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

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

Anschluss

Die Spannung stimmt, das Drehfeld steht auf Rechts und die Erdung ist durchgemessen. Zeit, das erste Mal den Hauptschalter umzulegen.

Nachdem die Maschine mit Strom und Druckluft versorgt wurde, wollten wir sie auch gleich testen. Die Druckluftanlage war noch nicht fertig, somit kam unser kleiner Minikompressor zu Testzwecken an die Maschine und es konnte los gehen.

Festgefahrene Situation – Entstörung Werkzeugwechsler

Dummerweise war der Kompressor ausgeschaltet und der Restdruck im kleinen Tank sank durch die Kegelreinigung direkt unter den Schwellenwert… Fehlermeldung, Abbruch des Werkzeugwechsels und Sperrung jeglicher Bewegung.

Normalerweise kein Problem, dafür haben Maschinen eine Wiederherstellungsfunktion.

Versuch 1: Neustart. Hilft oft, aber in diesem Fall lässt sich der Fehler nicht quittieren. Was aus Sicherheits-Gesichtspunkten ja auch Sinn macht… man will sich ja nicht unnötigerweise das Werkzeugmagazin amputieren.

Versuch 2: Handbuch aufschlagen, Zusatzheft “Steuerung”. Hier wird M77 beschrieben, eine Rettungsfunktion für den Werkzeugwechsel. Kein Erfolg, denn ich komme nicht dazu den MDI Aufzurufen.

Versuch 3: Google. Scheinbar kann man im I/O Menü durch Eingabe des Codes 78900000 das Service-Menü öffnen. Bei meiner Steuerung hat das jedoch keine Wirkung gezeigt.

Versuch 4: Nochmal Handbuch, diesmal im Hauptteil. Hier findet sich ein Hinweis auf einen Service-Schalter im Schaltschrank, S1. Steht dieser auf “1” zeigen sich im Soft-Key Menü am rechten Bildschirmrand zwei Buttons, um das Werkzeugmagazin manuell zu verfahren.

Die Lösung, dachte ich zumindest. Es bewegt sich nichts und die Fehlermeldung E24 konnte ich auch nicht Quittieren. Nach einiger Zeit rätseln und rumprobieren war die Lösung dann doch einfach – und logisch! Im Service-Modus lassen sich die Achsen in positive Richtung verfahren, jedoch nur extrem langsam, bei geschlossener Türe und wenn man den Freigabetaster hält. Nachdem die Spindelnase aus dem Gefahrenbereich war ließ sich das Magazin wie erwartet mit dem Soft-Keys auf seine Ausgangsposition zurückbewegen.

Danach S1 wieder auf “0” stellen, neu referenzieren und fertig. Eigentlich einfach – wenn man weiß wie.

Weiter geht’s!

Die MillPlus v330 besitzt bereits ein wenig Visualisierung und ist (bedingt) Grafikfähig. Gewöhnungsbedürftig ist die Bedienung trotzdem – hier hat sich in den letzten 24 Jahren seit Bau unserer DMU einiges getan.

Werkzeuge und Aufnahmen

Damit es dann bald mal los gehen kann mussten erst einmal Werkzeugaufnahmen und Werkzeuge für die Stahlbearbeitung her. Das ging bisher (sinnvollerweise) bei uns nur an der konventionellen Universalfräsmaschine, alle CNC-Werkzeuge waren bisher auf Aluminium ausgerichtet.

Durch etwas Gedult und Glück konnten wir in den Kleinanzeigen ein gutes Konvolut an Aufnahmen finden. Darunter Flächenspannfutter, Schrumpffutter und NC-Bohrfutter in gutem bis originalverpacktem Zustand. Insgesamt sind es nun 32 Aufnahmen.

Auch in Sachen Werkzeuge, hier speziell Messerköpfe/Planfräser, sind wir fündig geworden.

Damit die Maschine die Werkzeuge verdauen kann muss zunächst der passende Einzugsbolzen an die Aufnahme. Passt man hier nicht auf kann es zu Schäden an der Spindel kommen oder das Werkzeug fällt bei der Bearbeitung raus…

Mangels Maulschlüssel-Aufsatz für den Drehmomentschlüssel wurde nur “handfest” angezogen. 50Nm müssen es bei M16 sein, ich denke das sind es allemal geworden.

