Aufbau eines CNC-Maschinenbausatzes von Dold-Mechatronik

Hallo an alle,

erst einmal Wünsche ich euch allen ein Gutes neues Jahr.

Seit vielen Jahren bin ich schon im Besitz einer selbst gebauten CNC-Portalfräse, welche ich auch schon mehrfach Umgebaut und verbessert habe.
Durch die weiter Ansteigenden Zahl von Flugmodellbausätzen, welche damit gefräst wurden, strebe ich schon längere Zeit an, eine neue Maschine zu bauen. Zuerst habe ich mich etwas umgeschaut nach passenden Material, sowie Linearführungen und auch Spindeln. Ich hatte bei Ebay Kugelumlaufspindeln gefunden, welche durch einen Gewerblichen Verkäufer angeboten wurden. Durch seinen Shop-Namen habe ich mir gedacht, ich schaue mal ob er auch eine Website hat.
Diese hatte ich auch direkt gefunden, und siehe da, da bekommt mal alles was man brauchen kann.
Ich wollte einige Details noch von Ihm wissen, darauf hin schrieb ich Ihn an und bekam auch sehr schnell eine Antwort. Nachdem ich mitteilte was und in welchen Format ich dieses Projekt plante, bot er mir an, er könne mir ein Angebot für einen Bausatz machen und schickte mir ein CAD Bild mit.
Die Maschine war genau mein Ding und ich gab im die Maße 1000 x 400 mm Verfahrweg.

CNC-Maschine Dold.png

Weil der Bausatz erst ganz neu ins Programm kam, dauerte es ein paar Tage mit dem Angebot.
Dann war es soweit und ich erhielt ein schriftliches Angebot über den Bausatz. Bei einem persönlichen Telefonat konnten noch Kleinigkeiten geklärt werden, sowie die Lieferdauer. Da ich zu Weihnachten eh geplant hatte in den Schwarzwald zu fahren und die Firma nur 4km entfernt war, entschied ich mich für eine Abholung. Alles war geklärt und somit habe ich den Bausatz direkt bestellt.
Um diese Verfahrwege gescheit hinzubekommen, hat die Maschine die Maße 1200 x 600 x 450 mm.
Bei der Abholung nahm sich der Firmeninhaber sehr viel Zeit, um den Zusammenbau bis ins Detail zu erklären.
Nachdem ich nach Weihnachten wieder zurück war, musste ich nun erstmal 90 Kg Material in den Keller bringen und sortieren.

Die Zusammensetzung ist wie folgt: Einige Große schwere Alu Profile, zum Verschrauben der Aluprofile dienen gelaserte 10mm Stahlplatten, Kugelumlaufspindeln SFU1605, Linearführungen in 20mm auch Kugelumlauf geführt , sehr viele Schrauben.

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Als erstes mussten die Gewinde noch in die Aluprofile geschnitten werden. Mit der Bohrmaschine und nem Tropfen Öl geht das recht schnell. Die Z-Achse haben wir bereits bei der Abholung schon montiert, damit er mir schon mal erklären konnte, was zu beachten ist.
Die Linearführung der Z-Achse habe ich dann zu Hause eingebaut und das Aluprofil montiert.

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Als nächstes kam dann das Aluprofil 600mm mit der gestützten 20mm Welle dran. Die untere Welle wird zunächst am Aluprofil genau ausgerichtet. Die obere Welle wird anhand der unteren Welle ausgerichtet. Das Seitenportal aus Stahl, welches das Loslager aufnimmt, wird zuerst montiert.

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Nun kommen die Führungslager nach dem einfetten auf die Wellen. Als nächstes wird die Spindel vormontiert und mit dem Festlager in das andere Seitenportal eingebaut. Danach kann diese Bauteil eingebaut und verschraubt werden.

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Die Stahlplatte zur Verbindung mit der Z-Achse kann nun montiert werden. Dabei ist zu beachten, dass an den Führungslagern die beiliegenden Distanzplatten mit montiert werden müssen, damit genug Platz für die Spindel ist.

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Mittlerweile habe ich die Maschine in 3 Elemente gebaut, um diese dann zu zweit leichter an denn Stellplatz zu bekommen. In der X-Einheit ist bereits die Energiekette sowie die Kabel für die Motoren und die Endschalter montiert. Morgen sollen dann noch die Endschalter in die Y-Z Verbindungsplatte gebaut werden und die Maschine an den eigentlichen Stellplatz verbracht werden, dann dort fertig montiert werden.

