Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Fräsmotoren / HF-Spindeln, Frequenzumrichter
Hansmaulwurf
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Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Beitrag von Hansmaulwurf » 10.12.2021, 01:41

Hallo Zusammen,

ich bin der Hannes, neu hier im Forum und baue mir gerade eine CNC-Fräsmaschine auf Basis einer Guss-Messplatte auf und würde mich sehr über eure Hilfe freuen. Vielleicht als Zusatzinfo: Maschinenbautechnisch bin ich nicht ganz unbewandert, aber besonders die Erfahrung in der Praxis fehlt dann doch ;-).

Also zu meinem Problem:
Auf ebay habe ich eine Hertz 2,2kW Luftgekühlte Frässpindel ergattert, die als neu gelabelt ist und laut Typenschild wohl 2017 produziert wurde.
Zum testen und einlaufen lassen der Spindel habe ich sie nun an meinen Frequenzumrichter angeschlossen (Bonfiglioli Vectron Active ACT 200-012 FA, 2,2kW an 220V) und diesen wie folgt Parametrisiert:
  • Polzahl = 1 ermittelt aus Nenndrehzahl und -frequenz der Spindel 300Hz*60s/18000rpm=1
  • Entsprechend Typenschild:
    • Bemessungsspannung: 220V
    • Bemessungsstrom: 9.8A
    • Bemessungsdrehzahl: 18000rpm
    • Bemessungs-Cos-phi: 0.82
    • Bemessungsfrequenz: 300 Hz
    • Bemessungsleistung: 2.2kW
  • Eckfrequenz: 300Hz (keine genaue Kenntnis vorhanden, ob das stimmt)
  • max. Spannung 220V
Ein Motordatenblatt habe ich leider nicht, ich hatte gehofft dieses vom Hersteller (Hertz, Sitz in der Türkei https://hertzspindle.com/en/ bzw hertzmotor.com) zu bekommen, allerdings kam da bisher keine Rückmeldung.

Problem: zur Fettverteilung in der Spindel habe ich je Frequenz fünf Durchläufe mit 1min Betrieb -> 2min Pause durchgeführt.
Frequenzen: ca. 100Hz, ca. 170Hz und ca 230 Hz.
Bei 230 Hz., also ca. 13800rpm sind die Lager am vorderen Lagersitz in der Minute so heiß geworden, dass ich sie kaum noch anfassen konnte. In den vorherigen Drehzahlen wurde er zwar warm, aber nicht "heiß". Leider habe ich kein Thermometer um die genaue Temperatur zu prüfen.

Nun Frage ich mich natürlich, ob das schon sehr grenzwertig ist und ich direkt versuchen sollte die Spindel zurückzugeben(war ein "Privatkauf") oder ob es vielleicht sein kann, dass das Fett nur etwas mehr Zeit benötigt. Im Falle eines Umtauschs möchte ich nicht unnötige Betriebszeit auf die Spindel bringen.

Oder habe ich einen wichtigen Parameter bei der FU-Einrichtung übersehen oder andere Fehler gemacht?

Ich würde mich sehr über eure Meinungen freuen :-)

VG, Hannes

Tilman
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Re: Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Beitrag von Tilman » 10.12.2021, 08:55

Ich hoffe, Du hast Polpaarzahl gemeint, denn 18.000 U/min bei 300 Hz sind 2 Pole oder eben ein Polpaar.

Mit der Eckfrequenz bei Maximalfrequenz hast Du sicher nichts falsch gemacht. Das ist zumindest die konservativste Einstellung, wenn man sich nicht sicher ist. Bei 2-Polern kann man aber eigentlich fast schon mit Sicherheit davon ausgehen, dass die V/f-Kurve linear ist.

Den Run-in hätte ich defensiver gefahren. Erstmal wenigstens 20 Minuten auf 50-80 Hz laufen lassen und dann in kleinen Schritten (nicht mehr als 20 Hz) alle 5 Minuten erhöhen. Die Spindel soll sich ja langsam erwärmen, damit sich das Fett verteilen kann.

Was Du beschreibst, klingt zu heiß, auch wenn die Angabe ohne Thermometer sehr subjektiv bleibt. Wenn es nur die unteren Lager sind, halte ich zwar eine falsche Parametrisierung für eher unwahrscheinlich aber ich würde wie folgt vorgehen:
1) Wenn der FU nicht neu und unparametrisiert war, kompletten Werks-Reset und dann nochmal neu parametrisieren. Es können immer mal versteckte Parameter aus einer vorherigen Parametrisierung irgendwo in den ntiefen stecken. War er hingegen neu, kannst Du den Schritt überspringen.
2) Spindel langsam einlaufen lassen und schauen, ob oder ab wann die Lager heiß werden.

Über die Lagergeräusche hast Du gar nichts geschrieben. Wie klingen sie?

Viele Grüße
Tilman

Hansmaulwurf
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Re: Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Beitrag von Hansmaulwurf » 10.12.2021, 11:10

Hallo Tilman,

vielen Dank dir für deinen Input :-).

Ich habe zur Sicherheit nochmal nachgeschaut und geprüft: Du hast vollkommen recht, ich meine natürlich die Polpaarzahl und beim FU wird auch ebendiese angegeben, das sollte also passen.

