Под шпинделем понимают двигатель, на который надета цанга – патрон для закрепления и вращения рабочего инструмента, такого, как фреза, сверло, нож или гравер. Шпиндели условно классифицируются на две основные  группы — любительские и

промышленные. Шпиндель промышленный представляет собой специальное устройство, как правило рассчитанное на большую боковою нагрузку; имеет сложную воздушную или водяную систему охлаждения и смазку. К любительским можно отнести любой бытовой фрезер или дрель. Следует заметить, что бытовая дрель рассчитана продольные нагрузки, т.е. на высверливание отверстий,

 а потому имеет подверженные быстрому износу подшипники удержания вала. Все нагрузки, возникающие при работе на станке, как правило, перпендикулярны оси шпинделя. Поэтому шпиндель высокого качества оснащен прочными подшипниками, рассчитанными на подобные нагрузки.

Промышленный шпиндель не требует ухода – смазки и чистки – в течение всего периода эксплуатации. При этом специализированный шпиндель оборудован так называемым цанговым зажимом, прошедшим хорошую балансировку, который дает возможность зажима  любого инструмента, имеющего  стандартный хвостовик. В стандартных станках применяется цанга ЕР11 или модификация ЕР13,  позволяющая зажимать инструмент, имеющий рабочий хвостовик от 2,5 до 3,2 мм. Реже используется промышленная цанга ЕР25, позволяющая зажимать инструмент, имеющий 6 миллиметровый хвостовик. Такой инструмент предназначен для снятия толстых слоев металла, так что, не следует гнаться за наибольшим диаметром рабочего инструмента. Станок должен быть сбалансированным, поэтому следует остановить свой выбор на цанге ЕР13, которая прослужит долгие годы.

Что произойдет, если традиционную дрель установить на станок? Функционировать конечно будет, однако по мере износа подшипников будет становиться  сильнее биение патрона, что приведет к уменьшению точности позиционирования инструмента. К тому же, станок в ходе тонких работ производит массу мелкошаговых проходов, при этом шпиндель работает не один час подряд. Дрель в таком случае может сгореть, или перегреться — сработает тепловая защита, и дрель остановится. ПО, отвечающее за управление, не содержит информации о состоянии дрели, поэтому будет продолжать работу инструмента даже того, как вращение остановится.  Это обязательно приведет к неисправности рабочего инструмента.

Выбирая оптимальную мощность  шпинделя, лучше руководствоваться общепринятыми правилами.  Для выполнения небольших сверлильно-гравировальных работ будет достаточно 400-600W, при фрезеровке металлических деталей и толстых слоев древесины необходимо 1000-1400W. Универсальным шпинделем, способным выжимать из фрезы и системы подачи все по  максимуму, считается шпиндель с  мощностью более 2000W.  Однако следует оговориться. Фрезеровочные работы бывают двух типов — силовые и скоростные:  можно либо быстро вращать фрезу, при этом медленно ее подавать; или медленно вращать — быстро подавать. Станки профессиональной категории применяют силовое фрезерование как наиболее быстрый способ обработки заготовки. В данных целях в станок вводят режимы резания с указанием максимальной скорости подачи для каждой конкретной фрезы, а также скорости  заглубления и вращения. Это дает возможность выжимать из инструмента максимальную производительность, избегая его перегрева и повреждения. Если станок не может развить требуемое усилие подачи (главный параметр станка), то единственным вариантом является раскручивание шпинделя до максимальных оборотов и  дальнейшее его аккуратное перемещение по заготовке. Так будет выполняться скоростное фрезерование.

Таким образом, выбирая шпиндель, следует останавливать свой выбор либо на быстром, либо на мощном, способном развивать на инструменте крутящий момент по максимуму. Дорогостоящие специализированные шпиндели способны развивать скорости более 20000 об/мин, передавая при этом  на фрезу усилие до 2000W. Вы будете выполнять фрезеровочные работы на скорости до 15000 оборотов. Стоит помнить, что скоростное вращение  — это не всегда хорошо. К примеру, при обработке малых кусочков древа возможно образование  мелкой пыли, которая затирается между фрезой и заготовкой, а затем начинает подгорать. Это может привести к  перегреву как фрезы, так и заготовки.