Beladung

Mit der Maschinenfunktion M46 lässt sich das Werkzeugmagazin komfortabel beladen. Die Reihenfolge dazu muss man strikt einhalten, sonst klappt es nicht:

• MDI für die manuelle Eingabe öffnen
• Türe schließen
• M46 eingeben und Start drücken
• Maschine fährt auf X0Y0Z0
• Werkzeugmagazin verfährt und öffnet die Abdeckung
• Türe wird entriegelt und kann geöffnet werden
• Werkzeugmagazin über Softkey-Tasten + Zustimmtaste drehen
• Werkzeug einlegen
• Türe schließen
• Start drücken, Magazin fährt zu

Einrichtung

Eigentlich hatten wir die zwei baugleichen Schraubstöcke mal für die Portalfräse gekauft, auf die neue Maschine passen sie jedoch auch ganz gut… Ist zwar kein Deutsches Premium-Hydraulikfabrikat, für unsere Zwecke sollten die Schraubstöcke jedoch trotzdem mehr als ausreichend sein.

Jetzt müssen wir uns nur noch ein paar auf unseren Maschinentisch abgestimmte Leisten zur Ausrichtung der Schraubstöcke anfertigen.

PS: Auf den Fotos sieht die Maschine etwas fertiger aus als sie ist… Mit ein wenig 2K Lack im Arbeitsraum sowie einer Aufbereitung der Scheiben sollte sie auch unter dem unvorteilhaften Licht wieder gut da stehen.

Irgendwas ist immer

Nachdem wir beim Aufstellen der Maschine die Tür-Notöffnung betätigt hatten, schließt diese jetzt nicht mehr. Zwar funktioniert die Türüberwachung, aber es findet keine Zuhaltung mehr statt. Das ist nicht weiter tragisch, führt aber beim unüberlegten Öffnen zum sofortigen Abbruch des aktuellen Programms (wir haben leider keine Betriebsarten 3/4…).

Durch ziehen an dem schwarzen Nippel lässt sich die Türe manuell entriegeln. So ganz habe ich die Mechanik hinter der Verriegelung ehrlich gesagt noch nicht verstanden… der Magnet zieht an, wirkt sich aber nicht auf den Verschluss aus. Mal sehen, ob wir noch hinter das Geheimnis kommen

MillPlus, wir kommen

Jetzt können wir uns mal etwas tiefer mit der Steuerung beschäftigen. Aus heutiger UI/UX Sicht ist die Bedienung etwas schwerfällig… andererseits stehen auch nur 66 MHz (!) Rechenleistung zur Verfügung, und das muss für die Maschine sowieso die grafische Oberfläche ausreichen.

Uns war schon länger klar, dass wir das Thema Absaugung noch mal aufgreifen mussten. Seit dem Umstieg auf die HSD Spindel war unser altes Absaugkonzept hinfällig geworden. Einmal wegen der Maße, und zum Anderen wegen dem automatischen Werkzeugwechsel.

Unser Ansatz für einen simplen automatischen Absaugschuh…

Material

Hier eine kurze Auflistung des Materials. Hinzu kommen noch diverses Kleinzeug wie Schrauben und Klebstoff.

Die Konstruktion

An sich recht simpel. Die “neue” HSD Spindel mit der langen Nase ist bietet ca. 100mm Weg für einen Absaugschuh, den wollten wir durch einen niedrigen Aufbau möglichst nutzbar machen. Theoretisch lässt sich der Absaugschuh auch unter die Spindelnase verfahren, die zusätzliche Abstützung durch die Spindel wollten wir jedoch nutzen.

Für die Führung kommen Igus Drylin® Lager und Schienen zum Einsatz. Diese sind wartungsfrei und Staub/Späne können sich nicht am Schmiermittel verfangen, da es schlichtweg keins gibt.

Hier noch mal die Hebevorrichtung im Detail. Orange Bauteile sind aktuell aus 20mm PMMA hergestellt. Technisch sind mit dieser Bauart zwei Betriebsarten möglich: Heben und Senken mit Druck auf feste Positionen oder Heben mit Druck und frei schwebend.

