Arten von Mikrospindelmotoren für CNC
Ein Mikrospindelmotor für CNC ist ein kompakter Spindelmotor, der in CNC-Maschinen für Präzisionsschneid-, Gravur-, Fräs- und Bohraufgaben eingesetzt wird. Diese Motoren sind kleiner als Standardspindelmotoren, liefern aber hohe Drehzahlen und Drehmomente. Mikrospindelmotoren sind auch anpassbar. So ist beispielsweise ein bürstenloser Spindelmotor einem Bürstenmotor vorzuziehen, da er nahezu keine Reibung aufweist, was zu einer längeren Lebensdauer, höherer Zuverlässigkeit und geringeren Wartungshäufigkeit führt. Das Fehlen von Bürsten reduziert auch die Geräuschentwicklung während des Betriebs. Weitere Arten von Mikrospindelmotoren sind:
- DC-Motorspindeln haben einen Permanentmagnetrotor und einen Kollektormotor. Kollektoren sind Schaltvorrichtungen, die den elektrischen Strom in eine Richtung fließen lassen. Gemeinsam erzeugen sie ein drehmomentgenerierendes Magnetfeld. Dieses Feld versetzt den Anker (den rotierenden Teil der Spindel) in Bewegung. Sobald der Spindelmotor Gleichstrom (DC) erhält, beginnt er mit unterschiedlichen Drehzahlen zu laufen. Einige Gleichstrommotoren verfügen über keinen Kollektor und keine Bürsten, wie z. B. die bürstenlose Spindel. Sie sind effizient und laufen leise.
- Ein Mikrogetriebe-Spindelmotor verfügt über ein Getriebe, das das Drehmoment erhöht und die Drehzahl reduziert. Sie sind sehr kompakt und beanspruchen wenig Platz. Trotz ihrer geringen Größe haben sie hohe Drehmomentleistungen. Das Getriebeverhältnis bestimmt die Arbeitsleistung und die Motordrehzahl. Mikrogetriebemotoren finden in der Elektronik, Robotik und in Präzisionsinstrumenten Anwendung, die ein hohes Drehmoment erfordern.
- Drehmomentmotoren arbeiten hauptsächlich nach dem Prinzip elektromagnetischer Kräfte. Sie sind getriebelos, aber mit Wicklungen in Statoren und Rotoren ausgestattet, wodurch sie Direktantriebe sind. Drehmomentmotoren sind einfach aufgebaut, ihre Komplexität liegt in der Anzahl der Wicklungen. Einige Hersteller verwenden Permanentmagneten für Rotoren, was die Effizienz des Motors erhöht.
- Hybrid-Spindelmotoren nutzen die Eigenschaften von AC- und DC-Motoren, um einen Direktantrieb zu erzeugen. Einige verfügen über ein Getriebe, bieten aber vor allem ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen. Direktantriebsmotoren verzichten auf Getriebe, was die Konstruktion vereinfacht. Sie laufen gleichmäßig und werden meist in Hochleistungsanwendungen eingesetzt, die minimale Vibrationen erfordern.
Spezifikationen und Wartung des Mikrospindelmotors für CNC
Spezifikationen
- Spannzangen-Größen: Häufig sind die Mikrospindelmotoren mit verschiedenen Spannzangengrößen kompatibel, wobei die Größen 3/32 Zoll (2,4 mm), 1/8 Zoll (3,2 mm) und 1/4 Zoll (6,35 mm) deutlich häufiger vorkommen. Aufgrund dieser Kompatibilität können verschiedene Werkzeugschaftdurchmesser befestigt werden.
- Drehzahlregelung: Einige Mikrospindelmotoren verfügen über integrierte Steuerungen, die es den Bedienern ermöglichen, die Spindelgeschwindigkeit zu ändern. Die Spindelgeschwindigkeit kann bei einigen Motoren im Bereich von 10.000 bis 120.000 U/min geregelt werden, wobei die typische Höchstgeschwindigkeit etwa 50.000 U/min beträgt, obwohl bei einigen Modellen Geschwindigkeiten von bis zu 100.000 U/min oder mehr erreicht werden. Höhere Spindelgeschwindigkeitswerte ermöglichen effizientere Schneid-, Schleif- und Polierprozesse.
- Leistungsaufnahme: Die Leistungsaufnahme des Mikrospindelmotors ist ein wichtiger Indikator für seine Belastbarkeit und Drehmomentgenerierung. Häufig vorkommende Leistungsaufnahmen für motorisierte Spindeln liegen zwischen 60 W (0,06 kW) und 200 W (0,2 kW), wobei leistungsstärkere Varianten Leistungsaufnahmen von bis zu 500 W (0,5 kW) erreichen. Eine höhere Leistungsaufnahme bedeutet, dass mehr Drehmoment erzeugt werden kann, was entscheidend ist, um hohe Arbeitslasten zu bewältigen und auch unter schwierigen Betriebsbedingungen eine konstante Präzision beim Schneiden zu gewährleisten.
