Materialauswahl und Konzeptionierung einer CNC-Eigenbaufräse

KarlG

User
Moin Marc,

der Punkt "mehr Masse" geht im Ganzen betrachtet aber wieder als Nachteil in die spätere Dynamik der Maschine ein.

Nunja - das ist immer eine Gratwanderung. Man kann zwar Masse begrenzt durch Steifigkeit ersetzen, aber spätestens wenn die Fräser etwas dicker werden und /oder das Materiel etwas härter, geht es ohne Masse nicht. Die Industriemaschinen sind ja nicht grundlos so schwer.

Das meinte ich aber gar nicht. Wenn ich den Motor mit der Z-Achse mitfahren lasse, ändert das ja nichts an der Masse des Portals (eher wird es etwas weniger, weil die hohe Motoraufhängung entfällt). Die Masse ist hier aber direkt an der Z-Achse etwas höher (also da, wo die Vibrationen entstehen) , was die "weniger" steife Anbindung über die Linearführungen imho etwas "beruhigt".

Man sollte den Einfluss der Portalmasse auf die Dynamik auch nicht überschätzen - die übliche Praxis, knifflige Konfigurationen einfach mit dicken Motoren/Spindeln zu erschlagen, ist da viel problematischer. Soll heissen: 5kg mehr Masse am Portal merkst Du kaum von der Dynamik (vorausgesetzt, die Dimensionierung ist einigermassen o.K.) , einen dicken nema34 (gegenüber einem nema24) schon und eine 20er gegenüber einer 16er Spindel auch....

Mir ist grad nicht ganz klar welche der beiden Varianten du nun bevorzugst.

Wenn Du meine "Konstruktionen" anschaust, ist das wohl klar :D

DSC_0068.jpgDSC_0292.jpg


Gruss
Karl
 
Hallo Karl,

danke für die Bilder. Wie gesagt, rein Platztechnisch läuft es schon auf diese Variante heraus. Ich möchte nochmal auf das Thema End-,Referenztaster zurück kommen. Was macht hier wo und warum sinn? Ich würde sie wenn nötig gern jetzt schon einplanen um nachher nicht feilen zu müssen. Nutzt du den Taster in dem einen Bild als Referenztaster? Wie siehts bei der X- und Y-Achse aus?

Welche Hersteller bevorzugst du bei Linearführungen und Kugelumlaufspindeln?

Gruß Marc
 

KarlG

User
...Referenztaster zurück kommen. Was macht hier wo und warum sinn?

Nutzt du den Taster in dem einen Bild als Referenztaster? Wie siehts bei der X- und Y-Achse aus?

Ja - das ist der Ref-Schalter für Z. Ich habe sie rechts/hinten/oben (X/Y/Z). Dadurch kurze Kabelwege und die werden im normalen Fräsbetrieb nicht dauernd ausgelöst. Das mögen mech. Schalter ja nicht so gerne und rächen sich mit schleichender Nullpunktverschiebung. Für ein G0 von 8m/Min und 1000er Rampen sollte man hinter dem Schalter aber noch min. 1cm Restweg planen (eher 2), damit genug Zeit zum anhalten bleibt - sonst rauscht die Achse gegen den Anschlag.

Welche Hersteller bevorzugst du bei Linearführungen und Kugelumlaufspindeln?

Meine Führungen sind von CPC und die Spindeln aktuell "etwas bessere" C7-Chinaware - sowas. Nur die Spindeln - nicht den Rest....

..klar hätte ich gerne Bessere - aber dann gehen die Kosten auch steil nach oben.

Gruss
Karl
 
Hallo Karl,

dann sollte man diese 20 mm wohl als toten Weg einplanen und die Achse bei Bedarf länger ausführen.

Ich habe überlegt mal bei Hiwin anzufragen was ein Satz Spindeln mit Muttern und bearbeiteten Enden kostet. Habe die mal in einem Shop zusammen gestellt und kam bei ca 550€ raus. Über die Firma wirds evtl günstiger und die Chinaspindeln bei deutschem Zwischenhändler kosten auch 300€. Bekommen die Chinesen das mittlerweile hin mit verpacken? Habe keine Lust auf krumme Spindeln.

Wie siehts bei den chinesischen Günstigspindeln mit der Abdichtung der Mutter aus? Arbeiten sich da mit der Zeit Späne rein?

Was ist mit bei den "besseren Chinaspindeln" mit metal deflector gemeint? Die Abdichtung der Spindel oder der Verschluss der Kugelkammer?
Würdest du ein Foto der Spindelmutter reinstellen?

Gruß Marc
 

KarlG

User
dann sollte man diese 20 mm wohl als toten Weg einplanen und die Achse bei Bedarf länger ausführen.