Herstellung

Damit der Absaugschuh das Geschehen nicht vollständig verdeckt besteht die Basisplatte aus 20mm PMMA (Plexiglas). Mit etwas Geduld lässt sich das Material recht gut mit unserem 80W CO2 Laser bearbeiten… Natrülich sind die Schnittkanten nicht glänzend poliert wie bei der Bearbeitung von Material bis zu 10mm, für diesen Anwendugszweck war das jedoch egal.

Auch die Halterung der Konstrktion haben wir zunächst aus Plexiglas hergestellt. Einerseits als Prototyp, andererseits als Kraftbegrenzung. Sollte sich das Absaugschuh verhaken sorgt das Bauteil für eine einfach zu erneuernde Sollbruchstelle. Später werden wir das Teil wohl noch mal aus Aluminium herstellen.

Hier die erste Anprobe. Das Gewinde für den Pneumatikzylinder haben wir direkt ins Plexiglas geschnitten. Auf dem Foto erkennt man noch einen kräftigen Ausrichtungsfehler durch den verlaufenen Laserschnitt. Mit etwas Schleifpapier konnte das jedoch einfach korrigiert werden.

Drossel vs. Druckminderer

Einen extra Druckminderer für den Absaugschu wollten wir uns sparen und somit nutzen die vollen 6 bar Betriebsdruck der Maschine. Bei 16mm Kolbendurchmesser wird eine Kraft von ca. 120 Nm bzw. 12 Kg erreicht, was für diesen Zweck gleichzeitig ausreichend aber und nicht exzessiv zu viel ist.

Nich ideal ist jedoch die Verfahrgeschwindigkeit – der Zylinder stempelt ordentlich in die Endlagen. Abhilfe schafft hier eine Zuluftdrossel auf beiden Anschlusseiten des doppeltwirkenden Zylinders.

Bürstenleiste

Die mit viel Vorsicht eingebrachten Gewinde entlang der Kontur kamen doch nicht zum Einsatz. Unsere erste Idee, die Bürstenleiste zu durchbohren und anzuschrauben, mussten wir leider wieder verwerfen. Am Ende haben wir beides mit Klebstoff (Acrifix Acrylglaskleber) zusammengefügt, soweit scheint es zu halten.

Montage und Test

Passt wie angegossen! Durch die Verstellung des Mitnehmers lässt sich die maximale Tiefe einstellen. Der obere Anschlag ist durch die Maschine definiert. Damit wir den maximalen Verfahrweg erreichen können muss die Z-Bodenplatte noch umgearbeitet werden.

Viellcht hat der ein oder andere ihn bemerkt und sich gefragt, was es mit dem Spiegel an der Maschine auf sich hat?! Dieser ist noch von der aktuell laufenden Vermessung des Steigungsfehlers montiert… Hierzu demnächst in einem gesonderten Artikel mehr.

Und am Ende natürlich noch ein Video
Mit der Zuluftdrossel lässt sich die Verfahrgeschwindigkeit sehr fein einstellen.

KSS für die Drehmaschine

Ölschwaden adé! Dank 30l Kühlschmierstoff können wir nun gut gekühlt Drehteile herstellen ohne den Rauchmelder auszulösen. Details hier.

Ordnung!

Jetzt auch bei den Fräswerkzeugen und Spannzangen. Diese einfachen aber gut gefertigten Schubladeneinsätze aus MDF kommen von Köster CNC-Technik sorgen für Ordnung im Werkzeugjungle. Hätten wir auch selber fräsen können, aber alleine die Materialbeschaffung + kleine Holzfräser wäre wieder teurer geworden als fertige Einsätze zu kaufen.

Werkzeugmagazin CNC

Die CNC Fräse hat endlich ein Werkzeugmagazin erhalten. 10 Plätze sind für den Anfang schon mal ganz gut – in Zukunft planen wir jedoch ein Kettenmagazin mit dreifacher Kapazität. Mehr hier.

3D Druck für die Drehmaschine

Wieder einmal ein funktionales 3D-Druckteil. Das Rohr der Spindeldurchfühurng an der Cazeneuve Drehmaschine sieht zwar unscheinbar aus, kann aber im schlimmsten Fall für lose Kleidungsstücke gefährlich werden. Die Lösung kommt in einem 3D-Druckteil aus PETG daher. Passenderweise hatte Fabian zufällig auch die richtige Filamentfarbe da.

