Mikron WF41C

Jetzt erstmal zur Maschine. Kurzum: Ein Schweizer Eisenschwein mit ausreichend Leistung, einer etwas älteren aber stabilen Steuerung und solidem Aufbau.

Wieso eine weitere Fräsmaschine?

Unser Dritter Mann in der Werkstatt hat auf einer baugleichen Maschine gelernt und noch viele Jahre bei seinem vorletzten Arbeitgeber darauf gearbeitet. Entsprechend kennt er die Maschine, aber speziell die Steuerung, in und auswendig.

Unsere DMU 50T findet er zwar auch spannend und es wird sicher mal Projekte an der DMU geben, ein wirkliches Schruppschwein ist die allerdings nicht und in Sachen Verfahrwege auch etwas eingeschränkt.

Abladen

Natürlich kommt der Stapler wieder von Finger aus Wermelskirchen. Es ist die gleiche Maschine wie letztes Jahr beim Abladen der Spinner Drehmaschine, ein 6,2t Treibgasstapler – der wäre zwar streng genommen nicht nötig gewesen, gibt uns aber etwas Leistungs/Tragkraftreserve und wir hoffen diesmal bis zur Türe durchfahren zu können.

Pünkltich stand der LKW vor der Türe, sogar mit kurzem Anruf 3h und noch mal 20min vorher.

Einbringen

Diesmal mussten wir nicht ganz so viel umbauen bzw. verschieben, die Vorarbeiten hatten wir bereits am Wochenende davor abgeschlossen.

Wir haben nach wie vor das Problem mit der Engstelle am Gebäude. Hinzu kommt eine in verschiedene Ebenen unebene Einfahrt, die definitiv das Potential hat eine Maschine von den Gabeln zu holen. Unsere ersten Versuche mit dem Stapler direkt vor das Tor zu fahren sind missglückt, es haben Zentimeter gefehlt.

Am Ende hat es dann mit etwas Arbeit mit dem Seitenschieber doch hingenauen und die Maschine konnte auf die Transportrollen gesetzt werden.

Ab hier ging’s dann wie gewohnt weiter mit der elektrischen Ameise als Zugpferd bzw. dem Kettenzug für die anspruchsvolleren Stellen des ebenfalls in mehrere Ebenen unebenen Bodens. Bergisches Land halt.

Und so steht die Maschinen nun an ihrem neuen Platz. Die fahrbare Umhausung haben wir aktuell noch weg gelassen – der Verkäufer hatte die Maschine wohl schon länger nicht mehr gereinigt… Also ist die nächste Zeit erstmal Putzen angesagt.

ShopTurn

Beim Kauf der Maschine war mir ShopTurn oder eine vergleichbare Programmiermöglichkeit direkt an der Maschine wichtig. Klar kann man das auch alles zu Fuß in GCODE erledigne, mit grafischer Anzeige und Menüführung geht es aber deutlich besser von der Hand.

Konturen – Wir müssen immer noch ziemlich um die Ecke denken, aber langsam bekommen wir auch Teile mit kombinierter Innen- und Außenkontur schnell zusammengeklickt.

Kein Bluescreen aber im Ergebnis auch nicht viel besser. Zwei Simulationen haben die – nach heutigen Standard schwächliche – Steuerung überfordert und zu einem Fehlerbildschirm geführt. Nach einem Neustart ging’s dann wieder.

Kühlung

Ein eigenes Kapitel…

Kühlung ist unglaublich wichtig, gerade bei der Alubearbeitung sowie beim Gewindeschneiden. Innenkühlung haben unsere angetriebenen Werkzeuge nicht, etwas Verbesserung bringen jedoch einfach ausrichtbare Düsen. Die ollen Kupferröhrchen sind bei wechselnden Werkzeugen einfach zu statisch.

Die Maschine voreilig mit frischem KSS zu befüllen hätten wir besser nicht getroffen. Scheinbar war das System nicht richtig sauber und hat zusammen mit größeren Mengen Fremdöl für einen zähen KSS-Teppich gesorgt… die Bilder erspare ich euch.

So musste die ganze Suppe nach nicht mal einem Monat ausgetauscht werden. Immerhin hat der Systemreiniger einen angenehmen Geruch…

Damit das nicht all zu schnell wieder passiert haben wir noch einen Bandskimmer in die Wanne gehangen.

Parameter und Werkzeug

In diesem Bereich haben wir wohl die größte Lernkurve gehabt. Dank unserem Nachbarn, der selber beruflich jeden Tag an der CNC Drehmaschine arbeitet, konnten wir in kurzer Zeit eine Menge dazulernen.

AL7075 und jedes Mal steigt die Maschine nach 3/4 des Gewindes mit einem Überwachungs-Fehler aus.

Für das eigentliche Teil in 1.1237 wollten wir die Gewinde ungerne mit der Hand bzw. dem Flexarm schneiden müssen.

Lösung war ein Gühring Gewindebohrer und 0,1mm größer Vorbohren.

