Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Fräsmotoren / HF-Spindeln, Frequenzumrichter
Olli_aus_DD
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Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Beitrag von Olli_aus_DD » 26.07.2022, 01:07

Hallo werte Forumsteilnehmer,

ich bin Olli und habe eben mein erstes CNC-Projekt derart "fertiggestellt", als dass ich heute mein erstes Teil auf dem Tisch gefräst habe (Pressspanplatte, 16 mm, bis 4m/min Vorschub, bis 12mm Eingriff, Schaftfräser 10mm Durchmesser).

Ich nutze eine luftgekühlte 2,2 kW Chinaspindel (RATTM) mit einem passenden HY FU.

Es funktioniert alles einwandfrei, bis auf die Tatsache, dass das Alugehäuse der Spindel ziemlich heiß wird, nach etwa 30 Minuten konnte ich es kaum noch anfassen. Dabei habe ich die Maschine die ganze Zeit bei den vollen 400 Hz laufen lassen.

Die Parametrierung habe ich nach gängigen Anleitungen (z.B. von hier http://www.estlcam.de/chinaspindel.php) vorgenommen, d.h. die Einstellungen waren bereits weitesgehend vorparametriert.

Das Googeln brachte allerdings auch Meinungen zu Tage, dass ein Gehäuse, welches heiß wird, nicht unnormal ist.

Erwähnen sollte ich vielleicht auch, dass mein Dachboden auch eher warm ist, was ggf. die Wärmeabfuhr beeinträchtigt. Genauso wir den Umstand, dass die Z-Achse aus Holz ist, worauf auch die Spindel befestigt ist, was die Wärmeabfur nicht grade begünstigt.


Meine Frage: Wie warm/ heiß wird denn normalerweise so eine luftgegühle Spindel unter Last? Mache ich mir unnötig sorgen? Werde mir morgen ein Pyrometer besorgen, um mal eine Temperaturangabe machen zu können.


Besten Dank
Olli

KarlG
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Re: Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Beitrag von KarlG » 26.07.2022, 11:36

Moin,
Olli_aus_DD hat geschrieben:
26.07.2022, 01:07
Meine Frage: Wie warm/ heiß wird denn normalerweise so eine luftgegühle Spindel unter Last?
wenn man sie kaum noch anfassen kann, hat das Ding sicher über 50°C, wahrscheinlich über 60°. Das finde ich zuviel und ist sicher der Lebensdauer nicht zuträglich.
Ob das jetzt aus übermäßíger Wärmeentwicklung oder schlechter Wärmeabfuhr resultiert, ist schwer rauszukriegen.
Denkbar ist, dass das Ding:
1. Zu viel Strom zieht und sich damit die Wicklung übermäßig erwärmt
2. Die Lager einen Großteil der Wärme erzeugen
3. Alles in Ordnung ist und die fehlende Wärmeabfuhr die Temperaturerhöhung verursacht
Du könntest mal messen, ob die höchsten Temperaturen eher am Spindelkörper oder eher am unteren Lagerpaket entstehen.
Hast Du die Spindel einlaufen lassen? Eine neue Spindel gleich mit "Vollgas" zu fahren, könnte auch zum Problem beitragen.

Gruss
Karl

Olli_aus_DD
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Re: Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Beitrag von Olli_aus_DD » 26.07.2022, 22:35

Hallo Karl,

danke für deine schnelle Rückmeldung! Dann mal der Reihe nach:
1. Zu viel Strom zieht und sich damit die Wicklung übermäßig erwärmt
Ich habe zunächst herausgefunden, dass die Polzahl auf 4 statt auf 2 eingestellt war, dies habe ich zunächst behoben.

Ich habe zur Sicherheit nochmal die Widerstände zwischen allen Phasen und zwischen den Phasen und Erde gemessen. Zwischen den Phasen waren es bei allen Kombinationen 1,2 Ohm, zwischen Gehäuse und den Phasen gibt es keinen Durchgang.

