Low Cost Portal Fräse

hallo CNC Freunde,

Für alle die sich die Weihnachstpyramide noch schnell fräsen wollen, hab ich hier das passende Werkzeug. :D:D

Nein im Ernst, was ich euch zeigen möchte ist ein Portalfräse in Lo-cost Bauweise.
Da ist sicher nichts revolutionäres dabei. Es gibt viele Vorbilder an denen ich mich orientiert habe und bei denen ich mich auf diesem Weg auch bedanken möchte.

Ich verfasse trotzdem einen kleinen Bericht, der Mut machen soll sowas anzupacken, auch mit kleinem Budget.
Wenn man sorgfältig arbeitet kommt auch was vernünftiges heraus. In keiner Weise darf diese Fräse aber mit so etwas wie der TRON verglichen werden.

Was war mein Ziel ?
Es sollten die im Flugmodellbau üblichen Teile "mittlerer Größe", d.h. Rippen und Spanten u.ä aus Holz und Kunstoff bearbeitet werden. Filigrane Fahrwerkteile aus Alu, grossflächige Holzteile, Präzisions-Leiterplatten stehen eher nicht auf dem Programm.

Ich habe mich für folgende Bauprinzipien entschieden:
- Baumaterial hauptsächlich Holz
- Bauweise: Portal mit beweglichem Tisch
- Führungen : Schubladenführungen
- Gewindespindel: Baumarkt M8
- Schrittmotore: Lo cost (Pollin)
- Frässpindel: Lo cost (Aldi)

Ohne Elektronik, PC und Software betrug der Finanzbedarf irgendwo zwischen 50 und 80 €.
Die Elektronik wurde vom Styroschneider übernommen: 297/298 Endstufen, Laptop Netzteil 19V/3.4 A.
Zur Steuerung dient ein Laptop mit Linux/EMC2

Planungsmäßig hab ich so etwa Mai angefangen. Der erste Aufbau war Ende August in der Werkstatt, dann gabs eine Denkpause, und letztes Wochenende den ersten Schnitt.

An Werkzeug benötigt man hauptsächlich eine Ständerbohrmaschine und einen Satz guter Holzbohrer. Wichtig für die Kugellager: ein 22 mm Forstnerbohrer. Zum sägen reicht notfalls ein Satz guter Handsägen. Eine Kapp- oder Kreissäge erleichtert natürlich so manchen Schnitt.

Das Grundprinzip geht glaube ich aus dem Bild gut hervor. Genaue Konstruktionszeichnungen habe ich kaum gemacht, obwohl ich zuerst ein Modell in Turbocad angefangen habe. Die Schubladenführungen begrenzen die Verfahrwege auf ca 400 mm (X,Y). Für den vorgesehenen Zweck reicht das für mich. Der Grundrahmen besteht aus stabilen Vierkanthözern (von zerlegten Möbeln). Die übrigen Teile sind Tischler- oder Sperrholzplatten, was grade so rumlag. Lediglich den Frästisch (450x450) habe ich zuschneiden lassen.

Ein paar Teile habe ich schon zum Test gefertigt. Ein Teil der Pyramide war mit das erste. Also es geht. Leider hab in der Aufregung beim bocnc einen Fehler gemacht, und bei der Hauptfräsbahn die falsche Richtung gewählt. Deshalb ist das Geweih so dünn:D. Das andere Teil ist aus Hartpapier, ein Motorträger (36x50 mm) für einen selbstgewickelten Ditto Motor. Bohrungen (2.1, 3.5, 12 mm) natürlich gefräst mit 0.8 mm Fräser, 120 mm/min.