Neue Werkzeuge

Links “alte” Industrieware, rechts Neues von Sorotec (bzw. Ultratool USA). Damit bald wieder richtig Spähne fliegen können haben wir unsere Werkzeuge nochmal aufgestockt.

Die unscheinbaren kupferfarbenen Wendeschneidplatten sind ürbigens zum Hartdrehen. Der Ladenpreis liegt bei ca. 30 Euro, pro Platte. Zusammen mit den Haltern haben wir diese bei einem der etablierten eBay-Industrieverwerter im Set gekauft.

Werzeug-Vermessung

Jetzt da wir bald einen funktionierenden automatischen Werkzeugwechsel an der Maschine haben, ist das Thema der Werkzeugvermessung nochmal aktuell geworden.

Wer den Blog aufmerksam verfolgt sollte diese Konstruktion bereits kennen. Wir haben hiermit wiederholbare Ergebnisse zwischen 1-3/100 mm erreichen können, wa für unsere Zwecke schon ausreichend gut ist.

Genau hinsehen! Der rotee Punkt an der Spitze des 90° Fasenfräsers ist kaum zu erkennen. Die Laserlichtschranke detektiert ab 0,15 mm.

Noch ein Projekt

Noch so ein älteres Projekt, das dem regelmäßigen Leser bekannt vorkommen sollte… Der 3D Taster bzw. die dazugehörige pneumatische Positionierungseinheit. Auch hier geht es in Kürze weiter. Startschuss war ein kleiner Funktionstest, für welchen mangels passender Adapter erstmal ein Verteilerblock hergestellt werden musste.

Mit den SK30 Werkzeugaufnahmen haben wir auch direkt Halterungen in passender Menge erhalten. Unter Ausnutzung des X-Verfahrwegs passen somit ziemlich genau 10 Aufnahmen nebeneinander.

Herstellung

In unserem kleinen Stahllager hatten wir noch etwas 30x30x3mm gefunden. Zitat Fabian: Das kann man wenigstens ordentlich schweißen.

Ich wollte ja erst noch Versteifungen oder ein Knotenblech einbauen, was sich aber im Nachhinein als totaler overkill herausgestellt hätte

Für die Montage der Halter werden zwei Lochreihen benötigt. Ein idealer Anwendungsfall für die Universalfräsmaschine mit der nachgerüsteten Digitalanzeige. Die hintere Reihe ist für die Passstifte, in die vordere kommen M8 Gewinde.

Reihenfolge beachten! Nach dem Zusammenbau ist das Teil unhandlich und (mit unseren Mitteln) schwer zu spannen. Hier schon kurz vor der Fertigstellung.

Die vordere Schraube sitzt direkt unter der Strebe, weshalb wir das Loch erst noch zugänglich machen mussten.

Hier schon nach dem nächtlichen lackieren bei LED-Taschenlampenschein draußen. Da die Konstruktion nur temporär ist haben wir hier den schnellen Weg gewählt und mit der Dose (aber mit Vorgrundierung) lackiert.

Ein beherzter Klopfer mit dem Montagehammer und die Zangen sitzen. Die Passstifte sitzen alle sauber in den Bohrungen. Ohne Maßstäbe an der Maschine wäre das sicher schnell daneben gegangen.

Montage

Dank dem massiven Gusstisch konnten wir das Magazin mit 4 M8 Schrauben einfach direkt montieren. Wie massiv die Konstruktion ist haben wir dann gleich auf die harte Tour rausgefunden… Mehr dazu weiter unten.

Grauguss lässt sich übrigens sehr angenehm verarbeiten und schmiert das Werkzeug aufgrund des hohen Graphitanteils automatisch ein wenig.

Nutensteine und Spindelposition

Bei dieser Gelegneheit haben wir dann auch gleich die Spindel noch ein wenig versetzt. Vor gar nicht so langer Zeit hat eine HSD Spindel in LN-Version (Steht für Long Nose) zu uns gefunden – die alten Befestigungspunkte waren jedoch für die reguläre Spindel vorgesehen und entsprechend tief. Damit keine neuen Löcher in die Z-Platte gebohrt werden mussten, haben wir noch fix zwei extralange Nutensteine aus Stahl hergestellt.

