اسپیندل موتور چیست؟
به ساختار الکترومکانیکی، سیستم محرک اصلی ماشین ابزار CNC که بدون محرک تسمه و چرخ دنده است گفته می‌شود. اسپیندل موتور را موتور پرسرعت نیز می‌نامند که به موتورهای AC با سرعت چرخش بیش از 10000 دور در دقیقه اطلاق می‌شود. به طور عمده در صنایع چوب، آلومینیوم، سنگ، فلز، شیشه، پی وی سی و سایر صنایع استفاده می‌شود. اسپیندل موتورها دارای مزایای سرعت بالا، اندازه کوچک، سبک وزن، استهلاک مواد کم، صدای کم، لرزش کم و غیره هستند و به طور فزاینده‌ای توسط صنایع مرتبط مورد توجه و استفاده قرار می‌گیرند.
عملکرد قطعات و ماشین‌آلات صنعتی برای به حرکت درآوردن ابزار و اجسام وصل شده به آن‌ها نیازمند استفاده از انرژی مکانیکی است. اختراع موتورهای صنعتی پیشرفتی بزرگ در تولید انرژی مکانیکی بود. موتورهای الکتریکی ساخته شدند تا انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کنند. ماشین‌آلات مختلف با توجه به هدف استفاده‌شان ممکن است به حرکت خطی و یا حرکت چرخشی (دورانی) نیازمند باشند. با پیشرفت صنایع مختلف، نیاز به تولید موتورهایی با توانایی بالا در ایجاد حرکت چرخشی احساس شد که نتیجه آن ورود اسپیندل موتورها به بازار موتورهای الکتریکی بود. اسپیندل موتورها به دسته‌ای از موتورهای الکتریکی گفته می‌شود که توانایی زیادی در تولید حرکت چرخشی با دور بسیار بالا دارند.
بیشتر بخوانید مقاله اسپیندل موتور چیست؟ : قیمت صفحه نمایش دلتا
اسپیندل موتور، عملکرد و ساختار آن
مهمترین و اصلی ترین قسمت ماشین های تراش یا CNC اسپیندل است که حرکت چرخشی دارد. وجود دوک موتور در سنگ و چوب و هر دستگاهی که براده کاری و حکاکی انجام می دهد واجب و ضروری است.
موتور چرخان ماشین های CNC در واقع همان اسپیندل موتور است. قطعا اصلی ترین و مهم ترین قسمت دستگاه های CNC همین قطعه است. مطمئناً اگر این قسمت از دستگاه به دلایلی خراب شود، دستگاه CNC نیز از کار می افتد و کارایی خود را از دست می دهد.
یکی از ویژگی های ساختاری اسپیندل موتور در مقایسه با سایر الکتروموتورها، همزمانی روتور اسپیندل است. منظور از سنکرون بودن روتور این است که اگر مقدار بار (محوری و شعاعی) روی شفت تغییر کند، سرعت چرخش موتور تغییر نمی کند.
به دلیل وزن کمتر (60 درصد سبکتر)، چسبندگی کم و سرعت بیشتر (30 درصد سریعتر) در بلبرینگ های سرامیکی نسبت به انواع بلبرینگ های فلزی، نیروی گریز از مرکز کمتر و اصطکاک کمتر با لبه بیرونی یاتاقان (زبری سطح فلز). ) در اثر چرخش روتور گرمای کمتری در بلبرینگ ایجاد می شود که برای رسیدن به سرعت های بالا موثر است. دما قاتل یاتاقان ها در اسپیندل موتورها است که با افزایش دما یاتاقان کاملا از بین می رود. بلبرینگ های سرامیکی دمای پایین تری را برای عملکرد طولانی تر تولید می کنند.
انواع اسپیندل موتور
اسپیندل موتورها از جنبه‌های مختلف تقسیم بندی‌های گوناگونی دارند. ابتدا به تقسیم بندی این الکتروموتورها بر اساس نوع سیستم خنک کنندگی مورد استفاده در آن‌ها می‌پردازیم.