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Ich werde dann weiter berichten, natürlich mit Bildern.
Zuvor muss jedoch das alte Fräsportal abgebaut werden. Wer evtl. daran Interesse hat, kann sich per PN bei mir melden. Ist gut geeignet wenn man sich mal paar Holzteile machen will.

Gruß Ralf
 
Sehr schön, interessanter Ansatz mit den Aluprofilen statt Vollmaterial. Darf man Fragen was der Bausatz gekostet hat ?
 
Bausatz

Bausatz

Hallo Grobalt,

ich hatte noch die Energieketten, 30 Nutensteine, die Motorkupplungen und die Eurohals Aufnahme extra dazu bestellt.
Da war dann der Endbetrag 1375,--€ , wiegt dann an Material so 90 Kg. Ist absolut Spielfrei und ist gut zusammen zu bauen.

Gruß Ralf
 
Hallo Ralf,

macht einen sehr soliden Eindruck, könnte für mich auch interessant werden. Daher werde ich deinen Bericht verfolgen, bitte berichte weiter so detailiert !

VG Udo
 
Schmiernippel

Schmiernippel

Hallo Kevin,

die Muttern müssen vor Erstbenutzung einmal geschmiert werden, danach kommt es auf die Anzahl der Betriebsstunden an, wann ein Schmieren erforderlich ist. Laut Dold-Mechatronik soll man in regelmäßigen Abständen prüfen, ob auf der Spindel noch ein Schmierfilm vorhanden ist. Ich habe mir überlegt, wenn es soweit ist, die Mutter von der Trägerplatte abschrauben und dahin bewegen bis man diese Schmieren kann. Ich schätze das es vielleicht einmal im Jahr der Fall sein wird. Mit den Führungslagern wird es schwieriger, da hab ich noch keinen Plan gemacht, wie die nachgeschmiert werden. Wird mich aber an die Firma Dold damit noch mal wenden.

Gruß Ralf
 
Motage der Elemente

Motage der Elemente

Hallo alle Zusammen,

heute morgen habe ich die letzten Vorbereitungen zur Endmontage durchgeführt. Dazu gehörten noch die Endschalter der Y und Z-Achse an die Verbindungsplatte YZ zu montieren. Das Portal hat den Vorteil, dass die Verbindungsplatte mechanisch gegen die Seitenportale sowie gegen die Lagerplatten der Z-Achse fahren kann. Dies soll natürlich nicht passieren, wäre nicht Gesund für die Kugelumlaufmutter. Ich habe mich für Mikroschalter entschieden, welche ich mit je zwei Schrauben M3 montiert habe. Zuerst muss jedoch das 2,5mm Kernloch in die 10mm Stahlplatte gebohrt werden, was wiederum nicht so einfach geht. Nach dem Gewindeschneiden konnten die Mikroschalter montiert werden und schon einmal Vorverkabelt werden, weil nach der Montage der Z-Achse der Zugang nicht mehr vorhanden ist. Wichtig ist auch, dass die Schalter so Belegt sind, dass diese als Öffner Arbeiten. Macht man es anders herum, kann es passieren, dass die Maschine im Falle eines Kabelbruches an einem der Kabel voll in den Mechanischen Anschlag fährt. Ich nutze die Schalter eh nur zum Nullabgleich, der Fahrweg der Maschine ist in der Software hinterlegt und kann nicht überschritten werden.

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Nun war alles Vorbereitet und nach dem mein Helfer kam, konnte die Maschine an Ihren Stellplatz gebracht werden. Zur besseren Fertigstellung haben wir diese auf den Stirnseiten aufgesetzt, damit man auch noch unten drunter Arbeiten konnte. Als zweites Teil wurde das Y-Portal geholt und direkt aufgesetzt, jedoch die Schrauben nur locker eingesetzt.

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Nachdem die Streben unter dem Portal angebracht wurden, habe ich die oberen Schrauben nochmals gelöst, um wirklich alle Spannungen aus dem Portal heraus zu nehmen.

Werde morgen dann weiter Berichten.

Gruß Ralf
 
letzte Montagearbeiten

letzte Montagearbeiten

Hallo zusammen,

nachdem am gesamten Y-Portal die Schrauben noch locker sind, habe ich die Trägerplatte für die X-Spindel locker montiert. Dann konnte die Spindelmutter mit den dazu gehörigen Distanzplatten montiert werden. Zunächst werden die Schrauben von dem Y-Portal nacheinander über Kreuz festgezogen. Um zu erreichen das die Spindelmutter richtig in der Flucht sitzt, kann man leicht an diesem lockeren Aufbau wackeln und danach die Schrauben ebenfalls fest ziehen. Zuerst die Spindelmutter, dann die Halteplatte.

