Frässpindel SK30 mit automatischem Werkzeugwechsel (Teil 2 / Update)

Alles neu bringt der … Juni!

Bei der Eigenbau Frässpindel SK30 mit automatischer Werkzeugspannung hat sich wieder etwas bewegt. Hier das Updates in der Schnellübersicht!

Der gesamten Artikel zu Aufbau und Auslegung der Spindel ist hier zu finden. Alles zur Chinaspindel (2,2 kW und ohne automatischem Werkzeugwechsel) gibt es hier.

Schrumpfkur

Der grundsätzliche Aufbau ist zunächst einmal nahezu unverändert, aber etwas maßgebliches hat sich getan. Nämlich die Größe! Das Kantenmaß des Gehäuses (Blau) beträgt nur noch 96 mm. Dadurch lässt sich die Spindel aus einem 100 mm x 100 mm Block anstatt einem 120 mm x 120 mm Block fertigen, was die Bearbeitungs- sowie Materialkosten wieder etwas reduziert.

Außerdem baut die Spindel jetzt kürzer, was den Platzbedarf sowie ebenfalls die Materialkosten schont.

Was wurde noch geändert?

  • Die Distanzhülse zwischen den vorderen Lagern wurde gestrichen. Mittlerweile denke ich, dass es keinen so großen Vorteil für die Steifigkeit bringt, aber zwei präzise Teile mehr gefertigt werden müssten.
  • Die Labyrinthdichtung an der Spindelnase wurde, auch aufgrund der Fertigung, vereinfacht. Dafür werden die Toleranzen jedoch verringert, sodass dennoch eine sichere Abdichtung gegen Späne und Schmutz gewährleistet ist.
  • Der Riemenantrieb wird aufgrund der hohen Drehzahlen nicht mehr als Zahnriemen, sondern als Keilrippenriemen ausgeführt. Hierfür soll das Profil PJ verwendet werden. Die dazu nötigen Nuten werden direkt in die Welle eingebracht, wodurch eine zusätzliche Riemenscheibe unnötig ist. Gleichzeitig wird ein kleinerer Durchmesser erreicht, wodurch die Riemengeschwindigkeit sinkt.
  • Der Riemen läuft jetzt in einem geschlossenen Gehäuse. Schützt den Riemen und sollte gleichzeitig die Lautstärke reduzieren.
  • Das Federpaket wurde etwas vergrößert. Es fehlt unten im Bild noch eine einschraubbare Wegbegrenzung nach oben für das Federpaket, damit dieses unter Vorspannung gehalten wird.
  • Da keine Zenrierung mehr am oberen Gehäuseteil vorgenommen wird, werden alle Deckel durchgehend locker mit Hülsen verstiftet und verschraubt. Da wir hier keine Hochpräzision brauchen wird die Passung eher Locker ausfallen, um eine einfache Montage und Demontage zu gewährleisten.
  • Neue Art der Riemenspannung über einen Exzenter, mehr dazu weiter unten.

Material

Für die Spindel selbst möchten wir C45E (alte Norm CK45) verwenden. Dieser Vergütungsstahl wird aufgrund seiner hohen Zug- und Dauerfestigkeit für Kurbelwellen, Achsen, Pleulstangen und andere stark belastete Teile verwendet. Die Werkzeugaufnahme soll zusätzlich gehärtet werden, um sie resistenter gegen mechanische Beschädigungen zu machen. Nach dem härten wird der Steilkegel dann auf das finale Maß ausgeschliffen.

Für das Gehäuse ist die Werkstoffauswahl noch nicht fix. Aluminium wäre wohl ausreichend, für die Lagersitze wäre Stahl schöner, wenn dieser aber rostfrei bleiben soll, wird es direkt teuer und schwer zu bearbeiten. Da Oberflächenbeschichtungen meistens die Passung der Lager verändern, müsste man diese bei der Herstellung der Lagersitze bereits berücksichtigen. Ich werde berichten, worauf die Wahl schlussendlich gefallen ist.

Riemenspanner

Auch bei der Spannvorrichtung für den Riemen gibt es Neuerungen. Anstatt einem Kugellager mit Arm und Stellschraube wird nun die Spindelklemmung als Exzenterspanner verwendet. Die Spindelaufnahme wird dadurch ein wenig komplexer, sollte aber dank eigener Drehbank samt Planscheibe kein Problem mehr darstellen. Der Exzenter beträgt 5 mm, wodurch der Riemen effektiv um 10 mm gespannt werden kann. Durch insgesamt 10 Gewindebohrungen zur Befestigung ist sichergestellt, dass immer je Langloch zwei Schrauben eingeschraubt werden können.  Die Ausrichtung des Antriebsgehäuses ist in alle vier Richtungen möglich, was eine individuelle Anpassung an den vorhandene Bauraum zulässt.

Sensorik

Trotz der nun deutlich kompakteren Bauweise werden noch Lagesensoren für die Ausdrückstange Platz finden. Damit sollen die Zustände „Leer“, „Voll“ sowie „Offen“ überprüft werden.

Aufgrund der beengten Platzverhältnisse werden wir vermutlich Sensoren in Baugröße M5 oder M6 verwenden. Der Mehrpreis ist nicht so hoch wie gedacht und die möglichen Lagezustände der Ausdrückstange definiert genug für solch einen kleinen Sensor. Typisch liegt der Schaltabstand hier unter 2mm. Wo genau die Sensoren untergebracht werden ist noch nicht final entschieden.

5 Comments

    • André
    • Fabian

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