Wieso das? Die Schalter macht man überfahrbar (ist ja sowieso sinnvoll) und latürnich kannst Du den ganzen Weg nutzen. Es geht nur darum, die an eine Stelle zu packen, wo nicht ständig ausgelöst wird und das ist (bei mir) eher am Ende des Verfahrweges, als am Anfang. Ich arbeite viel vorne links...

Ich habe überlegt mal bei Hiwin anzufragen was ein Satz Spindeln mit Muttern und bearbeiteten Enden kostet.

Fällst tot um... :D
Die einfachen Hiwin-Spindeln bringen Dir imho auch keine Vorteile - klar werden die qualitativ besser sein, aber davon hat man als Gelegenheitsnutzer eher nix.

und die Chinaspindeln bei deutschem Zwischenhändler kosten auch 300€.

Die sind auch gerne mal krumm und nur allerunterste Qualität. Habe mal unterstützte Rundführungen in D gekauft und so einen Mist hätte ich auch für deutlich weniger direkt aus China kriegen können.

Bekommen die Chinesen das mittlerweile hin mit verpacken? Habe keine Lust auf krumme Spindeln.

Musst einfach absprechen - z.B. im Papprohr. Dann wird vermutlich der Versand etwas teuerer, aber das ist es ja wert. Wenn Du nix vereinbarst, machen die das so, wie es für sie am einfachsten und billigsten ist. Der komplette Satz für Deine Fräse (ohne Doppelantrieb, also 3 Spindeln mit "metal deflector" nut) sollte incl. Endenbearbeitung und DHL-Versand für ca. 200€ zu machen sein.

Wie siehts bei den chinesischen Günstigspindeln mit der Abdichtung der Mutter aus? Arbeiten sich da mit der Zeit Späne rein?

Eher nicht, wenn Du regelmäßig abschmierst. Glaube nicht, dass andere bezahlbare Spindeln bessere Dichtungen haben. Die sind im Grunde völlig i.O.

Was ist mit bei den "besseren Chinaspindeln" mit metal deflector gemeint? Die Abdichtung der Spindel oder der Verschluss der Kugelkammer?

Die roten Pipse, die man da normalerweise an den billigen Muttern sieht, sind die Umlenkungen der Kugelumläufe. Siehe hier. Bei den "metal deflector nuts" sind die aus Metall und nicht aus Kunststoff. Ausserdem haben diese Muttern 4 Kugelumläufe statt 3 bei der Standardmutter. Sind auch 5mm länger.

Würdest du ein Foto der Spindelmutter reinstellen?

DSC_0070.jpg

DSC_0071.jpg

DSC_0078.jpg

DSC_0076.jpg

Reicht? :D Hier im "Betrieb" X und Y mit 10m/Min; Z mit 7,5; 1500er Rampen

Gruss
Karl
 
Wieso das? Die Schalter macht man überfahrbar (ist ja sowieso sinnvoll) und latürnich kannst Du den ganzen Weg nutzen. Es geht nur darum, die an eine Stelle zu packen, wo nicht ständig ausgelöst wird und das ist (bei mir) eher am Ende des Verfahrweges, als am Anfang. Ich arbeite viel vorne links...

Hallo Karl,
vielen Dank für die dataillierten Infos.
Wenn du die Referenzschalter überfährst, dann verstehe ich noch nicht, wieso man sie 20 mm vom mechanischen Anschlag positionieren muss.

Die sind auch gerne mal krumm und nur allerunterste Qualität. Habe mal unterstützte Rundführungen in D gekauft und so einen Mist hätte ich auch für deutlich weniger direkt aus China kriegen können.

Musst einfach absprechen - z.B. im Papprohr. Dann wird vermutlich der Versand etwas teuerer, aber das ist es ja wert. Wenn Du nix vereinbarst, machen die das so, wie es für sie am einfachsten und billigsten ist. Der komplette Satz für Deine Fräse (ohne Doppelantrieb, also 3 Spindeln mit "metal deflector" nut) sollte incl. Endenbearbeitung und DHL-Versand für ca. 200€ zu machen sein.

Eher nicht, wenn Du regelmäßig abschmierst. Glaube nicht, dass andere bezahlbare Spindeln bessere Dichtungen haben. Die sind im Grunde völlig i.O.

Die roten Pipse, die man da normalerweise an den billigen Muttern sieht, sind die Umlenkungen der Kugelumläufe. Siehe hier. Bei den "metal deflector nuts" sind die aus Metall und nicht aus Kunststoff. Ausserdem haben diese Muttern 4 Kugelumläufe statt 3 bei der Standardmutter. Sind auch 5mm länger.

