Materialauswahl und Konzeptionierung einer CNC-Eigenbaufräse

Hallo CNC Gemeinde,

ich habe schon seit mehreren Jahren den Eigenbau einer CNC Fräse vor. Da mir momentan noch die Möglichkeit fehlt, diese in einem Kellerraum aufzustellen, wird die Umsetzung auch sicher noch etwas dauern. Somit habe ich genügend Zeit für die Auslegung und Konstruktion. Zunächst ein paar Eckdaten.

Ich möchte eine stabile Fräse bauen, die ein Materialspektrum von Depron, Schaum, Formenmaterial, Holz, Kuststoff über GFK und CFK bis hin zu Aluminium abdecken soll und das so genau, wie es mit dem geplanten Konzept möglich ist.

Bearbeitungsfläche ca.:

X=1050 mm;
Y= 600;
Z=tbd

Der Grundrahmen soll in herkömmlicher Bauweise mit AL-Profilen aufgebaut werden. Hier habe ich hin und her überlegt ob ich auf eine geschweißte Stahlkonstruktion gehen soll, es aber auf Grund des höheren Aufwandes und der Kosten verworfen.
Bei dem Portalbalken werde ich von der Nutzung von AL-Profilen Abstand nehmen. Hier stelle ich mir einen geschlossenen, bearbeiteten Kasten aus AL-Platten vor. Hier werde ich Eindrücke aus einem Gespräch mit Christian Baron einfliessen lassen.
Im Bereich Spindeln habe ich mich für Kugelumlaufspindeln aus China entschieden, da ein Großteil der Erfahrungsberichte positiv sind und alles darüber hinaus einfach deutlich teurer wird. Linearführungen habe ich hier schon liegen. Hier hatte ich das Glück in der Firma nagelneue Roudrigez Kugelumlaufführungen abgreifen zu können, die mich einen Apfel und ein Ei in die Kaffekasse gekostet haben. Die Roudriguezführungen sehen arg nach Romani aus. Bin da aber nicht sicher.

Vorhanden sind:

8x Linearset BRH 20,
4x Linearset BRH 25,
4x Führungsschiene 20ger 476lg.
2x Führungsschiene 20ger 1000lg.

Somit werde ich auf Y und Z die 20 ger Linearführung verbauen und werde mir für die X-Achse zwei 25 ger Führungsschienen dazukaufen.
Leider weiss ich nicht ob die Sets Vorgespannt sind oder nicht. Vom Gefühl her laufen sie mit einem gewissen Widerstand. Hab mal was von astossen und alleine weiterlaufen gehört. Da sind sie deutlich von entfehrnt, sollte also passen.

Im Bereich Steuerung werde ich auf Bewährtes zurückgreifen. Hier schwebt mir der Einsatz einer TripleBeast vor. Neulich wurde mir von einem Bekannten geraten Servomotoren einzusetzen, da Stepper seiner Aussage nach zu grob sein sollen. Da werde ich mich nochmal schlau lesen. Momentan weiss ich, dass Servos einen guten Schluck teuerer sind, wie da die Preis-Leistungs-Verhältnisse sind, überblicke ich momentan jedoch noch nicht.
Als Frässpindel habe ich eine Luftgehühlte 1,5 kW Kämmerich HF-Spindel mit ER 25 Spannzange liegen, diese muss jedoch mit einem 380V Umrichter betrieben werden. Da ich hier ebenfalls noch nicht weiss was das finanziell und in der Umsetzung bedeutet, ist dieser Punkt ebenfalls noch offen. Die Spindel ist mit dem Lüfter hölle laut, falls sie es werden sollte würde hier also ein Umbau auf z.B. Computerlüfter anstehen.

Ich arbeite seit 2,5 Jahren als Konstrukteur in Bereich Automatisierungstechnik und kann dadurch im CAD Bereich auf Inventor zurückgreifen. Darüber hinaus kann ich einen Großteil der Materialien zum guten Kurs über die Firma beziehen und auch die mechanische Bearbeitung der Bauteile dort vornehmen lassen.