Software

An der Softwareseite des Werkzeugwechsels arbeiten wir aktuell noch, die Positionen haben wir jedoch bereits vermessen. Was passiert, wenn man dabei nicht vorsichtig genug ist sieht man hier:

Glück im Unglück… unserer Bestellung lagen 11 anstatt 10 Halter bei. Das Material (POM oder ähnlicher sehr stabiler Kunststoff) hat beim Kräftemessen mit der Z-Achse den kürzeren gezogen.

Mit dem Labeldrucker und der sehr praktischen Serialisierungsfunktion sind dann noch schnell Werkzeugplatz-Nummern entstanden.

Das bringt zwar in unserem Fall kein Plus an Leistung, macht uns das Leben beim automatischen Werkzeugwechsel bzw. einem zukünftigen Magazin jedoch deutlich einfacher.

Modellvergleich

Was sind denn nun die Unterschiede bei den beiden doch sehr ähnlich Spindeln?

Die 900er Baureihe besitzt ein identisches Montageraster (Zwei 10 mm T-Nuten auf der Rückseite) und kann bei uns problemlos ersetzt werden. Auch der Durchmesser des oberen Rings ist identisch.

Etwas Arbeit steht uns beim Stecker bevor – die Pinbegelgung hat sich geändert und er Lüfter arbeitet nun mit 24 anstatt 220V.

Pneumatisch gibt es auch einen kleinen Unterschied – Bei der E950 muss der Ausdrückkolben pneumatisch eingefahren und während der Bearbeitung in der oberen Position gehalten werden. Das ist jedoch nicht weiter tragisch, da wir eine 5/2 Wege Ventilinsel einsetzen und nur einen Blindstopfen entfernen müssen.

Fotos!

Und wer sich schon immer gefragt hat, was die Tasten auf der Front bedeuten: Bei den E-Modellen der 900er Baureihe könen einige Funktionen programmiert werden.

• Anlernen der Lagesensoren für den WZ Wechsel
• Vorhandensein Lüfter anlernen
• Vorhandensein Temperatursensor Lager anlernen
• Vorhandensein eines Encoders anlernen

Abgesehen davon zeigt die Spindel ihren Betriebszustand über die 4 LEDs an. Sieht gleich nochmal viel cooler aus

Einbau

Ruck Zuck ist die neue Spindel an ihrem Platz. Insgesamt baut das Gehäuse ein wenig höher, was jedoch mit den vorhandenen Platzverhätlnissen noch gut funktioniert.

Mit 25 Kg ist die Spindel kein Leichtgewicht und am besten mit einem Hilfsmittel einzusetzen.

Eine neue Spindelabdeckung in Form eines VA Blechs steht schon länger auf der Wunschliste und wird demnächst angegangen.

Verkabelung

Leider hat die neue Spindel auch einen neneun Stecker bekommen. Plug & Play ist also leider nicht. Eine der größten Änderungen ist wohl der Lüfter, welcher nun anstatt 240 mit nur noch 24 Volt läuft. Da sich allerdings auch das Layout des Steckers geändert hat (Codierung), kann weiter nichts passieren.

So heißt es also wieder: Stecker löten! Nachdem wir beim ersten Mal etwas Erfahrung sammeln konnten sollte die Verkabelung jetzt deutlich schneller von der Hand gehen.

Mehr Details in diesem separaten Artikel.

Bonus

Auf dem Weg haben wir dann auch gleich noch die Anschlussbox der Z-Achs-Antriebe überarbeitet. Diese war bisher doppelt so groß und nicht sonderlich schön verarbeitet.

Zur Erinnerung hier nochmal der “Masterplan” in Sachen Projekte.

Strom- und Druckluftversorgung

Die Kabeltrassen werden mit Leben befüllt. Neben den Druckluftleitungen werden wir endlich die ausstehende Verkabelung vornehmen und uns vom andauernden umstecken verabschieden.

Projekt: Kompressor

Stahlbau und Steuerung befinden sich auf der Zielgeraden… beim Thema Verrohrung wird es nochmal spannend, aber wir sind wie immer guter Dinge!