Hatte mit den beiden deutschen Anbietern der Spindeln schon Kontakt aufgenommen. Die Aussage, dass es sich bei deren Spindeln nicht um Chinaspindeln handelt, habe ich denen von Anfang an nicht abgenommen. Mein Gedanke war nur die einfachere Reklamation und evtl. eine Qualitätskontrolle bevor die sie weiter schicken. Aber da sollte man wohl nicht so viel erwarten.

Danke für dein Link und den Bildern der Spindeln, dann werde ich mir es wohl verkneifen bessere Spindeln zu kaufen. Und wenn son Chinading dann mal kaputt geht, dann gibts halt ne neue. Aber das was man hier so hört klingt ja auch nach einiegen Betriebsstunden noch gut. Längerfristige Spielfreiheit und Leichtgängigkeit sind da wohl die Hauptkriterien.

Wie läuft die Kommunikation und Abwicklung, was kann man da so erwarten. Zeichnung schicken, Versand besprechen, zahlen und gut?

Reicht? :D Hier im "Betrieb" X und Y mit 10m/Min; Z mit 7,5; 1500er Rampen
l

Sieht gut aus. Was nutzt du für eine Steuerung? Bin ich mit der geplanten TripleBeast auf dem richtigen Weg oder gibts noch Alternativen die weitere Vorteile bringen. Wie ist die Dynamik einer Fräse mit den von mir geplanten Abmaßem im Vergleich zu deinem Beispiel der sehr kompakten Fräse zu erwarten? Wie sehr macht sich die größere Masse bemerkbar?

Gruß Marc
 

KarlG

User
Wenn du die Referenzschalter überfährst, dann verstehe ich noch nicht, wieso man sie 20 mm vom mechanischen Anschlag positionieren muss.

Wenn Du da mit 8m/Min angesaust kommst und den Schalter auslöst (und Mach das endlich mitgekriegt hat :D ), setzt ja erst die Bremsrampe ein. D.h.: Du hast immer einen Anhalteweg, ausser bei Nothalt - da steht er sofort, schmeisst allerdings dabei massig Schritte; die Maschine ist dann also nicht mehr referenziert.

dass es sich bei deren Spindeln nicht um Chinaspindeln handelt

Prusst!

Aber da sollte man wohl nicht so viel erwarten.

Nein.

Längerfristige Spielfreiheit und Leichtgängigkeit sind da wohl die Hauptkriterien.

"Spielfrei" geht nicht in der Preisklasse. Das geht mit C7-Spindeln schon technisch nicht. Ein Umkehrspiel hast Du immer. Machbar ab C5 mit vorgespannten Muttern - Preisfaktor min ~x5, eher mehr....

Wie läuft die Kommunikation und Abwicklung, was kann man da so erwarten. Zeichnung schicken, Versand besprechen, zahlen und gut?

Ungefähr so - Berechnenbar sind die Jungs allerdings nicht unbedingt immer. Die haben halt eine andere Logik als wir. Wichtig: Immer freundlich, aber dann auch mal Klartext, wenn was hakt.

Sieht gut aus. Was nutzt du für eine Steuerung? Bin ich mit der geplanten TripleBeast auf dem richtigen Weg oder gibts noch Alternativen die weitere Vorteile bringen.

Das ist ein tb im Zehntelschritt mit 100kHz per Parport.

Wie ist die Dynamik einer Fräse mit den von mir geplanten Abmaßem im Vergleich zu deinem Beispiel der sehr kompakten Fräse zu erwarten? Wie sehr macht sich die größere Masse bemerkbar?

Kannst fast 1:1 übertragen, ausser die Spindeln haben eine kritische Länge - dann musst halt mit der Drehzahl runter. Ich fahre meine "Grosse" produktiv mit 8m/Min mit 1000er Rampen. 1500er gehen auch, dann wirds mir aber unwohl, weil es doch bei bestimmten Situationen heftige Schläge auf die Antriebe gibt...

Gruss
Karl
 
Wenn Du da mit 8m/Min angesaust kommst und den Schalter auslöst (und Mach das endlich mitgekriegt hat :D ), setzt ja erst die Bremsrampe ein. D.h.: Du hast immer einen Anhalteweg, ausser bei Nothalt - da steht er sofort, schmeisst allerdings dabei massig Schritte; die Maschine ist dann also nicht mehr referenziert.

Hallo Karl,

mir ist noch nicht ganz klar wann ich den Fall habe, dass nach betätigen der Reftaster gestoppt wird. Es scheint ja zwei Fälle zu geben. Einmal werden die Schalter einfach überfahren und einmal wird gestoppt. Das muss dann ja das Referenzieren sein... Rast man zum Referenzieren mit vollem Eilgang auf die Refschalter?