Da ich bereits mit der Konzeptionierung begonnen habe möchte ich hier gern ein paar Konstruktive Sachen in etwas größerer Runde diskutieren...
 
Aluminiumprofile für den Grundrahmen

Aluminiumprofile für den Grundrahmen

Ich habe mich bereits eingehend mit dem Markt im Bereich AL-Systemprofile beschäftigt und habe die Auswahl nun auf zwei Varianten herunter gebrochen. Falls jemand noch einen Tipp für ein Alternativprodukt hat, gern her damit.
Kurz zum angedachten Aufbau. Die Seitenprofile sollen schwere 90x90mm bzw. 100x100mm werden. Die Querprofile dann die dazu passenden 45x90mm oder 50x100 mm Profile in ebenfalls schwerer Ausführung. Eigentlich nix neues...

Da ich Flanschwagen einsetzen werde bietet sich an, die Linearschienen in der Mitte zwischen den Nuten zu positionieren. Hier stehe ich schon länger vor der Frage wie dies am besten umsetzbar ist. Wenn man in die Toleranzen der Profilhersteller guckt, dann wird der mögliche Verzug der Profile im Zehntelbereich angegeben. Somit steht fest, dass die Anlageflächen der Schienen bearbeitet werden sollen.
Da alle bekannten Profile in der Mitte zwischen den Nuten leider keine übermäßig dicke Wandstärke vorweisen, stelle ich mir eine "eben saubere" Bearbeitung und eine Montage der Schienen mit innenliegenden, gezogenen Stahlprofilen vor, die im Lochraster der Linearschiene Gewindebohrungen bekommen und als Abstützung hinter die Anschlagefläche der Schiene geschoben werden. Alternative wäre eine aufgeschraubtes Aluminium Flachprofil, was über die beiden Nuten mit dem AL-Profil verschrauf (und evtl. verklebt wird) und danach bearbeitet wird.

Die Auswahl habe ich auf folgende Profile reduziert:

SMT-Montagetechnik: Profil 10 90x90 schwer LINK

mk: Profil 2011 Serie 50 LINK

Leider hat das mk Profil in der Mitte zwischen den Nuten einen Zwischenraum von 20 mm Breite. Hier würde also kein 20 mm breites Flachmaterial reingehen. Der Runde Hohlraum in der Mitte würde sich perfekt dazu eignen mit Sand verfüllt zu werden. Das mk Profil hat ein höheres Flächenträgheitsmoment als das von SMT, was der Steifigkeit zu gute kommen würde.

Das Profil von SMT wurde, wenn mich nicht alles täuscht, bei der letzten P2 eingesetzt und auch Sorotec scheint diese zu verwenden Click.
Hier könnte das Stahl Flachprofil in dem trapezförmigen Hohlraum sitzen.

Wie siehts mit alternativen Profilen und Ideen aus?

Gruß Marc
 
Hallo Thomas,

danke für den Input. Da es etwas länger dauert sich in das Thema einzulesen, sammle ich erstmal.
Mich würde noch der direkte vergleich mit Seppern interessieren. Kannst du mir da eventuell einen Richtwert geben, welche Unterschiede zu erwarten sind. Manche scheinen ja mit einer gut gebauten Mechanik auch mit Steppern gute Toleranzen hin zu bekommen...
 
Zuletzt bearbeitet:

KarlG

User
Moin,

die Vorgehensweise finde ich schonmal prima.

Die BRH-Führungen kommen von ABBA
Gibt es irgendwelche Aufdrucke, die einen Rückschluss auf die Vorspannung liefern könnten?

Mit:
Bearbeitungsfläche ca.:

X=1050 mm;
Y= 600;
Z=tbd
sind die Verfahrwege gemeint? D.h.: Grundrahmen ca. 1250x750 !?

Was ist mit "Alu-Bearbeitung" gemeint? 4mm Fräser mit 1mm Zustellung oder eher ein 10er ins Volle? :D

Dann könnte das schwere 90x90 sehr knapp werden; das MK2011 gefällt mir persönlich nicht so gut (zu dünnwandig).
Alternativen gibts noch massig, das ergibt sich dann aber aus der zulässigen Durchbiegung - kostet ja auch nicht zu knapp der Kram....

