Alternative Frässpindel?

[AtlonXP]

Hallo mhier,
bei wassergekühlten Spindeln sollte die Qualität stimmen.

Ich habe über manche Spindeln gelesen, dass die Dichtung der Wasserkühlung undicht werden kann!
Wenn das so sein sollte, dann gibt die Spindel während des Einschaltens nur noch Rauchzeichen von sich.

Das ist jetzt aber von mir allgemein gehalten.
Ich kann über die Qualität keine Aussagen machen.

LG AtlonXP

[mhier]

Das stimmt. Es gibt nicht so wahnsinnig viel Auswahl allerdings. Auf Ebay kann man mit Glück vielleicht eine gebrauchte professionelle Spindel schiessen. Da scheint es noch einige zu geben, die ebenfalls einen geringen Durchmesser haben. Bei Spindeln mit >= 60k RPM scheint das sogar recht üblich zu sein. Vielleicht riskiere ich das auch einfach mal mit der China-Spindel. Wenn nur die Spindel schlecht ist, der FU aber brauchbar, kann man ggf. immer noch auf eine gebrauchte ordentliche umsteigen.

[mhier]

Ah moment mal, ich habe gerade was gefunden:
https://www.sorotec.de/shop/Teknomotor- ... U-min.html

Der hat eine Kanten Länge in der einen Richtung von 47.5mm und passt damit zwischen die Führungswagen. Dann muss ich allerdings die DMS weiter auseinander bringen, weil die andere Richtung zu groß ist.

Der Motor wäre auf jeden Fall kein China-Schrott mit fragwürdigen Versprechungen.

[anwofis]

Sehen gut aus die Spindeln bei dem Händler:
Hab' mal auf Youtube geschaut: https://www.youtube.com/watch?v=Kt1mYw1cz5Q
Sieht bzw. hört man mal zum Vergleich Luft vs. WaKü

[mhier]

Sieht bzw. hört man mal zum Vergleich Luft vs. WaKü

Klar, das hört man solange bis der Fräser Kontakt mit dem Werkstück hat In vielen Fällen ist selbst mein Dremel dann nicht mehr zu hören. Was man bei den luftgekühlten Spindeln hört, ist ausschließlich das Geräusch des Lüfters. Da der auf der Spindel sitzt, dreht der eben mit 24000 RPM und ist dann nicht so leise wie ein optimierter PC Kühler. Es gibt auch luftgekühlte Spindeln mit extra Lüfter, die sind dann angeblich kaum noch lauter als wassergekühlte Spindeln. So oder so, das bisschen Lautstärkenunterschied wäre es mir nicht wert, dafür extra eine Wasserpumpe mit Kreislauf etc. zu betreiben. Zumal meine Maschine direkt unter der Lüftungsanlage für unser Haus steht, und die ist auch nicht gerade leise

[mhier]

RFrank hatte gerade per PM noch die AMB Spindeln ins Spiel gebracht. Für die gibt es übrigens auch einen Langhals-Vorsatz, allerdings dann nur in der Version mit den AMB Spannzange.

Ich habe auch schon mal drüber nachgedacht, den vorderen Teil der Deckenplate herauszutrennen, allerdings wird man sich dann eine nicht ganz triviale Konstruktion ausdenken müssen, wie man die zweite Führung stabil genug wieder anbringt - schließlich trägt die die Hauptlast, da keine DMS dazwischen sind! Das wird gerade mit einer schwereren und stärkeren Spindel wichtig.

Am Ende wird aber auch damit ein versetzen der DMS nötig sein, denn der Abstand ist ungefähr so groß wie der Schlitz in der Deckenplate. Ebenfalls wird man dadurch also X Verfahrweg verlieren, weil eine dickere Spindel seitlich aneckt.

Deshalb glaube ich doch, dass die Teknomotor Spindel die beste Lösung ist. ER11 dürfte keine ernsthafte Beschränkung darstellen, dickere Fräser sind m. e. ohnehin unrealistisch (8mm sind ja möglich mit nicht-standard Spannzange).

