Silniki wrzecionowe

Czym różni się silnik wrzecionowy od zwykłego silnika?

Mogłoby się wydawać, że każdy silnik elektryczny działa tak samo, czyli zamienia prąd na ruch obrotowy. Jednak zwykłe silniki indukcyjne, stosowane np. w pompach czy wentylatorach, nie poradziłyby sobie w zastosowaniach obróbczych. Kluczowa różnica leży w konstrukcji i parametrach. Silnik wrzeciona (elektrowrzeciono) projektowany jest do pracy przy dużych prędkościach obrotowych. Standardowy silnik osiąga zazwyczaj 1400 lub 2800 obr./min. Tymczasem wrzeciono pracuje rutynowo z prędkościami rzędu 18 000, 24 000, a nawet 60 000 obrotów na minutę.

Aby sprostać takim wymaganiom, niezbędne jest zastosowanie specjalistycznych komponentów. Kluczowe jest tutaj łożysko. Wrzeciona wyposażone są w łożyska ceramiczne lub hybrydowe o najwyższej klasie precyzji, które wytrzymują ogromne siły promieniowe i osiowe, generowane podczas frezowania. Dzięki temu silnik wrzecionowy zapewnia stabilność narzędzia, co bezpośrednio przekłada się na jakość powierzchni detalu oraz żywotność frezów.

Rodzaje silników wrzecionowych

Rynek automatyki przemysłowej oferuje różne typy silników wrzecionowych, a ich wybór zależy od specyfiki obróbki.

Chłodzenie powietrzem czy cieczą?

Silnik wrzecionowy chłodzony powietrzem jest popularny ze względu na prostotę instalacji. Wentylator (często napędzany bezpośrednio z wału) wymusza przepływ powietrza przez korpus. Takie wrzeciono chłodzone powietrzem jest doskonałe do obróbki drewna, tworzyw sztucznych i lekkich metali. Jest to system niemal bezobsługowy.

Chłodzenie cieczą wymaga zewnętrznego agregatu (chłodziarki) i instalacji hydraulicznej. Jest niezbędne przy obróbce twardej stali, pracy ciągłej przy niskich obrotach (gdzie wentylator byłby nieskuteczny) oraz tam, gdzie wymagana jest absolutna cisza i stabilność termiczna.

Wymiana narzędzia - ręczna czy automatyczna?

W prostszych maszynach stosuje się mocowania ręczne (np. na tuleje ER). Jednak w zaawansowanych centrach obróbczych standardem jest silnik wrzeciona ATC (Automatic Tool Change). Taki automatyczny system wymiany pozwala maszynie samodzielnie odkładać i pobierać narzędzia z magazynka, co drastycznie zwiększa wydajność procesu. Silnik wrzecionowy ATC posiada pneumatyczny mechanizm zwalniania oprawki, co czyni go kluczowym elementem w pełni zautomatyzowanych obrabiarek CNC.

Rodzaj zasilania i konstrukcja

Najczęściej spotykamy silniki bezszczotkowe prądu przemiennego (AC), zasilane przez falownik. Pozwala to na płynną regulację prędkości i utrzymanie momentu. Zdarzają się również silniki wrzecionowe prądu stałego (DC) w mniejszych maszynach grawerskich, a także zaawansowane serwowrzeciona (synchroniczne), które oferują funkcję gwintowania na sztywno dzięki precyzyjnemu pozycjonowaniu wału.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze wrzeciona?

Decydując się na zakup, należy przeanalizować tabliczkę znamionową.

• Moc (kW) określa zdolność do usuwania naddatku materiału. Do grawerowania wystarczy 0.8 kW, do cięcia płyt meblowych 2.2 - 3 kW, a do obróbki stali potrzebne są jednostki o znacznie wyższej mocy.
  
  
• Prędkość obrotowa, która musi być dobrana do średnicy narzędzia. Małe frezy wymagają wysokich prędkościach, duże głowice- niższych.
  
  
• Moment obrotowy jest ważny przy niskich obrotach. Dobrej klasy wrzeciono w połączeniu z wektorowym falownikiem potrafi utrzymać stały moment obrotowy silnika w szerokim zakresie pracy.
  
  
• Upewnij się, że silnik jest kompatybilny z Twoim falownikiem oraz systemem mocowania.

Silnik wrzecionowy a inne napędy w maszynie CNC

Często początkujący użytkownicy mylą rolę poszczególnych silników w maszynie. Silnik wrzecionowy odpowiada za obrót narzędzia. Natomiast za ruch osi X, Y, Z odpowiadają zazwyczaj silnik krokowy lub serwonapęd. W profesjonalnych maszynach stosuje się hybrydowy silnik krokowy lub serwo, aby zapewnić precyzję ruchu, podczas gdy wrzeciono elektryczne dba o jakość cięcia. Te systemy muszą ze sobą współgrać. Sterownik maszyny zarządza jednocześnie pozycją (silniki osi) i prędkością skrawania.

Zastosowanie i konserwacja wrzeciona

Nasze silniki wrzecionowe znajdują zastosowanie w szerokim spektrum branż. Od stolarni, przez agencje reklamowe, aż po narzędziownie. Aby napęd służył bezawaryjnie, kluczowa jest dbałość o układ chłodzenia oraz czystość stożka narzędziowego. Należy unikać kolizji, które są zabójcze dla precyzyjnych łożysk ceramicznych. Prawidłowo eksploatowany silnik wrzeciona zapewnia dokładność i powtarzalność przez tysiące godzin pracy.