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toerde
03.01.2013, 00:52
Hallöchen.
Ich lese schon seit einiger Zeit bei euch mit, habe Ideen gesammelt und möchte jetzt das Projekt CNC-Portalfräse in Angriff nehmen.
Zu aller Erst:

Ich heiße Christian, komme ursprünglich aus Hamburg und studiere momentan Maschinenbau im Harz.

Auf die Seite bin ich durch Zufall gestoßen, als ich mir Bilder von Eigenbau-Fräsen angesehen habe. Besonders gut gefallen haben mir die Fräsen von

flug2905 --> http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/204736-CNC-Fräse-Eigenbau und
Turbine Boli --> http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/339106-CNC-Fräse-3.0

Die Konstruktion ist in meinem Kopf eigentlich schon abgeschlossen. Worüber ich mir allerdings noch Gedanken mache ist die Ansteuerung, da das für mich absolutes Neuland ist.
Und genau DA brauche ich eure Hilfe :-)

Komme ich also zum Fragen-Teil :-)
1) Ich habe zwei Komplett-Systeme gefunden. Vielleicht könnt ihr was dazu sagen? Kann man was damit anfangen, oder kompletter Murks?

A. http://benezan-electronics.de/shop/product_info.php?products_id=68
B. http://rc-letmathe.de/product_info.php?cPath=61_159&products_id=1353

2) Mir schwebt eine Kugelumlaufspindel mit 5mm Steigung vor. Ich möchte größten Teils Aluminium fräsen. Welches Haltemoment ist ca. von Nöten?

Ich danke euch schonmal :-)

Grüße

Der Chris

Optimist
03.01.2013, 08:39
Haltemomet mit einer Schnellspindel im Einsatz... da reichen Dir 2Nm Motore da die Spindel die Übersetzung macht .... allerdings wie gesagt Schnellspindel... für Aufgaben mit Moment ist die Fräse eh die Falsche! Je nachdem was Deine Z Achse wiegt ( 5mm sind bei KGT deinitiv nicht selbsthemmend und geringere Steigungen machen die KGT SEHR EMPFINDliCH da die Kugelgrösse drastisch runtergeht) brauchst Du hier eine Untersetzung ....
Wichtiger ist noch, dass Du mit einer möglichst hohen ( im Bereich der zulässigen ) Betriebsspannung der Endstufe rangehst ... schnellere Stromeinprägung und bessere Charakteristik der Motore!! Aber Achtung Spannugnen über SChutzkleinspannung erfordern dann irgendwann mal entsprechende Vorkehrungen!!!

VOrteil: bei den 2mm Steppern ... Bei einer guten 16x5 KGT und der richtigen Konstruktion hast DU evtl eine Durchrast/ Überlastfunktion wenn es mal zum Crash kommen sollte gratis .... der Motor verliert Schritte und macht nicht unbedingt die Spindel kaputt. (sollte nicht als Dauerbetrieb verstanden werden, aber kann Dir Teile vor Beschädigung bewahren!)

Ansonsten ( 16x 5 ist Standard und oftmals billiger als 12x X)

Die Benezan Steuerung ( Triple Beast) ist klasse!!! - Habe ich auch!!

toerde
03.01.2013, 11:03
Vielen Dank schonmal für deine Antwort :-)
Jetzt habe ich allerdings noch ein paar Fragen ^^

- Was verstehst du unter Schnellspindel ?
- "Für Aufgaben mit Moment ist die Fräse die Falsche" ... Wie darf ich das verstehen? Wann gibt es Aufgaben mit und wann ohne Moment, wozu brauche ich was, und welche Fräse ist jeweils geeignet?
- Was für eine KGT kannst du empfehlen? Hast du vielleicht einen Link zu einer günstigen Bezugsquelle? 2mm Steigung Vorteilhafter? Oder 10mm und größere Untersetzung?
- Was sind 2mm Stepper ?
- Hast du eine Durchrast/ Überlastfunktion ?

