениях. Стоимость таких шпинделей — от 10000 рублей. Учитывайте, что инвертор обойдется вам примерно в такую же цену. В числе преимуществ шпинделей с жидкостным охлаждением:

• точное позиционирование на станке с ЧПУ,
• мощный крутящий момент,
• надежность,
• удвоенное количество подшипников,
• минимальное биение.

• Если же вы сомневаетесь в своем выборе шпинделя для станка с ЧПУ, свяжитесь с нашими менеджерами по телефону или электронной почте: сотрудники компании ответят на вопросы и помогут определиться с наиболее подходящим для вашего оборудования элементом.

Обзор шпинделей для ЧПУ CNC

Дорогие друзья, если у Вас есть желание помочь нам развитие проекта и покупки дополнительного места на «облаке», мы будем Вам очень благодарны!

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

Основные виды шпинделей для малых ЧПУ:

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

Коллекторные с воздушным охлаждением.

Как правило, применяются в самодельных станках, когда главная задача – сделать станок как можно дешевле. Такие шпиндели имеют массу недостатков и только одно достоинство: низкая цена. Главный недостаток выделить трудно, потому что все они очень неприятны.

Коллекторные шпиндели очень громко шумят при работе, частота вращения вала непостоянна и сильно зависит от нагрузки на фрезу, что не позволяет точно задать нужные режимы резания, они требуют регулярного ухода и периодической замены щёток коллектора, излучают сильные электромагнитные помехи и могут даже быть источником искр при сильном износе коллектора или щеток. Мощность, указанная на корпусе и в паспорте такого шпинделя, соответствует реальности только при работе шпинделя на полных оборотах, при снижении частоты вращения мощность падает и на нижнем пределе регулировок может составлять менее 10% от заявленной мощности. Станок, оборудованный таким шпинделем, не рекомендуется оставлять работающим без присмотра даже на несколько минут, а между тем процесс обработки хорошего 3D изделия очень часто занимает несколько часов.

Асинхронные с воздушным охлаждением.

В станках с ЧПУ такие шпиндели применяются в комплекте с инвертором – устройством, преобразующим 1 фазу 220 вольт в 3 фазы по 200 вольт, а частоту сети 50 герц превращают в более высокую, регулируемую на выходе инвертора.

Как правило, диапазон регулировок составляет от 100 до 400 герц, что позволяет управлять оборотами шпинделя при помощи частоты в пределах от 6 000 до 24000 оборотов в минуту.

Такая связка асинхронного шпинделя и инвертора позволяет добиться стабильной частоты вращения независимо от нагрузки на фрезу, и почти неизменной мощности на валу независимо от частоты вращения. Эти шпиндели не имеют изнашиваемых щёток, что позволяет эксплуатировать их годами без техобслуживания.

К недостаткам следует отнести сильную зависимость температуры шпинделя от температуры окружающего воздуха, относительно сильный нагрев корпуса шпинделя, и свист крыльчатки воздушного охлаждения на высоких оборотах.

Кроме того, при использовании такого шпинделя с выключенной системой аспирации (стружкоотсос) поток охлаждающего воздуха раздувает стружку по всему помещению, в котором работает станок. Однако, отсутствие необходимости в подаче и циркуляции охлаждающей жидкости привлекает многих пользователей, и они готовы по этой причине мириться с некоторыми неудобствами.

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

Асинхронные с водяным охлаждением.

Все преимущества асинхронных шпинделей, описанные мной в разделе про модификацию с воздушным охлаждением, относятся и к шпинделям с водяным охлаждением, но имеют ряд своих неоспоримых преимуществ. Отсутствие крыльчатки воздушного охлаждения и водяная рубашка делает такой шпиндель почти бесшумным на невысоких оборотах.

При работе станка, оборудованного таким шпинделем, самый громкий звук это звук, издаваемый фрезой грызущей материал (например дерево). Даже «бзыкание» шаговых двигателей громче звука работающего шпинделя.

Громкость звука, издаваемого при работе асинхронного шпинделя без нагрузки, сопоставимо с громкостью звука издаваемого хорошей импортной электробритвой. Зачастую, звук, издаваемый при этом станком громче, но это является следствием резонанса корпуса станка, сам же шпиндель снятый со станка действительно очень тихий.

Водяное охлаждение позволяет держать температуру корпуса шпинделя в пределах до 30 градусов по цельсию, что очень положительно сказывается на сроке службы как подшипников, так и шпинделя в целом.