...Servoantriebe sind hier eher als Komfort zu betrachten - also Geschwindigkeit, Dynamik, Laufruhe. Bzgl. Genauigkeit sind eher die Spindeln der begrenzende Faktor. Finanziell haut das schon ganz schön rein - eine Fräse dieser Größe kann man noch gut mit einer günstigen NEMA23-Kombi betreiben.

Gruss
Karl
 
Hallo Karl,

genau, die angegebenen Maße stehen für die Verfahrwege. Durch die Flanschwagen wird der Y-Wagen relativ breit (Bedingt durch den Abstand der Z Führungen, Breite Y-Wagen: ca. 185 mm) somit liege ich nachher eher bei 850 mm Breite über aussen. Das steht aber alle noch nicht final fest. Bezüglich der Länge sehe ich zu, dass ich mit der Spindelachse so gut es geht zwischen die X-Sets komme, damit ich in der Länge nicht unnötig Platz verschenke. Ich hatte bei Rodriguez 25 ger Schienen mit einer Länge von 1240 mm angefragt. Unser Horizontalbohrwerk in der Firma hat einen horizontalen Verfahrweg von 1250 mm. Das wird für die Querträger des Rahmens wohl der limitierende Faktor werden.

Ich werde mir die Sets noch mal anschauen, ob ich was zur Vorspannung finden kann.
Ich könnte mir vorstellen, dass ich hin und wieder (warscheinlich eher selten) mal Aluplatten mit einer gesamtstärke von 10-15 mm bearbeiten werde. Also schonmal nix mit High-Speed-Zerspanung ins Volle etc. Anders herum gefragt, was würdest du einer Fräse wie oben beschrieben in Alu denn zutrauen?
Würde gerne mal überschlägig bestimmen, mit welchen Kräften am Fräser man es in etwa zu tun bekommt.

Das Portal wird wie beschrieben stabil ausfallen. Ich werde die KUS wohl auf die andere Seite des Portalbalkens setzen, da ich die Linearsets nicht gern unterfüttern möchte um die Spindelmutter unter zu bekommen. So ergeben sind günstige Hebelarme. Habe 3D mässig schon was zum anschauen, aber dazu später mehr.

Bei dem mk2011 könnte man die Variante der aufgeschraubten und bearbeiteten Aluplatte anwenden. Dann spielt die Wandstärke nur noch eine untergeordnete Rolle und man kann mehr aufs I gucken.

Alternative zur Variante der selbstgelöteten UHU Boards wären Closed Loop Stepper, wobei man da mit Endstufen bei ca 1000€ landen würde. Ich lasse den Punkt zunächst mal offen, da ich mich noch reinlesen möchte, aber ich tendiere auch eher zur herkömmlichen Variante.

Hast du schon einen Tipp welche Al-Profile sich alternativ eignen würden?

Gruß Marc
 
Edit:

@Thomas

Das Servothema find ich auf jeden Fall interessant und ich werde ich informieren.

ITEM hat mir für meine geplante Montagevariante mit Stahlflach zur Verschraubung der Schiene nicht so gefallen. Könnte aber für andere Variante durchaus eine Möglichkeit sein. Vom mk weiss ich, dass die im Rohzustand relativ gerade sind. Hier gibt es sicher Unterschiede bei denen es abzuwägen gilt. Ich tendiere dazu und Oberseite des und den Sitz der Linearschienen zu bearbeiten, dann könnte man die Schiene Kopfüber auf einem Messtisch mit Distansstücken sauber vormontieren, bzw man hat eine gerade Anlagekante für die Linearschiene.

...Unser Horizontalbohrwerk in der Firma hat einen horizontalen Verfahrweg von 1250 mm. Das wird für die Querträger des Rahmens wohl der limitierende Faktor werden.
...

Ich meine nich die Quer-, sondern die Längsträger.