Hoffe, das sind nicht zu viele Fragen ^^

Grüße

Der Chris

Optimist
03.01.2013, 16:58
Motoren haben normalerweise eine gewisse sagen wir "Eignung" Wenn Du mit einem 4er Schaftfräser arbeitest brauchst Du auf Grund des geringen Durchmessers Drehzahl um auf Schnittleistung zu kommen...
Hohe Drehzahl Schnellspindel - oder Kress oder halt irgendwas was schnell dreht... Da Leistung aber nun mal aus Drehzahl und Drehmoment hervorgeht können nicht beide Parameter gleich ausgeprägt sein!
somit ist das Drehmoment eher klein bei solchen Spindeln... Man kann also damit keine hohen Momente aufbringen. ( Große Fräser oder Messerköpfe sind da nix!!) Bei Langsamläufern mit moment wuerde die reaktion des Spindelmomentes die Struktur überlasten!

ZU den Spindeln ...Ich weiss nicht was Du an physikalischer Auflösung brauchst also Weg / Winkelvollschritt. ich bin mit meinen Hiwin 16x 5 Spindeln ( Stephan Koehler CNC) bisher sehr gut gefahren ...

Je nach Mikroschritteinstellung erhälst Du daraus dann Deine finale Schrittauflösung!

z.b. 200 Schritte / Umdrehung ist bei 16x5 0.025mm / Schritt bei 1/8Mikroschritt 3,xx Mikron... so Toleranzarm und Spielarm wirst Du Deine Maschine gar nicht erst hinkriegen!!!


Allerdings musst Du für Deine Auswahl definieren:

-Toleranzfeld absolute Positionstoleranz IT 7(54Mikron akkumulierte Positionsgenauigkeit auf 300mm Länge) ; IT 5 ( 22 Mikron akkumulierte Positionsgenauigkeit auf 300mm Länge); IT 3
-Spindelqualität ( IT7 gibt es mit geringem Umkehrspiel (8.. 10 Mikron) ( gerollt) und mit kaum merklichem Umkehrspiel ( 4 Mikron) ( Feinstgewirbelt)
IT5 gibt es mit Vorspannung also ohne Umkehrspiel!
IT3 und IT1 willste nicht bezahlen glaub mir!!
-Spielfreiheit oder Spielarmmut oder zulässiges Spiel Was Du halt brauchst
-erforderliche Tragzahlen ( Hiervon ist u.A. die Crashfestigkeit und Haltbarkeit beeinflusst!

Klar - je genauer es werden soll desto teuerer wird es auch!

Sorry 2mm... Sollte 2Nm heissen

Also nachdem ich mich beraten lassen habe bin ich von 16x2 Spindeln wegen der Anfälligkeit definitv weg.
Ob Du 16 x 5 oder 16 x 10 willst hängt von der angestrebten Verfahrgeschwindigkeit ab! Bei 16x10ern brauchste halt dann auch stärkere Motore + Endstufe

Aber ob Du das wirklich brauchst ist die Frage ... Kleine Maschine - Hobbybetrieb - Alu wirst Du bei der gegebenen Struktur eh nicht mit mehr als 1m/min bearbeiten!



Aufgabestellung ganz einfach - nachdem Du Maschinenbau studierst ...

A) - tech Mechanik - rechne Dir doch einfach die Axiale Vortriebskraft aus die Du mit einem Motor und der entsprechende Spindelerreichen kannst...

B) Finde die Worst Case Bedingungen und rechne die Maschinenstatik im Crashfall! Dann weisst Du selber wo Deine Maschine steht bzw was Du verbessern kannst!