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

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

Это был краткий обзор по трем основным видам шпинделей, применяемых в построении станков с ЧПУ малых и средних размеров.

Самодельщики, кроме этого, применяют вместо шпинделя обычные бормашинки типа Fit и Dremel, двигатели от ручных фрезеров, и вообще всё, что вращается от электричества.

На больших станках часто ставят шпиндели из описанных мной, но с дополнительными опциями, например, с функцией автоматической смены фрез при помощи пневматики, такие шпиндели очень дорогие и их цена превышает общую цену небольшого настольного 3D фрезерного станка с ЧПУ.

В металлообрабатывающих станках для силовой фрезеровки преимущественно применяются шпиндели с низкими скоростями вращения, а в ювелирных фрезерах асинхронные шпиндели, способные развивать до 60000 оборотов в минуту. Но это уже совершенно другая история…..

Самодельный шпиндель для ЧПУ станка

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:
• Бесколлекторный мотор NTM серии 50-50 580KV / 2000ВтУдлиненный валКонтроллер БК двигателяСервотестер
• Впрочем, сервотестер можно использовать и самый дешевый — такой, 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!

ЧПУ станок своими руками

Сборка станка с ЧПУ своими руками

Многие считают, что собрать ЧПУ станок своими руками довольно проблематично. Но это не так. Обладая необходимым багажом знаний, устройство можно собрать и в домашних условиях, пусть и нет быстро, как на заводе.

Что потребуется для сборки:

• чертежи ЧПУ станка;
• элементы крепежа и детали;
• сверлильный и токарный станок;
• набор инструментов.

Изготовить домашний ЧПУ станок можно двумя способами: купить набор необходимых для его функционирования деталей или же найти составляющие устройства самостоятельно и собрать их. В сегодняшней статье мы рассмотрим второй вариант.

Для начала нужно выбрать подходящую схему, согласно которой оборудование будет работать. Ее выбор зависит от желаемых характеристик станка, в частности размера, дизайна.

Необходимо купить ходовые винты и другие детали; или же их можно изготовить на токарном и сверлильном станке. В качестве материала подойдет фанера или алюминий.

Из фанеры также целесообразно сделать рабочую поверхность. Оптимальная толщина – 18 – 20 мм.

Особенности работ со станиной

Станина обеспечивает устройству необходимую жесткость. На нее монтируют ШД, ось Z, рельсовые направляющие, рабочий стол (поверхность), а также шпиндель.

Станину лучше всего монтировать без сварных швов, так как они плохо переносят вибрации. Крепеж лучше всего осуществлять с помощью гаек Т-формы. Также нужно 2 подшипника: шпиндельный и скольжения.

В качестве основы станка ЧПУ можно использовать обычный отработавший свое сверлильный станок. Его головку необходимо сменить только на фрезерную. Чтобы данный инструмент двигался во всех трех плоскостях, создается специальных механизм с помощью кареток обычного (МФУ) принтера. Когда вышеуказанная сборка готова, к оборудованию необходимо подключить корректное программное управление.

Собранный по такому принципу станок ЧПУ для домашней мастерской без проблем сможет работать с пластиком, деревом и листами метала небольшой толщины. Так как каретки недостаточно жесткие, с камнем или толстыми листами металла работать не получится. Для мощного ЧПУ станка необходима качественная электроника и двигатель высокой мощности.

Особенности сборки станка ЧПУ

Детали

Рассмотрим особенности сборки станка ЧПУ по дереву для домашней мастерской.

На корпус крепятся первые два шаговых двигателя. Они монтируются за вертикальной осью. Они обеспечивают вертикальное и горизонтальное перемещение фрезерной головки.

Для того чтобы установить шаговые двигатели оси Z, нужно использовать заднюю, переднюю, а также верхнюю пластины. Сделайте подложку фрезерного шпинделя.

Задействуйте резиновую обмотку лучше всего толстого электрокабеля, чтобы зафиксировать вал электрического двигателя. Фиксаторами могут стать прочные винты с втулками из нейлона.

Электроника

Выбирайте только высококачественные печатные платы и другую электронику.

• ШД (шаговые двигатели).
• Порт Line Print Terminal (LPT). С его помощью ЧПУ подключается к станку.
• Необходимые контроллеры.
• Драйверы для работы контроллеров.
• Подходящий блок электропитания, рассчитанный на 36 В.
• Компьютер либо ноутбук.
• Кнопка аварийной (экстренной) остановки.

Прежде чем самодельный ЧПУ станок начнет работу, не забудьте сделать его пробный запуск.

Источник