Drehmomentausgleich für Hobby-Fräsmaschine möglich ?

[Karsten P. (kasrten)]

Moin Moin,
ich habe ein Problem:
Ich möchte jetzt z.B. ein großes Zahnrad aus Stahl anfertigen (siehe 
Foto).
Dafür ist meine kleine Hobby-Fräsmaschine eigentlich etwas zu schwach.
Um den passenden Modulfräser zu schonen, möchte ich mit einem d 80mm
Sägeblatt (siehe Foto) "vorfräsen".
Beide (Modulfräser/Sägeblatt) brauchen in Stahl niedrige Drehzahlen 
(120/150rpm)
Die kann ich auch theoretisch einstellen, aber praktisch bricht
die Drehzahl am Werkstück dann mangels Drehmoment zusammen.
Nun könnte ich die Drehzahl (Spannung Motor) höher voreinstellen 
(ca.300rpm.)
um dann unter Last bei 150rpm. zu landen.
Die hohe Drehzahl zu Anfang ist aber nicht gut für den Fräser ......

Als ich jetzt so eine billige China-Drehzahlanzeige (siehe Foto) 
nachrüstete,
hatte ich die Idee, dass es doch vll. möglich ist jetzt noch eine
kleine parallele Schaltung nachzurüsten, welche diesen Drehzahleinbruch
ausgleicht.
Ein Drehzahlsignal (Hallgeber/Magnet) hab ich ja.

Habt Ihr da eine Idee, die einfach zu verwirklichen wäre ?

Danke und Grüße
Karsten

[Sigi (Gast)]

Kannst Du das Spindelgehäuse öffnen und evtl.
die Getriebezahnräder wechseln?

Das Gehäuse bzw. die Geometrie ist ja mehr oder
weniger die gleiche wie bei den Rotwerk-Drehmaschinen.
Und für die gibt's ja auch "andere" Zahnradsätze.

[H. L. (hans_la)]

alles nicht besonders zielführend (Antrieb könnte abrauchen, Maschine 
ist dafür nicht geeignet)
Dir bleibt nur eine Möglichkeit, das Zahnrad in vielen kleinen Schritten 
zu fräsen, also Vorschub max. so groß, wie es die Maschine ohne großen 
Drehzahleinbruch schafft.
Gruß
Hans

[MaWin (Gast)]

Natürlich haben ernstzunehmende Fräsmaschinen eine 
Drehzahlstabilisierung. Damit halten sie aber bei niedrigen Drehzahlen 
bloss das Drehmoment der hohen Drehzahl aufrecht. Nur ein Getriebe 
erhöht das Drehmoment bei niedriger Drehzahl. Wird der Motor durch ein 
selbstangetriebenes Flügelrad gekühlt, darf man bei geringeren 
Drehzahlen nicht mal den Strom = das Drehmoment der hohen Drehzahl 
verlangen.

[Philipp G. (geiserp01)]

Das Problem wird auch die relativ kleine Masse der Maschine sein.

Fräs einfach mit max 0.2mm Schnitttiefe, dauert halt eine Weile. Die 
Drehzahl stellt auf 600U/min und kühlst dabei gut.

Und noch ein guter Tipp: Mach langsam, sonst machst du es zweimal (rede 
leider aus Erfahrung).

[Karsten P. (kasrten)]

Vielen Dank für Eure Antworten!
An der Übersetzung kann man nichts ändern (kein Platz).
Einen Umbau z.B. auf Riemen .....möchte ich nicht.
Die anderen genannten Probleme kann ich nicht sehen:
- Das Drehmoment von dem ich rede, kann ich zwischen Daumen
und Zeigefinger an der Spindel festhalten.
- Einen Zahn fräsen (von 130Z) dauert vll. 20sec., dann
wieder Leerlauf oder ausschalten um das Zahnrad weiterzustellen.

Gruß Karsten

[Philipp G. (geiserp01)]

Karsten, das ist mit Kanonen auf Spatzen geschossen.

Bei 0.2mm fräs einfach mit 600 umin und gut ist. Das ist dem bei 
dermassen wenig Materialabtrag völlig schnuppe.