Gruß Marc
 

KarlG

User
Moin,

na - dann lass uns doch mal überschlägig die Längsträger rechnen. Portal würde ich mal pauschal mit 40kg annehmen, also 200N pro Träger.
L=1240, 200N mittig, Lastfall beidseitig aufliegend, Durchbiegung in mm:

90x90 schwer: 0,038
MK 2011: 0,030
Item Profil 10 100x100: 0,026
120x120 schwer: 0,014
160x160 schwer: 0,005
alternativ dann noch Rechteckprofile von 80x120 bis 90x180. Denke, dass Du bei Deinen Anforderungen mit dem 90x90 noch hinkommst.

somit liege ich nachher eher bei 850 mm Breite über aussen.

Planst Du schon zwei Antriebe auf der langen Achse?

Wie sind die Vorstellungen zu den Verfahrgeschwindigkeiten? Mit einer 16x5 und 1250mm Länge liegt die Grenzdrehzahl bei Lagerungsfall 3 (Fest/Los) bei ca. 1000rpm (5000mm/Min) bzw. Lagerungsfall 4 (Fest/Fest) bei knapp 1500rpm (7500mm/Min). Wenn das nicht reicht, müssen die Spindeln dicker werden, eine größere Steigung kriegen, angetriebene Muttern, oder wasauchimmer...

Ich könnte mir vorstellen, dass ich hin und wieder (warscheinlich eher selten) mal Aluplatten mit einer gesamtstärke von 10-15 mm bearbeiten werde. Also schonmal nix mit High-Speed-Zerspanung ins Volle etc. Anders herum gefragt, was würdest du einer Fräse wie oben beschrieben in Alu denn zutrauen?

Also eher 6mm Fräser mit 1mm Zustellung. Das wären dann geschätzt um 30N Zerspanungsdruck am Fräser. Dann würde ich die Gesamtkonstruktion auf max 1/10mm bei 100N an der Fräserspitze auslegen. Gern besser (steifer). Ist machbar so wie angedacht mit den 90x90 Profilen, wenn der Rest auch passt.

Ich werde die KUS wohl auf die andere Seite des Portalbalkens setzen, da ich die Linearsets nicht gern unterfüttern möchte um die Spindelmutter unter zu bekommen.

Das Unterfüttern halte ich für unkritisch, wenn es richtig gemacht wird. Vorteilhaft wäre natürlich, die Spindel aus dem Späneregen rauszukriegen. Ob die Vorteile überwiegen, bezweifle ich allerdings - da handelst Dir vermutlich auch ein paar "Krücken" ein....
...kommt natürlich auch auf die Konstruktion des Portalbalkens an - bin neugierig auf pfiffige Lösungen. ;)

aber ich tendiere auch eher zur herkömmlichen Variante.

Ich auch.

Gruss
Karl
 
Moin,

na - dann lass uns doch mal überschlägig die Längsträger rechnen. Portal würde ich mal pauschal mit 40kg annehmen, also 200N pro Träger.
L=1240, 200N mittig, Lastfall beidseitig aufliegend, Durchbiegung in mm:

90x90 schwer: 0,038
MK 2011: 0,030
Item Profil 10 100x100: 0,026
120x120 schwer: 0,014
160x160 schwer: 0,005
alternativ dann noch Rechteckprofile von 80x120 bis 90x180. Denke, dass Du bei Deinen Anforderungen mit dem 90x90 noch hinkommst.

Wenn ich nun bei dem schweren 90x90 ger Profil seitlich ein 12x90 mm Aluflach aufklebe/verschraube, in das die Anschraubflächen für die Linearschienen gefräst werden, dann würde sich das I nochmal um ca. 61cm^4 pro Träger aufaddieren. Bei dem Profil jedoch, sollte auch das hinterlegen eines Stahl Flächprofils gut gehen.

Sicher sollte die Durchbiegung klein gehalten werden. Dadruch, dass das die Opferplatte plangefräst wird und das Portal bei einer Durchbiegung der Längsträger sich relativ zur Opferplatte nicht bewegt (da es dem Längsträger folgt), sollte man es hier aber wohl auch nicht übertreiben. Soll ja später zusammen passen und wenn mans ideal steif haben will, dann muss man halt auf Stahlprofile oder sogar Guss gehen. Halten wir also fest, dass das 90x90 Preisleistungsmässig oben auf der Liste steht.