[RFrank]

Hallo Martin,

keine leichte Sache mit der Spindel.
Langhalsschleifer scheint es eher zum Grobschleifen zu geben und die Spannzangen sind nicht variabel.
Ich denke, dass ich vorne die obere Platte auftrennen werde, um genügend Platz zu bekommen, dann wäre die schon genannte Spindel auch ohne Änderung zwischen den Wägezellen zu verbauen. Ich habe das 3D-Modell einmal geladen und verbunden und Teile korrigiert und die extra Schienen eingebracht. Die vordere Schiene hat nur stabilisierende Wirkung und man kann sie ein Stück nach vorne setzen, da ist noch viel Platz im Gehäuse ist, toll wäre eine neue obere Platte, aber was soll das kosten.
Die folgende Fräsespindel ist nicht ganz so teuer (wenig extra Elektrik, lediglich Drehzahlsteuerung) und hat ein ER16 (ER11 wird mir zu klein sein, aufgrund der maximalen Fräserlängen).
https://www.ebay.de/itm/Set-BZT-Eurohal ... 0903.m5276
Sie ist feingewuchtet und scheint solide zu sein, da sie in vielen Fräsen eingesetzt wird. Spindelarretierung hilft auch. Bei der Fräse müsste aber die Wägezellenaufnahme breiter gemacht werden, am besten nach links, da ist noch Platz. Ich hatte schon nach feingefrästem Alu gesucht, bin aber noch nicht wirklich fündig geworden und Stangenmaterial ist meist etwas wellaform. Wenn ich weiter im Entwurf bin, schicke ich einmal einen STEP davon (Ich nutze SOLIDWORKS).
Jetzt bereite ich mich auf Ostern vor.

Gruß Frank

[mhier]

Zur Erklärung an andere Mitleser: RFrank hat gerade seine PM an mich öffentlich gepostet. Ich hatte oben schon teilweise darauf bezug genommen. Jetzt noch mal konkreter

keine leichte Sache mit der Spindel.

Ich trage die Idee schon eine ganze Weile mit mir rum

Langhalsschleifer scheint es eher zum Grobschleifen zu geben und die Spannzangen sind nicht variabel.

Ja, generell haben Geräte, die zur Handführung gedacht sind, nicht unbedingt die Präzision, die man für eine CNC-Maschine haben will. Wenn man nur Holz fräst, ist das vielleicht nicht so ein Problem, aber für NE-Metalle ist ein besserer Rundlauf und weniger Vibrationen wünschenswert. Das betrifft nicht nur Langhalsschleifer, sondern eigentlich alle Geradeschleifer.

Ich denke, dass ich vorne die obere Platte auftrennen werde, um genügend Platz zu bekommen, dann wäre die schon genannte Spindel auch ohne Änderung zwischen den Wägezellen zu verbauen.

Das würde ich mir 3x überlegen. Wie gesagt reicht der Platz zwischen den Wägezellen genausowenig aus, wie die breite des Schlitzes, durch den die Spindel passen muss. Außerdem ist nicht nur der "Quer-Steg", auf dem die zweite Führungsschiene läuft, störend, sondern auch die Seitenteile, in denen die Z-Spindeln und vorderen Rundstangen befestigt sind. Eine dicke, runde Spindel wird dort seitlich anstoßen und dir erheblich X-Verfahrweg kosten.

Die vordere Schiene hat nur stabilisierende Wirkung

Die vordere Schiene trägt die Hauptlast, da die Wägezellen nicht dazwischen sind.

Denkbar wäre, die vordere Schiene nicht weiter nach vorne zu verlegen, sondern weiter oben über der anderen Schiene an einer neuen Konstruktion zu befestigen. Das hätte diverse Vorteile und käme der Konstruktion üblicher Portalfräsen näher, löst aber immer noch nicht das Problem, dass du dann seitlich Platz verlierst. Evtl. ist das akzeptabel, man muss ja wie gesagt ohnehin sein Werkstück noch aufspannen und verliert dadurch Platz, aber man muss es eben bedenken.