Immer schön kühlen und gut ist.

[Karsten P. (kasrten)]

0,2mm ist doch nicht fräsen sondern schleifen ....... ;-)
Bei 2,7mm Zahntiefe und 130 Zähnen bin ich da ja noch Weihnachten dabei
und ich brauche 3 Modulfräser.

Gruß Karsten

[Matthias L. (limbachnet)]

Die EDM300DS hab' ich auch, die regelt das Drehmoment bereits nach, aber 
mehr gibt der kleine 250W-Motor eben nicht her. Und am Getriebe lässt 
sich wirklich nichts sinnvoll anpassen (außer dem Umbau auf 
Riemenantrieb natürlich).

Es hat schon einen Grund, warum die Nachfolgerin mit 500W brushless 
einen doppelt so kräftigen Antrieb bei gleicher Mechanik hat...

[Philipp G. (geiserp01)]

dann stell halt 0.5 zu das ist nix. dein problem wird das fehlende 
gewicht der Maschine sein nicht der Modulfräser.

[Karsten P. (kasrten)]

Die Maschine hat 350W und ich kann ja von Hand nachregeln,
was der Motor mühelos mitmacht.
Der wird nicht mal handwarm ....

Aber eigentlich habe ich ja nach einer einfachen elektronischen 
Drehzahlstabilisierung gefragt?

Gruß Karsten

[Philipp G. (geiserp01)]

Hast du schon mal auf einer 800, 900 kg+ Maschine gefräst? Erst da 
merkst du wann das Werkzeug an seine Grenzen kommt.

Meine Fräsmaschine wiegt 65kg und steht auf einem Unterstand aus Stahl, 
verschraubt mit 6 M10 Schrauben. Der Unterstand ist mit Doppel T Trägern 
direkt am Beton Fundament des Hauses fixiert.

Und dennoch - wenn ich Stahl fräse rappelt die ganze Maschine als wäre 
sie aus Pappe.

Da sind massive Kräfte am Werk so eine kleine Maschine vermag die nicht 
aufnehmen, weil diese nicht dafür konstruiert wurde. Da kannst auch ein 
20kW Motor dranpappen wird nix ändern.

[Walter T. (nicolas)]

Modulfräser mit kleinem Durchmesser wären eine Lösung. Dann kommst Du 
bei höherer Drehzahl auf Deine gewünschte Schnittgeschwindigkeit.

In der Bastelstube hat ein Kollege mal einen kleinen Einzahn-Modulfräser 
gebaut und genutzt. Für sie kleine Maschinen ist das keine schlechte 
Idee.

[Karsten P. (kasrten)]

Moin,
schaut mal auf's Foto:
Das sind 2 und 3mm Schitte durch 12mm Stahl bei 220rpm., lächerlich ...
die schafft auch spielend 15mm Zustellung !!
Dann lasse ich die Maschine mit 350rpm. leer laufen, bremse mit
den Fingern auf 250rpm., fahre in's Werkstück und regele dann
die Drehzahl um die 220rpm. mit dem Vorschub.
Gar kein Problem für den Motor! Nur ein wenig umständlich ....
Deshalb meine Frage in einem Elektronik-Forum nach einer 
Zusatzschaltung.
Alles andere hätte ich in einem anderen Forum (Zerspanung) gefragt ....

Danke und Grüße
Karsten

[Felix F. (wiesel8)]

Karsten P. schrieb:
> Dann lasse ich die Maschine mit 350rpm. leer laufen, bremse mit
> den Fingern auf 250rpm., fahre in's Werkstück und regele dann
> die Drehzahl um die 220rpm. mit dem Vorschub.
> Gar kein Problem für den Motor! Nur ein wenig umständlich ....
> Deshalb meine Frage in einem Elektronik-Forum nach einer
> Zusatzschaltung.
> Alles andere hätte ich in einem anderen Forum (Zerspanung) gefragt ....

Und die würden dir auch erstmal sagen, dass man nicht in eine laufende 
Maschine greift!

mfg

[Der Andere (Gast)]

Felix F. schrieb:
> Und die würden dir auch erstmal sagen, dass man nicht in eine laufende
> Maschine greift!