Der aktuelle Stand und der Weg dorthin:

• Vorstellung
• Teil 1: Software
• Teil 2: Schaltschrank
• Teil 3: Rahmen
• Teil 3,5: Zwischenstand
• Teil 4: Montage & Rohrleitungen
• Teil 5: Inbetriebnahme
• Teil 6: Test, Demontage, Transport, Fazit.

Upgrade CNC

Nach der feuerbedingten Zwangspause arbeiten wir aktuell an ein paar Verbesserungen der Portalfräse.

• Austausch Spindel
• Anlöten des neuen HSD Spindelsteckers
• Maschine reinigen
• Ein paar Verschleißteile (Riemen, Kugellager, …) tauschen
• Neue Servo Anschlussbox für die Z Achse
• Dokumentation der Elektrik
• Neues Kabelschutzrohr für den Steuerungswagen
• u.v.m.

Gedankenspiele: Werkzeugmagazin

Um in Sachen CAD/CAM mit Fusion360 in Übung zu bleiben entstand ein erster Entwurf für ein Ketten-Werkzeugmagazin. Beim Layout haben wir uns von Siegfried König / Royal CNC inspirieren lassen. Demnächst gibt es einen ausführlicheren Artikel dazu.

Werkstatt, Werkstatt, Werkstatt

Mit der Sanierung ist sie zwar nicht größer geworden, aber wir konnten den vorhandenen Platz nochmal etwas optimieren und besser ausnutzen. In den kommenden Wochen starten wir eine kleine Serie zum Thema Ordnung und Arbeitssicherheit in der Heimwerkstatt. Vielleicht hilft die ein oder andere Idee ja jemandem beim Ausbau der eigenen Werkstatt weiter.

So sah das Projekt Spindel vor dem Einbau aus.

• Frequenzumrichter Hitachi WJ200-055 HFE 7,5 kW Spitze
• Frässpindel HSD ES915A mit 6,6 kW Spitzenleistung
• LED Beleuchtungsring d = 90 mm
• Bremswiderstand Hitachi PWR-R600-100 1,1 kW
• Donaldson SF0020 Filter und Membrantrockner

Parametrisierung

Doch zunächst hatte der ebenfalls gebrauchte gekaufte (allerdings sehr neuwertig wirkende) Hitachi WJ200 Frequenzumrichter für einen kleinen Schockmoment gesorgt… Direkt nach dem Start zeigte das Display die Meldung “- 5 – -” an und verweigerte jegliche Eingaben am Bedienfeld. Auch die ansonsten sehr ausführliche Dokumentation hatte dazu keine passenden Angaben parat.

Fabian hatte sich mehrere Stunden mit dem Frequenzumrichter sowie der dazugehörigen Software ProDrive auseinander gesetzt, konnte das Problem schließlich beheben (u.a. Einstellung zum “Startbildschirm”) und die Spindel zum laufen bekommen.

Bei mehreren hundert (!) Parametern sind nötige und optionalen Einstellungen manchmal nicht auseinander zu halten. Hier galt es: Handbuch lesen und mit konservativen Parametern an das Optimum heran tasten.

Das Endergebnis:

Die Spindel läuft innerhalb von 4 Sekunden von 0 auf Maximaldrehzahl hoch. Dank 1,6 kW Bremswiderstand stoppt sie innerhalb von nur 2 Sekunden wieder. Mit der zugeschalteten Gleichstrombremse ab 4 Hz gibt es keinerlei Nachlaufen.

Sicherlich geht da noch mehr… das wollten wir aus Gründen der Materialschonung erstmal nicht fahren.

Pneumatischer Werkzeugwechsel

Nach dem Umbau von Schaltschrank I (Spannungsversorgung, Sicherungen, Netzteile) haben wir jetzt auch die pneumatisch lösbare Werkzeugspannung (a.k.a. Automatischer Werkzeugwechsel) in Betrieb genommen, hier ein Video:

Zum Schutz der Ausgangsschaltkreise der CSMIO/IP-S CNC Steuerung wurden die Magnetventile nochmal mit einem Solid State Koppelrelais getrennt. Induktive Lasten (trotz Freilaufdiode) findet die Steuerung, wie wir bereits einmal schmerzlich erfahren mussten, nämlich nicht so gut.