So ich habe nun mal etwas gerechnet. Da ich zum Dimensionieren der Z-Platte erstmal den Verfahrweg bestimmen muss, habe ich mit dem Portal weiter gemacht.

Hier ein Bild des Entwurfes des Portalbalkens:

Y-Z-Achse_10.jpg

Eckdaten:


Stärke Seitenwange: 20 mm

Breite der Seitenwange 200 mm (Querschnitt an der Einspannung/Portalbalken: ca. 205 mm)

Abstand Portalbalkenunterseite bis Oberfläche Grundrahmen: 212 mm

Länge beider X-Führungswagen über aussen: 196 mm

Länge Portalbalken: 730 mm


Bei 100N Last ergeben sich für die verschiedenen Lagerfälle folgende Durchbiegungen:

Seitenwange: 0,033 mm (Bei 25 mm starker Seitenwange sinds 0,017 mm)

Portalbalken um X : 0,0009 mm (160x80 natur)
Portalbalken um Z : 0,003 mm (160x80 natur)

Portalbalken um X : 0,001 mm (160x80 leicht)
Portalbalken um Z : 0,004 mm (160x80 leicht)

Der Portalbalken ist ordentlich überdimensioniert. Hier bin ich nicht sicher ob ich den Mehraufwand treiben soll und doch auf das leichte Profil gehen soll. Da das Material im Bereich der Nuten zu dünn ist, müssten hier Flacheisen aufgeschraubt werden, die dann bearbeitet werden. Materialersparnis wären hier < 2,5 kg.

Bei der Seitenwange geht noch was. Hier wäre zu überlegen auf 25 mm Stärke zu gehen. Mehrgewicht bei 2 Wangen ca. 2,6 kg. Andere Möglichkeit wäre die Verstärkung der Seitenwangen durch aussen aufgeschraubte Stege...

In dem Bild habe ich bei einer 15 mm Opferplatte einen Portaldurchlass von nicht ganz 200 mm. Je nachdem wie hoch man die Spindel auf dem Z-Wagen montiert, kommt da noch die Fräserlänge dazu. Wenn man da 40 mm annimmt dann bin ich bei ca. 170 mm. Nun ist zu überlegen, was man wirklich an Durchlass braucht. Da ich mir sicher einen Vakuumtisch bauen möchte, gehen dann über den Daumen noch mal ca 60 mm ab. Wenn man mit Vakuumtisch arbeitet, wird man aber wohl keine sehr hohen Konturen fräsen. Somit sollte das ausreichen. Wenn man nun z.B. Formen fräsen möchte, die etwas voluminöser sind könnte es eng werden. (z.B. eine Haubenform für einen Großsegler, oder eben irgendwas höheres)

Was gibts zu dem Thema an Erfahrung aus der Praxis? Warscheinlich wird man 80% eh Platten und ähnlich flaches Zeug fräsen.....

Was ist im Bezug auf die Länge der Führungswagen über aussen zu empfehlen. Ich glaube es wurde mal von 200 mm gesprochen. Die Neigung der Seitenwangen habe ich erstmal auf 12 Grad angesetzt. Das steht aber auch noch nicht fest.

Was wiegt eine 2,2 kW Wassergekühlte Chinaspindel? Bin noch nicht sicher ob ich die Kemmerich Spindel oder eine Chinaspindel nehmen soll. Nachteil der Kemmerich Spindel ist, dass sie 380V benötigt und recht schwer und laut ist. (0,75 kW, ER25, 5,7kg, Umbau auf PC Lüfter wäre denkbar)


Gruß Marc
 

KarlG

User
Nur mal kurz:
mir ist noch nicht ganz klar wann ich den Fall habe, dass nach betätigen der Reftaster gestoppt wird. Es scheint ja zwei Fälle zu geben. Einmal werden die Schalter einfach überfahren und einmal wird gestoppt. Das muss dann ja das Referenzieren sein... Rast man zum Referenzieren mit vollem Eilgang auf die Refschalter?

Ja - im normalen Fräsbetrieb werden die Schalter einfach überfahren, weil/wenn sie nicht abgefragt werden. Auch das wäre techn möglich (Kombi Ref- und Endschalter). Beim Referenzieren gips mehrere Möglichkeiten, Die "optimale" ist eine Präzisionsreferenzfahrt - da werden die Schalter mit G0 angefahren, wieder freigefahren und viel langsamer nochmal angetastet. Das ist die schnelle Methode, die aber die besten Ergebnisse liefert. So
Wenn Du mit G0 (bspw. 8m/Min) da ankommst, brauchst Du nach Auslösung aber noch Platz zum anhalten - eben die 1-2 cm. Und eben deshlab macht man sie überfahrbar. Sonst zerhauts Dir die Schalter.

