Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Hier geht's um Karla!
teslak
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Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Beitrag von teslak » 06.01.2017, 16:02

Hallo zusammen,

ich habe in der Zwischenzeit die Karla welche ich von Michael übernommen habe auf eine 2,2KW China Spindel umgebaut. Mein erstes Teil war die Gravur eines Zifferblatts mittels 15° Stichel mit einer Schneidenbreite von 0,2mm. Grundsätzlich hat alles sehr gut funktioniert. Mir ist nur aufgefallen, dass sich beim Fräsen Resonanzen aufschaukeln, die etwas geringer werden, wenn man die Drehzahl verändert.
Deshalb meine Frage, ist es sinnvoll die Karla von ihrer Tischauflage mit einer Hart-Gummimatte zu entkoppeln? Oder sollte sie besser auf Maschinenfüße gestellt werden?
Auch wenn sich die Resonanzen relativ gering bemerkbar machen, ist an den Alu-Teilen des Aufbaus immer ein Schwingen und vibrieren spürbar. Hatt schon mal jemand mit Anti-Dröhn-Matten gearbeitet? Diese unterbinden bzw. erschweren den Aufbau von Resonanzen?

Viele Grüße,
Dieter

Lars
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Re: Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Beitrag von Lars » 06.01.2017, 17:16

Ich gehe jetzt mal von 800 Hz aus (24000 rpm mit 2 Schneiden am Fräser). In dünnem Blech (wie beim Auto) wären die "Blasen" ungefähr so groß wie eine Münze und ein AD-Belag würde sehr gut helfen. Im doch relativ dicken Alu deiner Fräse sind die Blasen deutlich größer und der AD-Belag erfährt weniger Biegung und wirkt daher auch schlechter. Außerdem ist das Verhältnis von Untergrundmasse zu AD-Belag-Masse bei der Fräse ungünstiger als beim Auto. Ich würde mir daher nicht die Mühe machen, die Karla zu bekleben.

Wenn man es wirklich resonanzarm machen wollte, müsste man ein Material mit großer Eigendämpfung nehmen. Also z.B. Holz. Und damit man die Steifigkeiten trotzdem hinbekommt, würde sich ein Sandwich anbieten, z.B. Alu-Holz-Alu. Oder Sandfüllungen in den Hohlräumen.

Oder du findest einfach eine Frequenz, bei der die Fräse unempfindlich ist, 50 Hz mehr oder weniger kann schon viel bringen (weil die Resonanzen aufgrund der geringen Eigendämpfung wohl recht scharf und spitz sind).

teslak
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Re: Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Beitrag von teslak » 06.01.2017, 17:31

Hallo Lars,

danke für die Rückmeldung. Dann lass ich es lieber und versaue mir meine Karla nicht mit der Folie. Die Maschine steht mit den Frontteilen direkt auf einer 3cm Massivholzplatte. Ich überlege ob ich daran Winkel befestige welche dann Maschinenfüße aufnehmen oder ob es reicht einfach eine Hartgummi-Matte darunter zu legen. Die Oberflächen haben nach Einstellung des Resonanzarmen Drehzahl relativ gut ausgesehen, obwohl bezogen auf den Vorschub möglicherweise auch noch Verbesserungen erreicht werden können.

Gruß,
Dieter

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Re: Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Beitrag von nobrett » 06.01.2017, 17:41

Normal ist das nicht würde ich mal behaupten. Hast Du mal den Rundlauf gemessen? Hast Du gemessen ob die Maschine auf einer Achse Spiel hat? Nimmst Du einen Gravierfräser mit Spannut oder so einen halbierten Gravierstichel? Welches Material hast Du graviert und wie tief?

Die Schnittkräfte beim Gravieren sind lächerlich gering. Da hatte ich nicht mal mit der Chinafräse Probleme. Gut, ich habe eine Heavy, darum ist kein direkter Vergleich möglich, aber ich habe in den letzten Tagen auch Schilder für eine Uhr gemacht (aus Baumarktalu) und es war klasse wie ruhig die Karla ihre Arbeit gemacht hat.

Gruß
Norbert

Lars
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Re: Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Beitrag von Lars » 06.01.2017, 17:44

Du kannst es ja mit der Unterlage probieren, aber ich schätze die Wahrscheinlichkeit gering ein, daß es was ausmacht:

Du hast eine Resonanz, die sich auf die Fräserspitze auswirkt. Wo die Resonanz ist, ist erstmal unbekannt. Aber je näher der Anregungsquelle (Fräser), desto wahrscheinlicher. Über die Hartgummiunterlage kannst du nur dann Dämpfung ins System bringen, wenn der Grundrahmen schwingt und die Frontplatten mitreißt. Wenn aber das Portal oder die z-Platte schwingt, kannst du "so weit weg" an den Füßen nichts mehr beruhigen.

PS: und Anregungsreduzierung (siehe Beitrag von Norbert) ist natürlich das allerbeste.