Planst Du schon zwei Antriebe auf der langen Achse?

Wie sind die Vorstellungen zu den Verfahrgeschwindigkeiten? Mit einer 16x5 und 1250mm Länge liegt die Grenzdrehzahl bei Lagerungsfall 3 (Fest/Los) bei ca. 1000rpm (5000mm/Min) bzw. Lagerungsfall 4 (Fest/Fest) bei knapp 1500rpm (7500mm/Min). Wenn das nicht reicht, müssen die Spindeln dicker werden, eine größere Steigung kriegen, angetriebene Muttern, oder wasauchimmer...

Da ich den Einsatz von einem Riementrieb gerne vermeiden möchte, wäre es schön, wenn es mit nur einer Spindel für die X-Achse ausgeht. Die Führungen der Y-Achse haen eine Länge von 800 mm -185/2mm. Dann bin ich bei einem Hebelarm auf die Spindelmutter von l=308 mm (Ortogonal zur YZ-Ebene). Zur Not muss ich den Verfahrweg in Y etwas verringern. Wie siehts mit Erfahrungen aus bis zu welchem Y-Verfahrweg eine Spindel noch vernünftig funktioniert?

Welche Geschwindigkeit ist denn mit TripleBeast und 3 NM Nanotec Steppern möglich. Ich habe bereits in erwägung gezogen auf der X-Achse eine 20x5 er KUS zu verbauen.


Das Unterfüttern halte ich für unkritisch, wenn es richtig gemacht wird. Vorteilhaft wäre natürlich, die Spindel aus dem Späneregen rauszukriegen. Ob die Vorteile überwiegen, bezweifle ich allerdings - da handelst Dir vermutlich auch ein paar "Krücken" ein....
...kommt natürlich auch auf die Konstruktion des Portalbalkens an - bin neugierig auf pfiffige Lösungen. ;)
l

Dadurch das ich die KUS auf die Rückseite des Portalbalkens positioniere komme ich mit der Frässpindelachse deutlich näher an die Linearführungen der Y-Achse heran. Das hat den Vorteil das ich mit der Frässpindelachse leichter zwischen die X-Fühungswagen komme und somit die Hebelarme optimiert werden können. Die KUS liegt somit etwas tiefer, hier habe ich an eine Einhausung aus AL-Blech gedacht. Das man evtl. mit Bürstenleisten abdichten könnte. Wenn das mit den Bürstenleisten nicht passt ist es aber kontraproduktiv wenn man sich dadurch eine Wanne erzeugt in der sich Späne sammeln. Ich habe beide Varianten im CAD, werds mal aufbereiten und reinstellen.


Danke schonmal für die Tipps!

Gruß Marc
 

KarlG

User
Halten wir also fest, dass das 90x90 Preisleistungsmässig oben auf der Liste steht.

Ja. DIe 0,038 sind auch nur ein theoretischer Wert - Du hast ja keine mittige Punktlast, sondern eine verteilte über ca. 200mm, ausserdem eine Teileinspannung und die zusätzliche Stützwirkung der Linearführung und evtl. der inneren Unterstützung. Ich meine das reicht.

Wie siehts mit Erfahrungen aus bis zu welchem Y-Verfahrweg eine Spindel noch vernünftig funktioniert?

Meine persönliche Schmerzgrenze liegt bei ca. 700mm Portalbreite bei einem mittigen Antrieb. Das hängt aber von vielen Faktoren ab (Steifigkeit des Grundrahmens, der Führungen, Stützweiten usw.) Schlussendlich musst Du entscheiden, wieviel Verzug an den Seiten noch tolererierbar ist, was wiederum von den berabeiteten Materialien und Fräserdurchmessern abhängt. Ich würde so an die Frage rangehen, was von dem angepeilten Verfahrweg "muss" ist und was "nice to have" und dann evtl. ein bisserl mogeln.. :D

Welche Geschwindigkeit ist denn mit TripleBeast und 3 NM Nanotec Steppern möglich.