Wartungshinweise
- Regelmäßige Inspektion: Um die Mikrospindel zu warten, sollten Benutzer die Spindel regelmäßig auf Verschleiß, Beschädigungen oder ungewöhnliche Zustände prüfen. Alle Probleme, wie z. B. der Austausch defekter Komponenten oder deren Reparatur, sollten umgehend behoben werden, um die Effektivität und Zuverlässigkeit der Spindel zu erhalten.
- Spindel reinigen: Benutzer müssen sicherstellen, dass die Spindeln sauber und frei von Schmutz, Staub und Verunreinigungen sind. Dies hilft der Funktion und Leistung der Spindel. Verwenden Sie eine weiche Bürste oder Druckluft, um alle Rückstände von der Oberfläche zu entfernen.
- Achten Sie auf die Schmierung: Motorisierte Spindeln verfügen häufig über geschmierte Lager, und Benutzer sollten die Schmierung regelmäßig überprüfen und sicherstellen, dass sie ausreichend ist. Befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers zum Schmierstofftyp und zum Austauschintervall.
- Richtige Ausrichtung aufrechterhalten: Eine falsche Ausrichtung kann zu vorzeitigem Verschleiß und Beschädigungen führen, was die Lebensdauer des Spindelmotors verkürzen kann. Benutzer sollten daher sicherstellen, dass die Spindel während der Installation korrekt ausgerichtet ist und während des Betriebs keine übermäßigen Axial- und radialen Kräfte auftreten.
- Überhitzung verhindern: Zum Schutz vor Überhitzung sollten Benutzer auf die Wärmeableitung des Spindelmotors achten und während des Betriebs für eine ausreichende Kühlung sorgen. Dies kann die Stabilität und Zuverlässigkeit des Spindelmotors für den CNC-Einsatz verbessern.
Anwendungen von Mikrospindelmotoren für CNC
Mikrospindelmotoren werden in der CNC-Zerspanungsindustrie in großer Zahl eingesetzt, da sie die typische Anwendung darstellen. Sie sind die zentrale Antriebseinheit einer CNC-Werkzeugmaschine. Ihre hohe Drehzahl ermöglicht es ihnen, eine Schneidleistung zu liefern, die für verschiedene Materialarten ausreichend ist.
Darüber hinaus ermöglichen ihre kompakte Größe und ihr geringes Gewicht die Integration in die Konstruktion der Maschine, ohne die Stabilität zu beeinträchtigen. Sie arbeiten zusammen mit der Spindel, um die Raumnutzung und Produktivität zu verbessern.
Installationen mit kleinen Schnittradien erfordern in der Regel eine noch präzisere Spindelmotorregelung. Im Allgemeinen bedeutet dies den Einsatz noch kleinerer oder miniaturisierterer Spindelmotoren, die einige der folgenden Anwendungen haben können:
Mid-Drive-Mikromotore sind Direktantriebsmotoren mit kleinen Abmessungen, die für präzise Drehzahlregelung und leisen Betrieb ausgelegt sind.
- Lasermaschinen: Es gibt im Allgemeinen drei Arten von Laser-CNC-Maschinen: CO2-Lasergravuren schneiden; Faserlasergravuren, die auf die gleiche Weise, aber auf unterschiedlichen Ebenen arbeiten, wodurch der Kern des Objekts praktisch durchdrungen wird; und Diodenlaser-CNC, die typischerweise für Anwendungen mit geringer Leistung wie die Kennzeichnung verwendet werden.
- Kokillengussformen: CNC-Maschinenspindeln gießen Kokillengussformen, die Spindelteile mit einer höheren Toleranz herstellen können als die durch andere Methoden hergestellten Spindelteile. Dies trägt auch zur Verstärkung der Materialstruktur des Spindelteils bei.
- Präzisionsinstrumente mit einer Achslänge von weniger als 100 mm: Präzisionsinstrumente, die klein sind und in Bereichen mit wenig Platz eingesetzt werden, die verwendet werden müssen.
Mikrospindelmotoren werden häufig in den folgenden Präzisionsinstrumenten und kleinen Maschinen eingesetzt. Dennoch kann ihre spezifische Funktion in jeder Maschine unterschiedlich sein.
- Roboter: Mikrospindelmotoren sind die Antriebskräfte für die Roboterarme von kleinen Robotern. Sie ermöglichen es ihnen, verschiedene Aufgaben präzise zu erledigen, wie z. B. das Greifen und Platzieren von Komponenten oder das Zusammenbauen von Teilen. Ihre geringe Größe und ihre Fähigkeit, eine präzise Geschwindigkeit zu liefern, ermöglichen es, sie mit mehreren Freiheitsgraden zu konzipieren, so dass die Roboter voll funktionsfähig sind.
- Zahnärztliche Handstücke: Mikrospindelmotoren werden häufig in zahnärztlichen Handstücken eingesetzt. Ihre hohe Drehzahl ermöglicht präzises Schneiden und Polieren von Zähnen. Mit der Entwicklung der zahnärztlichen Technologie müssen zahnärztliche Handstücke über eine präzisere Steuerung verfügen, um den Anforderungen verschiedener zahnärztlicher Eingriffe gerecht zu werden: Typen, die unterschiedliche Spindelmotordrehzahlen und Drehmomente erfordern. Sie müssen auch leise sein und über eine kleine, leichte Konstruktion verfügen, die den Zahnarzt bei der Ausführung der anstehenden Aufgabe unterstützt.