Habe die Maschine etwa eine Stunde im Leerlauf gelassen, habe dabei die Drehzahl je 5-6 min auf 2000, 4000, 6000, 8000, 10000, 14000, 18000 und 24000 U/min gehalten. Der FU zeigte mit dabei anfangs 5-6 A an, bei Nenndrehzahl lag der Strom dann bei 2,1 A. Wirkt auf mich normal?
Du könntest mal messen, ob die höchsten Temperaturen eher am Spindelkörper oder eher am unteren Lagerpaket entstehen.
Wie gesagt, habe ich mir von Arbeit nen Pyrometer ausgeliehen. Habe nur das kubische Gehäuse der (squared) Spindel vermessen, um ein zumindest einigermaßen vergleichbares Ergebnis zu haben (verschiedene Emissionskoeffizienten). Wegen dem Problem der Emissionskoeffizienten erspare ich mir mal absolute Werte, man konnte jedoch von oben nach unten einen Temperaturanstieg messen. Anfangs 2K, nach der Stunde Leerlauf bei 24k U/min dann 13K. Kann aber nicht genau sagen, wo die Lager sitzen. Das zylindrische Spindelgehäse schaut ja unten auch etwas aus dem kubischen Gehäuse heraus.

Am Ende deds Testlaufes war die Spindel dann schon ordentlich warm bis heiß, auch wenn ich es noch anfassen und halten kann.
Hast Du die Spindel einlaufen lassen? Eine neue Spindel gleich mit "Vollgas" zu fahren könnte auch zum Problem beitragen.
So wie man es hier im Forum beschreibt - leider nein. Habe das bisher auch nicht gewusst, dass das nötig ist. Christian Knüll meinte auch in einem anderen Thread, dass das bei der Chinaspindel aufgrund des Lagerkonzeptes auch nicht nötig ist.

Da ich bei meinem ersten Probestück die Achsen noch nicht richtig eingestellt hatte (oben war unten, links war rechts, vorne war hinten), hat die Spindel das erste mal 12 Minuten ins Leere gefräst, wenn auch mit 24k Umdrehungen. Das könnte man vielleicht mit etwas Augenzwinkern als Einlaufen bezeichnen...


Beste Grüße
Olli

KarlG
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Re: Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Beitrag von KarlG » 27.07.2022, 01:17

Der FU zeigte mit dabei anfangs 5-6 A an, bei Nenndrehzahl lag der Strom dann bei 2,1 A.
Beides zu hoch, wobei der erste Wert mMn. DEUTLICH zu hoch ist. Irgendwas ist da faul. Läuft die evtl. schwergängig?

Gruss
Karl

Tilman
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Re: Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Beitrag von Tilman » 27.07.2022, 07:59

Wie Karl schon schrieb: Der Strom ist viel zu hoch. Da wird neben der falschen Polzahl möglicherweise noch ein weiterer Bock in Deinen Parametern stecken. Am besten listest Du uns hier mal sämtliche Parameter auf, die Du eingestellt hast.

Btw: Sei froh, dass sie nur heiß wird. Mit falschen Parametern kann man Spindel und FU auch in Sekundenschnelle abfackeln. ;)

Viele Grüße
Tilman

Olli_aus_DD
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Re: Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Beitrag von Olli_aus_DD » 27.07.2022, 19:12

Hallo zusammen,

danke für eure Antworten!
Läuft die evtl. schwergängig?
Nee, wenn ich dran drehe, fühle ich keinen Widerstand oder sonstige kratzende Lager.
Wie Karl schon schrieb: Der Strom ist viel zu hoch. Da wird neben der falschen Polzahl möglicherweise noch ein weiterer Bock in Deinen Parametern stecken. Am besten listest Du uns hier mal sämtliche Parameter auf, die Du eingestellt hast.
Zur Info: Habe den HY Frequenzmrichter Serie HY02D223B. (Link zum Handbuch) Also Folgendes:

PD004: 400
PD005: 400
PD003: 400
PD011: 100

PD014: Hier wird von Christian 2 empfohlen, in dem Handbuch ist für mein Modell der Wert 10 angegeben
PD015: Analog zu P014
PD144: 3000
PD072: 400

PD073: 100 --> Dieser Wert war vorher noch auf 0, daher habe ich die Drehzahl von ganz unten hoch gedreht und daher auch die hohen Ströme zu Beginn erhalten? Jetzt, wo ich den Wert auf 100 gestellt hab, Dreht die Spindel sofort auf 6000 U/min, der Strom schwingt kurz über auf max. 3,2 A und pendelt sich im Leerlauf bei ca 2,4 A ein


Wenn ich auf 24k Umdrehungen Leerlauf hochgehe, habe ich allerdings immer noch die 2,1 A

Laut Handbuch für die Serie HY02D223B

PD009 13.0
PD010 6.5
PD014 siehe oben
PD0041 8

Folgende Werte habe ich bisher nicht angerührt und sind so noch gemäß Werkseinstellung bzw. laut Handbuch