Deine Berechnungen kann ich (in etwa) nachvollziehen. Der Portalbalken (auch das leichte 160x80) ist natürlich massiv überdimensioniert. Deine 730mm Portalbreite sollte zusammen mit ca. 200mm Stützweite an den Portalwangen und mittigem Antrieb noch hinkommen - Sorgen würde mir die Portalhöhe machen - ich wüsste jetzt auch nicht, wie ich den Portalnick rechnen könnte, ohne zu wissen, wie stark die Führungen federn.

20mm Platten für die Portalwangen wären dann auf jeden Fall eine Schwachstelle. Ich baue meine grade auf sandwich-Wangen um (15er Platte + 40er leichtes Profil). Aber 55mm ist natürlich auch ein "Hammer". Du könntest mal schwere 40x200-Profile betrachten, falls das konstruktiv lösbar ist.

Über den Rest muss ich erstmal nachdenken; Gefällt mir Einiges noch nicht so richtig, aber ohne Lösungsansatz ist das dann doof, rumzumeckern.... :D

Was wiegt eine 2,2 kW Wassergekühlte Chinaspindel?

Irgendwas um 5-6kg habe ich da im Hinterkopf; mit oder ohne Wasser - keine Ahnung....

Gruss
Karl
 

KarlG

User
...so: Hab nochmal drüber geschlafen.

Vakuumtisch: 20mm Aufspannplatte + 60mm Vakuumtisch + 20mm Material + 20mm Fräser = 120mm Durchlass
Schraubstock: 20mm Aufspannplatte + 40mm Schraubstock + 50mm Material + 50mm Fräser = 160mm Durchlass
Das ist schon ziemlich viel und viel höher würde ich nicht gehen. Mit ist immer noch nix eingefallen, wie man sowas rechnen könnte, aber wenn Du höher willst, würde ich auch die Stützweiten der X-Führungswagen auf 240 erhöhen (aus dem Bauch)...

Zum Bild:

Y-Z-Achse_10.jpg

(1) finde ich gut gelungen - da kann man durchaus noch mit der Befestigungshöhe der Spindel spielen; jedenfalls ist es möglich, die Spannmutter komplett aus dem Verfahrbereich rauszufahren. Mit einer runden Chinaspindel wäre es auch (je nach Erfordernis) möglich, die Spindel mal temporär höher zu setzen (bspw. bei einem sehr langen Kugelkopf)
(2) ist verschenkter Raum, um den man den Portaldurchlass erhöhen muss (müsste) - also konstruktiv nicht optimal. Ich würde, wie schon geschruben, mal versuchen auf den Steg zu gehen.
(3) Mir ist nicht klar, wo hier die Spindelmutter bleibt.
(4) Ist ein recht langer Weg (Durchbiegung) bei Belastung in X-Richtung (besonders bei einer langen Z-Achse). Da ja nun der Portalbalken extrem steif ist, ist das (imho) eine Schwachstelle geworden.

D.h.: wg. 2 und 4 würde ich die Z-Y-Konfiguraion neu überdenken - evtl gar mit einem 80x200 und beide Führungen u.U. von vorn dagegen...
...oder wieder auf 40er stärke gehen mit einem schweren 40x200...

....hier würde man wahrscheinlich mit Blockwagen besser zurecht kommen - aber die Flanschwagen sind ja nun schonmal da.

Man könnte auch oben überstehen lassen. Das ist ja statisch unkritisch und würde "nur" die Maschinenhöhe vergrößern.

Gruss
Karl
 
...so: Hab nochmal drüber geschlafen.

Vakuumtisch: 20mm Aufspannplatte + 60mm Vakuumtisch + 20mm Material + 20mm Fräser = 120mm Durchlass
Schraubstock: 20mm Aufspannplatte + 40mm Schraubstock + 50mm Material + 50mm Fräser = 160mm Durchlass
Das ist schon ziemlich viel und viel höher würde ich nicht gehen. Mit ist immer noch nix eingefallen, wie man sowas rechnen könnte, aber wenn Du höher willst, würde ich auch die Stützweiten der X-Führungswagen auf 240 erhöhen (aus dem Bauch)...

Hallo Karl,

Noch mehr Durchlass wird es nicht werden, aber deutlich weniger möchte ich auch nicht, da ich nicht weiss wo es hingeht.