Hoffe das hilft Dir bei der Findung etwas!

toerde
03.01.2013, 18:15
Das hat mir auf jeden Fall schon sehr geholfen, vielen Dank :-)
Jetzt habe ich auch verstanden, was du mir sagen wolltest.
Klar, wenn der Fräskopf kaum Druck ausübt und für seine Tätigkeit etwas Zeit hat, muss die Konstruktion nicht so viel abfangen als ob der Fräser da mit Pauken und Trompeten einmarschiert.
Und da ich ja Zeit habe, ist das vollkommen ok :-)

Nur das mit den Kugelumlaufspindeln ist noch so ein Ding.
Ich habe da ein Angebot gefunden. Meinst du, das taugt etwas?

http://www.cnc-discount.de/epages/62924595.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/62924595/Products/%221605%20x%20%20300mm%20Kugelumlaufspindel%20komplett%22

Gibt es einen nennenswerten Vorteil von 20mm KGT gegenüber den 16mm Varianten?

Grüße

Christian

Optimist
03.01.2013, 19:18
Den Angaben nach ist es IT7 Endenbearbeitet und belagert... Aber Bruttolänge 270mm! Mit ca 150mm effektivem Verfahrweg wirste ausser für die Zachse sicher nicht weit kommen!

Außerdem wenn ich rechne ...

30 cm Spindel 1605 Hiwin kost 15 Euro unbearbeitet
Fest und Loslager mit Spindelmutter 15 Euro
Die Kugelumlaufmutter gibts ab etwa 75 Euro Flanschmutter ist normalerweise teuer!
Endenbearbeitung in China so ab 30 Euro
Und die Lagerböcke schenkt er dazu ( normalerweise zwischen 30 und 50 Euro zusammen)


Entweder ist der Verkäufer ein wahrer Menschenfreund der selber kein Geld braucht oder irgendwas is da merkwuerdig

Ich habe jedenfalls die Erfahrung gemacht, dass das was taucht auch kostet!


20 mm gegenüber 16mm Spindeldurchmesser : Wenn Du gross baust hat ein Stab durch sein Eigengewicht eine natürliche Durchbiegung ... bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten machst Du mit Deiner Spindel also "seilschwingen" - Dick
biegt weniger schnell durch als dünn ... außerdem hast Du mehr tragende Kugeln auf in den Gängen -> Höhere Stabilität wenn man die braucht... Knicklast bei Ausnutzung der max Länge ist auch bei 20mm besser d.h. da kannst grösser bauen als mit einer dünnerne Spindel! ... Ist aber teurer ... Materal, Bearbeitung und Antrieb endstufe alles das musst Du auf die geänderten Massen bzw Inertia Verhältnisse anpassen! Ich sehs an meiner "Weihnachtsfigur" ... mehr Masse = TRÄGER!!! Für "drehzahlcharakterisierte Wellenleistung Deiner Frässpindel " brauchst Du -wenn Du richtig und systematisch konstruierst- glaube ich nicht so hohe Belastbarkeit.
Anbei ein Bild meiner "Kleinen" ( hatte grade kein Lifebild zur Hand) ..Wiegt grade mal 36 KG gesamt und kann trotzdem Alu wie man sieht. ( Hängt allerdings auch mit der Größe zusammen, daß die Maschine steif genug ist!)
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toerde
04.01.2013, 14:30
"Ich habe jedenfalls die Erfahrung gemacht, dass das was taucht auch kostet!" ... sehe ich genauso.
Wusste nur nicht was man ausgeben muss, damit man vernünftige Qualität bekommt. Das man mehr ausgeben kann ist klar, ist ja immer so :-)
Also deiner Meinung nach nicht so eine gute Qualität. Schade ^^ Aber man hätte ja mal Glück haben können.

"Material, Bearbeitung und Antrieb Endstufe alles das musst Du auf die geänderten Massen bzw Inertia Verhältnisse anpassen!" ... hast du vielleicht ein paar Berechnungsunterlagen? Am Rechnen soll es nicht scheitern, nur weiß ich grad gar nicht so Recht, was ich alles berechnen muss. Selbst die Statik ist so eine Sache, da ich eigentlich vor hatte das Grundgerüst aus Alu-Profil zu bauen. Und das wird ja so gut wie immer verschraubt.