Цена промышленного шпинделя, имеющего трехфазное питание и водяное охлаждение, мощностью 1,5 кВт составляет порядка 9 тыс. рублей. Однако необходимо будет приобрести преобразователь частоты (порядка 3 тыс. рублей).

Цена на специализированный шпиндель с воздушной системой охлаждения оставляет около 8 тыс. рублей. Преобразователь частоты также стоит приобрести.

Фрезер  Kress-1050 представляет на сегодня одно из самых лучших устройств на отечественном рынке. Его цена составляет 4 тыс. рублей. В Сети можно  найти руководство по замене в нем подшипников, а также инструкции по  доработке до максимально высокого уровня. Нет лучше бюджетного  варианта.

Цена дрели составляет около 1200 рублей. Этот вариант приемлем только в случае,  когда на станке выполняется только  координатное сверление.

Отдельно стоит коснуться трехфазных шпинделей. Они оснащаются тремя проводами питания, одной нейтралью и одним проводом заземления. Напрямую подключаются к бытовой сети — из одной фазы делается три посредством преобразователя частоты. Устройство позволяет выпрямить переменный ток и сгенерировать из него переменный нужной частоты и фазности. Следует заметить, что ПЧ несет массу сервисных функций. Так, если напряжение на входе составляет 50Гц и изменить его нет возможности, то на выходе преобразователь частот может развить частоту в диапазоне 1-400 Гц согласно установке. Для наших задач это значит, что возможно устанавливать требуемую частоту вращения шпинделя. Кроме того, ПЧ управляется программным обеспечением станка, и программа в автоматическом режиме может установить требуемые обороты шпинделя исходя из таблицы скоростей для выбранного материала. Также дорогостоящие ПЧ содержат векторное управление мотором, что позволяет развивать максимальный момент на инструменте через косвенное определение фактической скорости шпинделя, а также своевременной трансформации эпюры формируемых  импульсов. Преобразователь частоты дает возможность устанавливать скорость разгона/замедления оборотов, что хорошо сказывается на длительности его ресурса. ПЧ может сигнализировать о готовности шпинделя программному обеспечению, т.е. передавать, что шпиндель набрал заданные обороты, либо от них отклонился. Это дает возможность при необходимости остановить программу и избежать поломки  инструмента в случае неожиданного отключения шпинделя. Т.о., наличие ПЧ существенно увеличивает надежность и эргономичность шпинделя.

Шпиндель  может быть оснащен воздушной или  водяной системой охлаждения. Воздушная система оборудована как у  стандартной дрели — на валу шпинделя находится вентилятор. Отрицательным моментом данной системы является то, что функционально она напоминает пылесос, засасывая в шпиндель все обрезки, а также то, что эффективность самого вентилятора напрямую связана со скоростью вращения вала, и на низких скоростях возможен перегрев шпинделя и его поломка. Водяная система не имеет  недостатков предыдущей и очень эффективна, однако необходима доработка гидравлики. Можно применять стандартные пищевые шланги, имеющие внешний диаметр 8 мм и внутренний 6 мм. Для создания станков можно применять компьютерную систему водяного охлаждения процессора фирмы Termaltake, состоящую из  насоса, радиатора и вентилятора. Единственный недостаток данной системы – высокая стоимость. Также можно использовать  в качестве насоса бензиновый от автомобиля, который является более надежным и недорогим. Стоит обратить внимание на то, что существуют бензонасосы среднего и низкого давления. Впрысковые машины оснащаются насосами среднего давления, они способны развивать порядка трех атмосфер, что слишком много. Насосы от карбюраторных авто  развивают давление порядка 0.3 атмосферы, что более приемлемо. В крайнем случае, можно использовать насосы для аквариумов, но надежность бензонасосов и аквариумных насосов несопоставима. Нужно помнить, что при запуске шпинделя без циркуляции воды может возникнуть его перегрев и поломка.