Beim Run-in hatte ich mich an diesem Dokument orientiert und noch eine zwischenstufe rein gepackt, da es mir recht aggressiv vorkam.
Vor dem Einlaufen lief die Spindel beim rumspielen schon ein wenig bei 20-50Hz.

Mit dem Lagerklang sprichst du etwas SEHR wichtiges an, das hatte ich vergessen: Beim drehen von Hand ist fast nichts zu hören, drehen ebenso sehr leicht. Bei niedrigen Drehzahlen, soweit ich es vom Geräuschpegel des FU unterscheiden kann eher trocken.
Kein lautes Laufgeräusch, wie ich es von defekten Lagern (Laufflächen mit Lochfraß oder auch verdrückte Kugeln) kenne.

KarlG
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Re: Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Beitrag von KarlG » 10.12.2021, 11:11

Wenn sich eindeutig ausschließen lässt, dass die Wicklung (sehr) warm wird und es definitv nur die unteren Lager sind, kann man ein falsche Einstellung im FU eigentlich ausschließen. Der würde nämlich primär den ganzen Korpus und damit dann auch die Lagersitze erwärmen.

Gruss
Karl

Hansmaulwurf
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Re: Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Beitrag von Hansmaulwurf » 10.12.2021, 15:00

Hallo Karl,

ich bin mir ziemlich sicher, dass es die Lager sind.
Der Korpus wird nicht annähernd im selben ausmaß Warm wie der Lagersitz.
Die Frage is nun, ob man da eine Chance hat die Lager zu schmieren. Ich hab keine Ahnung, was der Hersteller da verbaut hat...

In jedem Fall warte ich mal eine Reaktion des Verkäufers ab.

VG, Hannes

Mr BB
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Re: Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Beitrag von Mr BB » 11.12.2021, 20:53

Hi

Wie ist die Spindel eingebaut?
Wo wird sie geklemmt?

Gruß

Hansmaulwurf
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Re: Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Beitrag von Hansmaulwurf » 14.12.2021, 22:45

Hi Mr BB,

ist garnicht eingebaut und nicht geklemmt. Hat einen rechteckigen Grundkörper, der einen Rückseitigen Flansch besitzt.

VG, Hannes

Hansmaulwurf
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Re: Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Beitrag von Hansmaulwurf » 19.12.2021, 15:17

Kurzes Update:

Die Spindel ist zurück an den Verkäufer gegangen. Vermutlich hätte sich da nichts mehr machen lassen ohne Demontage.

Jetzt geht die Spindelsuche von vorne los :-)

Hat zufällig jemand einen Tipp für eine ER25 Frässpindel, optimalerweise mit 24000rpm?
Luftkühlung würde ich der Einfachheit halber bevorzugen.
Leider habe ich in dem Bereich nur sehr dubiosen Chinakram gefunden (z.B. Vevor, ein scheinbar recht gaunerhafter Verkäufer/Shop) oder dann recht teuer.
In ER20 gibt es dann wiederum viel Auswahl bei den üblichen verdächtigen (G-Penny und Rattm).
800-Hz Spindeln habe ich nur die "Metallspindeln" von G-Penny gefunden bisher im günstigeren Preissegment (An sich würde ich gerne unter 300€ bleiben, das fiele dann flach - Sowohl durch Wasserkühlung als auch durch die Spindel selber)
Sofern ich meinen Frequenzumrichter korrekt interpretiere gingen auch 3kW-Spindeln an Lichtstrom, der Ausgang wäre dann aber auf 2,2kW gedrosselt.
Denkt ihr das ginge?
So steht es auf dem Typenschild:
FU_typenschild.jpg
Im Manual steht:
"Ein- und Zweiphasiger Anschluss erfordert eine Leistungsbegrenzung(Derating)"
Anmerkung: Ich betreibe das ganze an Lichtstrom und habe leider keinen Starkstrom zur Verfügung.

Viele Grüße,
Hannes

KarlG
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Re: Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Beitrag von KarlG » 19.12.2021, 17:54

Hansmaulwurf hat geschrieben:
19.12.2021, 15:17
Sofern ich meinen Frequenzumrichter korrekt interpretiere gingen auch 3kW-Spindeln an Lichtstrom, der Ausgang wäre dann aber auf 2,2kW gedrosselt.
An einem mit 16A abgesicherten Lichtstromkreis gehen 230V*16A=3680W. Also gut 3,5kW. Eine leichte Überschreitung für ein paar Sekunden steckt der Automat auch noch weg....

Gruss
Karl

Willhelm B.
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Re: Lagersitz Frässpindel überhitzt bei hohen Drehzahlen

Beitrag von Willhelm B. » 20.12.2021, 19:14

Hansmaulwurf hat geschrieben:
19.12.2021, 15:17
(z.B. Vevor, ein scheinbar recht gaunerhafter Verkäufer/Shop) oder dann recht teuer.
In wie fern „scheinbar“ erläutere doch mal deine Erfahrung.

Er25 Gibt es bei den China Spindeln erst Stärker 2,2KW, kann mich aber auch irren oder nicht auf dem Aktuellen stand sein. Ich meine Ab 4KW sind die mit ER25
Die ATC Spindeln mit SK/BT/ISO Aufnahmen natürlich ausgenommen, die gibt auch mit weniger Leistung und ER25.

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