Am meisten gespannt war ich, ob die kleinen Schrittmotörchen mitspielen (Vexta von Pollin, siehe meinen kleinen "Test" an anderer Stelle). Ich hab noch keine richtigen Tests gemacht, aber mein Eindruck bisher ist: die schaffen das locker. Im Zustellbetrieb laufen sie maximal 600 mm/min derzeit, anscheinend völlig problemlos. Dabei betreibe ich sie sogar nur mit 0.5 Amp (Nennstrom = 0.8 Amp). Da spielen sicher mehrere Faktoren eine Rolle: Zum einen muss alles leicht laufen. Deshalb bin ich bei den Schubladenführungen geblieben. Kunststoffgleitführungen sind sicher präziser und auch preisgünstig, ich befürchte aber auch schwergängiger. Mehr noch gilt das für die Gewindespindeln. Trapezgewinde 12x3 wäre sicher einerseits besser (und wirklich viel teuerer), andererseits hat das M8 Gewinde nur 1.25 mm Steigung. Theoretisch braucht das Trapezgewinde ca 2,4 mal mehr Drehmoment. Und als drittes noch zu erwähnen: die Software, die für ruckfreie Beschleunigung sorgt, mit einstellbarem Grenzwerten. Die kleinen Schrittmotore wirken sich auch sonst positiv aus: Die Endstufen brauchen nur winzige Kühlkörper, ein kleines Laptop Schaltnetzteil genügt vollkommen.

Als "Fräspindel" dient so ein Dremel Klon. Hat glaub ich um die 20 € gekostet und war auch schon vorhanden. Macht einen Höllenlärm, verrichtet aber sein Arbeit bisher auch zufriedenstellend. Kann aber schon sein, dass die Lager das nicht lange mitmachen. Hier sehn ich mich nach einer echten HF Spindel (seufz:cry:), schon wegen des Geräuschpegels.

Alles in allem bin ich soweit zufrieden. Es ist einfach auch ein schönes Gefühl sowas geschafft zu haben, wenn dann das erste sauber gefräste Teil herausfällt.

Alles was ich hier schreibe beruht natürlich auf meinen eigenen, begrenzten Erfahrungen und ich gebe es nach bestem Wissen und Gewissen weiter. Es erhebt aber keinen Anspruch auf Allgemeingültigkeit.

Grüße, Gerd
 

Anhänge

  • IMG_1831.jpg
    IMG_1831.jpg
    161,9 KB · Aufrufe: 138
  • IMG_1840.jpg
    IMG_1840.jpg
    110,7 KB · Aufrufe: 135
  • IMG_1843.jpg
    IMG_1843.jpg
    114,8 KB · Aufrufe: 118
Glückwunsch zur gelungen Do-It-Yourself-Baumarkt-Fräse. Hätte ich nicht schon eine, würde ich fast schon am nachbauen sein ;)
Immer schön zu sehen, wenn eigenkonstruktionen Funktionieren!
Als "Fräspindel" dient so ein Dremel Klon. Hat glaub ich um die 20 € gekostet und war auch schon vorhanden. Macht einen Höllenlärm, verrichtet aber sein Arbeit bisher auch zufriedenstellend. Kann aber schon sein, dass die Lager das nicht lange mitmachen. Hier sehn ich mich nach einer echten HF Spindel (seufz:cry:), schon wegen des Geräuschpegels.
Ich hoffe nur, du meinst nicht ne Kress damit, weil die macht auch einen Höllenlärm!
 

Rolf-k

User
Hallo Gerd

Klasse arbeit, das nenn ich Modellbau.
Nicht einfach was Fix Fertig kaufen sondern selbst was machen, auch wenn man damit „nur“ Holz Fräsen kann.
Und im Modellbau muss es nicht Einhundertstel genau sein, 2-3 Zehntel ist in Holz genau genug.

Gruß Rolf-K.
 
suuuper !

suuuper !

Hallo Gerd,
Die Fräse kommt genau zur richtigen Zeit!
Ich kann kein Styro mehr sehen! :D
Das Teil macht Mut zum Nachbau ...

Gruß Hans
 
Top ! ! !

Top ! ! !

Hallo Gerd

Machst mich ganz "kribbilig" :D
Da muß ich ja mein 15 Jahre Projekt aktivieren.
Meine wäre mechanisch schon seit dieser Zeit fertig.:cry::cry::cry:
Fehlt nur noch die Elektronik, aber da habe ich jetzt mit der Styroschneide ja schon Erfahrung sammeln können.

