Шпиндель з водяним чи повітряним охолодженням: що вибрати

Шпиндель під час роботи гріється: втрати в обмотках двигуна і тертя в підшипниках перетворюються на тепло. Якщо тепло не відводити, перегріваються підшипники, падає ресурс шпинделя, а в гіршому випадку клинить вал. Тому у шпинделів для ЧПУ є вбудована система охолодження, і вона буває двох типів: повітряна і водяна. Від вибору залежать допустимі оберти, рівень шуму, склад обладнання поруч з верстатом і обслуговування.

Як працює повітряне охолодження

На валу шпинделя сидить крильчатка вентилятора. Вона жене повітря вздовж ребристого корпусу і знімає тепло з ребер. Потік повітря прямо залежить від обертів: чим повільніше обертається вал, тим слабший обдув. На низьких обертах повітряне охолодження не справляється з відведенням тепла.

Плюс такого рішення один, але вагомий: нічого докуповувати і підключати не потрібно. Шпиндель вмикається і працює. З обслуговування потрібно стежити за крильчаткою: налиплий пил і стружка знижують потік, тому лопаті та повітровідвідні канали періодично чистять через технологічні отвори.

Мінус теж пов’язаний з вентилятором: він шумить, і чим вищі оберти, тим гучніше. На 24000 об/хв шум повітряного шпинделя помітно вищий, ніж у водяного тієї ж потужності.

Як працює водяне охолодження

У корпусі шпинделя зроблені канали, якими помпа ганяє рідину. Рідина забирає тепло зі стінок каналів і відносить його в бачок і радіатор. Охолодження не залежить від обертів шпинделя: на низьких обертах тепло відводиться так само, як на високих.

За це доводиться платити складністю: потрібні помпа, трубки, закритий бачок і бажано радіатор. Без них водяний шпиндель вмикати не можна.

Порівняння

Коли вибирати повітряне охолодження

Дерево, МДФ, фанера, пластик, ПВХ, гравірування та інша робота на високих обертах короткими циклами. Якщо поруч з верстатом немає місця під бачок з рідиною, а обслуговувати хочеться по мінімуму, повітряний шпиндель простіший: увімкнув і працюєш.

Коли вибирати водяне охолодження

Тривала безперервна робота, низькі оберти (фрези великого діаметра, тверді матеріали), робота в приміщенні, де важливий низький шум. Водяне охолодження тримає температуру підшипників у нормі незалежно від обертів, тому його вибирають для важких і довгих задач.

Що потрібно для водяного охолодження: практика в цифрах

Мінімальний набір: помпа, трубки, закритий бачок і радіатор. Далі вимоги з інструкції з експлуатації шпинделів:

• Рідина: антифриз G11 або G12, розбавлений дистильованою водою в пропорції виробника. Воду лити заборонено: корпус шпинделя з алюмінієвого сплаву, від води в каналах утворюються окисли, які їх закупорюють.
• Потік: не менше 3-5 л/хв.
• Температура рідини: 5-25 °C.
• Об’єм: з розрахунку 2,5 л/кВт·хв. Для шпинделя 2,2 кВт це 5,5 л рідини в контурі.
• Заміна рідини: щомісяця, бачок тримати закритим.
• Охолодження має працювати безперервно з моменту запуску шпинделя до його повної зупинки.
• Перед зимою або тривалим зберіганням рідину зі шпинделя злити повністю.

Типові помилки

1. Вода замість антифризу. Алюмінієвий корпус плюс вода дають окисли, канали заростають, шпиндель перегрівається.
2. Змішування охолоджувальної рідини з ЗОР верстата: в контур потрапляють стружка і бруд.
3. Продування каналів стисненим повітрям під високим тиском: деформуються гумові манжети між кришкою і корпусом, система втрачає герметичність.
4. Забута помпа: шпиндель запустили, а охолодження не ввімкнули. Контролюйте потік перед кожним запуском.

Короткий підсумок

Дерево, пластик, гравірування, високі оберти і мінімум клопоту: повітряне охолодження. Низькі оберти, довга безперервна робота, тверді матеріали і тиша: водяне охолодження з помпою, бачком і антифризом. Помилки в обох випадках коштують дорого: перегрів вбиває підшипники однаково незалежно від типу охолодження.