Wartung und Reparatur

Alte Maschinen brauchen oftmals mehr Zuneigung. Zwar haben wir die Geometrie noch nicht vermessen, konnten bei unseren bisherigen Teilen jedoch eine ausreichend hohe Wiederholgenauigkeit erzielen.

Von Anfang an nicht wirklich zuverlässig: Der Teilefänger. Angetrieben von einem mikrigen Pneumatikzylinder verhakt sich die Konstruktion scheinbar unweigerlich und öffnet mit teilweise einminütiger (!) Verspätung. Abgesehen davon, dass er dabei auch noch undicht ist und Unmengen an Druckluft verliert.

Wir haben den Teilefänger aktuell ausgebaut und werden ihn überarbeiten. Ein neuer Pneumatikzylinder ist bereits auf dem Weg.

Auch Befehls- und Meldegeräte muss man häufiger mal austauschen bei alten Maschinen. Die kleinen Glühbirnchen der Taster waren durch und wir haben gleich gegen LED und neue Eaton Taster getauscht.

Verbesserungen

Licht ist durch nichts zu ersetzen. Die Original-Funzel war schwach und obendrein im Schaltschrank abgeklemmt?! Hier muss ein Vampir vor der Maschine gestanden haben

So oder so musste etwas stärkeres her und so haben wir eine Led2Work Lampe eingebaut. Mit der sind wir bereits bei der DMU 50T gut unterwegs.

Werkzeuge und Spannzangen

Nicht zu unterschätzen, vor allem nicht in Sachen Kosten. Zumindest bei Gebrauchtmaschinen kann das Zubehör schnell an die Kosten der Maschine heranreichen…

Da wären erstmal die Spannzangen. Davon braucht man von 4-65mm zumindest schonmal einen vollständigen Satz, gefolgt von Sonderformaten für Sechseckiges oder Rechteckiges Material. Der Neupreis einer e185 (f66) Spannzangen liegt bei knapp 60 Euro, für höhere Präzisionen auch gerne mal bei über 100 Euro. Gebraucht ab 20-25 Euro.

Nächster Kostenblock – angetriebene Werkzeuge. Die gibt es in Radial und Axial. Wenn man komplexte Teile am Stück fertigen möchte ohne andauernd manuell umzuspannen, kommt man nicht um eine größere Investition herum. Ein Gewinde mit Senkung auf der Mantelfläche sind bereits drei Positionen…

Gebraucht kosten sie zwischen 200 und 500 Euro.

Eine Investition bei der ich noch nicht ganz vom Wert überzeugt bin ist die 3D Messuhr speziell für Drehmaschinen. Leider hat unsere Spinner keinen Messarm und so bleibt nur die manuelle Einrichtung… Das bedeutet jedoch erst einmal Spannzange auf 20mm tauschen, bevor die Messung beginnen kann.

Am Ende muss die Feinausrichtung sowieso über Probedrehen erreicht werden, aktuell überlege ich die Uhr wieder zu veräußern.

Teile

Und hier ein paar Teile, die bisher so von der Spinner gefallen sind.

1.1237 unlegierter Vergütungsstahl, Mantelbearbeitung in Form von drei M6 Gewinden.

Zentrier-Aufnahmen für ein Reifenwuchtgerät aus 7072. Unser erstes Teil mit Mantelbearbeitung (Bohrung und Gewinde).

Klassiker beim Drehen, der Weihnachtsbaum. Hier noch mit einem kleinen Butzen anstatt dem korrekten Radius. Wir lernen ja noch

Und nochmal ein paar gemischte Tests in AL7075.

Kleiner Disclaimer: Ich bin “ungelernter” und beruflich irgendwo zwischen BWL und IT unterwegs. Das ist mein erster Kontakt mit einer CNC Drehmaschind sowie einer Siemens Steuerung.

Kurzu zu ShopTurn

An ShopTurn habe ich mich schnell gewöhnt. Trotz fehlender Anleitung (habe nur eine neuere Version finden können, bei der einige Funktionen dazugekommen sind bzw. deutlich verbessert wurden) ging es mit ausprobieren & der eingebauten Simulation doch recht schnell zum gewünschten Ergebnis.

Nur eine Sache nervt bei meiner alten Version von ShopTurn: NPV werden in der Simulation nicht richtig abgebildet, wohl aber im Programm. Das führt dann zu einer Bearbeitung durch das Spannfutter in einen Bereich der nicht mehr Sichtbar ist. Eine Rechersche mit KI hat ergeben, dass es keinen Workaround dazu gibt…

Weihnachten kann kommen

Als ersten Test gab es den klassischen Tannenbaum aus der Siemens Beispielbiliothek.

Die Eingabe hat noch etwas Nerven gekostet, mittlerweile habe ich den Dreh aber raus und brauche nur noch etwa 5 Minuten für so ein Teil.