Weiter so !

gruß Erich
 
Und im Modellbau muss es nicht Einhundertstel genau sein, 2-3 Zehntel ist in Holz genau genug.

Meine Meinung zur Genauigkeit:
- Wenn die Sachen ineinanderpassen, dann ist die Genauigkeit gut
- Wir arbeiten mit Holz und Holz selber arbeitet... Da kommt es nicht auch 1/100stel Genauikeit an

Je genauer eine Fräse arbeiten soll, umso aufwendiger und teurer wird sie (egal ob kauf oder selberbau)
 
Details zur Antriebstechnik

Details zur Antriebstechnik

Das erste Bild zeigt den Motor der Tisch-Achse. Auf einen kleinen Flansch montiert, der Flansch kann zur Feinjustage exakt positioniert werden. Die Motoren haben 6 mm Wellen, mittels Messing/Alu-Röhrchen auf 8 mm gebracht. Ein Stück PVC schlauch, gesichert mit Kabelbinder, verbindet den Motor mit der 8 mm Gweindestange. Die Gewindestange ist auf der Motorseite nicht zusätzlich gelagert, sonder nur durch den PVC schlauch gehalten. Das hat sich gut bewährt. Das zweite Bild zeigt das andere Ende, gelagert in einem Kugellager. Das Lager sitzt wieder in einem Flansch. Zur Herstellung des Flansches braucht man einen 22 mm Forstnerbohrer (Aussendurchmesser des Kugellagers). Flansch soweit bohren, dass das Kugellager einige zehntel noch rausschaut, dann von der anderen seite mit 15-20 mm durchbohren. Ebenso die Aufnahme für den Flansch. Das Kugellager wird mit 2 MUttern auf der Stange fixiert und dann mit dem Flansch auf den rahmen gedrückt. Die Portalachse ist ganz ähnlich aufgebaut.
Das nächst Bild zeigt die Gewindestange der Portalachse mit der Befestigung der Muttern. Ist bei der Tischachse ganz ähnlich aber schwer zu fotografieren.:D
Die Gewindestange der Portalachse verläuft unterhalb der unteren Führung so tief wie möglich.

Die einseitige Lagerung der Gewindestange halte ich für gut. Nicht so gut ist, dass nur einziges, normales Rillenkugellager alle axialen und radialen Kräfte aufnehmen muss. Optimal wären zb zwei verspannte Schrägkugellager. Die sind aber teuer und schwer zu beschaffen. Besser wären auch schon zwei verspannte normale Lager. Das wäre nicht schwer zu machen, die Lager kosten auch nicht viel. Allerdings ist das axiale spiel auch so nicht spürbar (bei neuem Lager).
Kritischer sind da schon die Muttern. Wie im Bild zu sehen verwende ich zwei Muttern. Die könnte man auch gegeneinder verspannen. Man könnte auch eine Feder dazwschen setzen. Allerdings wirds dann schwergängiger und ich fürchte auch schnell verschlissen. Besser wäre nach meiner Meinug eine Kunststoffmutter. Am besten in Rechteckform nicht zu kurz und geschlitzt zum nachspannen, so wie hier : http://www.mixware.de/index.html Kann jemand sowas herstellen ?
Ich hab auch schon bei mixware angefragt. Denke dass ich da zumindest die Rohmuttern ohne Bohrung bekomme.

soweit für heute

Grüße, Gerd
 

Anhänge

  • IMG_1857.jpg
    IMG_1857.jpg
    194,2 KB · Aufrufe: 135
  • IMG_1851.jpg
    IMG_1851.jpg
    129,1 KB · Aufrufe: 140
  • IMG_1862.jpg
    IMG_1862.jpg
    147,2 KB · Aufrufe: 110
  • IMG_1854.jpg
    IMG_1854.jpg
    131,3 KB · Aufrufe: 205
  • IMG_1855.jpg
    IMG_1855.jpg
    116,3 KB · Aufrufe: 146