Вода охлаждения готовится как раствор дистиллированной воды и неагрессивного антисептика. Шпиндель 1.5кВт потребляет трехлитровый  баллон с водой, и в радиаторе нет необходимости – когда шпиндель работает непрерывно, вода остается теплой, ее остывание происходит за счет большой площади баллонных стенок  и трубок.

Направляющие определяют, с какой точностью выполняется позиционирование (повторяемость), а также максимальное усилие на инструменте. Направляющие по способам крепления классифицируются на  многоточечные и двухточечные, при этом профиль подшипника скольжения бывает цилиндрический либо полуцилиндрический.

Двухточечное крепление является более рациональным для станков, имеющих станину плохой геометрии. Здесь, точно выставив две точки  крепления, достаточно просто добиться абсолютной параллельности направляющих и, как следствие, равномерного движения каретки. Направляющие рельсового типа крепятся к каркасам станков посредством большого количества болтов, и если есть кривизна каркаса, то рельса так же деформируется, что ведет к нелинейному ходу портала. Однако  рельсовые  направляющие имеют свои преимущества: они обладают большей точностью и грузоподъемностью при аналогичных характеристиках по сравнению с направляющими другого типа.  Это связано с тем, что на двухточечные направляющие падает весь груз каретки, так что они должны быть довольно жесткими, чтобы не деформироваться под весом каретки. При этом рельсовые направляющие распределяют нагрузку, передавая ее часть на каркас станка. Таким образом, при подъеме такого же груза могут применяться более тонкие, чем двухточечные, рельсовые направляющие.

Сформировать идеально ровный каркас очень сложно. Причин для этого масса, но основными являются уводы металла в ходе сварки, недостаточно  жесткий крепеж, невозможность применить юстировочную платформу, имеющую высокую степень плоскостности. Это ведет к тому, что выравнивание направляющих выполняется посредством тонких шайб. Не менее сложно избавиться от бочкообразных и трапециевидных  неровностей. В данном случае приходится применять корректирующие формулы и дополнительно настраивать программное обеспечение управления.

Немаловажным элементом являются каретки. Каретка представляет собой блок, который непосредственно перемещается по направляющим конструкции. Каретки изготавливаются с применением подшипников скольжения или качения. Подшипник качения здесь наиболее предпочтителен, однако, более сложен при реализации, к тому же его стоимость гораздо  выше. Каретки скольжения имеют весьма ограниченный рабочий ресурс, и в них быстро появляются люфты, при этом станок теряет свою прочность.  В каретках такого типа находится втулка, изготовленная из тефлона или графитсодержащего материала, которая быстро изнашивается, и которую просто меняют на новую. Каретки качения оснащены практически вечными подшипниками при условии функционирования в паспортном режиме и регулярном техобслуживании станка – чистке и  смазке.

Можно самостоятельно изготовить каретки из расположенных накрест подшипников. Однако в данном варианте имеется ряд недостатков. Оригинальные каретки оснащены так называемыми замкнутыми сплошными подшипниками, т.е. между самой кареткой и направляющей находятся специальные длинные бороздки  с шариками. Хитрость заключается в том, что шарики катятся «змейкой», а затем через специальную возвратную бороздку возвращаются обратно. Это дает возможность обкатывать со всех сторон направляющую, а также непрерывно катить шарики. Каретка такого типа дает равномерные нагрузки на все элементы и равномерный люфт. При этом самодельные каретки, имеющие крестовую  конструкцию, катаются с помощью подшипников всегда по одной и той же траектории, при этом накатываются бороздки на направляющих в определенном месте. Также невозможно с равной силой обжать все имеющиеся подшипники, что приводит к разному преднатягу в разных направлениях, и, в свою очередь, к неравномерному прогибу направляющих, а также к нелинейному ходу каретки в случае разновекторных нагрузок. Здесь стоит отметить такой момент: статично каретка может ходить хорошо и линейно, однако станок состоит из нескольких одновременно движущихся связанных частей, которые воздействуют друг на друга с различным плечом и в различных направлениях. Таким образом, в динамике направляющие испытывают на себе действия множества разнонаправленных, даже ударных нагрузок. Поэтому насколько качественным будет данный узел, настолько меньшим будет негативное влияние воздействий, и настолько большим будет точность станка.