اسپیندل هوای خنک
تمایز اصلی اسپیندل با سایر الکتروموتورها در توانایی ایجاد حرکت دورانی با سرعت بسیار زیاد است. واحد اندازه گیری حرکت دورانی RPM (revolutions per minute) به معنی دور در دقیقه است؛ مثلا اسپیندل با دور 18000 یا 24000 و …. از انواع رایج این الکتروموتورها هستند.
نکته‌ای که وجود دارد این است که حرکت چرخشی با سرعت زیاد منجر به ایجاد گرما در الکتروموتور می‌شود. برای جلوگیری از استهلاک و آسیب دیدن اسپیندل و همچنین افزایش طول عمر مفید آن، از سیستم‌های خنک کننده برای دفع گرما استفاده می‌شود. یکی از راه‌ها استفاده از یک فن مخصوص در قسمت پشتی اسپیندل است. همزمان با شروع حرکت اسپیندل، فن هم می‌چرخد و موجب خنک شدن اسپیندل می‌شود.
در اسپیندل هوا خنک هرچه سرعت حرکت شفت بیشتر شود فن هم با سرعت بیشتری می‌چرخد و همین امر موجب تولید صدای زیاد در سرعت‌های بالا می‌شود. از لحاظ شکل ظاهری، این الکتروموتورها دارای مقطع مستطیلی شکل هستند.
بیشتر بخوانید مقاله اسپیندل موتور چیست؟ : خرید اینورتر دلتا
اسپیندل آب خنک
اسپیندل آب خنک دسته دیگری از اسپیندل‌هاست که توسط ورود جریان آب به بدنه اسپیندل، خنک می‌شود. ساختار این الکتروموتورها به شکلی است که دو لوله که مسیر عبور جریان آب هستند به آن‌ها وصل شده است. آب از یک لوله وارد می‌شود و گرمای داخل سیستم را به خود جذب می‌کند و آن را از طریق لوله کناری به بیرون از اسپیندل هدایت می‌کند. در نگهداری این اسپیندل‌ها باید دقت زیادی صرف شود زیرا اگر در سیستم خنک کننده اسپیندل، ماده خارجی قرار گیرد که مسیر جریان آب را ببندد، گرمای زیاد موجب از کار افتادن اسپیندل می‌شود؛ همچنین اگر فشار آب ورودی به بدنه اسپیندل بیش از حد مجاز باشد آب به درون اسپیندل نفوذ می‌کند و موتور می‌سوزد.
یکی از مزایای آب خنک‌ها در برابر هوا خنک‌ها این است که اسپیندل آب خنک در سرعت‌های بالا هم بسیار روان و کم صدا به کارش ادامه می‌دهد در حالی که اسپیندل هوا خنک آلودگی صوتی زیادی ایجاد می‌کند. از لحاظ شکل ظاهری، اسپیندل‌های آب خنک دارای مقطع دایره‌ای شکل هستند. در بحث خنک کنندگی نیز به طور کلی سیستم‌های آب خنک بهتر از سیستم‌های هوا خنک عمل می‌کنند.
اسپیندل با ابزارگیر کولت
کولت قطعه‌ای برای وصل کردن شفت اسپیندل به ابزارگیر به صورت هم مرکز است. در اسپیندل‌های دستی (غیر تول چنجر) برای نگهداری ابزار از کولت استفاده می‌شود. کولت از سه بخش تشکیل شده است: بدنه، مهره و فشنگی. مجموعه این سه در کنار یکدیگر کولت را تشکیل می‌دهد. در انتخاب فشنگی باید به کولت توجه شود زیرا ابزاری که توسط اسپیندل قرار است به کار گرفته شود باید هم قطر با فشنگی باشد؛ در غیر این صورت امکان استفاده صحیح از ابزار در کولت وجود ندارد.برای آشنایی بیشتر، مطلب کولت و کاربرد آن را مطالعه نمایید.