Wenn man da einfach reingreifen kann und die Spindel mit der Hand 
abbremsen, dann ist sie auf jeden Fall nicht zum Fräsen von Stahl 
geeignet.

Das wird dann eher schaben oder schleifen.

[Ryven (Gast)]

Mit einem richtige Getriebe zerlegst du ehr das Werkzeug als das die 
Drehzahl merklich einbricht. Oder der Abscherrstift kommt.
Was für ein Modul willst du überhaupt reinfräsen?
Weil der Ansatz mit dem Schlagzahn ist schon zielführend. Durchmesser 
kleiner -> geringere Schnittgeschwindigkeit bei gleicher Drehzahl.

Kannst du dir den Schlagzahn passend schleifen?

[Karsten P. (kasrten)]

Karsten P. schrieb:
> Deshalb meine Frage in einem Elektronik-Forum nach einer
> Zusatzschaltung.
> Alles andere hätte ich in einem anderen Forum (Zerspanung) gefragt ....

Also ich habe ein Drehzahlsignal
(das könnte ich mit dem Speicheroszi auch auslesen),
ich regele den Motor an einem 25K-Poti, .......?

Gruß Karsten

[Philipp G. (geiserp01)]

Walter T. schrieb:
> Modulfräser mit kleinem Durchmesser wären eine Lösung. Dann kommst Du
> bei höherer Drehzahl auf Deine gewünschte Schnittgeschwindigkeit.

beste Idee bisher! Dann kannst Du mit 1000 U/min fräsen. Such nach Modul 
Fingerfräser.

[Felix F. (wiesel8)]

Karsten P. schrieb:
> Karsten P. schrieb:
>> Deshalb meine Frage in einem Elektronik-Forum nach einer
>> Zusatzschaltung.
>> Alles andere hätte ich in einem anderen Forum (Zerspanung) gefragt ....
>
> Also ich habe ein Drehzahlsignal
> (das könnte ich mit dem Speicheroszi auch auslesen),
> ich regele den Motor an einem 25K-Poti, .......?
>
> Gruß Karsten

Du könntest mit einem AVR das Drehzahlsignal in eine Drehzahl umrechnen 
und damit dann einen Regler entwickeln, dessen Output du in eine 
Motorsteuerung einspeist (Closed loop). Braucht höchstwahrscheinlich 
aber noch externe Beschaltung für die verschiedenen Spannungen etc.
Da die Orginal-Motorsteuerung normalerweise schon Stromregelung und 
Sanftanlauf integriert hat, eignet sie sich nicht dafür. Der nächste 
Schritt ist also, eine Motoransteuerung für einen 230V / 2.2A DC-Motor 
mit Stromregelung und Sanftanlauf zu entwickeln, die von deinem vorher 
entwickelten Drehzahlregler angesteuert werden kann. Ich denke mal, das 
hier ein Atmega328 schon ausreichen sollte für die Steuerung. Du 
brauchst natürlich noch dicke Leistungselektronik drum herum. Im Notfall 
kannst du die kritischen Parts auch in Assembler schreiben, den Rest in 
C. C++ kannst du natürlich auch verwenden, würde ich aber nicht 
empfehlen.
Wenn du damit fertig bist und alles in Betrieb nimmst (ich denke mal, 
dass du das in 2 Jahren schaffst), wirst du dann feststellen, dass es 
jetzt immer noch nicht gut funktioniert, weil sich unterdimensionierte 
Hardware leider nicht durch Software kompensieren lässt.

mfg

[Matthias L. (limbachnet)]

Naja, langsam. Karsten hat ja Recht damit, dass der Motor durchaus in 
der Lage ist, mehr Drehmoment auf das Werkzeug zu bringen, nur geht dann 
die Leerlaufdrehzahl hoch. Der Regelbereich der 
Rotwerk-Ansteuerungsplatine ist eben etwas klein geraten.

Die Maschine ist natürlich ein Hobbygerät und daher nicht zur 
Schwerzerspanung geeignet, aber von der Zustellung, die Karsten da 
vorschwebt, fällt sie noch lange nicht auseinander.