Zum Bild:

Anhang anzeigen 1178421

(1) finde ich gut gelungen - da kann man durchaus noch mit der Befestigungshöhe der Spindel spielen; jedenfalls ist es möglich, die Spannmutter komplett aus dem Verfahrbereich rauszufahren. Mit einer runden Chinaspindel wäre es auch (je nach Erfordernis) möglich, die Spindel mal temporär höher zu setzen (bspw. bei einem sehr langen Kugelkopf)
(2) ist verschenkter Raum, um den man den Portaldurchlass erhöhen muss (müsste) - also konstruktiv nicht optimal. Ich würde, wie schon geschruben, mal versuchen auf den Steg zu gehen.
(3) Mir ist nicht klar, wo hier die Spindelmutter bleibt.
(4) Ist ein recht langer Weg (Durchbiegung) bei Belastung in X-Richtung (besonders bei einer langen Z-Achse). Da ja nun der Portalbalken extrem steif ist, ist das (imho) eine Schwachstelle geworden.

(1) Die Kemmerich Spindel hat den weiteren Nachteil, dass sie von hinten verschraubt werden muss. Hier müsste man wieder mit einer Zwischenplatte arbeiten was sicher nicht die erste Wahl sein sollte. Also vielleicht doch ne Chinaspindel. Mal sehen.

(2) Wir reden hier von 13 mm, die ich in der Höhe verschmerzen könnte. Klar muss man die Länge in dritte Potenz im Hinterkopf haben. Diese 13 mm ergeben 1/100 mehr Durchbiegung der Seitenwangen. Mit dem unteren Set auf den Steg gehen, zieht dann aber wieder den bekannten Rattenschwanz hinter sich her. Hier handelt man sich ne handvoll neuer Problemchen ein. Dadurch würde ich auch mit dem oberen Set 20 mm weiter hoch wandern, was dann ebenfalls ein 200 er Profil bedeuten würde. Ich will nicht sagen das ichs deswegen nicht betrachte, aber es ist eben nicht so einfach umgesetzt wie gesagt.

Darüber hinaus ist ein 200x80 mir einfach zu wuchtig und schwer, wenn man auf 200x40 geht hat man Probleme mit der Durchbiegung um Z. Wenn man zusätzlich eine Platte drauf schraubt, dann ist man beim Gewicht wieder fast bei den 80 breiten Profilen und so weiter. Ich denke da will ein kompromiss gefunden werden.

(3) Auf dem folgenden Bild ist die Einbausituation zwischen den Platten sichtbar:

Y-Z-Achse_11.jpg

(4) Dieser größere Abstand resultiert aus dem hochschieben der Z-Wagen. Das Problem ist, das ich die obere Platte nicht niedriger anschrauben kann, da ich nun mal 4 Z-Führungswagen habe. Wenn man sich mal den Kraftverlauf anschaut dann liegt die Anschraubfläche der oberen Platte unmittelbar im Bereich der oberen Schrauben der oberen Z-Führungswagen.

Y-Z-Achse_12.jpg

Der Obere Bereich des Y-Wagens wird durch die angeschraubten Z-Sets verstärkt und der Abstand zur Verschraubung der oberen Platte ist sehr gering.

Wenn ich die Y-Sets alle vor den Portalbalken schrauben möchte, dann muss die Y-Platte bei 4x Y-Set und 4x Z-Set zwangsläufig aus zwei aneinander geschraubten Platten bestehen, da sonst nicht montierbar. Wenn durch die Fräskraft nun Zug auf diese Platten ausgeübt wird, möchte ich nicht wissen, was sich da im Tausendstelbereich an Verformung tut da die Verschraubungen dieser beiden Platten einen gewissen Abstand zu den Verschraubungen der Sets haben werden. Ich denke das ist nicht viel besser als meine Variante mit der Platte oben.

D.h.: wg. 2 und 4 würde ich die Z-Y-Konfiguraion neu überdenken - evtl gar mit einem 80x200 und beide Führungen u.U. von vorn dagegen...
...oder wieder auf 40er stärke gehen mit einem schweren 40x200...

....hier würde man wahrscheinlich mit Blockwagen besser zurecht kommen - aber die Flanschwagen sind ja nun schonmal da.

Man könnte auch oben überstehen lassen. Das ist ja statisch unkritisch und würde "nur" die Maschinenhöhe vergrößern.

Wie oben schon beschrieben würde die Variante der Y-Sets vor den Portalbalken andere Probleme erzeugen. Die Idee noch höher zu werden, finde ich ehrlich gesagt nicht prickelnd. Ein 200 er Profil oben überstehen zu lassen ist konstruktiv einfach eine unschöne Lösung.

