برچسب: BORNACNC

اسپیندل موتور و انواع آن

اسپیندل موتور یکی از اجزای اصلی دستگاههای CNC می باشد که وظیفه آن براده برداری است.استفاده اسپیندل موتور در صنایع مختلف از جمله صنعت چوب باعث ورود برندهای مختلف به داخل کشور شده است و دیگر از آن صرفا بعنوان یک قطعه مورد استفاده در CNC استفاده نمی شود.

اسپیندل موتورها در سری AC موتورها محسوب می شوند.تفاوتهایی که اسپیندل موتورها نسبت به موتورهای دیگر دارند، بیشتر در دوام عمر آنها در دور بالا و کیفیت قطعات مورد استفاده شده مانند بلبرینگ و هسته و پوسته موتور می باشد .

فرکانس برق از جمله مهمترین عامل در سرعت دوران موتورهای های اسپیندل می باشد.اگر به اسپیندل موتور برق سه فاز معمولی وصل نمایید. همانند یک موتور عادی شروع به دوران می کند و شروع به جریان کشیدن کرده و باعث سوختن موتور میگردد .

اسپیندل موتورها دارای چند ویژگی هستند که در موتورهای معمولی این موارد مشاهده نمی شود. اولین مورد سنکرون بودن شفت روتور آنها می باشد.مثلا اگر اسپیندل موتور شما ۲۴۰۰۰ RPM باشد.

در کارخانه سازنده شفت موتور توسط دستگاه سی ان سی تراشکاری شده و توسط دستگاه پرس روتور بر روی شفت موتور جا زده وروتور را با دور ۳۰۰۰۰ دور بر دقیقه توسط دستگاه بالانس ،بالانس نموده اند تا جلوی لرزش شفت درموتور در دورهای بالا گرفته شود.

بلبرینگهای مورد استفاده در اسپیندل موتور به دو صورت ساچمه معمولی و ساچمه سرامیک می باشد.همین بلبرینگ های مورد استفاده کدهای مختلفی دارد و طبق استانداردهای بلبرینگ برای هر موتور بلبرینگ با کد خاص استفاده می شود.

بلبرینگهای دور بالا توان تحمل حرارتی بالایی دارند. ساچمه یلبرینگ ها سرامیکی می باشد و در دورهای بالا گریپاچ نمی کنند و باعث پایین آمدن حرارت موتور می شود.اما مشکلی که دارند قیمت بسیار بالای آنها می باشد.

اطلاعات اسپیندل موتور

جهت افزایش دور اسپیندل موتور میتوانید آن را به یک اینورتر وصل کنید. البته باید دقت کنید که برای انتخاب اینورتر مناسب برای اسپیندل این پارامتر ها باید مورد توجه قرار بگیرند: ۱- قدرت ۲- سرعت ۳- سیستم خنک کندگی ۴- مدل ابزار گیر

۱-قدرت موجود در اسپیندل موتورها از ۰٫۲۵ کیلووات شروع شده و تا ۱۵ کیلووات هم می رسد و بستگی به کار مورد نیاز میتوان قدرت ان را نیز انتخاب کرد.

۲- سرعت اسپیندل موتور بستگی به شرایط کاری دارد شروع  دور اسپیندل موتورها از ۶۰۰۰ دور بر دقیقه تا ۶۰۰۰۰دور بر دقیقه هم می رسد.

تعمیر و نگهداری

اکثریت خرابی اسپیندل موتور ها بلبرینگ جلو موتور می باشد .در حالت خاموش می توانید با چرخاندن شفت موتور با دست این حالت رو تست نمایید.در هنگام چرخاندن شفت موتور  صدای زیاد بلبرینگ  و یا لقی بیش از حد جلوی موتور بیانگر این مطلب است.

در اسپیندل های موجود در بازار بیشتر خرابی برای بلبرینگهای جلو بوده و بلبرینگ عقب موتور که در بعضی از موتورها دوبل بوده و در بعضی تک بوده نسبت به بلبرینگها ی جلو خرابی کمتری داشته و قیمت بسیار مناسبی دارد .

در هنگامی که شفت از روی موتور اسپیندل باز میشود.شفت موتور از بالانس خارج شده و برای جا زدن دوباره بلبرینگ بر روی شفت موتور  برای دور کردن شفت باید از دستگاه بالانس استفاده شود.

استفاده از گیرسهای دور بالا در داغ کردن موتور تاثیر بسیار بالایی دارد و اگر از گریس معمولی استفاده شود کاسه جلو موتور که بلبرینگ جلو موتور درونش قرار دارد به شدت داغ کرده تا حدی که دست انسان را می سوزاند.

یکی از عواملی که شفت موتور را از بالانس خارج می کند استفاده از ابزار غیر استاندارد در باز کردن موتور می باشد.که با ایجاد ضربه های غیر عادی شفت را از بالانس خارج می کند.