KarlG
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Re: Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Beitrag von KarlG » 06.01.2017, 19:09

Moin,

erstmal wäre interessant, ob das von der (Fräs-)Spindel kommt, oder von den Achsantrieben. Falls die HF-Spindel eine Unwucht hat (eher die Mutter), wäre es sinnvoller, da anzusetzen. Maschine bedämpfen ist natürlich immer gut...

Gruss
Karl

teslak
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Re: Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Beitrag von teslak » 07.01.2017, 09:10

Hallo zusammen,
@Norbert,
ich habe einen halbierten Stichel mit 15° Spitzenwinkel und einer Schnittbreite von 0,2mm verwendet. Als Material verwendete ich ein Messing 58 hart F45, die Zustellung war 0,1mm, der Vorschub 120mm/min, bei einer Drehzahl von 18.000 Umdrehungen pro Minute. Den Rundlauf werde ich heute messen.
Es ist eine gebohrte (möglicherweise gewuchtete) Mutter auf der Spindel und zusätzlich eine Zweite Mutter (welche von der Höhe geringer ist) mit dabei.

@Lars,
dann werde ich im Ersten Schritt die anderen von Norbert und Karl vorgeschlagenen Schritte abarbeiten um die Fehler einzugrenzen.

@Karl,
ich sehe da auch langsam einen Zusammenhang mit der Mutter, denn die Schwingungen nahmen zu mit steigender Drehzahl. Ich werde nachher eine 2my Uhr an die Seitenwange der Karla legen und danach die Spindel laufen lassen. Wenn ein Zusammenhang mit einer Unwucht der Mutter besteht, sollte der Zeigerausschlag proportional zur Drehzahl zunehmen.

Vielen Dank an euch alle für die Mithilfe,
Dieter

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Re: Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Beitrag von KarlG » 07.01.2017, 09:52

teslak hat geschrieben:@Karl,
ich sehe da auch langsam einen Zusammenhang mit der Mutter, denn die Schwingungen nahmen zu mit steigender Drehzahl. Ich werde nachher eine 2my Uhr an die Seitenwange der Karla legen und danach die Spindel laufen lassen. Wenn ein Zusammenhang mit einer Unwucht der Mutter besteht, sollte der Zeigerausschlag proportional zur Drehzahl zunehmen.
Du kannst auch die Spindel einfach mal ohne Mutter/Spannzange laufen lassen. Das merkt man deutlich, wenns an der Mutter liegt. Dass die gebohrt (also "scheinbar" gewuchtet) ist, sagt nix aus - kann ich aus eigener Erfahrung berichten...

teslak
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Re: Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Beitrag von teslak » 07.01.2017, 09:58

Hallo zusammen,

ich habe in der Zwischenzeit ein wenig gemessen. Der Rundlauf im Kegel der Spindel beträgt rund 4-5my, der Rundlauffehler eines Ø6mm Hartmetallschafts, rund 25mm auskragend beträgt aufgerundet 1/100mm.
Danach habe ich die 2my Messuhr direkt an den Spindelhalter geführt und habe 50Hz weise die Drehzahl von 100Hz (6.000 Umdrehungen/min) bis 400Hz (24.000 Umdrehungen/min) hoch gedreht. Es war kein Zittern an der Messnadel der Uhr zu sehen.
1-RIMG3077.JPG
Hier der Versuchsaufbau
1-RIMG3081.JPG
Hier die Werkbank auf der die Maschine steht.

Ich würde dann auf Grund der Ergebnisse ausschließen, dass die Resonanzen von der Spindel bzw. von einer Unwucht ausgelöst durch die Spindel ausgehen.
Dann bleibt eigentlich nur noch die Aufspannung der Werkstücks übrig. Ich habe das 2mm Messingblech (100x100mm) an den 4 Ecken mittels Spax-Schrauben auf die Opferplatte (MDF) genagelt. Kann das die Ursache des Geräuschpegels sein?

Viele Grüße,
Dieter

Lars
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Re: Schwingungen und Resonazen beim Fräsen

Beitrag von Lars » 07.01.2017, 12:37

teslak hat geschrieben:Ich würde dann auf Grund der Ergebnisse ausschließen, dass die Resonanzen von der Spindel bzw. von einer Unwucht ausgelöst durch die Spindel ausgehen.
Mit der Meßuhr kannst du keine Unwucht messen. Bei 6000 rpm hätte die Unwucht 100 Hz. Du kannst mit dem Auge aber schon 24 Hz (Kino) nicht mehr auflösen. Und die Meßuhr wird auch längst überkritisch sein.

Ich würde die Spindel einfach mal abschrauben und in der Hand laufen lassen. Wenn es dann deutlich vibriert und es mit steigender Drehzahl immer kräftiger wird, ist es Unwucht.
Kann das die Ursache des Geräuschpegels sein?
Wenn du es mal flächig aufklebst (Kleber oder Doppelklebeband), kannst du das ja auch schnell ausschließen.

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