기계 스핀들의 빠른 속도

Dec 21, 2023

드리븐 스핀들은 공작 기계의 기술적 핵심으로, 당사 제품과 세계를 형성하는 절삭 공구를 회전시키는 동력을 공급합니다. 5축 무브먼트에 하나를 부착하면 고급 CNC 기계가 만들어집니다. 다관절 암 로봇에 스핀들을 부착하면 정밀 드릴링 머신이 생성됩니다. 개선된 장치를 기존 기계에 연결하면 새로운 응용 프로그램이 활성화됩니다. 다양한 용도에 걸쳐 고객은 내구성과 속도가 더 뛰어나고 조명이 꺼진 상태에서도 작업을 수행할 수 있는 스마트한 스핀들을 원합니다.

스핀들을 창의적으로 사용할 수 있는 가능성은 오늘날의 스핀들이 얼마나 더 빠르고, 내구성이 있으며, 더 똑똑해졌는가에 의해서만 제한됩니다.

일리노이주 호프만 에스테이츠에 위치한 NSK America Corp.의 수석 제품 관리자인 Greg Nottoli에 따르면 고객 요구 사항은 향상된 속도와 정확성에서 시작됩니다. NSK의 전문 분야 중 하나는 마이크로툴용 전기 및 공기 구동 스핀들을 제공하는 것입니다. 마이크로툴은 직경이 1/8"(3.18mm) 이하에서 0.001"(0.025mm)만큼 작은 밀링 또는 드릴 원형 공구입니다. "직경이 작은 도구는 기본적으로 젖은 국수와 같아서 부서지기 쉽습니다. 드릴이나 밀을 돌릴 때 도구의 직경이 작을수록 더 빨리 회전해야 효과가 있습니다."라고 Nottoli는 강성을 유지하면서 말했습니다. 정확성을 위해. 많은 CNC 기계는 8,000~15,000rpm의 속도로 표준 공구를 미세 선삭합니다. Nottoli에 따르면 Microtool은 종종 42,000rpm까지 올라가야 합니다. "8,000rpm 스핀들이 있는 마이크로툴을 사용하는 것은 최적이 아닙니다. 칩을 제대로 배출하지 못하고, 올바른 표면 영상을 얻지 못하고, 도구만 파손되기 때문입니다. 이것이 바로 우리가 이 전문 시장에서 격차를 메우는 곳입니다."라고 그는 말했습니다. 말했다.

Nottoli에 따르면 NSK에서 제공하는 스핀들은 CAT 40, 50 또는 BT와 같은 기존 공구 홀더를 사용하여 모든 기계에 사후 장착할 수 있습니다. "이를 통해 최종 사용자는 더 높은 속도를 얻을 수 있습니다."라고 그는 말하면서 이것이 기존 스핀들의 속도를 더 높은 rpm으로 변환하는 속도 승수 장치가 아니라 진정한 스핀들이라고 덧붙였습니다. 속도 승수는 "기어가 있는 상자"라고 그는 말했습니다. 표준 도구에 필요한 전력 손실을 최소화하면서 필요한 속도와 정확성을 제공할 수 있지만 진동과 ​​열도 발생합니다. 이는 정확도가 서브미크론 단위로 지정되는 미세 가공의 문제입니다.

Nottoli는 "우리는 터닝 센터와 연삭 기계 또는 특수 제작된 로봇 기계용 스핀들을 보유하고 있습니다."라고 말했습니다. "머시닝 센터라면 우리 스핀들이 기계 스핀들[공간]에 올라가 자체 회전을 제공합니다." 머시닝 센터는 축 포지셔닝을 제공하고 NSK 스핀들은 동력을 제공합니다.

공압식과 전기식은 각기 다른 용도로 사용되지만 Nottoli는 전기식의 장점도 언급했습니다. "비용 대비 가장 좋은 방법은 전기를 사용하는 것입니다. 당사의 전기 모터는 폐쇄 루프 컨트롤러의 브러시리스 DC입니다. 컨트롤러를 사용하면 속도가 1,000rpm으로 조정되면 스핀들을 해당 속도로 유지합니다. 절삭 공구가 맞물리지만 공압식 부착 스핀들의 경우에는 그렇지 않습니다. 일단 부품에 맞물리면 일반적으로 rpm이 떨어지기 때문입니다."라고 그는 설명했습니다. "우리는 레귤레이터를 사용하여 이를 제어하려고 시도할 수 있습니다. 하지만 이를 제어할 수 있는 활성 피드백이 실제로 없습니다."

NSK의 최신 전기 스핀들인 iSpeed5는 최대 80,000rpm의 속도와 350W의 최대 출력을 자랑합니다. 이는 모터 스핀들, 스톱 블록, 공기압 스위치 및 제어 장치로 구성된 완전한 공구 교환 시스템입니다. 공작 기계 스핀들에 부착된 전기 기계식 스톱 블록에 연결되면 전원, 냉각 공기 및 제어 신호가 스핀들에 제공됩니다. 세라믹 베어링은 이러한 높은 rpm을 가능하게 합니다.

일리노이주 Elk Grove에 위치한 MC Machinery Systems, Inc.의 국내 제품 관리자이자 응용 프로그램 관리자인 William Gillcrist는 새로운 스핀들에서는 더 많은 속도와 출력이 중요하다는 데 동의하고 정확성도 강조했습니다. "고정밀 응용 분야에서는 공구가 완벽하게 회전하는지 확인해야 하므로 베어링 기술이 중요합니다."라고 그는 말했습니다. "하이테크 베어링을 사용하여 런아웃과 스핀들의 성장을 최소화하는 것이 중요합니다"라고 그는 말했습니다. 이는 rpm이 20,000 이상에 도달하면 세라믹 또는 에어 베어링을 의미합니다. 마찬가지로 스핀들 수명이 길어지는 것도 중요합니다. 스핀들은 공작 기계에서 가장 비싼 부품일 수 있으며 이를 소모품처럼 취급하면 수익에 영향을 미칩니다.