باز کردن اسپیندل

برای تعویض بلبرینگ موتور پیچ های جلوی موتور و درب عقب موتور را باز کرده و شفت موتور را بیرون آورده و توسط دستگاه پرس بلبرینگها را از دماغه جلوی موتور بیرون آورده و مدل آن را شناسایی کرده و تعویض کرده و مجدد نصب نمایید .

در تعویض بلبرینگ کاسه جلو موتور دقت نمایید.احتمال دارد که کنس خارجی بلبرینگ در آن قراردارد گشاد شده باشد و بلبرینگ داخل آن لق بزند . در این موقع کاسه جلو موتور را بوش می زنیم.

بلبرینگهای موجود در بازار و مورد استفاده در اسپیندل ها از نوع ۶۰۰۰ و ۷۰۰۰ می باشد.که تفاوت بالایی در قیمت دارند و در تعویض بلبرینگهای موتور در هنگامی که از بلبرینگ ۷۰۰۰ استفاده میشود.باید دقت کرد زیرا این بلبرینگها بسیار حساس اند و با یک ضربه ای کوچک از حالت خود درامده و کارایشان را از دست می دهند.

پروانه فن

یکی دیگر از بحث های که در مورد اسپیندل موتور مطرح می باشد پروانه پشت موتور می باشد که تاثیر بسیاری در خنک کردن اسپیندل موتور دارد.در هنگام تعمیر موتور معمولا پروانه هم تعویض می شود.استفاده پروانه غیر استاندارد تاثیر بسیاری در خنک شدن و کارکرد موتور دارد.

مهره سر اسپیندل هم نقش بسزایی در رزوه به رزوه شدن شفت موتور دارد.استفاده از مهره های غیر استاندارد در دورهای بالا باعث قفل شدن مهره بر روی شفت شده و فشاری که کاربر برای باز کردن مهره بر روی شفت می آورد باعث خرابی رزوه موتور مشود.

ساختار اسپیندل

 ساختار کلی اسپیندل شامل:

• سنسورهای فشار، لرزش، دما برای فیدبک به کنترلر (البته بعضی از کنترلرها از تمام این سنسورها پشتیبانی میکنند).
• موتور و شَفت و استاتور (بخش حرکتی را تشکیل میدهند).
• یاتاقان های نگه دارنده شَفت

انواع اسپیندل

به طور کلی اسپيندل ها را با پارامترهاي مختلفي ميتوان دسته بندي كرد که عبارتمند از:

1. قدرت :

هرچه قدرت اسپيندل بيشتر باشد ، ابزار بزرگ تري را می تواند به گردش در بیاورد و سطح بيشتري را براده برداري نماید، در نتیجه سرعت ماشين كاري افزایش خواهد یافت. همچنين قدرت بيشتر، احتمال گير كردن ابزار در قطعه كار را در زمان ماشين كاري كاهش مي دهد و مي توانيد عمق بيشتري را ماشين كاري كنيد.

البته برای این کار قدرت تحمل فشار ابزار مورد استفاده را هم باید در نظر داشت.از طرف دیگر قدرت زياد قيمت را هم افزايش مي دهد و معمولا در سرعت هاي بالا قدرت كم ميشود.

براي CNC چوب، قدرت 4 كيلووات و بيشتر لازم است. براي اسپيندل دستگاه CNC طلا قدرت 0.7 كيلووات و بيشتر كاربرد دارد. براي كار سنگ قدرت 5.5 كيلووات به بالا توصيه ميشود.

2. سرعت :

اسپيندل سيستمي است كه براي سرعت هاي بيش از 10000 دور در دقيقه ساخته مي شود و با پيشرفت تكنولوژي به سمت سرعت هاي بيشتر پيش مي رود. سرعت اسپيندل پيش نياز سرعت پيشروي ماشين كاري ست. همچنين كيفيت سطح كار با سرعت بالا افزايش ميابد.

معمولا در سرعت زياد، احتمال شكستن ابزار كم مي شود. در اسپيندل هاي هواخنك با افزايش سرعت، صداي اسپيندل زياد مي شود به طوريكه صداي اسپيندل هواخنك 60000 دور براي كار طولاني غيرقابل تحمل است. در حال حاضر اسپيندل هاي تا سرعت 120000 دور در دقيقه هم توليد شده است كه در هر ثانيه 2000 دور مي زند.

براي كار چوب سرعت خيلي زياد چوب را ميسوزاند و رنگ سطح را تغيير مي دهد.

در CNC طلا، سرعت و جلاي سطح ماشين كاري، رابطه مستقيم دارند و تا 60000 دور هم در ايران استفاده مي شود.براي اسپيندل دستگاه cnc طلا سرعت 24000 دور و بيشتر كاربرد دارد و براي كار سنگ سرعت 18000 تا 24000 دور توصيه مي شود.