Die folgende Fräsespindel ist nicht ganz so teuer (wenig extra Elektrik, lediglich Drehzahlsteuerung) und hat ein ER16 (ER11 wird mir zu klein sein, aufgrund der maximalen Fräserlängen).

Die AMB FME-P wird gerne auf Portalfräsen benutzt, aber es wird eben auch viel diskutiert, dass sie bei weitem nicht optimal ist. Im Kern ist sie noch immer eine handgeführte Maschine, die lediglich mit einer genaueren Spannzange versehen wurde. ER11 ist m.E. ausreichend, längere Fräser sind ohnehin kaum nutzbar. Bedenke, dass du in Z-Richtung Länge des Fräsers + Eintauchtiefe in Material + Sicherheitshöhe (Spannpratzen!) an Platz brauchst zwischen der Spannzange und dem Tisch bzw. Opfermaterial. Es gibt in 8mm Dicke (noch gerade mit ER11 spannbar) Fräser mit einer nutzbaren Länge von 55mm (= maximale Eintauchtiefe), die haben eine Gesamtlänge von 90mm. Sicherheitshöhe ist typischerweise bei mir 30mm, wenn ich so hohe Pratzen brauche, werden die allerdings auch dicker, aber das ignorieren wir mal. Sind zusammen also 175mm. Wir können aktuell im Fräsbetrieb 186mm fahren (gerade ausprobiert). Selbst wenn du also die Spannzange der neuen Fräse an die selbe Stelle bringst wie aktuell der Dremel sitzt, kannst du nicht wirklich viel weiter kommen. Ich würde aber unbedingt die neue Fräse tiefer setzen, damit bei kürzeren Fräsern (was der Regelfall sein wird) Minimalmengenschmierung und Absaugung vernünftig passen, auch bei höheren Spannpratzen.

Außerdem halte ich es für sehr empfehlenswert, die Antriebe der X- und Y-Achse auf Kugelumlaufspindeln umzurüsten, wenn du einen stärkeren Fräsmotor einbauen willst. Mir ist es mit dem Dremel schon mal passiert (als ich in X noch den Zahnriemenantrieb hatte), dass der Dremel den X-Schlitten gegen den Stepper einfach weggefahren hat (entlang der Kante des Werkstücks), weil er sich ins Werkstück gezogen hat. Ok, das war eine klare Fehlbedinung, aber es zeigt die Schwachstelle. Wenn du statt 175W jetzt mit 1050W ankommst, und dann auch noch dickere Fräser verwenden willst (größeres Zerspanungsvolumen!), wirst du Schwierigkeiten haben, dass die Achsen da bleiben, wo sie sein sollen. Die Kugelumlaufspindel für Y kostet allerdings Platz in Z-Richtung...

Bedenke außerdem, dass die Außenabmessungen der AMB FME in jeder Richtung größer sind, als die der Teknomotor 0.27 bzw. 0.4kW. Inzwischen habe ich auch günstigere Frequenzumrichter gefunden, damit ist der Preisunterschied gar nicht mehr so groß. Den SKI780 bekommt man beim Großen Fluss für 63 EUR in der 1.5 kW Version (0.75kW ist interessanterweise teurer). Der 0.27kW Motor kostet keine 300 EUR. Es kommt noch ein Netzfilter hinzu, aber das kostet auch nicht die Welt. Damit liegt man bei unwesentlich mehr als der AMB FME, und bekommt eine richtige Spindel, die man sogar ansteuern kann (also Drehzahl per G-Code einstellen), und die bei Überlast auch das Not-Aus betätigen kann, um größeren Schaden zu verhindern.

Spindelarretierung hilft auch.

Es hat einen Grund, dass richtige Spindeln i.d.R. keine Arretierung haben: sie trägt zur Unwucht bei. Generell ist ein Bürstenmotor nie so ausgewuchtet wie ein Asynchronmotor.

Bei der Fräse müsste aber die Wägezellenaufnahme breiter gemacht werden, am besten nach links, da ist noch Platz.

