DIY SK30 Spindel

Fräsmotoren / HF-Spindeln, Frequenzumrichter
Michael B.
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DIY SK30 Spindel

Beitrag von Michael B. » 06.03.2018, 07:14

Hi,
Aufgrund der für mich eher Suboptimalen Drehzahlen / Drehmomentverhältnisse habe ich mich für eine DIY Lösung entschieden.

Ich habe eben von Frau Jessie ein Angebot für die entsprechenden AC Servoantriebe bekommen:

Lichuan AC Servo Set 5,5kW / 1500 Upm 380V = 1175$ + 265$ Fedex
Lichuan AC Servo Set 7,5kW / 1500 Upm 380V = 1260$ + 300$ Fedex

Kurz zu den Kerndaten der Servos:

Betrieben sollen sie im Speed Mode werden, daher die Drehzahl wird geregelt. Und dank 2 Mode Möglichkeit lassen sich die Servos auch umschalten von Speed auf Position Mode.
Sie sind für ein paar Sekunden auf 300% Überlastbar. Daher werden aus 48Nm (7,5kW) 144Nm.

An der Spindellagerung bin ich gerade dran, Lager gibts bei Kugellagerexpress für bis zu 18.000 Upm. Kostenpunkt 70€ für 1 Schrägkugellager.
Den Aufbau der Spindellagerung kann ich heute Abend mal posten.

@ Olli CNC: Ich denke es macht Sinn hier weiter zu schreiben um die eventuelle Sammelbestellung nicht zu stören.

Gruß Michael

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strackfi
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Re: DIY SK30 Spindel

Beitrag von strackfi » 06.03.2018, 14:42

Guten Tag,
weißt du schon wie du das mit der Hauptwelle machst. Drehst du dir eine selbst oder nimmst du eine vorgefertigte Werkzeugwechselwelle aus einer Wabeco oder Optimum ?
Ich hätte auch interesse an solch einer Spindel. Wärst du bereit mir auch Teile dafür zu fertigen ?
Ich freue mich auf deine Antworten
MfG F. Strack
Eigenbau CNC-Fräse gebaut 2018
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Michael B.
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Re: DIY SK30 Spindel

Beitrag von Michael B. » 06.03.2018, 18:53

Hi Strack,
ja Teile kann ich dir fertigen, wenn es dir Zeitlich nicht eilt. Denn ich hab im Moment teilweise 55 Wochenstunden auf der Arbeit da gehts nicht sonderlich gut vorran.

Ich hab dir im Anhang mal 2 Bilder der Spindel angehängt.
Das ist bisher nur ein schneller 2h Entwurf, also noch nicht fertig und nicht simuliert was die Kräfte angehen was die Spindel aufnehmen kann.

Mal ein paar Eckdaten zur Spindel:
Abmessungen: 430x180x180mm
Gewicht: ca 25kg laut CAD
Drehzahl: Spindellager bis 18.000Upm, die Gegenlager am Zahriemenrad liegen bei 10.000Upm, können aber leicht gegen Präzisionslager mit höheren Werten ersetzt werden.
Werkzeugschnittstelle: SK30 DIN2080 / DIN69781 (Andere Nutsteine)
Werkzeugeinzug: Mit M12 Gewindestange wenns einfach sein soll, WZW mit Pin bin ich noch am schauen wie ich das zuverlässig umsetzte

Die Spindel besteht großteils aus Alu, nur die vorderen Lager an der Spindelnase und die Flanschplatte sollen aus C45k werden.

Wie ich die Teile herstelle, die Platten werden selbst gefräst, die Welle will ich versuchen selbst zu drehen, da ich aber zum letztenmal vor 10 Jahren in meiner Ausbildung gedreht habe, und zwischendurch nur mal ein Gewinde geschnitten oder was Plangedreht habe, muss ich da mit Geduld rangehen.
Wenns nix wird, lass ich die Welle drehen von einem Bekannten, der kann das auf seiner CNC laufen lassen, da wirds dann auch was.

Zusammenbau: Alle Elemente sind verschraubt mit M8 / M10 Schrauben, angedacht ist hier 8.8er Güte. Lager sollen eingepresst werden (Leichte Presspassung). Die Welle fixiert das Lagerpacket am vorderen Lagerschild mit einer Nutmutter. Alles andere steckt sich zusammen.

