Die Frässpindel

   
Universalspindeln  
Wer kennt sie nicht, unsere üblichen Verdächtigen.

Zunächst setzte ich die Proxxon-Frässpindeln FBS 240/E, IB/E und eine Kress xxxx ein. Diese Spindeln sind bedingt durch die Bauform und des Motors recht laut. Deshalb habe ich mich nach einer anderen Lösung umgesehen.

   
Selbstbau-Spindel  

Ich bin auf der Homepage von C. Selig fündig geworden. Dort wird eine Spindel, die durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor angetrieben wird, angeboten. Wer möchte kann die Spindel auch selbst bauen. C. Selig stellt die Zeichnungen kostenlos zur Verfügung.
Die Spindel kann mit 2 Motoren betrieben werden (6.000 u/min. oder 14.000 u/min). Die Leistung des Motors beträgt jeweils ca. 140 Watt. Ich habe mich für den Motor mit 6.000 u/min. entschieden. Dieser Motor hat genug Kraft um auch mit etwas größeren Fräsern in Alu gut fräsen zu können. Die Werkzeuge werden von einer ER-16-Spannzange aufgenommen. Es können Spannzangen von 1 – 10 mm eingesetzt werden.
 

Hier ein Foto der Frässpindel komplett mit Anschlusskopf
 
   
Ich habe einige kleine Modifikationen am Anschlusskopf vorgenommen.
   

Normalerweise wird der Deckel mittels zwei M2,5-Schrauben befestigt. Diese Hatte ich nicht zur Hand und so befestigte ich den Deckel mit Madenschrauben.
   

Das zieht natürlich weitere Änderungen nach sich. Die M2,5-Deckelschrauben sorgen auch gleichzeitig dafür, dass die Kabel nicht am herausragenden hinteren Wellenende schleifen können. Also wurde noch eine Buchse angebraucht, die dem gleichen Zweck dient.

   

Weiterhin habe ich den Deckel 8 mm höher gemacht. Das gibt mehr Platz für die Kabel. Zusätzlich wurde noch im Bereich der Kabeleinführung der Rand bis zum Boden auf den größeren Durchmesser ausgefräst.

   
Zu guter letzt wurden noch für die Stecker entsprechende Buchsen für das Signalkabel und das Motorkabel am Kopf angebracht.
   
Möchte man die Möglichkeiten von Mach3 zum Betrieb der Spindel voll ausnutzen, benötigt man noch einen Spindelcontroller, den es bei Maxon zu kaufen gibt. Weiterhin wird eine Ansteuerelektronik, die die Signale der Mach3-Steuerung in die entsprechenden Ansteuersignale umsetzt benötigt. Die Schaltung für die Ansteuerung ist ebenfalls auf der Webseite von C. Selig zu finden. Ich habe die Ansteuerung entsprechend meiner vorhandenen Hardware angepasst. Ich benötigte für meine Fräse noch eine potentialgetrennte 5V-Spannung und eine 12V-Spannung für den Betrieb der Controllerplatine, sowie die Elektronik für die Umwandlung des PWM-Signals in 0 … 5V und die Auswerteelektronik für die Drehzahl der Spindel. Ich habe alles auf einer Platine untergebracht. Mach 3 verfügt über die Möglichkeit die Drehzahl automatisch zu regeln. Das wollte ich natürlich auch nutzen. Eine Drehzahleinstellung der Spindel mit einem Potentiometer ist auch möglich.
   
Schaltplan für die Umsetzung des PWM-Signals in 0 ... 5 V, die Erzeugung des "Enable"-Signals und die Spannungs-erzeugung.

Alle Signale wurden auf den Port "1" gelegt. Mach3 lässt ja glücklicherweise eine freie Zuordnung der Ein- und Ausgänge zu.

 
   

Als Gehäuse habe ich ein Bopla-Gehäuse verwendet. Da passt alles gerade so hinein. C. Selig empfiehlt ein anderes Gehäuse, das etwa genauso viel kostet. Für dieses Gehäuse hat er auch Gehäusezeichnungen veröffentlicht. Bei diesem Gehäuse ist bedeutend mehr Platz vorhanden.

 

   

Unterhalb des Maxon-Controllers befindet sich noch der Spindel-Controller. Der Spindelcontroller sorgt für das Einschalten des Motortrafos und verfügt über einen Optokoppler, der die Impulse des Drehzahlgebers an Mach3 übergibt. Diese Platine ist ebenfalls ein Nachbau nach C. Selig. Lediglich die Maße der Platine wurden geändert (gleiche Abmessungen wie der Maxon-Controller).
   
Praxiserfahrungen  
Nun zum Wichtigsten.
Wie läuft die Frässpindel?
Im Leerlauf ist die Spindel bei 6.000 u/min. nicht zu hören. Die Lüfter des Computers und der Fräsensteuerung sind bedeutend lauter.
Die Maxon-Steuerung verfügt über DIP-Schalter, mit denen man die Hardware an den Motor anpassen kann. Probeweise habe ich den Controller so konfiguriert, dass eine Drehzahl von 15.000 u/min. möglich war. Auch das hat der Motor vertragen. Allerdings wurde es dann schon etwas lauter. Die Lautstärke kam aber nicht vom Motor, sondern wurde von der mechan. Konstruktion der Fräse erzeugt. Bei weitem aber nicht mit den oben genannten Fräsen zu vergleichen. Die Kugellager der Frässpindel sind bis 22.000 u/min. einsatzfähig.
   
   
   
 
   

Homepage von C. Selig

 

 

 

Stand: 01.08.2008