Ich denke wir sollen versuchen es nicht zu übertreiben. Je schwerer das Portal wird, desto größer ist die Belastung auf das Grundgestell, es ist schlecht für die Dynamik, u.s.w.

Ich schätze deine konstruktive Kritik und deine Tipps und versuche sie so gut es geht umzusetzen, wie du warscheinlich merkst. Trotzdem bin ich mir nicht sicher ob es Zielführend ist noch fetter zu werden. Sicher findet sich immer eine neue Schwachstelle, aber wenn man den Markt so betrachtet, ist dieser Entwurf warscheinlich schon steifer als die allermeisten Fräsen die man so Kaufen kann. Die hochgelobte P2 hat auf der Y und Z Achse pro Schiene nur einen Führungswagen, was sicher auch nicht optimal ist...

Wenn man so liest was Heini mit seiner Fräse für Genauigkeiten hin bekommt, dann würde ich mir wünschen in etwa in dem Bereich zu landen.
Sicher, mehr geht immer, aber was bringt mir das wenn ich nachher einen trägen 250 kg Trümmer mit gnadenlos überdimensioniertem Portlbalken stehen habe.

So genug geschwafelt. Ich wollte nur meine Bedürfnisse mal neu kalibrieren.

Ich werde die Seitenwangen auf 25 mm Materialstärke erweitern um die eine Schwachstelle zu eliminieren. Ich denke mit 1,5/100 Durchbiegung in den Seitenwangen bei 100N Last kann man leben. Über die "neue" Schwachstelle werde ich mir noch mal gedanken machen, aber ich kann mir nicht vorstellen, dass die Verformung an dieser Stelle (Obere Platte) die Gesamtgenauigkeit der Fräse extrem in den Keller reisst. Wie schon gesagt, bin gern offen für konkrete Tipps und Vorschläge.

Gruß Marc
 
EDIT:

Ok, noch mal ne Runde gedreht und eine mögliche Lösung zur Vermeidung der oberen Platte gefunden. Ich muss mal gucken ob man das noch montiert bekommt und hier und da noch bissl feilen und dann könnte das die "schönste" Lösung sein, ohne auf ein 200 er Balken gehen zu müssen. Da nun mal keine schmalen Wagen da sind, muss ich mit dem Überstand der Sets leben. Die Position der Z-Führungswagen wird nun einzig und allein durch die Lagerböcke der KUS bestimmt. Hier geht nix mehr.

Y-Z-Achse_13.jpg

Ist auf jeden Fall sehr kompakt und Kraftflussmässig günstig, da die Sets sich knapp gegenüber stehen.

Gruß Marc
 
Manchmal verliebt man sich ja in Details (grade, die viel Arbeit gemacht haben) und kann nicht mehr loslassen :D

Dazu neigt man wohl hin und wieder, da hast du recht.

Bezüglich der Steifigkeit der Sets hilft eigentlich nur die Ermittlung eines Referenzwertes durch einen Biegeversuch. Das könnte man dann entweder mit realen Momenten machen oder es nachher hin rechnen. Werd mal sehen, dass ich das bei Zeiten mal mache.

Gruß Marc
 

KarlG

User
...ich glaube, Du hast da was in den falschen Hals gekriegt. Ich versuche nicht, Dich in eine bestimmte Richtung zu "drängen" - dazu müsste ich sie ja selbst kennen, was wiederum voraussetzt, dass ich genau diese Konstruktion schomal fertig durchgeplant und für gut (bzw. "perfekt" :D ) befunden hätte. Selbst dann hätte ich nicht automatsich recht.

Es geht schlicht um eine ergebnisoffene Diskussion - eine "Disziplin", die heutzutage kaum noch betrieben wird. Stattdessen wird meist mit "Meinungen" um sich geworfen, die aber sehr selten wohlbegründet sind.

Die Lösungsansätze sind ja schon nicht schlecht, was aber nicht heisst, dass es nicht noch bessere gibt. Kost halt "ein bisserl" Mühe. Und manchmal muss man halt was liebgewordenes wegwerfen um dann was zu planen, was sich im Endeffekt gar nicht bauen lässt... :D

....dann hat man zumindest kein "suboptimales" Ergebnis und kein teures Material verschwendet und auch noch was dazugelernt.

Gruss
Karl
 
Hallo,

ich mache mir momentan Gedanken über das Festlager der KUS und frage mich was der günstigste Aufbau ist. Wird die Verspannung der Schrägrillenkugellager mit einer Distanzscheibe zwischen den Innenringen/ Aussenringen der Lager eingestellt? Je nach Stärke der Scheibe ergibt sich dann eine unterschiedliche Vorspannung oder wird ein Ringpaar mit einer dazwischenliegenden Buchse verspant und das andere Ringpaar dann gegengezogen? So würde die Verspannun dann von dem anzugsmoment abhängen und man könnte die Lager relativ leicht zu stark verspannen.