PD007 0.5
PD006 2.5

Zusätzliche Infos vom Typenschild der Spindel:

Power 2.2 kW
Voltage 220 V
Current 6A
Frequency 400Hz
Speed 24000 U/min
Is.F Poli 2
eta 0.8
cos phi 0.7


Irgendetwas auffällig? Danke schon mal für eure Antworten

Beste Grüße
Olli

WF55
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Re: Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Beitrag von WF55 » 27.07.2022, 19:43

Was hast Du denn bei den folgenden Parametern drin:
PD141
PD142
PD143
PD008

Ansonsten schau mal hier: http://www.rchobby-net.de/fraese/spindel3/spindel32.htm gibt es auch Infos.

Olli_aus_DD
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Re: Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Beitrag von Olli_aus_DD » 27.07.2022, 22:20

Hallo WF,

141 220
142 6
143 2

Aber wie gesagt, 143 war vorher auf 4 (und 142 auf 11..) und habe das erst auf obige Werte geändert nachdem der Motor heiß wurde


Grüße
Olli

Tilman
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Re: Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Beitrag von Tilman » 28.07.2022, 00:28

Olli_aus_DD hat geschrieben:
27.07.2022, 19:12
PD004: 400
PD005: 400
PD003: 400
PD011: 100
...
Wäre ja nett gewesen, wenn Du statt der Nummern die Bezeichnungen der Parameter angegeben hättest. Dann kann man auch etwas damit anfangen und muss nicht selber im Handbuch wühlen. Nicht jeder hat diesen FU. ;)
Olli_aus_DD hat geschrieben:
27.07.2022, 19:12
PD014: Hier wird von Christian 2 empfohlen, in dem Handbuch ist für mein Modell der Wert 10 angegeben
2 ist ein bisschen brutal, die 10 Sekunden müssen allerdings auch nicht unbedingt sein. Ich denke, 5-6 Sekunden sind angemessen.
Olli_aus_DD hat geschrieben:
27.07.2022, 19:12
PD144: 3000
PD144 steht im Handbuch als "Rated Motor Revolution", also die Drehzahl, mit der Deine Spindel angegeben ist. Das sind eigentlich 24.000 U/min. Woher hast Du die 3000?
Olli_aus_DD hat geschrieben:
27.07.2022, 19:12
PD073: 100 --> Dieser Wert war vorher noch auf 0, daher habe ich die Drehzahl von ganz unten hoch gedreht und daher auch die hohen Ströme zu Beginn erhalten? Jetzt, wo ich den Wert auf 100 gestellt hab, Dreht die Spindel sofort auf 6000 U/min, der Strom schwingt kurz über auf max. 3,2 A und pendelt sich im Leerlauf bei ca 2,4 A ein[/b]
Naja, denk mal logisch: Der FU braucht so viel Strom, um die Spindel zu beschleunigen. Immerhin muss da eine Masseträgheit überwunden werden. Wenn die Spindel nun sofort mit 6000 U/min losläuft, dann wird sie für diese Beschleunigung eher noch mehr Strom brauchen. Lediglich die Anzeige wird nicht schnell genug sein, um Dir diese Spitze anzuzeigen.
Olli_aus_DD hat geschrieben:
27.07.2022, 19:12
Wenn ich auf 24k Umdrehungen Leerlauf hochgehe, habe ich allerdings immer noch die 2,1 A
Besonders kritische Patzer kann ich jetzt nicht erkennen. Vielleicht ist es einfach ein Montagsmodell mit verspannten Lagern. Hast Du die Spindel einlaufen lassen? Mich würde bei warmgelaufener Spindel mal die Stromkurve ab 6000 U/min interessieren, um zu schauen, ob sie in den unteren Drehzahlen auch schon so viel braucht.

Viele Grüße
Tilman

WF55
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Re: Hitzeentwicklung bei Chinaspindel

Beitrag von WF55 » 28.07.2022, 09:42

Olli_aus_DD hat geschrieben: ↑27.07.2022, 19:12
PD144: 3000
PD144 steht im Handbuch als "Rated Motor Revolution", also die Drehzahl, mit der Deine Spindel angegeben ist. Das sind eigentlich 24.000 U/min. Woher hast Du die 3000?
Die 3.000 bezieht sich auf eine Drehzahl von 3.000 u/min. bei 50 Hz. Er wird aber mit 400 Hz gefahren --> 50 Hz *8 = 400 Hz --> 24.000 u/min. So verstehe ich das zumindest.

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