Deine "kleine" gefällt mir sehr sehr gut. Da hast du den kompletten Rahmen aus Fräs-Teilen zusammengesetzt, oder? Aluminium oder Stahl? Geschraubt oder geschweißt?
Gibt es da eine Anleitung zu? Oder hast du noch ne CAD-Zeichnung / Teileliste ?
Welche Verfahr-Wege hast du mit der kleinen?

Grüße

Christian

PS: der CPU-Lüfter ist der absolute Knaller !!! :-)

Optimist
04.01.2013, 16:24
erstmal zu der KLeinen . Auch die ist nicht FEM gerechnet - nicht mal ansatzweise... Modale aspekte ganz außen vor! da habe ich weder die nötige Ausrüstung noch die Erfahrung in der Modellierung... aber die grundlegende Statik rechen ist einfach!

Bearbeitungsraum ist so 200x200x80. mit bis zu Ffwd 1,5m/Minute in Alu ( gemacht ist sie aber eigentlich für Kunststoffe....
http://www.youtube.com/watch?v=2XhJeNMgVnA&list=UURGI3_5udLsJcAknTkt6Dpg&index=7



Bzgl Daten...Zeichnungen und Modelle gebe ich nicht weiter sorry!

Und der CPU Lüfter ist eine extra Leistungsklasse ... wenn die Ausligung stimmt, nimmt er bei 32000RPM 1,8 KW im statischen Druck und eignet sich für eine Strahgeschwindigkeit von ca 240 ..260 km/han einem Megamotor... allerdings sind Wurfsterne in D verboten und so habe ich mich noch nicht getraut den zu testen!!!


929484 929485

Zur Statik

Geh vom Haltemoment Deines Motors aus - Über die Steigung des Spindeltriebes kriegst Du die Axialkraft raus ...
Für den Crashfall sollten Deine Spindelendlager ( zumindest das Festlager diese Kraft *Sicherheitsfaktor ( Cstat incl Sicherheit darf nicht erreicht werden)axial abkönnen!)
Deine Spindel/ Kugelmutter kombination sollte nicht an Ihre Cstat Grenzen kommen ( ein gutes Stück davon wegbleiben und die Knicklastfähigkeit ( Tabelle im Herstellerkatalog sollte auch noch im grünen * Sicherheit sein!) Sicherheit nach Bauchgefühl und Portemonaie!

Soweit kannst Du diese Berechnung für alle 3 Achsen getrennt machen!

Jetzt suchst Du dir für jede einzelne Achse einen möglichst kritischen Crashpunkt ( aller drei Achsen) hinsichtlich Kraftrichtung und daraus resultierendem Moment auf die Kugelbüchsen bzw Wägen und Traverse!

Je nach Anordnung bildet Deine Kugelmutter den Angelpunkt ( mit 2 Spindeln / Achse in richtiger Anordnung wirst DU natürlich kernig besser)

AUs den resultierenden Momenten und dem Datenblatt sowie den Belastbarkeiten der Wägen / Kugelbüchsen kannst DU abschätzen ob die ser Schlag trifft oder nicht.

Für die Reststruktur kannst Du über Torsionskästen und Matreialquerschnitte entsprechende Steiffigkeiten erreichen was aber nicht wirklich eine sichere Aussage für Maßhaltigkeit unter hoher Last ist, da Deine Kugelbüchsen hier das schwache Element sein duerften .... Ich denke DU kannst hier im ersten ansatz mit Biegemoment und Verformung eines quadratischen Rohres rechnen alles was sonst noch an Material drin ist macht es tendentiell besser!


Ich habe nicht gesagt daß die Spindeln nix taugen ... ich habe nur gesagt, daß die mir SEHR VERDÄCHTIG günstig vorkommen und ich da eher die Finger weglassen wuerde!- Die traversierten Wellen sind eigentlich auch nicht sooo dolle aber halt bezahlbar!!!

Ich habe auch nicht das obere Ende der Ausstattungsvielfalt verbaut aber die Kleine kriegste soo günstig nicht hergestellt...