Per Parallelport mit 100kHz schaffst Du mit dem tb im Zehntel mit einer 16x5 ca. 14m/Min (Einzelachse) - bei 3 Achsen gleichzeitig ca. 9-10m/Min. Da haben die Stepper aber meist keine Kraft mehr. Realistischer Produktivwert im Eilgang sind ca. 8000-8500. Dann musst Du noch die bewegten Massen betrachten. Wenn Du auf der langen Achse den einsetzt, sind mit einem 40kg-Portal sicher um 8000 drin. Die anderen Achsen sind unkritisch.

Das hat den Vorteil das ich mit der Frässpindelachse leichter zwischen die X-Fühungswagen komme

Finde ich eher keine gute Idee. Die Hebel würde ich and der Stelle nicht zu hoch hängen und in der Praxis ist es (imho) von Vorteil, wenn der Fräsermittelpunkt bis Vorderkante Aufspannplatte kommt. Dann entsteht beim Überfräsen da auch keine "Wanne" und Du kannst längere Werkstücke plan vorne überstehen lassen.

Gruss
Karl
 
Hallo,

Meine persönliche Schmerzgrenze liegt bei ca. 700mm Portalbreite bei einem mittigen Antrieb. Das hängt aber von vielen Faktoren ab (Steifigkeit des Grundrahmens, der Führungen, Stützweiten usw.) Schlussendlich musst Du entscheiden, wieviel Verzug an den Seiten noch tolererierbar ist, was wiederum von den berabeiteten Materialien und Fräserdurchmessern abhängt. Ich würde so an die Frage rangehen, was von dem angepeilten Verfahrweg "muss" ist und was "nice to have" und dann evtl. ein bisserl mogeln.. :D

Ich denke, das man den vollen Verfahrweg in Y eh nur mit Materialien wie Sperrholz, Balsa, evtl. GFK, Formenmaterial (Ureol, MDF), Depron und ähnlichem nutzt. Kleinere AL-Teile bei denen es auf Präzision ankommt, spannt man dann halt am Anfang bzw. Ende der X-Achse und in Y mittig auf. (Ich denke mit mogeln war ähnliches gemeint)

Per Parallelport mit 100kHz schaffst Du mit dem tb im Zehntel mit einer 16x5 ca. 14m/Min (Einzelachse) - bei 3 Achsen gleichzeitig ca. 9-10m/Min. Da haben die Stepper aber meist keine Kraft mehr. Realistischer Produktivwert im Eilgang sind ca. 8000-8500. Dann musst Du noch die bewegten Massen betrachten. Wenn Du auf der langen Achse den einsetzt, sind mit einem 40kg-Portal sicher um 8000 drin. Die anderen Achsen sind unkritisch.

Dann wirds wohl auf eine 20x5 er KUS hinauslaufen. Berechnungen werde ich parallel in einer Exeltabelle machen, dann kann man etwas hin und her spielen.

Finde ich eher keine gute Idee. Die Hebel würde ich and der Stelle nicht zu hoch hängen und in der Praxis ist es (imho) von Vorteil, wenn der Fräsermittelpunkt bis Vorderkante Aufspannplatte kommt. Dann entsteht beim Überfräsen da auch keine "Wanne" und Du kannst längere Werkstücke plan vorne überstehen lassen.

Ein anderer Weg wäre die Opferplatte z.B. auf Nutenplatten nur im Verfahrbereich zu positionieren und komplett zu Überfräsen. Die Position der Frässpindelachse zu den Linearsets der X-Achse ist ja relativ einfach über den Versatz zwischen Linearsets X-Achse/ Portalbalken in den Seitenwangen anzupassen.

Werd mal sehen, ich finde die Lösung der Spindel hinter dem Balken elegant. Bei dem Thema fliesst noch die Montierbarkeit und Zugänglichkeit zu Schmierstellen ein. Das wäre das nächste Thema wo man drüber reden könnte/sollte.