So hier mal die Bilder:
SK30 Spindel Montage 3.JPG
SK30 Spindel Montage 3.JPG
Bezüglich Servo, ich habe noch einen 4,2kW Servomotor im Keller liegen, den ich vermutlich für das Projekt verwenden werde. Den wenn ich meine Übersetzung richtig wähle, kann ich bei Nenndrehzahl ein ordentliches Drehmoment haben und bei max. Drehzahl noch genüg fürs Schlichten.
In meinem Fall währe dann die Nenndrehzahl bei ca 6000 Upm (100% Leistung ca 14 Nm 180% Leistung ca 25Nm) Der Servo geht bis 5000Upm daher sind damit dann 12.000Upm möglich. Nutzen will ich aber nur 10.000 Upm zum einen wegen der Aufnahmen zum anderen wegen der Lager.
Eventuell gehe ich von der Übersetzung etwas runter sodass ich bei 5000Upm lande. Damit kann ich mein Drehzahl / Drehmomentbereich optimieren.

Gruß Michael
Dateianhänge
SK30 Spindel Montage 2.JPG

Marco
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Re: DIY SK30 Spindel

Beitrag von Marco » 06.03.2018, 20:01

Sehr genial, da könnte ich ja meine JGL verkaufen, da ich das so langsam genauso sehe wie du. Mit den Chinaspindeln. Bin gerade dabei eine Stahlfräse zu bauen.

Stud54
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Re: DIY SK30 Spindel

Beitrag von Stud54 » 06.03.2018, 20:06

Dann muss die Welle noch gehärtet werden, oder nitriert und anschließend auf ne Rundschleife. Das dynamische Wuchten nicht vergessen und den Spannsatz am besten kaufen. Ich würde doch lieber ne fertige Patrone aus China kaufen. ;)

Michael B.
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Re: DIY SK30 Spindel

Beitrag von Michael B. » 06.03.2018, 20:28

Hi Stud,
ja du hast Recht, härten muss auch noch sein und wuchten ebenfalls. Aber ich bin mir teilweise nicht sicher was die Chinesen da so alles vergessen.

Gruß Michael


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strackfi
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Re: DIY SK30 Spindel

Beitrag von strackfi » 06.03.2018, 20:45

Guten Abend,
@Michael mir ist das zeitlich sehr egal, ich freue mich, dass du mir die überhaupt machen würdest. :D
Ist ein pneumatischer Werkzeugwechsel vorgesehen ?
Sollten die Lager bei 18.000 u/min nicht gekühlt werden sprich Wasserkühlung ?
Ich bin zwar kein Experte aber mein Halbwissen könnte vielleicht hilfreich sein.
Ich wünsche euch noch einen schönen Abend

Gruß Finn
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Michael B.
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Re: DIY SK30 Spindel

Beitrag von Michael B. » 06.03.2018, 22:25

Hi,
Ja eine Kühlung für die Lager muss noch rein, aber es ist auch geplant eine Tellerfeder zu unterlegen, sodass im Falle von größerer Wärmeausdehnung das Lager nicht verpresst wird. Vorspannkraft soll 1000N sein, so wird es im Datenblatt von Schäffler angegeben.

Wie gesagt, es ist noch nicht alles fertig konstruiert, nur mal das Grobe. Die Details kommen jetzt. Wegen der Welle muss ich auch mal schauen was ich machen kann. einen Supportschleifer habe ich zwar zur Drehmaschine dazubekommen, aber eben noch nie benutzt.

@Strick:
Ich denke wenn es nicht zu verschieden wird können wir da auch etwas Kompromisse eingehen.
Bezüglich Materialkosten usw. machen wir per PN.

@Stud54:
Das Thema hatte ich schon gesucht, danke für den Link.

Edit: Jetzt weis ich wieder warum ich mir das nicht antun wollte, ... Geistiger Masochismus, ... Nicht gerade meine Stärke.
Gruß Michael

Olli-CNC
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Re: DIY SK30 Spindel

Beitrag von Olli-CNC » 06.03.2018, 22:55

Michael B. hat geschrieben:
06.03.2018, 07:14
@ Olli CNC: Ich denke es macht Sinn hier weiter zu schreiben um die eventuelle Sammelbestellung nicht zu stören.
Ja, sehr gute Idee.

Ich habe ja auch einen fertigen Bauplan für eine WZW-Spindel hier und wollte ursprünglich alles selber fertigen. Da meine Fräse aber selbst schon aufwändig genug zu bauen ist, wollte ich auf den Spindelbau eigentlich gerne verzichten. Diese Option lasse ich mir, zumindest für später, offen.
Gerne versuche ich mich, soweit es mein Wissen zulässt, hier mit einzubringen.


Gruß
Olli

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