Die Frage lautet daher: Kennt jemand eine fertige, gute und 
preisgünstünstige Motorregelung für einen permanenterregten 
230V-Gleichstrommotor mit Kohlebürsten und 350W? Eine umfangreiche 
Eigenentwicklung schwebt ihm offensichtlich nicht vor und Fertiggeräte 
habe ich jedenfalls gestern abend leider nicht gefunden. Interessant 
wär's aber schon, diese Maschinchen sind ja in Hobbykellern recht 
verbreitet.

[Der Andere (Gast)]

Einfach da was rein basteln geht auf jeden Fall nicht. Da keinerlei 
Trafo zu sehen ist, kann man davon ausgehen daß die Steuerung nicht 
potentialgetrennt ist.
Also ist auf dem Poti ggf. Netzpotential und man kann da nicht einfach 
statt dessen 0-10V oder so ähnlich draufgeben.

Aus den Bildern werde ich nicht ganz schlau. Ich erkenne nicht mal einen 
Brückengleichrichter, aber eine Triac Vollwellensteuerung scheidet ja 
wohl auch aus weil es kein Allstrom Reihenschlussmotor ist.

Also entweder man baut eine komplette neue Motorsteuerung oder man 
analysiert die Schaltung der alten und schaut ob man sie so modifizieren 
kann daß man statt dem Poti einen Regeleingang für eine zu bauende 
Drehzahlregelung hat.

Aber dazu muss man genau wissen was man tut weil wie gesagt: keine 
Potentialtrennung zur Netzspannung.

[Karsten P. (kasrten)]

Danke Matthias und Du Gast für Eure Antworten!

Der Andere schrieb:
> ob man sie so modifizieren
> kann daß man statt dem Poti einen Regeleingang für eine zu bauende
> Drehzahlregelung hat.

Das war genau das,
woran ich mit meinem bisschen E-Technik-Grundwissen dachte.
(Man drückt ein Knöpfen, sagt der Schaltung dass sie jetzt diese
Drehzahl halten soll.)


Matthias L. schrieb:
> aber von der Zustellung, die Karsten da
> vorschwebt, fällt sie noch lange nicht auseinander.

Zumal ich ihr "Rückgrad" auch verstärkt habe ....(siehe Foto)

Danke und Grüße
Karsten

[Matthias L. (limbachnet)]

Ah, dann sind Hinweise auf die Zerspanungsbude offenbar unnötig... ;-)

[Tany (Gast)]

Matthias L. schrieb:
> Die Frage lautet daher: Kennt jemand eine fertige, gute und
> preisgünstünstige Motorregelung für einen permanenterregten
> 230V-Gleichstrommotor mit Kohlebürsten und 350W?

Die Motorsteuerung von Rotwerk (EDM300DS)ist nicht schlecht, jedoch 
aufgrund der fehlenden Ist-Wert Erfassung ist die Drehzahl im unteren 
Bereich sehr ruckartig bei wechselnder Last. Bei konstanter Last liefert 
der Motor mit Stromreglung dagegen ein brauchbares Drehmoment.
Der EDM350DS hat Lichtschranke zur IST-Wert Erfassung.

[Tany (Gast)]

Karsten P. schrieb:
> Ich möchte jetzt z.B. ein großes Zahnrad aus Stahl anfertigen

Bei Baustahl (ST37 oder ä) kann die Maschine noch verkraften. Bei 
Vergütungsstahl mit höherer Festigkeit ist 350W Motor überfordert.
Wie viele Drehmoment muß das Zahnrad verkraften?
Wenn es nicht zu hoch ist, würde ich aufgrund der besseren Zerspannen 
mit POM versuchen.

[Karsten P. (kasrten)]

Moin Tany,
für das Zahnrad habe ich Baustahl genommen, ist auch schon
fertig gedreht ....(siehe oben 1.Bild).
Ist das fehlende 130er Wechselrad meiner alten Drehbank.
Sitzt eigentlich nur für ein paar zöllige Gewinde auf der Leitspindel.
Hat also nicht viel auszuhalten.
Soll aber so aussehen wie der Rest, deshalb Stahl ....