Gruß Marc
 

KarlG

User
Ich denke mit mogeln war ähnliches gemeint

Nein - eher die nötige Portalbreite auf den Prüfstand, Z-X-Platte (bzw. Z-Y) so schmal wie möglich, sich mit dem nötigsten begnügen (etwas über 500mm Verfahrweg reicht ja vermutlich) und dann die Portalwangen (und damit die Stützweiten der Führungen) etwas größer dimensionieren. Dann kann das aufgehen, wenn der Rest steif genug ist.

Dann wirds wohl auf eine 20x5 er KUS hinauslaufen.

Das würde ich versuchen, zu vermeiden, wenns irgend geht...
..die größere Masse klaut Dir ordentlich Dynamik.
Ich sehe auch noch nicht, dass das nötig ist. Wenn man die Führungslänge zu 1240 annimmt und die Breite der Portalwangen zu 200, bleiben effektiv 1040mm Verfahrweg. Dazu die Länge der Mutter mit (großzügig) 60mm - bleibt eine effektiv nötige Spindellänge von 1100mm. Mit Lagerungsfall 4 kannst Du damit ca. 1800rpm fahren. Das sind mit 5mm Steigung 9m/Min - also mehr, als die Stepper hergeben.

Werd mal sehen, ich finde die Lösung der Spindel hinter dem Balken elegant.

Ja - ich auch. Ist eben die Frage, ob die Vorteile überwiegen. Manchmal verliebt man sich ja in Details (grade, die viel Arbeit gemacht haben) und kann nicht mehr loslassen :D

Gruss
Karl
 
Nabend,

hier beide Entwürfe, alles noch nicht so ausgegoren.

Variante 1:

Variante_1.jpg

Variante_1.1.jpg

Variante_1.2.jpg


Variante 2:

Variante_2.jpg

Variante_2.1.jpg

Bei Variante 2 bin ich noch nicht so schlüssig wie man das ordentlich montiert bekommt.

Der Abstand der Frässpindelachse zu den unteren Sets ist bei beiden Varianten sogar annähernd gleich. Eventuell kann man bei Variante 2 die Spindelmutter für Y noch etwas in die Platten einlassen. Muss mir wenn Zeit ist mal genauer Gedanken machen, wie die Varianten zu montieren sind. Als Schwierigkeit sehe ich die sich gegenüberstehenden Setz von Y und Z bei Variante 2. Das wird Probleme bei der Montage geben. Das ist bei Variante 1 deutlich einfacher, hier kann die Z-Achse mit der Platte und den Sets für Y komplett vormontiert und dann mit den Setplatten der Y-Achse verschraubt werden.

Ich denke ich werde sehen, dass ich noch etwas Gewicht reduziere. Das Portal der Variante 2 ist so noch etwas übergewichtig.


Gruß Marc
 
Hallo Marc,
sieht schon richtig gut aus, wäre es eine Überlegung wert die Schlitten in der X ein wenig auseinander zu nehmen, dann hast weniger Kippmoment die geht halt ein wenig auf den Arbeitsbereich.

Gruß Thomas
 
Hallo Thomas,

die genauen Abstände stehen noch nicht fest. Das werde ich bei Zeiten noch anpassen/ optimieren.

Was mich momentan beschäftig sind die Gewichte. Wenn ich mir das so angucke dann ist das Portal schon ne Ecke massiv. Da kann man sicher noch Material sparen.

@Karl

Bitte kläre mich doch mal auf, wie man beim 4. Einspannfall (Fest/Fest) mit der thermischen Ausdehnung umgeht? In den meisten Fällen wird wohl die herkömmliche Fest/Loslagerung eingesetzt. Ich kann mir kaum vorstellen, dass überhaupt jemand bei Eigenbauten den Aufwand treibt eine Fest/Fest Lagerung zu realisieren.

Gruß Marc
 

KarlG

User
@Karl

Bitte kläre mich doch mal auf, wie man beim 4. Eulerfall mit der thermischen Ausdehnung umgeht? In den meisten Fällen wird wohl die herkömmliche Fest/Loslagerung eingesetzt.

Eulerfall trifft hier eher nicht zu - denke, Du meinst den Lagerungsfall 4 (fest/fest)!?
Primär gehts um die gestützte Länge (durch Doppellagerung pro Ende) - weniger um die feste EInspannung.