- Labor-Pipettenspitzen: Pipettenspitzen, die in Laboren verwendet werden und präzise hergestellt werden, benötigen kleinere Mikromotore, um die proportionale Verteilung von Flüssigkeiten bei Bedarf über die Pipettenbedienung sicherzustellen. Je präziser der Spindelmotor ist, desto besser; er liefert dem Labor eine Lösung, die sich durch Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit auszeichnet.
- Spielzeugmotoren: Viele Spielzeuge auf dem Markt verwenden heute Spindelmotoren, um Soundeffekte oder Lichteffekte zu erzeugen. Spielzeugautos benötigen Spindelmotoren, um die Antriebskraft für die Räder zu liefern. Spindelmotoren sind auch die Antriebskraft hinter der Rotation von Puppen, Flugzeugen und anderen Spielzeugen.
Die Direktantriebs-Konstruktion eines Mikrospindelmotors schneidet, graviert und bohrt die bearbeitete Ware direkt. Sie eliminieren Riemen- und Getriebeantriebe, die die Übertragungseffizienz verringern, und maximieren so die Drehmomentleistung des Motors.
So wählen Sie einen Mikrospindelmotor für CNC
Bei der Auswahl eines Mikrospindelmotors für CNC müssen einige wichtige Faktoren berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die richtige Spindel für die jeweilige Anwendung gewählt wird. Die Kenntnis der Parameter, mit deren Hilfe man einen Mikrospindelmotor auswählen kann, ist entscheidend, bevor man die geeignete Spindel für den Einsatz in einer CNC-Maschine auswählt.
- Maschinenkompatibilität: Der Mikrospindelmotor muss mit der Maschine kompatibel sein, in der er eingesetzt werden soll. Seine Größe sollte so klein sein, dass er in die neue oder bestehende CNC-Maschine passt. Neben der physischen Kompatibilität ist auch die funktionelle Kompatibilität wichtig. Der Motor muss alle notwendigen Spezifikationen der CNC-Ausrüstung erfüllen, um korrekt und effizient zu funktionieren.
- Anwendungsanforderung: Die Art des zu bearbeitenden Materials und die Art der Bearbeitung, die mit dem Spindelmotor am Material durchgeführt werden soll, sind wichtige Aspekte, die bei der Auswahl des Mikrospindelmotors berücksichtigt werden müssen. Das Getriebeverhältnis und die Drehzahl sind zwei entscheidende Faktoren bei der Anwendung. Für Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit geringer Belastung wird eine hohe Drehzahl bevorzugt. Bei Anwendungen mit hohem Drehmoment und geringer Drehzahl hingegen wird eine niedrige Drehzahl mit hohem Drehmoment benötigt.
- Luftgekühlt oder wassergekühlt: Mikrospindelmotoren werden in der Regel luftgekühlt, können aber manchmal auch wassergekühlt sein. Wassergekühlte Spindeln werden bevorzugt, wenn eine effiziente Kühlung erforderlich ist. Ansonsten sollte ein luftgekühlter Spindelmotor einwandfrei funktionieren und häufiger eingesetzt werden.
- Qualität: Die Qualität des Mikrospindelmotors spielt eine Rolle, da sie die Lebensdauer und die Leistung des Motors bestimmt. Die Auswahl eines Motors mit guter Verarbeitungsqualität, der für seine Haltbarkeit gut bewertet wird, hilft Unternehmen, häufige Wartungs- und Ersatzkosten zu vermeiden.
Mikrospindelmotor für CNC Q & A
F1 Sind alle Mikrospindeln gleich groß?
Nein, Spindeln gibt es in verschiedenen Ausführungen und Größen. Die Hersteller stellen sie jedoch häufig so her, dass sie in Standardgrößen passen, um einen einfachen Einbau und Austausch zu ermöglichen.
F2 Passt eine CNC-Spindel in jeden Router?
Typischerweise sind CNC-Spindeln nicht mit Routern kompatibel. Mit Modifikationen können sie jedoch kompatibel gemacht werden.
F3 Was ist der Unterschied zwischen einer Spindel und einem Motor?
Die Spindel ist ein rotierendes Bauteil, das in der Regel von einem Motor angetrieben wird. Eine Achse bezeichnet eine gerade, imaginäre Linie, um die sich ein Objekt dreht oder bewegt. In der Zerspanung ist eine Achse eine Linie, die durch den Mittelpunkt der Spindel verläuft. Manchmal werden die Begriffe Spindel und Achse synonym verwendet und bedeuten die Richtung, in die sich die CNC-Maschine bewegt.
F4 Wie funktioniert ein Spindelmotor?
Ein Spindelmotor wandelt elektrische Energie in rotierende mechanische Energie um, um das Werkstück anzutreiben und zu drehen.