Ich bin mir unsicher, was du mit "links" meinst. Ich würde die Wägezelle, die auf der Seite zu positiveren X-Werten sitzt (also von vorne rechts) versetzen. Da ist genauso viel Platz, und man muss den X-Min-Schalter nicht versetzen.

Ich hatte schon nach feingefrästem Alu gesucht, bin aber noch nicht wirklich fündig geworden und Stangenmaterial ist meist etwas wellaform.

Mit Stangenmaterial kommst du da nicht weiter. Im Grunde muss man nur die beiden Aluplatten neu machen, zwischen denen die Zellen gehalten werden. Die obere davon ist bei mir ohnehin schon ausgetauscht wegen dem Umbau auf Kugelumlaufspindeln. Die habe ich aus billigem Baumarkt-Alu ( 3mm Dicke) gefräst. Inzwischen würde ich allerdings lieber besseres Material benutzen, das weniger weich und damit auch leichter zu fräsen ist (ja Alu ist da etwas kontraintuitiv) - das bekommt man auch recht problemlos beim großen A oder bei Dold (wo ich auch meine Kugelumlaufspindeln her habe). Setzt natürlich voraus, dass man irgendwie schon Fräsen kann, oder jemanden hat, der es für einen macht, wobei man die Platten vielleicht auch noch irgendwie so hinbekommt, wenn man das nötige Werkzeug und handwerkliche Geschick hat. im Prinzip kommt es auf die Kanten kaum an (also irgendwie von Hand sägen reicht), nur die Löcher müssen im richtigen Abstand zueinander sein. Das müsste mit einer Tischbohrmaschine und genauem Anzeichen zu machen sein.

Jetzt bereite ich mich auf Ostern vor.

Na dann schon mal Frohe Ostern, auch wenn es noch etwas zu früh ist!

[mhier]

Also ich hab das Thema über Ostern noch mal ein bisschen im Kopf hin und hergewendet. So oder so werde ich mit dem Kauf warten, bis ich die y-Achse auf die Kugelumlaufspindel umgebaut habe. Mir würde zwar der bessere Motor sehr helfen beim Fräsen der nötigen Teile, ich will aber nicht noch ein Fass aufmachen...

Ich sehe aktuell folgende Möglichkeiten:

Teknomotor 0.27kW oder 0.4kW
Das ist im Grunde aktuell eher meine favorisierte Lösung. Die Gesamtkosten belaufen sich auf knapp unter 500 EUR (mit FU und Schaltschrank). Ich würde einen anderen FU nehmen als von Sorotec im Bundle angeboten, da ich gerne eine digitale Ansteuerung und Überwachung haben möchte (wenn schon denn schon). Außerdem gibt es FUs mit Modbus-Interface und Vektorregelung für deutlich weniger Geld als den J1000 bei Sorotec (der beides nicht hat). Ich finde den SKI780 recht interessant. Insgesamt dürfte das die sorgenfreieste Lösung sein, allerdings erfordert sie einiges an Konstruktion, um die Spindel in der Maschine zu befestigen. Außerdem verliert man ein bisschen Verfahrweg in X, aber das sind nur 15mm oder so (und man kann die i.d.R. ohnehin nicht voll nutzen -> Spannpratzen). Am Ende ließe sich die Spindel aber als einzige der hier vorgestellten Lösungen per G-Code steuern - was nicht wahnsinnig wichtig ist, aber ein nettes Extra (z.B. Warmlauf gemäß Hersteller auf Knopfdruck). Außerdem würde ich hier den geringsten Rundlauf erwarten. Teknomotor macht zwar keine direkten Angaben dazu, schreibt aber im Handbuch: "The maximum allowed run-out is 0.02mm @ 100mm far from the collet". Das ist keine Garantie, sondern eine Anforderung, die man als Benutzer sicherzustellen hat - dann wird das aber ja wohl auch erreichbar sein. Die meisten handgeführten Spindeln geben bestenfalls 0.03mm im Konus (!) an - das ist dann zwar die Garantie, aber eben trotzdem erheblich schlechter. Zum Thema Lautstärke: Die Spindel ist luftgekühlt, es gibt aber für 30 EUR einen Umbausatz auf Elektrolüfter. Dadurch ist die Spindel dann nicht mehr wirklich lauter als eine wassergekühlte Spindel. Auch dürfte das vorteilhaft sein, wenn man die Spindel mit niedrigeren Drehzahlen betreiben möchte. Einziger Wermutstropfen: Die Spindel kann eben "nur" 24000rpm, was für die Ausrichtung der Maschine auf eher kleine Teile und damit eher kleine Fräser nicht ganz optimal ist. Ich denke aber, das ist akzeptabel, im Hobby-Bereich gibt es auch kaum anderes. Siehe dazu mehr unten bei der 1000Hz China-Spindel.