Ich bin schon eine Weile am überlegen ob eine X-, oder eine O-Anordnung sinnvoller ist. Generell sollen ja die Axialkräfte aufgenommen werden. Die O-Anordnung kann größere Kippmomente ab, die in diesem Fall aber ja nicht existent sind.

Momentan wäre ich für eine O-Anordnung mit einem Absatz zwischen den Außenringen. Zwischen den Innenringen dann eine Buchse die ein paar hundertstel untermaß hat. Die Innenringe werden dann über die Feingewindemutter zusammengespannt.

Wie siehts in der Praxis aus?

Gruß Marc
 

KarlG

User
Meine "Praxis" ist entweder 2 * 7201 mit einem Steg dazwischen (am Ausssenkäfig) und sonst nix. Vorspannung per 2* Tellerfeder a 38N (können je nach Belastungssituation auch 3 oder 4 werden), eine Distanzscheibe 0,5mm und eine Feingewindemutter 12x1 mit chem. Sicherung...

..oder (20mm Konfiguration) das Gleiche mit zwei 6904, Tellerfeder(n) a 78N und Feingewindemutter 20x1,5 mit M4 Gewindestift.

Gruss
Karl
 
Meine "Praxis" ist entweder 2 * 7201 mit einem Steg dazwischen (am Ausssenkäfig) und sonst nix. Vorspannung per 2* Tellerfeder a 38N (können je nach Belastungssituation auch 3 oder 4 werden), eine Distanzscheibe 0,5mm und eine Feingewindemutter 12x1 mit chem. Sicherung...
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Hallo Karl,

Steg zwischen den Aussenkäfigen heisst also O-Anordnung. Das müsste dann in etwa so aussehen:


Y-Z-Achse_17.jpg

Y-Z-Achse_18.jpg

(Federscheiben nicht dargestellt)
Den Abstand zwischen Stepper und Spindel muss ich noch anpassen.

Warum habe ich den Motorhalter unten aus zwei Platten aufgebaut? :

Das untere Lager hätte ich auch in der oberen Platte der Z-Achse einlassen können. Hier wäre es noch einstellbar, da ich dann über verschieben der besagten Z-Achs Platte ausrichten könnte. Bei X- und Y-Achse geht das aber nicht, da ich hier nur über den Motorhalter einstellen kann. Wenn z.B. bei der Y-Achse das eine Lager in der Seitenwange sitzt, kann ich nix mehr einstellen.

Die obere Platte der Z-Achse ist momentan 15 mm starkes Alu. Hier überlege ich auf 12 mm zu gehen.

Gruß Marc
 

KarlG

User
Die obere Platte der Z-Achse ist momentan 15 mm starkes Alu. Hier überlege ich auf 12 mm zu gehen.

So dicht, wie Du mit dem Motor an der Kante bist, wird das sicher reichen. Deine Lösung mit den Lagerschalen wird so funktionieren - ich finds (mal wieder) viel zu kompliziert und auch unnötig hoch....

Gruss
Karl
 

KarlG

User
Erstmal: Wir sind nicht im Schwermaschinenbau! :D Auf dem Lagerpaar hast Du im Extremfall (Achse auf Block) vielleicht 1,5kN - im Fräsprozess unter 200N
Da würde auf den kurzen Distanzen ein 4mm Alu-Blech reichen.

Auf die Schnelle mal 3 Vorschläge, die ich alle 3 schon gebaut habe und die auch funktionieren.

1. (Imho) beste und auch aufwändigste Lösung:

DSC_0097.jpg

Das ist zwar für 6904 (oder auch mit 3mm überstand) für 6303, aber geht (mit D=32mm) natürlich auch mit 7201

2. Erfordert große Präzision bei der Fertigung (die Fluchten müssen perfekt stimmen), die Spindelmutter muss einstellbar sein und ist eher für kleine Fräsen geeignet. Da kommt ein Lager in die Platte und das zweite wird per Lagerschale mit dem Motorhalter festgeklemmt.

DSC_0183.jpg

3. ganz simpel: Es gibt nur eine Lagerschale und das zweite Lager wird chemisch fixiert (Loctite) damit es sich nicht mitdreht.

DSC_0185.jpg

Oder auch zwei einfache Lagerschalen gegeneinander (Bund in der Mitte - bzw. eine braucht gar keinen) - dann kommst aber wieder 12mm höher....

Gruss
Karl
 
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