Ja, der Baum hat noch einen Butzen anstatt dem großen Radis an der Spitze und auch die Oberfläche ist so-so (AL7075), was vermutlich an falschen Schnittwerten und daraus resultierender Nestbildung liegt. Aber hey, ein Tannenbaum! Und sogar vom Teilefänger sanft aufgefangen

Wenn ich jetzt noch den Stangengreifer richtig einbinde kann Weihnachten kommen.

Funktionsteile!

Wir können nicht nur Deko produzieren – das nächste Teil war ein richtiges Funktionsteil. Für eine Motorradreifen-Wuchtvorrichtung mussten neue Zentrierspitzen her – der Chinese hatte großzügig 0,2mm Luft in der Bohrung produziert. So klemmt jedenfalls nichts…

Hier kamen dann auch die AGWs zum Einsatz – Bohren, Senken und Gewindeschneiden. Etwas Overkill für Anzahl 2, aber es ging ja hier auch eher um’s Lernen. Dank ShopTurn ging das ebenfalls ziemlich einfach von der Hand, ich bin echt begeistert.

Alarm!

Auf dem Weg dahin hab ich es dann noch geschafft die Steuerung zu crashen. Irgendwas hat der Simulation nicht gefallen und dieser hübsche Fehlerbildschirm ist aufgetaucht. Einzige Lösung war ein Hard-Reset.

Plattenbau

Jetzt muss ich noch drei Schubladen an Platten sortieren, identifizieren und Haltern zuordnen. Echt ein bunter Mix aus Gebrauchtkäufen und freundlichen Zuwendungen die sich da über die Zeit angesammelt haben. Von metrischer 5er Steigung bis diversen CBN Platten zum Hartdrehen ist alles dabei.

Auch Strom + Druckluft wurden schon vorbereitet, so dass wir die Maschine hoffentlich noch am selben Tag anwerfen können.

In Sachen Wetter sieht es nicht ideal aus. Andererseits immer noch besser als bei der Anlieferung der DMU50T vor knapp anderthalb Jahren… damals 10cm Schnee und Temperaturen um -5 Grad.

Platz schaffen

Unsere Werkstatt “Werk III” ist doppelt so groß wie die vorhergehende Werkstatt, den Platz haben wir aber trotzdem schon wieder gut befüllen können. Damit die Spinner Drehmaschine rein passt müssen erst einmal ein paar Maschinen umpositiniert werden.

Am aufwendisgten war dabei die Bewegung der 3,4t schweren DMU50T. Abgesehen von den beengten Platzverhältnissen musste die Maschine noch um 180 Grad gedreht werden.

Danke an dieser Stelle an meinen Vater für die tatkräftige Unterstützung!

Transport- und Hebenmittel

Unser Anspruch war immer, dass wir alle Maschinen die wir besitzen auch selbst bewegen und umpositionieren können. Bei den meisten Maschinen (Drehmaschine, Universalfräsmaschine, etc.) geht das mit dem Palettenhubwagen… bei der DMU nur noch mit Maschinenheber + Schwerlastrollen.

Mittlerweile ist die Sammlung an Transport- und Hebenmitteln ganz gut angewachsen. Künftig werden wir noch ein Fahrwerk mit Lenkdeichsel dazu holen. Ob das bei unserem wunderbar unebenen Boden sinnvoll funktioniert muss sich jedoch noch beweisen.

Auf den Fotos kann man es erahnen, in Echt ist der Boden jedoch teilweise noch viel unebener. Kleiner Wehmutstropfen an dem ansonsten guten Gebäude. Damit man die Maschine trotzdem zu Zweit bewegen kann haben wir uns über Stahlträger vom Gebäude oder Bohrungen im Boden Anschlagpunkte geholt.

Ein kleiner Kito CX003 250Kg Kettenzug hat dann ausgereicht um über die Unebenheiten im Boden zu kommen.

Der Plan

Sieht erstmal ganz simpel aus, wird aufgrund der 4,3t Gewicht und beeingten Platzverhältnissen aber wieder ein kleiner Kraftakt. Auch der Boden (außen Pflaster, innen unebenr Beton mit Stufen und Absätzen) ist nicht gerade hilfreich…

Trotz 7t Gabelstapler können wir die Maschine nicht der Länge nach auf die Gabeln nehmen ohne den Stapler zu kippen. Quer kommen wir nicht an der Hauswand + Mauer des Nachbargrundstücks vorbei.

Bei einem geschätzten Lastschwerpunkt von knapp 1.300mm würde das ein Moment von 5.460 kgm bedeuten, der Stapler schafft jedoch nur 4.200 kgm – 30% Überlast und damit nicht drin.

Wir werden die Maschine also im Hof auf Rollen setzen und mit dem Stapler schieben. Dazu haben wir den gemieteten Stapler kompakt gewählt, er ist in etwa so breit wie die Maschine selbst.

Kleinkram in AW7075

Einzelteile sind bei uns fast ausschließlich anzutreffen und auch das hier war wieder mal so ein Projekt. Diesmal 4 Stück Spezialmuttern nach Zeichnung in AW7075.