Proxxon LBS/E
Den habe ich erst kürzlich gefunden. Der kann zwar nur 22000rpm, das macht dann aber auch nichts mehr aus. Die Leistung ist mit 100W sehr knapp, aber man kann sicher damit schon was anstellen - es gibt viele, die den IBS/E (identisch nur kürzerer Hals) auf den Stepcraft Fräsen benutzen. Der Rundlauf dürfte deutlich besser sein als beim Dremel. Der größte Vorteil dieser Lösung wäre, dass sie billig ist (knapp 100 EUR) und ich nur eine einzige Alu-Platte fräsen müsste, um ihn einzubauen. Allerdings sehe ich das Risiko, dass mir sowohl Rundlauf (garantiert <0.03mm, aber eben nur als handgeführe Spindel konzipiert) als auch Leistung am Ende nicht wirklich reichen (gerade in Kombination...), dann ist die Lösung teurer, weil ich doch noch mal neu kaufen muss. Es wäre allerdings denkbar, diese als Zwischenschritt zu kaufen und hinterer statt dem Dremel als Handschleifer zu benutzen (da bringt sie aber nicht so wirklich viele Vorteile).

Proxxon UF/E
Ziemlich neue Spindel, für den Einsatz in CNC-Fräsen gedacht. Ich habe vor einiger Zeit mal bei Proxxon nach den Maßen gefragt, und bin zu dem Schluss gekommen, dass sie evtl. gerade eben so rein passt, dass man zumindest ein bisschen Luft in Z-Richtung gewinnt. Das müsste man noch mal genau prüfen. Aber: Der Rundlauf wird ebenfalls nur mit <0.03mm angegeben, was aber ja auch nur die Garantie angibt (die man bei Teknomotor nicht mal bekommt - ist wohl unüblich bei den großen Firmen). Immerhin kann diese Spindel 30000rpm. Der Preis ist relativ hoch für das, was sie leistet (ca. 300 EUR), aber noch im Rahmen. Ich hab noch mal spaßeshalber nachgefragt, ob ich ein 3D-Modell davon bekomme, um zu sehen, wie weit die nach unten ragen könnte - mal sehen, ob sie mir das geben Evtl. ließe sich die selbe Adapter-Platte wie für die LBS/E benutzen...

Irgendwas, was nicht durch den Schlitz passt (AMB, andere China-Spindeln etc.)
Man müsste dafür den vorderen Steg der Deckenplatte entfernen und die zweite Führungsschiene anders anbringen. Ich schließe nicht völlig aus, das zu tun, aber der Aufwand ist enorm und das Risiko, dass man das nicht ordentlich hinbekommt, nicht ganz klein. Auch würden die Außenabmessungen in vertikaler Richtung größer werden, was bei mir am aktuellen Standort schwierig wird (evtl. aber machbar mit guter Planung). Ich seh allerdings nicht so richtig den Vorteil: Handgeführte Spindeln sind generell schlechter, gerade wenn es einem (wie mir) um guten Rundlauf geht (kleine Fräserdurchmesser bzw. Gravierstichel). China-Spindeln sind zwar teilweise sehr günstig zu haben, meist aber eher nur scheinbar, und man investiert noch eine Menge, bevor es richtig losgehen kann. Gegenüber dem Teknomotor ist das nur aufwändiger und daher für mich raus.

