Що таке шпиндель із повітряним охолодженням
Шпиндель із повітряним охолодженням це асинхронний електродвигун, на задньому кінці вала якого стоїть крильчатка. Вона обертається разом із ротором, засмоктує повітря крізь решітку заднього ковпака й жене його вздовж корпусу до передньої частини. Тепло від обмотки й підшипників іде в цей потік, а окрема система охолодження не потрібна: шпиндель підключають до частотника й одразу працюють.
Немає помпи, бака й трубок, отже нічому протікати, замерзати й забиватися водоростями. Тому повітряний шпиндель вибирають для неопалюваних майстерень, переносних і простих верстатів і робіт, де не потрібна велика потужність на малих обертах: гравіювання, розкрій і фрезерування дерева, фанери, МДФ, пластику й ПВХ. Нижче розібрано залежність охолодження від обертів, типи корпусів, пил, шум і тривалу роботу.
Чому охолодження залежить від обертів
Крильчатка сидить на валу шпинделя, тому для неї діють закони вентилятора: потік повітря пропорційний обертам, напір пропорційний квадрату обертів. На 12000 об/хв крильчатка жене вдвічі менше повітря, ніж на 24000 об/хв, а напір, який проштовхує повітря вздовж корпусу, падає в 4 рази.
| Оберти шпинделя | Потік повітря від крильчатки | Напір повітря | Потужність на валу шпинделя 2.2 кВт |
|---|
| 24000 об/хв | 100% | 100% | 2.2 кВт |
| 18000 об/хв | 75% | 56% | 1.65 кВт |
| 12000 об/хв | 50% | 25% | 1.1 кВт |
| 6000 об/хв | 25% | 6% | 0.55 кВт |
Нагрівання при цьому падає повільніше. Частотник у режимі V/f тримає момент шпинделя сталим, і під час фрезерування великою фрезою на малих обертах струм в обмотці залишається високим, а втрати в обмотці визначає струм, а не оберти. Звідси головне правило повітряного шпинделя: тривалу роботу з великим навантаженням ведуть на високих обертах, а великі фрези на малих обертах ставлять на водяний шпиндель або працюють із паузами й контролем температури корпусу.
Круглий і квадратний корпус
Повітряні шпинделі випускають у двох виконаннях. Круглий корпус діаметром 65 або 80 мм затискають у хомуті, як і водяний шпиндель того самого діаметра. Квадратний корпус кріплять болтами до верстата через опорну плиту, а роз’єм живлення винесено в окрему коробку на корпусі.
| Параметр | Круглий корпус | Квадратний корпус |
|---|
| Кріплення | хомут або кронштейн за діаметром корпусу, 65 або 80 мм | опорна плита з отворами під болти |
| Охолодження | крильчатка під ковпаком із решіткою на задньому торці | крильчатка в задньому кожусі |
| Роз’єм | круглий чотириконтактний | прямокутний роз’єм в окремій коробці |
Під час заміни шпинделя перевіряють не лише потужність і цангу, а й спосіб кріплення: квадратний шпиндель не стане в хомут круглого, а круглий не стане на плиту квадратного без перехідного кронштейна.
Пил і чистота решітки
Крильчатка засмоктує повітря із зони навколо шпинделя, а там летить стружка й дрібний пил. Пил МДФ і фанери осідає на решітці, лопатях крильчатки й корпусі, потік повітря зменшується, і шпиндель гріється сильніше за тієї самої роботи. Решітку й крильчатку продувають стисненим повітрям і перевіряють, що крильчатка ціла й обертається без зачіпання.
Потік повітря виходить уздовж корпусу вниз, до фрези, і роздуває стружку по столу. Тому з повітряним шпинделем ставлять пилозбірну насадку й стежать, щоб її щітка та шланг не перекривали забір повітря біля задньої решітки.
Шум
Крильчатка додає до шуму різання свій шум, і він зростає разом з обертами. Водяний шпиндель із гладким корпусом на тих самих обертах тихіший, тому під час тривалої роботи поруч із повітряним шпинделем використовують засоби захисту слуху. Раптова зміна звуку, свист або вібрація свідчать про пошкоджену крильчатку чи знос підшипників, і шпиндель зупиняють для огляду.
Тривала робота
Повітряний шпиндель розрахований на тривалу роботу, якщо крильчатка отримує чисте повітря, а навантаження відповідає обертам. Для довгих програм режими вибирають так, щоб фреза працювала ближче до верхніх обертів, а подачу й глибину проходу підбирають під потужність, яку шпиндель реально віддає на цих обертах. Температуру корпусу перевіряють у перші пів години нової програми: якщо корпус гарячий, знижують навантаження або піднімають оберти.
Після тривалого простою мастило в підшипниках розігрівають: шпиндель спочатку працює на малих обертах без навантаження, потім оберти піднімають ступенями до робочих.
Обслуговування й типові помилки
- Продувати решітку, крильчатку й корпус, особливо після роботи з МДФ.
- Не закривати задню решітку кожухами, щіткою насадки або кабелями.
- Не вести тривале фрезерування великою фрезою на малих обертах.
- Перевіряти затягування роз’єму й стан кабелю, вібрація шпинделя розхитує контакти.
- Зупиняти шпиндель у разі стороннього звуку й перевіряти крильчатку та підшипники.