Nach der Bearbeitung auf der DMU habe ich das Teil auf der Drehmaschine abgestochen und die rückwärtige Fase angebracht. Wir haben zwar eine große Anzahl an Scheibenfräsern, jedoch für die dünneren/kleineren Scheiben keine Aufnahme… Wird Zeit das zu ändern.

Adapter für Vierbackenfutter

Doch bevor die kleinen Aluteile gefertigt werden konnten musste erst einmal eine Aufpsannmöglichkeit für das Vierbackenfutter her. Dank ausreichend Z-Verfahrweg konnten wir eine Lösung hernehmen, bei der das Futter in den Schraubstock gespannt wird. Damit entfällt das einmessen und auch die Umrüstarbeit.

In Sachen Lochbild hatte ich nicht aufgepasst – von oben betrachtet sah alles gut aus. Damit blieb mir nichts anderes übrig als eine Senkung durch die linke Flanke zu fräsen. Nicht schön, aber funktioniert.

Und hier noch etwas aus der “Lessons Learned” Ecke:

Erkenntniss 1: Beschichtete HSS Fräser sehen manchmal aus wie VHM.

Erkenntniss 2: HSS sollte nicht mit den gleichen Schnittwerten wie VHM verwendet werden.

Und nein, das war kein Radiusfräser…

Siemens Logo – Test/Kalibrier-Vorrichtung

Für eine Test/Kalibrier-Vorrichtung entstand ein kleiner Aufbau mit Siemens Logo!8 sowie TDE Textdisplay bzw. Bedieneinheit. Mit dem fertigen Gerät sollen die Ein/Ausfahrzeiten eines Pneumatikzylinders gemessen und korrekt eingestellt werden.

Jakobsen gelandet

Kaum zu glauben, aber der Einzug in die neue, großzügigere Werkstatt jährt sich bereits – und trotzdem tummeln sich noch immer viele offene Punkte auf der To-Do-Liste. Heute haben wir die Jakobsen Flachschleifmaschine von der Palette gehoben und auf ihre Nevelierfüße gesetzt.

Mit knapp um die 1t ist die Maschine noch recht handlich, mangels Anschlagpunkte jedoch schwierig zu transportieren bzw. anzuheben. Wir sind jedoch gut mit Hydraulischen Hebern, Rollenfahrwerken, div. Unterleghölzern und einer riesig lange Brechstange ausgestattet – damit können wir alle unsere Maschinen selbst bewegen.

Ladeecke

Die Ladeecke hat ein kleines Upgrade bekommen. Unser Nachbar hatte noch ein Aufsatzmodul von Schäfer mit zwei Böden übrig, perferkt für die diversen Ladegeräte und Akkugeräte.

Aufräumen

Mülltrennung ist etwas nervig, muss aber sein. Jetzt müssen wir nur noch Zeit finden mal zum Wertstoffhof zu fahren, speziell für den Mischmüll. Metalle trennen/sammeln wir noch mal separat, getrennt in Alu, Stahl und Mischschrott.

Hier ein kleiner Einblick in unsere Vorbereitung der Teile zur Fertigung.

PS: Wer über Google hergefunden hat und das Projekt Werkzeug-Kettenmagazin noch nicht kennt, der findet hier noch einmal eine kleine Einführung.

Teil 1: Flansch

Wir fangen mit einem einfachen Teil an, dem Trägerflansch für die Werkzeugklammer.

Insgesamt nichts weltbewegendes.

Teil 2: Kettenglied

Jetzt wird es spannender. Was zunächst recht simpel aussah, entpuppte sich doch als Werkzeugschlacht und benötigte etwas Planung in Sachen Aufspannung sowie Bearbeitungsreihenfolge.

Hier wäre eine 5-Achs Maschine hilfreich, geht aber auch so… Insgesamt muss das Teil von 5 Seiten bearbeitet werden, was damit bisher auch unser komplexestest Teil ist.

Wir werden die Teile nach Aufspannungen sequentiell abarbeiten um Fehler zu vermeiden. Da alle Bearbeitungsschritte in der Maschine erfolgen und es keine großartigen weiteren Bearbeitungsschritte gibt, ist das hier verzeihlich.

Bearbeitung 1, Oberseite

Schritt 1

Planfräsen mit 40mm Messerkopf

Schritt 2

Tasche fräsen mit 12mm VHM Fräser

Schritt 3

Anbohren mit NC Anbohrer

Schritt 4+5

Bohrern für M6 und 9,9mm

Schritt 6

Reiben 10mm H7

Schritt 7

2D Kontur, Außenkontur fräsen mit 12mm Schaftfräser

Schritt 8

Fasenfräser 0,2mm Fase

Bearbeitung 2, Vorderseite

Schritt 1

12mm Schaftfräser

Schritt 2

Anbohren mit NC Anbohrer

Schritt 3+4

Bohren 4,9 und 4,2mm (für M5)

Schritt 6

Fase fräsen

Schritt 7

Reiben auf 5mm H7

Schritt 8

Gewinde schneiden M5x1mm

Bearbeitung 3, Unterseite

Schritt 1

Planfräsen

Schritt 2

Tasche Fräsen

Schritt 3

Tasche Fräsen

Schritt 3

Fase fräsen

Bearbeitung 4, Links

Schritt 1

Tasche fräsen

Bearbeitung 5, Unten

Schritt 1

Fase fräsen

Schrankgeschichten

Wer unseren Blog länger verfolgt der erahnt wahrscheinlich, dass ich an einer kleinen Schubladenschrank-Sucht leide. Die Schränke müssen dabei aus zwingend aus massiver Deutscher Produktion stammen und idealerweise in Resedalgrün lackiert sein.