اسپیندل با ابزارگیر مورس
اسپیندل‌هایی که تول چنجر هستند از مورس برای نگهداشتن ابزار استفاده می‌کنند. مورس از لحاظ شکل ظاهری کمی با کولت متفاوت است. کولت به شفتی که از اسپیندل بیرون آمده است وصل می‌شود اما در اسپیندل‌های تول چنج شفتی از اسپیندل خارج نشده است و این مورس است که قسمتی شبیه به شفت دارد که در اسپیندل قرار می‌گیرد.
معیار دیگری برای تقسیم بندی اسپیندل‌ها وجود دارد و آن نحوه انتقال نیرو از موتور به اسپیندل ( محور چرخان) است. از این نظر اسپیندل‌ها به چهار دسته تقسیم می‌شوند: تسمه‌ای، کوپل مستقیم، گیربکسی و یکپارچه. سه دسته اولی که ذکر می‌شوند، کمتر در بازار رایج هستند و در صنایع مختلف بیشتر از اسپیندل یکپارچه استفاده می‌شود. در ادامه با هر یک از این 4 دسته آشنا خواهیم شد.
بیشتر بخوانید مقاله اسپیندل موتور چیست؟ : قیمت اینورتر دلتا
اسپیندل تسمه‌ای
در این دسته، انتقال نیرو از موتور به اسپیندل به وسیله یک تسمه انجام می‌شود. این نوع از اسپیندل‌ها هزینه تعمیر و نگهداری و قیمت کمتری در مقایسه با سایر اسپیندل‌ها دارند. از معایب این دسته می‌توان به لرزش زیاد هنگام کار، صدای زیاد، دقت کمتر در انجام کار و ایجاد اصطکاک به وسیله تسمه و در نتیجه کاهش بازدهی اشاره کرد.
اسپیندل کوپل مستقیم
در این دسته از الکتروموتورها انتقال نیرو از موتور به اسپیندل به واسطه کوپلینگ مستقیم و بدون استفاده از تسمه صورت می‌گیرد. اسپیندل‌های کوپل مستقیم دارای بازدهی بیشتر در مقایسه با اسپیندل تسمه‌ای هستند. همچنین صدای کمتر، طول عمر بیشتر و خطای عملیاتی کمتر از دیگر ویژگی‌های آن‌ها است.. از معایب آن هم می‌توان به وزن نسبتا زیاد، قیمت بالا و گشتاور کمتر نسبت به اسپیندل‌های یکپارچه اشاره کرد.
اسپیندل گیربکسی
در این دسته، انتقال نیرو از موتور به اسپیندل از طریق گیربکس صورت می‌گیرد که به افزایش گشتاور کمک زیادی می‌کند. این اسپیندل‌ها قادر به براده برداری در سطح بیشتری نسبت به سایر دسته‌ها هستند. سرعت کم، قیمت و هزینه تعمیر و نگهداری بالا از معایب این دسته از اسپیندل‌ها محسوب می‌شود.
اسپیندل یکپارچه
در این دسته، موتور در داخل اسپیندل قرار دارد و به عنوان روتور بدون هیچ واسطه‌ای به انتقال نیرو می‌پردازد. این اسپیندل‌ها وزن کمی دارند و توانایی بسیار خوبی در موقعیت یابی دقیق دارند. صدای کم و اتلاف انرژی کمتر از سایر مزایای این دسته محسوب می‌شود. از معایب این دسته می‌توان به قیمت و هزینه تعمیر و نگهداری بالا اشاره کرد.
اسپیندل ها را از لحاظ نحوه تعویض ابزار هم تقسیم بندی می‌کنند. از جنبه تعویض ابزار اسپیندل‌ها به دو دسته اسپیندل با قابلیت تعویض اتوماتیک (تول چنج) و اسپیندل دستی تقسیم می‌شوند. اسپیندل تول چنج مناسب ماشین‌آلاتی است که نیاز است در حین انجام کار، ابزار تعویض گردد.
بیشتر بخوانید مقاله اسپیندل موتور چیست؟ : كنترلر دمای دلتا
