Minimalmengenschmierung mit ColdEND und END-CNC Pumpensteuerung

Stefan Katerkamp / CC BY / 07.09.2020

Wie man als geneigter Hobbymechaniker schnell feststellt, ist fröhliches drauf losbohren und -fräsen in Stahl oder Alu schlecht für die Haltbarkeit der Werkzeuge. Bekanntlich dürfen sich diese während des Betriebs nicht überhitzen, sonst werden sie schnell stumpf und das geht dann ins Geld. Das ist sicher besser angelegt mit dem Aufbau einer Minimalmengenschmierung (MMS). Und dort hat sich in letzter Zeit viel getan. Mein aktueller Favorit ist die ColdEND basierte MMS von END-CNC, Sebastian End.

Für den Betrieb benötigt man zusätzlich Druckluft und ein Steuerungssystem. Hierfür gibt es eine Platine, um die herum man sich selber eine Steuerung aufbauen kann. Im Folgenden habe ich das mal getan und beschreibe was dabei herausgekommen ist. Hier ein Foto (wie es sich für Maker gehört mit dem Sticker von END-CNC :-)):

MMS Aufbau.xga

Aufbau

Der Rahmen ist 520mm hoch und besteht aus 6 Stück 20mm x 20mm ISP5 Profilen. Die Elektronik mitsamt der Pumpe befindet sich in einem Klippon Gehäuse mit Hutschiene. Im rechten Teil befindet sich der 230V~ Teil mit 3 Wago Reihenklemmen, je eine für Schutzerde, N und L. Mangels 24V Netzteil wurden 2 Steckernetzteile mit je 12V/1,5A hintereinandergeschaltet. Links befindet sich der Niederspannungsteil mit Pumpe und Nema 17 Steppermotor, die Relaisplatine für die Pneumatikventile und die 12V/24V Verkabelung. Diese ist auf WAGO 221 Klemmen gelegt, die mit einem 221-500 Halter auf der Hutschiene fixiert sind.

MMS Box offen.xga

Die externe Relaisplatine macht die Verkabelung etwas aufwendig. Vielleicht gibts mal eine Version 2 der Steuerplatine mit dann 2 MOSFETs onboard für Direktanschluss der Pneumatikventile. Hier der Anschlussplan von Version 1 als quick-and-dirty Handzeichnung:

coolend anschlussplan

Für den Handbetrieb ist es gut nur einen Schalter zu haben, mit dem Luft und Schmiermittel gleichzeitig eingeschaltet werden. Ich habe noch eine 3-polige DIN Buchse mit eingebaut, über die die MMS von einer externen Steuerung wie z.B. LinuxCNC betrieben werden kann. Da kann dann Luft und Schmierung separat gesteuert werden. Zu diesem Zweck habe ich die beiden Eingänge über 2 Dioden zum Schalter hin entkoppelt.

Statt der Schraubklemmen habe ich auf der Steuerplatine WAGO 236 Klemmen verwendet, da sie zuverlässger sind und man für Litze keine Aderendhülsen verwenden braucht. Allerdings haben sie 2 Pins pro Kontakt und die Platine hat nur 1 Loch. Das heisst, einen Pin muss man abschneiden damit sie passen.

CoolEND Platine.xga

Da ich keine Potis mit Gewindehals zur Verfügung hatte, habe ich einen Platinenhalter mit dem 3D Drucker erstellt. Und weil der Stepper-Driver recht heiss wurde, habe ich dem noch einen kleinen Lüfter spendiert, wie man auf den Foto sieht.

Frontplatte

Die Positionen der Löcher für die Frontplatte habe ich mit der FreeCAD PartDesign Workbench Millimetergenau bestimmt. Den Sketch habe ich dann als Flattened SVG exportiert. Mit Inkscape wurden der SVG Datei dann Text und Grafiken hinzugefügt. Schliesslich habe ich das Ganze dann in K40-Whisperer importiert und im K40 CO2 Laser auf mit blauer Farbe besprühter Selbstklebe-PVC Folie gelasert.

Betrieb

Auf der Steuerplatine habe ich die Jumper gesetzt wie in der Aufbauanleitung dazu vorgegeben. Die Position des Potis auf dem Stepper-Treiber habe ich in der Mitte gelassen, da ich keine Infos gefunden habe wie man das am besten justiert. Scheint OK zu sein, da es der Stepper tut.

Anfangs waren einige Gewinde nicht dicht. Ich habe dann um jedes einige Schläge Teflonband gewickelt und es wieder eingedreht. Danach war alles in Ordnung.

Die Peristaltikpumpe ist mir noch nicht ganz geheuer. Der Silikonschlauch am Ausgang dehnt sich gewaltig und schaut im Betrieb einige Zentimeter heraus. Ich bin mal gespannt wie sich das Ganze im Dauerbetrieb verhält:

pumpe.xga

Auch ist mir noch unklar welchen Durchfluss es im langsamen und im schnellen Betrieb haben sollte. Pulsieren tut der Nebelstrahl per se wegen des Prinzips der Peristaltikpumpe. Im langsamsten Betrieb der Pumpe füllt sich ein 2 cl Schnapsglas binnen kurzer Zeit. Das kommt mir viel vor. Wie lange sollte sowas dauern? Wenn jemand Werte hierzu hat, freue ich mich über Feedback.

Ansonsten: Das Ganze tut es bislang und meine Fräse freut sich brav in feinen Nebel gehüllt zu werden.