Der Neuzugang links erfüllt zwar das Farbschema noch nicht ganz, passt sich ansonsten aber gut in die Gruppe ein. Ich wollte schon länger eine Lagermöglichkeit für größere Teile wie Drehfutter oder Werkzeugaufnahmen haben… ein sehr freundlicher Händler aus Remscheid (NK Industriehandel) hatte kürzlich so ein Stück im Angebot und den Rest zeigt ja schon das Foto.

An dem Lack muss ich noch arbeiten, bei nächster Gelegenheit gibt’s eine frische Schicht Grün!

Späne

Nachdem die DMU50T ja bereits seit Jahresbeginn bei uns steht, wird sie langsam auch mal genutzt.

Premiere auch beim Werkzeug, dieses schillernde (beschichtete) Exemplar für die Aluzerspanung wartete schon länger auf einen Einsatz.

Erst mal Material zusägen. Passend war nur “Wald-und-Wiesen” Alu aus der Restekiste auf Lager. Was für eine Legierung es nun genau war kann ich nicht sagen, hätte aber schlimmer sein können.

Aktuell bekommen wir die RS232 Schnittstelle nicht zum laufen. Das Teil musste aber dringend fertig werden, und so mussten die eingebauten Zyklen der Maschine herhalten. Nicht ganz ideal, aber hat geklappt. Kontur mit Außenradius auf der MillPlus.

Losgröße 2, um Zeit zu sparen ging es paarweise zum Planfräsen. Danach vorsichtiges fräsen mit dem überlangen 12mm Fräser – Das Bearbeitungsergebnis macht zufrieden, zumal hier der Schlichtdurchgang ausgelassen wurde.

Zwischendurch eine schnelle Passprobe beim Drehen des Teils. Mit dem Zapfen soll eine Rohrkonstruktion stabil verbunden werden.

Funkenflug

Auch unser Schweißplatz findet immer mal wieder Verwendung. Heute an für Fabians Angasanlage. Was fehlt ist noch ein Schweißvorhang um die umliegenden Werkstattteile etwas abzuschirmen.

Werkzeugaufnahmen

Wer den Blog etwas länger verfolgt, der hat vielleicht schon meinen Ordnungswahn bemerkt. In Sachen Werkzeugaufnahmen war der bisher noch nicht vollständig befriedigt… was auch gar nicht so einfach ist bei mittlerweile 50 Aufnahmen (ja, ich mag halt nicht umspannen).

In den Kleinanzeigen ist mir dieser hübsche Wagen mit Modul-Trägern über den Weg gelaufen und ich konnte nicht nein sagen.

Etwas Bremsenreiniger und eine Bürste am Akkuschrauber später sehen die Träger auch wieder richtig gut aus… nur das Gelb/Orange muss noch in Resedalgrün umgespritzt werden.

Stromverteilung

Zwischendurch sind dann noch drei von unseren lieb gewonnenen Klemmkästen mit Steckdosen (4xSchuko, 2xCEE 16A) entstanden. Wenn das Programm einmal steht geht es echt fix… jetzt müsste nur noch die Montage automatisch ablaufen

Wer das Produkt sucht: IDE CSNPLUS/RR IP65, u.a. bei SchaltschrankExpress zu bekommen

Huston, can you hear us?!

Oben, vor ein paar Absätzen, hatten wir es noch von den Problemen mit dem RS232 Kontakt berichtet… hier schon die (lang ersehnte) Lösung. Diese unscheinbare Foto zeigt den ersten Kontakt zwischen Rechner und Maschine, vor lauter Euphorie direkt abfotografiert…

Lösung für unsere MillPlus v330: Nullmodemkabel + Software DNC4U

Wieso es immer noch nicht mit CDSlite klappt konnten wir noch nicht herausfinden, sind aber erst einmal froh darüber dass überhaupt irgendetwas durch die Leitung kommt.

Frühjahrsputz

Es ist eigentlich etwas zu früh für einen Frühjahrsputz, mein Vater hatte aber bei einem Besuch in der Werkstatt etwas Zeit und Tatendrang mitgebracht und sich an die Aufarbeitung der ölbehafteten Fensterramhen und Heizkörpern begeben. Das Ergebnis ist unglaublich gut…

Jetzt fehlt zum vollendeten Glück noch etwas Farbe an Wand und Boden – das machen wir dann aber wirklich erst bei stabileren Temperaturen im späten Frühjahr!