IngoH

User
Hallo Gerd,

hast du die Achsen mit zwei Führungen einigermaßen spielfrei bekommen? Bin auch gerade am Bauen einer Fräse ähnlich wie deine, aber ich hatte mit zwei Führungen sehr viel Spiel. Habe dann noch zwei weitere Führungen im 90° Winkel zu den bestehenden montiert um spielfrei zu werden.
Wie schnell fahren deine Achsen etwa? Hatte auch zuerst vor M10 Gewindestangen zu nehmen, werde aber jetzt doch 12x3 Trapezgewindespindeln nehmen wegen der Vorschubgeschwindigkeit.
Mir geht es bei der Fräse auch nicht darum supergenaue Teile zu fertigen, sondern es ist eher das Interesse an der Technik. Und wenn die Fräse ein paar Zehntel Spiel hat ist es mir auch egal, denn so genau und schnell kann ich gar nicht feilen, sägen, schleifen, wie die Fräse das macht.

Ingo
 
hast du die Achsen mit zwei Führungen einigermaßen spielfrei bekommen? Bin auch gerade am Bauen einer Fräse ähnlich wie deine, aber ich hatte mit zwei Führungen sehr viel Spiel. Habe dann noch zwei weitere Führungen im 90° Winkel zu den bestehenden montiert um spielfrei zu werden.
Wenn du "spiel" sagst, meinst Du wirklich spiel ? Bei den Schubladenführungen ist weniger Spiel im Spiel (:)), sondern mangelnde Steifigkeit. Bei X und Y Achse gehts es schon so grade, solange man die Verfahrwege nicht voll ausreizt. Die Z Achse ist problematisch, weil da die Kräfte ungünstig angreifen. Da überleg ich auch wie man das verbessern kann. Hast Du schon Erfahrung wird das besser mit den zusätzlichen Führungen ?

Wie schnell fahren deine Achsen etwa? Hatte auch zuerst vor M10 Gewindestangen zu nehmen, werde aber jetzt doch 12x3 Trapezgewindespindeln nehmen wegen der Vorschubgeschwindigkeit.
Ich fahre beim fräsen 120 mm/min, im Eilgang bis 600 mm/min. Ich hab aber noch nicht ausgelotet wie weit man das noch steigern könnte. Der Vorteil der geringen Steigung ist eben dass man auch mit kleinen Motoren zurechtkommt. Hier ist aber tatsächlich das Spiel ein Problem.
Das mit den Trapezspindeln habe ich schon aus Kostengründen verworfen. Das wird dann einfach eine andere Liga. Das würde ich dann kombinieren mit besseren Führungen (zB IGUS) und stärkeren Motoren.

Mir geht es bei der Fräse auch nicht darum supergenaue Teile zu fertigen, sondern es ist eher das Interesse an der Technik. Und wenn die Fräse ein paar Zehntel Spiel hat ist es mir auch egal, denn so genau und schnell kann ich gar nicht feilen, sägen, schleifen, wie die Fräse das macht.
Da sind wir ganz sicher seelenverwandte !

Viel Erfolg noch mit Deiner Fräse, lass mal Bilder sehen :)

Grüße, Gerd
 

AlexB

User
Hey super,

ich finde es toll wenn Begeisterungsfähigkeit und Improvisationstalent einem kleinen Budget die Stirn bieten. Ich kann die Mäkelei in gewissen Nachbarforen bezüglich solcher low-cost-Bauten nicht verstehen. Du sagst ja selbst das es für deinen Anwendungsfall ausreicht. Und wenn es mal nicht mehr so sein sollte, dann hast du das Thema CNC-Fräse so gründlich durchdrungen das du bei der nächsten genau weißt worauf es ankommt.
Meinen Glückwunsch!

Gruß

Alex
 

micbu

User
Wenn noch jemand ein paar stabile Schubladenführungen braucht, ich hätte da noch ein paar zu verschenken.

Viele Grüße, Michael
 
Ansicht hell / dunkel umschalten
Oben Unten