Es werde Licht

Auch Fabians Spindelbeleuchtung ist wieder aktiv. Zufällig passt die eigentlich für die Chinaspindel gedachte kreisförmige Platine perfekt um die Nase der neuen Spindel.

Das neue Anschlussgehäuse muss noch befestigt werden, doch das nehmen wir erst in Angriff wenn klar ist wie der 3D Werkstücktaster montiert wierd.

Wie geht es weiter?

Als nächstes müssen wir nochmal die Anbindung des Frequenzumrichters sowie der Spindelsensorik an die Steuerung angehen. Leider geht das aufgrund der Softwarekombination welche wir einsetzen nicht über ModBus. Da die Leitungen jedoch noch aus Zeiten der 2,2 kW Chinaspindel fertig verdrahtet liegen sollte das kein all zu großes Problem sein.

Etwas neues wird es jedoch noch geben: Mit Version 7 der Royal-CNC Software kann die Leistungsabgabe des Frequenzumrichters in der Software live angezeigt werden.

Nach wie vor gibt es weder im Deutsch- noch im Englischsprachigen Raum sinnvolle Infos über die Anbindung einer HSD Spindel. Neben dem Preis schreckt das noch zusätzlich ab. Wenn alles final eingerichtet ist wird es nochmal einen ausführlichen Artikel zu dem Thema geben, ähnlich dem Artikel zur Chinaspindel.

Vor dem Löten habe ich mich einige Zeit erfolgreich drücken können. Nachdem die Kabel jetzt schon seit Wochen unmotiviert in der Gegend rum hängen hat mich jetzt der Ehrgeiz gepakt.

Informationen wie der Stecker nun zu verarbeiten ist gibt es weder von HSD noch irgendwo im Netz. Scheinbar kauft die Mehrheit der Menschen den vorkonvektionierten Stecker ab Werk ( 250 Euro aufwärts) und erspart sich die Frickelei. Ein Grund mehr das Prozedere hier etwas genauer zu beschreiben. Vielleicht hilft es dem ein oder anderem ja…

[toc]

Der Stecker

Der Stecker ist in Wirklichkeit eine Kombination aus zwei Rundsteckverbindungen, welche in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut sind.

Der Stecker besteht aus zwei Bereichen, dem Lastteil (links, 9 Pins) und dem Signalteil (rechts, 22 Pins). Zeichnung: HSD

Aufbau

Von links nach rechts bzw. von oben nach unten:

• Mutter von Kabelverschraubung
• Kabelverschraubung
• Deckelplatte
• Unteres Steckergehäuse
• Gehäuse Rundsteckverbindungen
• Pins
• Dichtring
• Oberes Steckergehäuse

Die Kabelverschraubung ist nicht Teil des Lieferumfangs, es befinden sich jedoch bereits ein M23 und ein M32 Gewinde in der Deckelplatte. Verbaut habe ich hier wie immer LAPP Skintop MSR-M.

Spindelseitig

Auf Seite der Spindel sieht das ganze übrigens folgendermaßen aus. Durch Umbau der Anschlussbox ließe sich die Spindel sicherich auch direkt anschließen.

Unten zu erkennen: Leuchttaster für die manuelle Auslösung der Spannvorrichtung.

Kabel und Querschnitt

Vom Hersteller sind folgende Adernquerschnitte vorgegeben:

• Lastteil
  • Gerade Pin-Nummern: 6 mm2
  • Ungerade Pin-Nummern: 1 mm2
• Signalteil
  • Alle Pins 0,35 mm2

Wenn man nicht das fertige Kabel von HSD zur Hand hat stellt sich die Frage nach realistischen Werten. Zu beachten ist, dass HSD einen Kabelstandard für Spindeln von 3,6 bis etwa 12 kW benutzt und dementsprechend überdimensioniert wären in unserem Fall die 6 mm2.

Für mehradrige Leitungen kann man bei 6 mm2 von ca. 40 A Dauerbelastbarkeit ausgehen. Selbst bei 6 kW Spitzenleistung kommt die hier eingesetzte Spindel nicht über 25 A (Gesamtleistung! Bei 3 Phasen entsprechend verteilt.). Also sind 2,5 mm2 in unserem Fall ausreichend.