3. ابزار گير :

وظيفه ي اصلي اسپيندل گرفتن و چرخاندن ابزار است. نحوه‌ی گرفتن ابزار معمولا از سه نوع استاندارد پیروی می‌کند.

کولت Collet، صفحه‌ی ثابت (Gang Type Tools) و تارت (Turret)

قطعه اي كه اصطلاحا فشنگي ناميده ميشود و به شكل مخروطي ست، داخل قسمت مخروطي سر اسپيندل قرار مي گيرد. با بسته شدن مهره، فشنگي داخل رفته و علاوه بر فيكس و مركز كردن ابزار، در محل خود محكم مي شود.

تعویض ابزار اتومات یا تولچنجر:

اسپیندل موتور دارای تول چنجر در دستگاههایی استفاده می شوند که نیاز است در حین کار ابزار عوض شود.

مکانیزم داخل اسپیندل های تولزچنج در عین متفاوت بودن از یک اصل عمومی تبعیت می کنند و آن اینکه یک چنگک از داخل دنباله کولت را می گیرد و آزاد می کند.

در موتورهای ایتالیایی مارک HSD مکانیزم به این صورت است که یک جک پنوماتیک از یک طرف چنگک ها را به جلو هل می هد. اینکار باعث باز شدن چنگک ها و آزاد شدن کولت می گردد.

بعد زمانیکه کولت برداشته شد و کولت بعدی در جایگاه قرار گرفت جک آزاد شده و فنرهای بسیار قویی که در موتور وجود دارد شاخک ها را به سمت عقب بر می گرداند و کولت گرفته می شود.

 4. سيستم خنك كننده :

سرعت بالاي اسپيندل، موجب داغ شدن قطعات چرخنده مي شود. گرم شدن موجب استهلاك مي شود و بايستي خنك گردد. در حال حاضر دو روش براي گرفتن گرماي اسپيندل وجود دارد. هواخنك و آب خنك

4-1) سيستم هواخنك :

در روش هواخنك، بالاي شافت چرخنده ي اسپيندل يك فن قرار دارد و با چرخش اسپيندل مي چرخد. فن های انتهای موتورها در اسپیندل ها به گونه ای طراحی شده اند که در دورهای بالا جریان مورد نیاز جهت خنک کاری پوسته را تامین کنند.

اگر موتورهای معمولی را با دور بالا بچرخانیم به دلیل پهن بودن پره های آن سریعا شکسته شده و در صورت عدم شکستگی، ایجاد یک فضای خلا می نماید و جریان مناسب هوایی ایجاد نمی کند.

پره ها در اسپیندل موتورها معمولا کوتاه می باشد . چرخش فن بالاي اسپيندل، هواي داخل محفظه را به چرخش در آورده و گرما را دفع مي كند. البته اطراف اين اسپيندل هم آب قرار دارد ولي در گردش نيست. اسپيندل های هواخنك معمولا مقطع مستطيلي دارند.

4-2) سيستم اسپيندل آب خنك :

در سیستم آب گردش یا آب خنک آب از یک طرف وارد می شود و بعد از دوران دور پوسته موتور از سوی دیگر خارج می شود. این سیستم نیازمند یک پمپ جهت ایجاد دوران و یک مخزن جهت انبارش آب و سرد کردن آن دارد . اسپيندل هاي آب خنك مقطع دايره دارند و يك ورودي و يك خروجي آب روی آن به چشم می خورد.

برای نصب این نوع از اسپیندل ها نیازمند یک مخزن و پمپ آب هستید و برای اطمینان بیشتر حتی الامکان از سنسور حرارت آب استفاده نمائید.

اینورتر(Inverter) :

سرعت اسپیندل موتورها با اینورتر قابل کنترل است. اینورترها قطعات متحرک ندارند. اینورتر نوسان‌ساز الکترونیکی قدرت بالا است؛ اینورتر (Inverter) یا مبدل برق، دستگاهی الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌کند.

جریان AC تبدیل شده می‌توانند بر اساس نیاز در هر ولتاژ و فرکانسی باشد که بوسیله ترانسفورماتورهای مناسب و مدارها کنترل می‌شود.

درواقع اینورتر یا درایو AC به دستگاهی گفته می‌شود که به کمک آن می‌توان سرعت یک موتور AC سه فاز را کنترل کرد بدون آنکه قدرت و گشتاور موتور کاهش یابد. اینورترها در ظرفیت‌های مختلف ساخته می‌شوند مثلاً برای یک موتور با توان ۲۰ اسب بخار باید از اینورتر ۲۰ اسب‌بخار استفاده نمود.

از نظر ورودی اینورترها به دو دسته‌ی تک‌فاز و سه‌فاز تقسیم می‌گردند. البته خروجی همه آن‌ها سه فاز است. برای اینورترهای با توان بالای ۳ اسب‌بخار فقط از ورودی سه فاز استفاده می‌گردد.

مقاله کاربرد اینورتر در سی ان سی