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Zuvor habe ich natürlich den Endschalter für die X-Achse montiert, dar das Portal noch von Hand geschoben werden konnte ohne Spindel.

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Weil sich nun das Portal nicht mehr wegbewegen kann, habe ich die Z-Achse montiert und mit der Verkabelung angefangen. Um die Kabel gut und sicher zu verstauen, habe ich selbstklebende Kabelkanäle verwendet.

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Nun musste aber noch ein Halter für die obere Energiekette her. Also einfach zwei Metallwinkel genommen, gegeneinander Verschraubt und mit an die Lagerplatte des Z-Motors geschraubt. Dann konnte auch dort die Energiekette montiert werden und die restlichen Kabel verbunden werden.

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Dann war es endlich soweit, worauf ich die ganze Zeit schon gespannt war, der Probelauf.
Ich habe die Parameter für den Weg pro Umdrehung erst verändert, und dann in der Software den Motortest gewählt. Ich habe mal erst mit 10mm/sek. begonnen und mich langsam hochgearbeitet. Bei 40mm/sek. läuft das ganz schön leise und geschmeidig. Dann mit 42mm/sek. Probiert, danach 45mm/sek., ist schon grenzwertig. Bei 50mm/sek. steigen jedoch die Motoren aus, was wohl damit zu tun hat, das meine Leistungsstufe nur 2A pro Phase kann und meine Motoreinstellung aus Sicherheitsgründen auf 1,75A eingestellt ist. Dazu kommt das ich aus diesem Grund leider die Boost-Funktion deaktivieren musste. Ich habe aber heute die Einstellungen auf 1,9A erhöht und werde dann die Geschwindigkeit die Tage nochmal Testen.
Aber 40mm/sek. ist für den Maschinenrücklauf und die Zustellung genug. In Balsaholz wäre diese Geschwindigkeit eher schlecht.

Ich werde auf jeden Fall noch weitere kleine Details berichten, auch über die ersten Fräsversuche mit dem Neuen Gerät.

Gruß Ralf
 
Maschineneinstellung

Maschineneinstellung

Hallo,

nachdem die Maschine vollständig montiert ist, habe ich mich daran gemacht, vor Inbetriebnahme alle Einstellungen an der Mechanik nochmals zu prüfen, ggf. zu ändern. Für die X-Führung ist es auf jeden Fall erforderlich einen Tiefenmesser zu verwenden. Eine normale Schieblehre hat an dieser Stelle nur Nachteile, weil die Rundung an den Aluprofilen zu falschen Messergebnissen führt. Ich hatte mir aus der Firma einen digitalen Tiefenmesser mitgebracht, damit war das kein Problem.
Als nächstes habe ich dann seitlich die Führungslager auf die gleiche weise Justiert, das der Abstand nach unten auf das Querprofil vorne und hinten, sowie links und rechts gleich ist.
Bevor ich jedoch meine Arbeitsplatte montieren kann, musste zuerst noch der Höhenverlauf der Spindel zum Querprofil geprüft werden. Dies wird jeweils nur im Randbereich in der nähe der Lager durchgeführt. Hier hat die Spindel feste Punkte, wo die Höhe stimmen muss. Die Höhe wird dort mit Diatanzscheiben unter dem Mutternblock durchgeführt. Nach mehrmaligen hin und her fahren, war diese Einstellung nun auch erledigt.
Daraufhin habe ich die Maschine auf 30mm/sek. in der Software eingestellt, dies reicht mir erst mal vollkommen aus.

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Nun war die Maschine soweit, das die Arbeitsplatte, eine 16mm Spannplatte, auf das Portal montiert werden kann. Durch die Aluprofile kann diese sehr gut mit Nutensteine und Senkkopfschrauben aufgebaut werden.

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Die Z-Achse kann nun auf den rechten Winkel geprüft, ggf. eingestellt werden. Bei mir hat diese einwandfrei gepasst.
Mit der aufgebauten Platte, kann nun die Eurohalsaufnahme ausgerichtet werden. Danach habe ich die Maschine in verschiedene Stellungen auf der Arbeitsplatte gefahren und immer wieder die Höhe der Eurohalsaufnahme geprüft. Aufgrund der Größe des Maschinentisches, gibt es lediglich nur Abweichungen im Hundertstelbereich, was wiederum sehr genau ist.

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So eine Holzplatte hat natürlich viele Vorteile. Sollte der Fräser gelegentlich mal in die Platte rammen, macht mal nicht viel kaputt, und man kann mittels Schrauben das Material sicher befestigen.
Die Maschine steht nun, also wird es Zeit endlich mal was zu Fräsen. Für den ersten Test habe ich 3mm Pappelsperrholz genommen, mit einem 1,4mm Fräser. Maschineneinstellung Vorschub 20mm/sek. Drehzahl Fräser 21000 U/min.