Auf der Maschine haben wir sogar zwei Optionen für die Befestigung. Konstruktionsbedingt kann die X Achse über das Tischende hinaus verfahren. So könnte die 4. Achse auch dauerhaft montiert bleiben.

Kurz zum Harmonic Drive

Hinter dem Harmonic Drive steckt ein geniales Prinzip. Über eine Antriebswelle wird ein Stahlbecher mit Außenverzahnung verformt und gegen einen Ring mit Innenverzahnung gedrückt. Die Innenverzahnung besitzt dabei weniger Zähne als die Außenverzahnung, was durch die elytische Bewegung zu einer Drehung auf der Abtriebsseite führt.

Es wird dabei relativ immer um zwei Zähne versetzt und insgesamt sind immer eine Vielzahl an Zähnen im Eingriff.

Ergebnis ist eine ruckfreie und sehr genaue Drehbewegung ohne Umkehrspiel.

Wiki / Jahobr

Sollte man wissen

• HD Getriebe können auch rückwärts laufen (Also Abtriebseitig auf die Antriebsseite). Sie sind nicht selbsthemmend! Je nach Anwendung ist eine Bremse nötig.
• Es gibt sehr flach bauende voll integrierte Servo-Getriebe-Lager Kombinationen vom Hersteller Harmonic Drive AG mit denen man sehr einfach eine 4. + 5. Achse bauen kann. Leider sehr teuer, manchmal bei eBay gebraucht für ca. 1.200 Euro zu finden.
• Baureihen xxx-CP, xxx-UH , xxx-ULW, xxx-M, xxx-H, etc. besitzen ein eingebautes Kreuzrollen bzw. 4-Punkt Lager auf der Abtriebsseite, was eine Integration deutlich vereinfacht.

Komponenten

Kleine Übersicht der Komponenten mit ein paar Detailansichten.

Gehäuse

Ein dicker Klotz aus GGG40 bzw. EN-GJS-400-15 mit Bearbeitung von drei Seiten. Guss dämpft vibrationen, lässt sich gut bearbeiten (bis auf die Sauerei) und ist ausreichend stabil. Unser Maschinentisch besteht aus dem gleichen Material.

Auf der Unterseite befindet sich eine Nut zum Einsetzen eines Nutensteins. Damit lässt sich das Gehäuse einfach an den Tischnuten ausrichten um die Rüstzeit zu verringern.

Motorhalterung

Hier steht die Wahl des Materials noch aus. Möglicherweise nehmen wir POM, Alu wäre aber auch eine Option.

Welle

Motor und Harmonic Drive haben unterschiedliche Wellen-Durchmesser, entsprechend muss ein kleines Drehteil mit Ausfräsungen her. Wir adaptieren von 19mm auf 11mm.

Harmonic Drive HFUC-25-100-2UH-SP

Das HD kommt gebraucht von einem Industrie-Händler aus Österreich. Variante HFUS kommt bereit mit einem eingebauten Abtriebslager, bei dieser Variante ein Kreuzrollenlager. CAD Modell: Harmonic Drive AG.

Kleine Aufschlüsselung der Typbezeichnung aus dem Hersteller-Datenblatt.

• HFUC
• 25 = Baugröße
• 100 = Untersetzung (1:100)
• 2UH = Integrierte Abtriebslagerung (Kreuzrollenlager)
• SP = ?

Leadshine EL6 / Stepper-Online T6 Servomotor 1 kW

Auch das Thema AC Servomotor ist schon länger im Gespräch. Als wir vor 10 Jahren mit dem Bau der Maschine begonnen hatten war der Markt noch recht klein und Motoren/Regler für den Hobbybereich zu teuer. Das hat sich mittlerweile geändert.

• Leistung 1,0 kW
• Drehmoment 3,19 bzw. 9,26 Nm
• Drehzahl 3.000 bzw. 5.000 U/min
• Encoder 17bit
• Bremse 3,2 Nm

Da Harmonic Drive Getriebe auch rückwärts Kraft übertragen können (genauer: umgekehrt von Ab auf den Antrieb), haben wir uns für einen Motor mit Bremse entschieden.

Ein paar Daten

Drehmoment

Laut Tabelle vom Hersteller gelten folgende Grenzen für unser Harmonic Drive (HD):

• Wiederholbares Spitzendrehmoment: 157 Nm
  Also die Kraft die regelmäßig und ohne Schäden erreicht werden kann.
• Durchschnittsdrehmoment: 108 Nm
  Um die angegebene Lebensdauer zu erhalten, sollte dieses Drehmoment im Durchschnitt eingehalten werden.
• Kollisionsdrehmoment: 284 Nm
  Ende Gelände, ab hier nimmt das Getriebe permanenten Schaden. Maximal zulässiges Drehmoment z.B. bei einem Crash oder einem Not-Aus.