2 mögliche Varianten:
1. Das zweite "Festlager" wird beweglich angeordnet (bzw. die Welle darin) und stützt nur
2. Die Welle wird in das zweite Festlager federnd (auf Zug) eingespannt.

Ich kann mir kaum vorstellen, dass überhaupt jemand bei Eigenbauten den Aufwand treibt eine Fest/Fest Lagerung zu realisieren.

Der Aufwand ist gar nicht so hoch - das ist ja überwiegend konzeptionelle Arbeit; die Umsetzung ist nicht deutlich aufwändiger als bei der herkömmlichen Lösung, wenn der Ansatz schon danach gewählt ist.

Gemacht wird es vermutlich deshalb selten, weil das Niemand weiss und/oder sich das mit konventionell abgedrehten Spindelenden nur schlecht bis gar nicht umsetzen lässt. Wenn man gleich eine Hülsenlösung plant, spart man das abdrehen und hat alle Freiheiten, das umzusetzen. Oder auch nach Bedarf nachzurüsten.

Gruss
Karl
 

KarlG

User
Zu den beiden Varianten: Die würde ich beide so nicht bauen.

Variante 1:

Entwurf.jpg

Bei (1) hast Du ein "wunderbares" Gelenk, um das die Z-Achse federt. Wenn Du den Kasten hinten zumachst, wird das etwas besser, aber nicht gut.
Eine bessere Lösung, als die unteren Y- und Z-Lager genau gegenüber an eine Platte zu schrauben, kenne ich nicht. Wenn die Mutter nach hinten soll, würde ich zumindest die untere Y-Führung nach vorne nehmen.

Der Abstand zw. den EInspannungen (2) - also die freie (ungestützte) Höhe der Portalwange - ist eines der kritischsten Parameter an der ganzen Fräse. Das Ding ist als Fall1 (einseitig eingespannt) anzunehmen und freie Länge geht ^3 in die Durchbiegung ein.
Wenn Du also einen Portaldurchlass ab ok Grundrahmen von 160mm "brauchst", musst Du mit der Konstruktion minimum ca. 4cm höher gehen. Aus ca. 180mm Abstand zw. den EInspannpunkten werden dann 220mm.
Für 20mm starke Portalwangen bedeutet das fast eine Verdopplung (!) der Durchbiegung (querverzug Portal).

Das würde ich auch in Variante 2 ändern. Untere Schiene des Portalträgers weiter hoch und den gesamten Portalträger weiter runter.
Z-Achse würde ich die unteren Wagen zusätzlich höher setzen, um die Frässpindel so weit als möglich aus dem Arbeitsraum rausfahren zu können. Das ist alles nicht nutzbarere Raum, der Dir die Hebel unnötig lang macht.

Warum eigentlich kein Alu-Profil für den Portalträger?

Gruss
Karl
 
Hallo Karl,

natürlich nicht Euler... Geht um kritische Drehzahl und nicht um Knickfälle, pardon.
Ok, also die Stützweite des Loslagers vergrößert incl. alxialem Freiheitsgrad für thermische Dehnung, verstehe. Wäre ne Möglichkeit für die Spindel in X.

Bei dem Portal werde ich mal gucken ob ich doch ein Al-Profil einsetze um Gewicht zu optimieren. Evtl. 160x40 mit oder ohne aufgeschraubten Platten.

Gruß Marc
 

KarlG

User
..achso - noch die 3:

Entwurf.jpg

das sehe ich immer wieder und verstehe nicht, warum die Leute sowas machen!? Hat dieser Abstand irgendeinen Sinn?
Kostet Dich minimal 2cm mehr Trägerlänge - sind zugegeben nur 2µ mehr Durchbiegung. Aber unnötige 2µ, wie ich meine.
Da Du sowieso schon um jeden cm Spindellänge kämpfen musst, würde ich genau das Gegenteil tun - überstehen lassen.

So:
DSC_0057.jpg

Gruss
Karl
 
Ansicht hell / dunkel umschalten
Oben Unten