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Das Ergebnis ist super, und das gleiche Funktioniert auch in Balsa 2mm.

Gruß Ralf
 
Hallo Ralf,

Glückwunsch zur neuen Maschine.
Wenn du irgendwann mal mutig sein willst und auch etwas Alu-bearbeiten, wären ein paar schönere Halter für die Endschalter und Schleppkettenträger schöne Übungsstücke... ;) (Hab ich bei meiner Maschine auch so gemacht...)
Ich gebe Dir aber noch den guten Rat, auf den Arbeitstisch eine Opferplatte z.B. aus MDF zu befestigen. diese braucht nur so groß sein, wie der Arbeitsbereich der Maschine und je nach verfügbarem Platz für Z kann man die auch etwas dicker wählen (ich hab z.B. 15mm MDF gewählt). Denn nach einer Weile ist die Oberfläche ziemlich zerfurcht von den vielen Fräsbahnen, und dann nimmt man einfach mal wieder einen Planfräser und fräst die komplette Fläche 0,3mm runter und schon ist alles wieder glatt - und wenn die Opferplatte irgendwann zu dünn wird, tauscht man sie einfach aus und braucht wieder nur eine kleinere Platte austauschen, statt der großen Platte.
Am Rand wo die Portalführungen vorbei laufen, habe ich noch Alu-Winkel mit 3cm Kantenlänge so auf den Tisch geschraubt, dass zwischen Winkel und Portalwange nur 0,5mm Platz bleiben und der Frässtaub, der beim Fräsen wegspritzt zu 95% gehindert wird zwischen Wange und Tisch auf die Führungen zu fallen. So bleiben diese sauberer und das sollte der Lebensdauer der Führungen dienlich sein... ;) (Der Dreck fällt sonst immer gegen die Wange und wird unten auf die Führung zwischen den Wagen reflektiert - dort wird das dann jedes mal mit hin und her geschoben - zusammen mit dem Fett der Führungen gibt das dann eine fettige klebrige Masse, die zu Entfernen man schlecht herankommt...)

Dann viel Freude bei der Arbeit mit der Neuen.
 
Arbeitsplatte

Arbeitsplatte

Hallo Bruchflieger,

danke für den Tip mit dem Winkelalu, werde das wohl dann in naher Zukunft machen. Die Spannplatte dient nur zum verschrauben, ich lege immer noch etwas Restbalsa unter die Bretter, so das der Fräser eigentlich keine Berührung bekommen sollte.

Gruß Ralf
 
Hallo Ralf,

ich habe mir vor einigen Tagen auch diesen Bausatz (Verfahrweg 1000x800) gekauft und warte schon gespannt auf die Pakete.
Meine Fragen kommt zwar etwas spät und leider habe ich deinen sehr ausführlichen Beitrag erst nach meiner Bestellung gefunden.

Wie bist du mit der Maschinen zufrieden, du wirst hoffentlich schon viel damit gearbeitet haben...
Dein Baubericht klingt sehr positiv, besonders im Bezug auf Passgenauigkeit.
Was hast du schon alles so gefräst? Welche Geschwindigkeiten konntest du erreichen?
Wie sieht es mit der Stabilität und/oder Vibrationen aus?

Vielen Dank,

Markus
 
Zufriedenheit

Zufriedenheit

Hallo Markus,

hast eine gute Wahl getroffen. Ich bin sehr zufrieden mit der Maschine, muss jedoch mal ein aktuelles Bild einstellen. Ich Fräse sehr viele Modellbausätze damit ( ca. 3 pro Woche ) und auch 10mm Ruderhörner aus GFK. Auch das Gravieren von Aluschildern geht super auf der großen Maschine. Da ich Fräser mit 1,4mm Durchmesser nehme, ist die Geschwindigkeit je Material unterschiedlich.
Balsa je nach Stärke 15 - 18 mm/sek.
Sperrholz 20 mm sek.
GFK 20mm/sek.
Gravieren 30mm/sek.

Zustellgeschwindigkeit ohne Materialbearbeitung schafft meine 45mm/sekunde
Beim Gravieren arbeite ich im 1/100 Bereich.

Die Stabilität ist perfekt, wobei das Standgewicht meiner Maschine die 100Kg Marke überschritten hat.

Ich hatte diese mal im Frühjahr bei einer Ausstellung vorgeführt und es war echt ein hinkucker.