Der Motor ist laut Hersteller mit 3,2 Nm bzw. einem Spitzendrehmoment von 9,5 Nm angegeben. Zusammen mit der Untersetzung von 1:100 durch das HD ergibt sich somit theoretisch ein Drehmoment von 950 Nm, was deutlich über der zulässigen Kraft liegt. Entsprechend werden wir den Motor in seiner Kraft abriegeln.

Kurze Info noch zur elektromagnetischen Bremse – diese ist NC, also normal geschlossen und hält die Position der Welle mit max. 3,2 Nm. Nach der Untersetzung also 320 Nm und auch damit deutlich über dem Kollisionsdrehmoment des Getriebes. Entsprechend werden wir den Motor in seiner Leistung reduzieren, eventuell sogar auf die 750W Variante umsteigen.

Geschwindigkeit

Mit Fett- und Ölschmierungen sind Antriebsdrehzahlen von 5.600 bzw. 7.500 U/min zulässig, der Motor liefert 3.000 bzw. im erweiterten Bereich 5.000 U/min. Damit sind Abtriebsseitig 30 bzw. 50 U/min möglich und eine Umdrehung der Achse dauert somit 2 bzw. 1,2 Sekunden.

Wie geht es weiter?

Aktuell warten wir auf die Komponenten aus Österreich, China und Deutschland. Sobald das Material da ist geht es auch schon an die Bearbeitung der Bauteile… Bald mehr an dieser Stelle.

Im Momemt besitzt unsere Maschine einem starres Magazin mit – immerhin – 10 Plätzen. Das wäre für gleichartige / wiederkehrende Werkstücke auch locker ausreichend, für unsere abwechselnden Materialien und Projekte jedoch immer mit viel Bestückungsarbeit verbunden. Und wehe, das falsche Werkzeug wird geladen und die Längenkorrektur passt nicht…

An Aufnahmen mangelt es jedenfalls nicht, mittlerweile haben sich ca. 40 Stück angesammelt und die Quelle ist noch nicht versiegt.

Aktuell arbeiten wir noch am finalen CAD Modell und ein paar Lösungen sind noch in Arbeit. Das ist auch der Grund wieso wir nicht die vollständige Kette im Magazin zeigen – es lässt sich einfach komfortabler daran arbeiten.

Und hier noch einmal von oben und von der Seite.

Idee

Ein sehr ähnliches Projekt hat sich unser Bekannter Siggi vor einigen Jahren gebaut. Damals hatten mich schon das CAD Modell begeistert, “live” nach Fertigstellung war die Begeisterung aber noch um ein vielfaches größer. So etwas wollten wir auch – und jetzt wird es realität.

Der Plan

• Mindestens 20 Plätzen für unsere SK30 Aufnahmen
• Statisch montiert auf dem hinteren Tischbereich zur direkten Entnahme durch die Spindel
• Überwachung durch Sensoren, damit eine Fehlbedienung ausgeschlossen ist
• Eigene Logik

Kettenglieder

Die Kettenglieder bestehen aus 15mm Alu, der Montageflansch hat 12mm. Um das Gewicht ein wenig zu reduzieren gibt es eine Aussparung im Material.

Für eine reibungslose Bewegung sorgen Igus Gleitlager GFM-1012-10 aus iglidur® G. Diese laufen trocken, sind damit dauerhaft Wartungsfrei und sehr preisgünstig. Nebenbei sind die Lager super bei staubigen Umgebungen.

Antriebsräder

Auf insgesamt 4 Rädern aus PE1000 laufen die Ketten, geführt durch Miniaturkugellager. Angetrieben wird nur eine Seite.

Antrieb

Wer mag schon gerne warten… Als Antrieb kommt ein 750W AC Servo-Set zum Einsatz (T6 von Stepper-Online / Baugleich mit Leadshine EL6). Durch die Untersetzung von ca. 1:2 erhalten wir damit ein Spitzendrehmoment von 14 Nm.

Angetrieben wir über einen HTD Zahnriemen. Aus Gründen der Vereinfachung sind die Taper-Buchsen nicht eingezeichnet.

Rahmen

Die gesamte Konstruktion besteht auf 15mm Alu, voraussichtlich fein gefrästes EN AW-5083. Insgesamt keine spektakuläre Bearbeitung, aber aufgrund der Fasen dann doch wieder Zwei-Seiten.

Wer das Material (Gleich GAL 250) noch nicht kennt: Die beidseitig feingefrästen Platten aus gegossenem Aluminium weisen ein Ra von 0,4 μm auf und haben eine +/- 0,1mm Dickentolleranz bei < 0,13mm Ebenheitsabweichung auf 1m. Diese Eigenschaften erleichtern den Bau dieses Projekts ungemein, da viele Flächen nicht mehr bearbeitet werden müssen.

Wieso Kunststoff?

Bei den Antriebsrädern und den Führungsflächen haben wir uns für POM bzw. PE1000 entschieden. Das macht die Konstruktion erstens etwas leichter und zweitens hat das Material gute Gleiteigenschaften. Insgesamt sollte das Magazin dadurch leiser laufen.