В завершении можно отметить, что направляющие являются очень важным элементом станка, и если имеется возможность сделать их максимально качественно, то это стоит сделать.

Автоматизация производства ведется непрерывно, и одним из эффективных путей автоматизации являются станки с числовым программным управлением. Станки ЧПУ дают возможность получать точно спроектированное с применением компьютера изделие, при этом ЧПУ-станок имеет гораздо более высокую точность и производительность, чем при работе вручную. С помощью высокоточного и легко приспосабливаемого  ЧПУ-станка можно осуществлять самые сложные проекты, которые считались невыгодными либо невыполнимыми при использовании ручных технологий. Качественный станок с ЧПУ должен выполнять различные функции: фрезерование, лазерную резку, сверление, гравировку и прочие работы с несущественными изменениями конфигурации устройства. ЧПУ-станок, не приспособленный к изменчивым и все возрастающим потребностям современного производства, приобретать не стоит. К сожалению, готовый многофункциональный станок ЧПУ стоит довольно дорого. Одним из  выходов здесь является создание самодельного ЧПУ-станка.

Станки c ЧПУ состоят из основания, подвижного стола, двигателей и их электроприводов, инструментов  и приспособлений, компьютера и специального программного обеспечения. Грамотное сочетание стоимости комплектующих и функциональности, качества, точности и скорости действия является залогом успешной реализации проекта по  созданию станка с ЧПУ.

Разработка основания  станка  и подвижного стола  выполняется различными способами. При создании подвижного стола можно использовать следующие комплектующие:

— направляющие скольжения в сочетании с ременным приводом (зубчатые и стандартные приводные ремни, зубчатые шкивы и заготовки для них, натяжители ремней можно приобрести в Интернете);

— направляющие скольжения/качения в сочетании с зубчатым  колесом с рейкой;

— направляющие качения в сочетании с ШВП;

— направляющие скольжения/качения в сочетании с винтом с гайкой;

— направляющие с внутренним трением в сочетании с механизмами для малых перемещений (к примеру, 57ВYZ).

В случае, если необходимо создать станок с ЧПУ, к которому не будут предъявляться высокие требования по уровню точности, но нужны будут высокие скорости, а также долговечность, применяются шариковинтовые передачи, имеющие класс T5 (шаговое отклонение составляет не более 23мкм/300мм длины). Такие передачи обеспечивают минимальные потери на трение, максимальный КПД, при этом зазоры в резьбе можно полностью устранить за счет создания предварительного натяга. Шариковинтовая  передача имеет неоспоримое преимущество  — это уже сформированный  прецезионный законченный функционально механизм, разработать который самостоятельно довольно сложно.

При создании станков с ЧПУ применяются определенные двигатели и электроприводы. Оптимальным видом приводом является экономичный шаговый привод, так как он является бесступенчатым. Такой вид привода способен обеспечить широкий диапазон скоростей, при этом коробка передач не применяется. При использовании шагового привода применение обратной связи не является строго обязательным.

Двигатели дисководов не подойдут для ЧПУ станков, так как имеют малый  крутящий момент даже для гравировальных станков. Б/у или завалявшиеся на складе шаговые двигатели типа ДШ, ДВШ, ДШР и аналоги применять также  не целесообразно, хотя для гравировального станка некоторые из них могут  подойти. Фрезерный станок с ЧПУ лучше оснастить качественным импортным двигателем.

