Шпиндель – это один их главных узлов фрезерного оборудования с ЧПУ, который предназначен для фиксации и вращения режущего инструмента. От эффективности работы шпинделя напрямую зависит качество обработки заготовок. Количество оборотов в промышленных шпинделях достигает 24 000 в минуту, и, чтобы исключить перегрев от таких высоких нагрузок, двигателю необходимо охлаждение.  

При выборе типа охлаждения следует исходить из материалов, с которыми предстоит работать, и особенностях каждой из систем.

Воздушная система охлаждения шпинделя: плюсы и минусы

Шпиндель с системой охлаждения воздушным потоком имеет достаточно мощную конструкцию, а в роли охлаждающей рубашки выступает сам корпус, внутри которого находятся каналы с воздушной прослойкой. Циркуляцию воздуха обеспечивает крыльчатка, расположенная на верхнем валу шпинделя. Система воздухоохлаждения рассчитана на работу с материалами, не вызывающими сильного разогрева двигателя, например, дерево, композиты, пластик и т.л.

Шпиндель с воздушной системой охлаждения с воздухозаборниками

К несомненным плюсам шпинделей с крыльчаткой можно отнести:

• компактность и отсутствие большого количества проводов и трубок (единственный провод, который потребуется, это кабель питания);
• низкую стоимость, обусловленную простотой конструкции;
• длительный ресурс работы;
• цанговый зажим большого размера, позволяющий использовать фрезу большого диаметра, что очень важно для некоторых производств, в частности, для деревообработки.

Минусов у шпинделей с воздушным охлаждением значительно больше:

• отсутствие принудительного охлаждения;
• очень высокий уровень шума, который издает вращающаяся крыльчатка;
• максимальный скоростной режим не должен превышать 20 тыс. оборотов в минуту;
• интенсивность охлаждения напрямую зависит от скорости вращения крыльчатки, поэтому на низких оборотах эффективность воздушной системы резко снижается, что может вызвать перегрев двигателя;
• высокая пыльность при работах со шпинделем такого типа: потоки воздуха вызывают перемещение пыли, опилок и прочих частиц, появляющихся в процессе фрезеровки;
• помимо количества оборотов, эффективность охлаждения очень сильно зависит от окружающей температуры;
• при износе щеток шпиндели с воздушным охлаждением могут стать источником появления искр, что недопустимо при работе с древесиной и пластиками.

Водяная система охлаждения шпинделя: достоинства и недостатки

При жидкостной системе охлаждения в полость корпуса, в котором расположен шпиндель, под давлением подается вода, тосол или иная жидкость. В комплект также входит насос, жидкостная емкость и штуцеры для отвода / подачи охлаждающего элемента, которые соединены с емкостью (или теплообменником) гибкими шлангами. Важным требованием к эффективной работе водяного охлаждения является герметичность системы, на что следует обращать внимание при монтаже всех компонентов. Шпиндели такого типа применяют при работах с прочными материалами (драгоценные камни, металлы и т.д.).

Водяное охлаждение для шпинделя представляет собой замкнутую систему из нескольких элементов

К плюсам жидкостного охлаждения можно отнести:

• независимость от окружающей температуры;
• крайне низкий уровень шумности;
• возможность регулировать высоту расположения шпинделя, что очень удобно при работе с длинными фрезами;
• качественное охлаждение даже при высоких оборотах двигателя;
• отсутствие вибрации, которую в некоторых случаях вызывает крыльчатка воздушного охлаждения;
• можно использовать при работе с материалами, склонными к стружко- и пылеобразованию;
• стабильное и равномерное охлаждение двигателя на протяжении всего периода работы.

В числе недостатков:

• большое количество дополнительного оборудования, которое одинаково неудобно для размещения как рядом со шпинделем, так и в стороне от станка;
• высокая стоимость вследствие многокомпонентности системы;
• использование воды в качестве охлаждающей жидкости увеличивает вероятность возникновения коррозии;
• в большинстве моделей система охлаждения включается отдельно от шпинделя, из-за чего нередко возникают случаи эксплуатации оборудования без водяного контура, что очень быстро приводит к перегреву двигателя.

В заключение можно сказать, что выбор типа охлаждения шпинделя напрямую зависит от поставленных задач, объемов и специфики производства. Зачастую воздушной вентиляции бывает вполне достаточно и, невзирая на недостатки системы, в установке дорогостоящего шпинделя с водяной рубашкой нет острой необходимости.