1000Hz China-Spindel
60000rpm sind reizvoll, allerdings bezweifele ich, dass das zu dem Preis realistisch ist. Es gibt am Hobby-Markt praktisch keine Spindeln mit mehr als 24000rpm, selbst wenn man bei den sehr viel teureren Spindeln schaut. Ich vermute, schnellere Geschwindigkeiten sind schwer zuverlässig umzusetzen. Umgekehrt heißt das wohl auch, dass man mehr nicht zwingend braucht. Wenn man mindestens eine Schnittgeschwindigkeit von 50m/min erreichen möchte (ich denke, das sollte noch akzeptabel für Alu sein), ist rechnerisch die Grenze bei 24000rpm bei 0.67mm. Das heißt ja auch nicht, dass kleinere Durchmesser gleich gar nicht mehr gehen, nur steigt eben das Risiko von Aufbauschneiden und man wird einen höheren Umsatz an Fräsern haben. Wenn man die Spindel nur mit niedrigerer Geschwindigkeit betreiben kann, verliert man deutlich an Leistung und es wird wieder knapp. Auch ist fraglich, welchen Rundlauf man am Ende bekommt. Generell wird viel Basteln im Spiel sein bei dieser Lösung: vernünftige elektrische Anschlüsse machen, ordentliche Lösung für Wassserkühlung, wenn's blöd läuft, Konus ausschleifen und womöglich relativ früh Lager tauschen... Da ich ohnehin zu viele Baustellen habe, ist diese Lösung für mich daher raus. Außerdem gibt man insgesamt definitiv deutlich mehr aus, als für den Teknomotor.

Dremel behalten
Klar, einfach bei dem bleiben, was man hat, geht natürlich. Der Dremel hat aber einfach zu viele Nachteile. Der Rundlauf ist unterirdisch (um die 0.1mm, aber auch nur, wenn ich die Mutter nicht zu stark anziehe und das ganze im Schnitt 3-4 mal probiere - meistens eiert das Werkzeug deutlich sichtbar beim ersten Versuch) - vielleicht ist mein Exemplar besonders schlecht oder hat mir mal den einen oder anderen Crash nicht verziehen, aber das nützt ja nix. (Hat jemand eine Idee, wie ich den Konus mit haushaltsüblichen Mitteln - also ohne zweite Spindel - nachschleifen kann?) Ich habe einiges an Mühe, die nötigen Alu-Teile für den Y-Achsen-Umbau zu fräsen, gerade hänge ich bei der recht große Anzahl an Teilen in 10mm Dicke... Geht irgendwie, aber dauert sehr lange und nervt. Die Lösung ist demnach ebenfalls raus, aber das war ja auch im Grunde meine Startvoraussetzung


Wer neu in die Fräserei mit dem RF1000 einsteigt, dem würde ich aktuell den Proxxon LBS/E empfehlen. Der müsste mit den noch erhältlichen Umbausätzen für Proxxon kompatibel sein, und auch sonst dürfte es relativ leicht machbar sein, die nötigen Teile zu bekommen (notfalls erstmal drucken). Für den Preis macht man erstmal nicht viel falsch. Höhere Leistungen sind mit den Zahnriemen ohnehin eher unrealistisch...

[mhier]

Schade, ich kann den Beitrag nicht mehr editieren. Was ich natürlich vergessen zu erwähnen habe: Der LBS/E kann nur bis 3mm (bzw. 3.175mm) spannen, was noch eine zusätzliche Einschränkung ist. Der Teknomotor und der UF/E haben beide ER11 Spannzangen, was ich als ideal empfinde (kann auf jeden Fall 6mm spannen, im Prinzip sogar 8mm). Die 1000Hz China-Spindel hat nur ER8, was eher knapp ist (6mm geht nur mit nicht-standard Spannzangen, und ER8 ist nicht so verbreitet und selten in Präzisionsausführung zu haben).