Двигатели от принтеров хорошо применять для создания плоттеров, служащих для рисования чертежей. Можно использовать направляющие принтера, а также ролики и зубчатые ремни. Двигатели типа FL_57_ST, имеющие крутящий момент в диапазоне 2,88-9 кгс*см, применяются, как правило, в небольших ЧПУ-станках при сверлении печатных плат; FL_57_STH с крутящим моментом 10-18,9 кгс*см – в средних ЧПУ-станках при обработке дерева или пластмассы, а также в станках электроэрозионного типа.  Шаговые двигатели FL_86_ST с крутящим моментом 13-50 кгс*см и FL_86_STH с крутящим моментом 34-120 кгс*см используют при создании  серьезных ЧПУ-станков, применяемых для деревообработки,  а также для работы с пластмассой и алюминием. Серия двигателей FL_110_STH, имеющих крутящий момент в диапазоне 110-300 кгс*см, применяется при трансформации тяжелых универсальных металлообрабатывающих станков в ЧПУ-станки.

Актуаторы, разработанные на основе шаговых двигателей, применяют, как правило, для подачи инструмента. Шаговые моторы, оснащенные  редуктором, служат для микроподач.

Выбирать электропривод следует таким образом, чтобы он обеспечивал  полный крутящий момент у шагового двигателя при любых скоростях. Шаговые двигатели имеют рабочие скорости в диапазоне 0-3000 об/мин, но не стоит забывать, что двигатели такого типа  — этот тихоходные  электрические машины, и  при скоростях более 750 об/мин происходит существенное падение крутящего момента на валу шагового двигателя.

тэги

gbr to dxf самодельные станки самодельный станок с чпу, чпу станок turbocnc.
контроллер чпу l298 обозначение на схеме attiny2313 управление шд.
как сделать статуетку в арткаме. самодельный станок программы для станков с чпу.
pl57h76-3.0-4 гильотина, насо jdpaint 5.55 rus балясина программы vri-cnc порезка дсп станке чпу контроллер шаговых двигателей 4axlc
характеристики шаговый двигатель sth-39h112-06.
bmp2cnc rus самодельный сверлильный автомат контроллер для чпу степ дир
сверления, плат с чпу. блок питания регулируемый из компьютерного блока питания.
самодельный станок для сверления, печатных плат самодельный, контроллер для чпу контроллер 6560.
станки с чпу чпу станок с чпу cnc станок чпу станки чпу регулятор. вращения скорости для фрезы
координатный стол http://vri-cnc.ru/modules.php name news file article sid 47.
чпу из принтера, pci-lpt переходник cnc.ru самодельный станок для электрохимической обработки металла.
бп из компьютерного самодельный, координатный стол контроллер, vri-cnc чпу выжигатель намоточный станок
станок для резки стекла все для cnc cnc станок. из принтера а300 servo.
программа для чпу, станка как сверлитьплату cnc сервопривод bmp2cnc русский tda1085c собрать станок для резки пенопласта минск пример программы для станка с чпу.
картины для чпу самодельный вертикальный форматно-раскроечный станок самодельная газовая горелка.
шд с разными. обмотками форум, по чпу файлы g кодов мостовая схема включения двигателя.
микросхема l298n 103h5208 блок питания. шпинделя где дёшево заказать, электронику чпу.
уроки арткам 2010 top224y в блоке питания зарядное дл авто из компьютерного бп.
шд em-178, управление tea3718 домашнее чпу станок для печатных. плат как купить шаговик .
irfz44 n шим на at 89 шд для плазмореза чертежи токарного станка.
3d траектории artcam. комплектующие станков, чпу чертеж продольнорежущего станка ghjtrns yf atiny2313
драйвер для лпт порта чпу станка самодельный намоточный станок чпу методика расчета ограничителя тока самоучитель работы на чпу арткам 2008 просит ключ переделка бп компьютера в регулируемый
руководство для красной платы на tb6560 як самому зробити зарядне.
artcam 2010 уроки artcam 3d траектории cnc, каркас сnс на мебельных направляющих драйвер шагового двигателя на ви1006 и 561тм2.
купить цанговые. патрончики к микромоторчика бп из бп компьютера.