Gruß Karsten

[Ryven (Gast)]

Warum machst du des dann nicht in Pertinax?
Alternativ kannst du auch nen Gravierstichel nehmen. Da passt das dann 
mit den Drehzahlen. Und der rupft auch nicht.

[Karsten P. (kasrten)]

Karsten P. schrieb:
> Soll aber so aussehen wie der Rest, deshalb Stahl ....

Karsten P. schrieb:
> hatte ich die Idee, dass es doch vll. möglich ist jetzt noch eine
> kleine parallele Schaltung nachzurüsten, welche diesen Drehzahleinbruch
> ausgleicht.
> Habt Ihr da eine Idee, die einfach zu verwirklichen wäre ?

[Alex G. (dragongamer)]

Wenn da schon ein Poti dran ist - wieso nicht einfach ein Servo nehmen 
das daran dreht (eventuell über einen Riemen)?
Auf die Motorachse eine Lochscheibe und dann kannst du völlig unabhängig 
von der Originalelektrik, genau das Verhalten einprogrammieren das du 
willst.

[Karsten P. (kasrten)]

Moin moin,
vielen Dank für Eure Anregungen.
Aber ich hab das Problem jetzt auf die Schnelle erst mal
mechanisch gelöst:
Nachdem beim 5.Zahn mein Mittelfinger mir schon andeutete,
dass ab dem 10.Zahn mit einer Sehnenscheidenentzündung zu rechnen ist,
musste das Bremsen irgendwie anders erledigt werden!
(Siehe Fotos)
Klappt ganz vorzüglich.
400rpm. im Leerlauf, runtergebremst auf 270rpm.
Da macht sich das zusätzliche Moment vom Fräsen kaum noch bemerkbar.
Wenn das Sägeblatt voll im Metall ist, fällt die Drehzahl auf 250rpm.
Späne kalt, Sägeblatt kalt, Motor kalt, alles bestens!

Gruß Karsten

[Matthias L. (limbachnet)]

Interessante Lösung! Danke!

[Karsten P. (kasrten)]

Matthias L. schrieb:
> Interessante Lösung! Danke!

Ich behaupte mal: Hat sich bewehrt.
Motor wurde so nach ca. 30 Schnitten handwarm
(Dann hab ich ne Pause gemacht),
Sägeblatt schneidet nach 130 Schnitten noch wie beim 1.

Gruß Karsten

[Matthias L. (limbachnet)]

Prima!

Zwei Fragen, neugierdehalber:
1. Wie hast du denn die Rückseite der Bremse realisiert? Hält der Gurt 
da von alleine ode ist noch ein Gummi oder eine Feder mit im Spiel? Und
2. Was ist denn das für ein interessanter Telekop-Stab an der Halterung 
der überflüssigen Schutzscheibe?

[Karsten P. (kasrten)]

Matthias L. schrieb:
> 2. Was ist denn das für ein interessanter Telekop-Stab an der Halterung
> der überflüssigen Schutzscheibe?

Das ist ein Teleskop-Magnet, der nimmt beim Fräsen prima
die Späne aus dem Sägeblatt.
Nach jedem Schnitt hochgefahren, mit dem Finger die Späne abgestreift,
wiederum in einer Magnetschale "abgelegt" (siehe Foto)
und den Magnet dann wieder 1mm über die Verzahnung des Sägeblattes .....

Matthias L. schrieb:
> 1. Wie hast du denn die Rückseite der Bremse realisiert? Hält der Gurt
> da von alleine ode ist noch ein Gummi oder eine Feder mit im Spiel?

Das ist alles im Winkel, der Riemen richtet sich bei etwas Spannung
von selbst aus.
Siehe Foto, mehr ist es nicht und ohne eine zusätzliche Bohrung
im Fräskopf .....
Lässt sich aber sehr fein regulieren, 1/5 Umdrehung der Mutter >>
ca. 10 U/min. an der Spindel.

Gruß Karsten

[Matthias L. (limbachnet)]

Danke, die Bremse reizt mächtig zum Abkupfern!