Gruß Ralf
 
Hallo Ralf,

bei so einer guten Bewertung freu ich mich gleich noch viel mehr auf die Maschine.
Ein paar Fragen hätte ich da noch...

1. Zustellgeschwindigkeit ohne Material (Eilgang) -
sind die 45mm/sek bedingt durch die Motoren oder durch den Aufbau (KUS) der Maschine?
Du hast ja im Bericht geschrieben das die Motoren etwas "schwach" sind...
Ich habe bereits Nema23 mit 4,2A Motoren da müsste dann mehr gehen, oder?

2. Gravieren im 1/100 Bereich -
Voll krass Alter! *gg* Welche (Wiederhol)Genauigkeit erreichst du generell?

3. Welche Steuerungsoftware nutzt du?
Ich habe bis dato LinuxCNC benutz, habe mir jetzt aber Mach4 geholt.

Freu mich auf ein paar aktuelle Bilder...

Vielen Dank,
Markus
 
Hallo Markus,

meine Steuerung und die Motoren haben nur 2A Phasenstrom, daher musste ich den Boost abschalten. Natürlich geht mit deinen Motoren mehr, nur im Material eingetaucht bringt es nicht viel.
Bei dicken Balsabrettern, z.B. 30 mm muss ich in mehreren gängen arbeiten. Aber die Wiederholgenauigkeit ist 100%ig.
Ich verwende WinPcNC, geht ganz gut, vielleicht steige ich noch um auf estlcam, mal sehen. Dazu muss ich noch was an der Steuerungshardware ändern. Aber es ist ja kein Problem mit dem Gerät Platinen zu Fräsen:cool:.
Alles in allem, macht die Maschine richtig spaß, und man kann immer wieder neues probieren.

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So sieht meine nun aus.

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1,5 mm Balsa mit einem 1,4 mm Fräser.

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3mm Pappelsperrholz, einmal Probefräsen für den Erstbau eines Elektroseglers.

Gruß Ralf
 
Schrittmotor Vibrationen

Schrittmotor Vibrationen

Hallo Ralf,

meine Maschine ist vor einigen Tagen angekommen und ich hab sie auch schon grob zusammengebaut...
Für die ersten Tests habe ich auch schon einen Schrittmotor an die Z Achse montiert und es läuft alles ganz super, jedoch entstehen bei gewissen Vorschubgeschwindigkeiten sehr starke Vibrationen, das hatte ich zwar auch schon bei vorherigen Fräse (aus Holz) aber da war es gedämpfter.
Wie ist das bei dir bzw. welche Möglichkeiten gibt es die Vibrationen zu dämpfen?
Oder soll ich einfach durch Testen rausfinden bei welchen Vorschüben es am besten passt und mit diesen dann arbeiten...

Danke,
Markus
 
Vibrationen

Vibrationen

Hallo Markus,

bei welcher Geschwindigkeit war das denn?
Wenn ich mit 30mm/Sek. graviere, wackelt der ganze tisch etwas, wegen dem schnellen Richtungswechsel.
Du musst aber auch bedenken, es ist eine große Masse welche bewegt wird. Wichtig ist, das deine Motoren nicht brummen.
Achte auf die Ausrichtung der Motoren, das diese genau im rechten Winkel stehen. Alle Führungen und spindeln gut schmieren.
Teste doch mal ab wann es anfängt. Bei mir ist es, je schneller desto leiser ist die Maschine.

Gruß Ralf
 
Guten Morgen!

Besonders bei langsamen Vorschub wie zb. 600, 700 oder 800 mm/min vibriert der Schrittmotor sehr stark.
Ich fahre mit 1/10 Mikroschritte. Wenn ich sehr langsam zb. 200 mm/min fahre ist es auch wieder besser.

Wie viele Mikroschritte hast du eingestellt und welche Steuerung hast du.
Bin am Überlegen ober ich eine Leadshine mit mehr Mikroschritt-Auflösung nehemen soll.


Danke,
Markus
 

rkie

User
Mit höherer Mikroschrittauflösung wird die Maschine viel ruhiger. Ich hab an meiner Eigenbaumaschine 1/32 eingestellt. Die Resonanzschwingungen sind dadurch auch weg. Einziger Nachteil, sie ist nicht mehr so schnell weil die maximale Frequenz erreicht wird, aber leiser ist mir lieber.

Gruß, Rudi
 
Hallo Rudi,

Danke für deine Antwort.
Das klingt sehr gut, ich habe mir jetzt eine andere Steuerung mit mehr Mikroschritten bestellt (Leadshine MX3660).

Wirkt sich das eigentlich negativ auf das Drehmoment des Motors aus, muss ich da was beachten?

Danke, Markus
 
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