Glücklicherweise hatte ich für die 2,2 kW Chinaspindel bereits ein geschirmtes 4×2,5G Spindelkabel verbaut.

Bei größeren Leitungslängen vom Frequenzumrichter zur Spindel ist der Adernquerschnitt größer zu dimensionieren!

Löten

Das Verlöten der Pins benötigt einiges an Leistung, weswegen ich einen Gaslötkolben mit Blende verwende. Damit wird der Pin von allen Seiten erwärmt und erreicht die zum löten nötige Temperatur.

Hier meine Vorgehensweise:

1. Adern kürzen
   Damit nichts schief geht habe ich den Stecker inkl. Verschraubung zunächst zusammen gebaut um die Länge der Adern markieren zu können. Nicht vergessen: Vom Signalkabel müssen 4 Adern nach rechts geführt werden!
   
2. Adern abisolieren
   Die richtige Länge durch Messen (z.B. mit einem Nagel) ermitteln. Um Schäden am Aderisolation zu vermeiden, sollten 1-2mm Abstand zwischen Isolation und dem Pin liegen.
   
3. Pin einspannen
   (z.B. in eine Dritte Hand).  Da das Kabel bereits verbaut war und sich nur sehr unbequem aus den Schleppketten bzw. dem Galgen ausbauen lässt, habe ich mich für die Konvektionierung an der Maschine entschieden.
   
4. Mit dem Lötkolben Pins aufheizen
   Idealerweise mit einem Gaslötkolben/Heißluftlöter, geht aber auch mit einem normalen Lötkolben und breiter Spitze.
5. Lot in den Pin einführen bis sich das Flussmittel oben zeigt.
   Das Lot sollte unmittelbar nach dem Kontakt mit dem Pin schmelzen. Sollte das Aufheizen mit dem elektrischen Lötkolben zu lange dauern (gerade bei den großen Pins), kann man mit ein wenig temperaturbeständiger Wärmeleitpaste oder Lot auf der Lötkolbenspitze nachhelfen.
6. Sobald das Lot flüssig ist wird das abisolierte Aderende eingeführt
   Die kleinen Pins sind sehr eng, selbst für 0,75 mm2. Ich habe die feinen Litzen etwas mit der Hand verdrillt.
7. Zur Kühlung eignet sich Druckluft. In der Regel ist die Aderisolation nicht für hohen Temperaturen ausgelegt und wird bei zu langem Löten weich.
8. Kontrolle folgender Punkte:
   Ist die Ader tief genug im Pin, füllt das Lot den Pin gut aus, ist die Aderisolierung noch intakt, stehden Adern eventuell ab (Kurzschlussgefahr!)

Damit es im nächsten Schritt keine Komplikationen gibt sollte hier sauber gearbeitet werden. Ausgetretenes Lot macht den Zusammenbau teils unmöglich.

Zusammenbau

Nach dem Verlöten werden die einzelnen Pins in das jeweilige Steckergehäuse eingeschoben.Die kleinen Pins besitzen zum einrasten zwei kleine Flügel aus Blech, die großen Pins haben eine Rastnut.

Achtung! Die Nummerierung ist etwas schwierig zu lesen, dafür jedoch auf beiden Seiten des Gehäuses eingeprägt. Einmal eingebaut lassen sich vor allem die kleineren Pins so gut wie nicht mehr zerstörungsfrei entfernen.

Schrumpfschlauch sorgt für etwas Ordnung und Sicherheit. Die Leistungspins bekommen später noch einen Schrumpfschlauch, genau die eine Größe war leer…

Ergebnis

Zusammengebaut sieht das Ganze dann so aus…

Aufgrund der weit herausstehenden Pneumatikverschraubungen / Hohlschrauben sitzt das Signalkabel etwas geknickt. Das ist nicht nur “nicht schön”, sondern scheuert auch unnötigerweise am Mantel rum. Vermutlich wurmt mich das irgendwann noch so sehr, dass ich daran etwas ändere…

Auf der Rückseite des Schaltschranks wurde derweil die Beinheizung der Bremswiderstand installiert. Somit halten wir uns die (zugegeben kurzfristigen) bis zu 2 kW Abwärme aus dem Schaltschrank raus.