BOM (Bill of Materials)

Danach werden wir bei unseren Projekten häufiger gefragt, daher hier gleich mal eine vollständige Liste an Teilen. Insgesamt wird das Projekt 1.300 EUR an Material kosten. Interessanterweise ist der teuerste Posten nach Servo, Aluminium und Kunststoff die Passschauben.

Wie geht es weiter?

Aktuell befinden sich Teile und Material im Zulauf, bis wir Zeit finden mit dem Projekt zu starten wird es noch ein paar Wochen dauern. Und dann ist ja auch schon wieder Weihnachten dazwischen…

Da wir in Zwischenzeit Zuwachs bekommen haben (DMU 50T), bietet es sich an die Teile mit der neuen Maschine zu bearbeiten. Es wird also doppelt spannend

Die Gewöhnung an die uralte Steuerung schreitet gut voran, gerade die Zyklen mit unterstützer Eingabe finden wir toll. Zu finden sind die üblichen Verdächtigen – Planfräsen, Bohren, Bohrbilder, Taschen, etc.

Gerade für Kleinigkeiten im Werkstattalltag wollen wir uns an die Verwendung von Zyklen gewöhnen – aktuell eher Teile die wir entweder auf der konventionellen Universalfräse oder an der Portalfräse via CAM machen würden.

Nach Eingabe der Daten für den Zyklus ist der Prozess etwas ungewohnt, denn die Spindel startet nicht automatisch und die Werte für F & S werden erst mit Cycle Start übernommen.

1. Poti von Vorschub und Eilgang auf Null stellen
2. Cycle Start drücken
3. Potis hoch regeln

Und für uns Angsthasen – immer eine Hand auf dem Not-Aus

Dann geht es auch schon los. Ein Stück Alu aus der Restekiste (keine gute Legierung…) und ein halbwegs scharfer HSS Fräser.

Fischen im Trüben

Jahrzehnte von Spähne und Kühlschmierstoff haben die Scheiben gut trüb werden lassen. Als Duschtüre halten sie noch her, aber für eine Werkzeugmaschine ist der Grad der Trübung echt anstrengend.

Erste Idee war es die Scheiben durch Schleifen und Polieren aufzuarbeiten. Bedingt durch das Alter wäre ein Wechsel aber durchaus sinnvoll.

Verbaut sind ca. 1,1qm Polycarbonat mit 11mm Stärke. Bis 10mm sind die Preise noch vertretbar, darüber hinaus wird es exponentiell teuer – zumindest bei den Anbietern die ich finden konnte.

Bleibt die Entschiedung zwischen regulärem PC oder der Version mit Kratzschutz & UV Beschichtung, bzw. den Kosten. 250 Euro vs. 340 Euro.

KNACK

Bei der Einrichtung der Schraubstöcke kam es wie es kommen musste… Ein Handrad haben wir nicht, also verfahren wir über die Tasten am Bedienfeld. Dabei sind die Achsen Y und Z noch nicht ganz in Fleisch und Blut über gegangen und anstatt Y- bin ich in Z- verfharen.

Jetzt wissen wir immerhin drei Dinge mehr…

• Y und Z unterschiedliche Achsen sind
• Die neue Tastspitze kostet 25 Euro (Im Angebot!)
• Es 5 Minuten braucht eine neue Spitze einzumessen

Ich glaub meine CNC pfeift

Bis wir die zentrale Druckluftversorgung wieder aufgebaut haben muss ein kleiner “Leisekompressor” her halten. Doch auch bei Stillstand kommt die kleine Kiste nicht zur Ruhe und ist pausenlos damit beschäftigt den Abschaltdruck zu erreichen.

Durch akustische Suche und dem abklemmen der anderen Druckluftkreise an der Maschine konnten wir die Leckage recht schnell auf zwei Stellen eingrenzen. Einmal die Wartungseinheit und dann noch einmal im Bereich der Spindel.

Also runter mit der Abdeckung. Die ist ganz schön schwer und besteht aus massivem 3mm Blech.

Den Fehler konnte man dann recht schnell lokalisieren…

Wie zu Opas Zeiten wurde hier noch mit Hanf abgedichtet… habe ich bei Pneumatikfittingen ehrlich gesagt auch noch nicht gesehen. Die Lösung war einfach – Loctite 542 Gewindedicht.

Nullpunkt wo bist du?

Damit wir unsere Werkzeuge ohne Voreinstellgerät einfacher einrichten können haben wir uns eine gebrauchte Uhr geholt. Diese wird mit einem Höhenanreißer auf exakt 100mm bei Uhrenposition 0 eingerichtet und erlaubt dann Werkzeuglänge oder auch den Werkstücknullpunkt zu bestimmen.

Jetzt geht die Einrichtung der Werkzeuge deutlich einfacher von der Hand. Noch effektiver wäre wohl nur noch ein Voreinstellgerät, das ist aber in unserem Fall Overkill..