Alufräse-Eigenbau

[Gast_26027]

Guten Tag,

für den Laien ein paar Verständnisfragen, würde mich über Antworten freuen.

#1 Wenn ein Hersteller Schrittmotoren mit mind. 3NM empfiehlt, bedeutet dies ja dass 3NM die Leistungsuntergrenze sind. Welchen Mehrwert durch das höhere Drehmoment habe ich dann effektiv? Konkret am Beispiel statt 3NM -> 4,5 NM einzusetzen. Alle Bauart bedingten Konsequenzen mal außen vor gelassen. Spielt das höhere Drehmoment vor allem seinen Vorteil in härteren Werkstoffen mit größeren Zustellungen (im Zusammenspiel mit Spindel und Steifheit der Maschine) aus, oder primär in der Dynamik der Maschine weil schnellere Vorschübe möglich sind, soweit es die Maschine ansich zulässt? Auf Basis einer Aluprofil Maschine wie der AL Line bzw. eine Nummer darüber EMS P3 betrachtet.
Die verbundenen Nachteile im Falle eines Crashs und der vorherigen Anpassung durch größere Welle, größere Steuerung etc. sind mir bewusst.

#2 welche Werkzeuge sollten zwingend für den Aufbau einer Bausatz-Maschine vorhanden sein?
Nebst Zwingen, Winkel (welche Genauigkeit zur Ausrichtung? Schlosswinkel mit Anschlag aus dem Baumarkt sind vorhanden), Wasserwaage (reicht die klass. aus dem Baumarkt?), Inbusschlüsselsatz, Maulschlüssel, Drehmomentschlüssel, Knarrenkasten, Plastikhammer...?

#3 neben der Spindel sind ja auch Werkzeug und Werkstoff maßgeblich an der Lautstärke beteiligt. Spielt eine Wasserkühlung dann wirklich einen erheblichen Mehrwert aus?

#4 welchen Mehrwert haben / hätten Winkel als Profilverbinder, die statt 60 mm Schnellängen beispielsweise 90 mm hätten für die Steifigkeit der Maschine?

#5 Ist der Maschinenunterbau aus Holz wird er mM nach mitschwingen und somit vielleicht nicht die Ideallösung mit Fichten-Kanthölzern 80 x 80 mm Baumarktqualität. Welche guten Alternativen abgesehen von geschweißtem Stahlunterbau empfehlen sich?

#6 Warum wird an Steuerungen immernoch der uralt Parallelport eingesetzt? Selbst bei Lösungen, die nach außen über Ethernet bzw. USB kommunizieren, sieht man an den bzw. in den Steuerungen Verbindungen über den Parallelport.

Danke und viele Grüße
Christopher

 

[Solidmanager]

Hi

zu Deinen Punkten

1)Das mit dem Drehmoment ist wie Du schon erkannt hast, eine "mehrdimensionale" Angelegenheit. Je nach Material, Antrieb (einfache Trapezspindel oder Kugelumlauf) und Gewicht benötigen die Achse einmal mehr oder einmal weniger Drehmoment. Aber vielleicht ein Beispiel: An meiner Al-line1105 habe ich die vorgeschlagenen Nanotec 3Nm Motoren - und die sind völlig ausreichend!. Ich habe einmal unaufmerksamerweise den Notausschalter (der frei am Kabel hängt) in der Bahn des Y-Portals liegen lassen und die ganze Maschine ist über den Schalter gefahren.
2)Fühllehre, Meßschieber, Meßstativ, Meßtaster
3)Wassergekühlte Spindeln sind sicherlich die leisesten, aber auch die aufwendigsten. Hast halt noch Pumpe, Schläuche, Behälter, Kühler. Ist Ansichtssache, luftgekühlte reichen imho auch.
4)Kommt auf die Anforderungen an, aber final muß eine Maschine immer so steif und schwer wie möglich sein und Überdimensionierung im Gestell - solange Du die Maschine während der Montage noch bewegen kannst ....
5)Holz - hm, kann man machen. Schau bei ebay Kleinanzeigen nach einem Werkbankgestell oder einem gebrauchten Montagetisch. Darauf eine dicke Werkbankplatte. Ich habe zwischen Platte und Gestell 3mm Gummi gelegt und damit verhindere ich, das Schwingungen übertragen werden
6)Ja vergiß den Parallelport. Jetzt werden einige aufschreien, aber was soll das. Ich habe seit Jahren nur noch Notebooks und da geht das gleich dreimal nicht. Ich nutze Planet CNC am USB Port, das ist ein Board mit SW das nicht so teuer ist und sehr gut funktioniert

Wenn Du Dir eine Al-line anschauen willst, Weinstadt ist nicht weit weg von LuBu

Grüsse

Gero

 

[Gast_26027]

Hallo Gero,

vielen Dank für Deine Antworten.

Einen Punkt hatte ich vergessen. Sind Closed Loop Steuerungen mittlerweile schon standard, oder eher "nice to have"? Den Gedanken dahinter finde ich sehr gut, der möchte natürlich auch bezahlt werden.
Hinter meinen Überlegungen steht der Gedanke, meine Bausätze selbst herzustellen. Das findet bislang extern statt und auch in einem Rahmen, der die Anschaffung noch nicht rechtfertigt, allerdings wird auch wenig Werbung betrieben, sodass sich dies eventuell steigern ließe. Wenn es ein eigenes CNC System wird, muss es für die Bausätze viele Stunden rödeln (300-400 Teile, Wurzelrippen bis 60 cm) und da möchte ich etwas sehr solides, auf das ich mich a) verlassen kann, b) das zügig betrieben werden kann und c) Leistungsreserven für andere Aufgaben bietet (Möbelbau in Vollholz, ALU für Fahrwerksteile etc.), auch in der Größe. Von daher lichtet sich das Feld schnell wenn man ca. 1,20 x 1,0 m wünscht. Die Gedanken richten sich derzeit zur P3 von EMS.

Der Plan ist, einen Vakuumbereich zu haben für das Modellbau-Plattenmaterial in ca 1,2 x 0,6 m, dazu einen Tiefenmesser und festinstallierten Maschinenschraubstock für ALU-Teile zu haben, um etwas unabhängiger von unzuverlässigen Fahrwerksproduzenten zu werden.

Ich wohne übrigens nicht mehr in LB, sondern wieder in NRW / Detmold. Ich sollte mein Profil mal langsam ändern.

Viele Grüße
Christopher

 

[Solidmanager]

Hi

Wenn Du zuverlässige Endstufen und ausreichend dimensionierte Motoren hast, funktionieren auch normale Schrittmotoren sehr gut. Hatte zuerst Pech mit den DM556 Klonen, aber jetzt mit den 3Nm Nanotec Motoren und den PoStep 60 Endstufen bin ich ausnehmend zufrieden.Ich habe gerade ein paar Messingteile gefertigt und keinerlei Probleme gehabt.
Das mit einer sehr breiten Fräse, um alles montiert zu lassen, würde ich mir noch einmal überlegen. Je größer das Portal, um so aufwendiger und auch schwingungsempfindlicher wird die Konstruktion. Weiterhin hast Du "Kollisionsteile" auf dem Tisch.
Die Moederl Fräse hatte ich ebenso im Auge, bin dann aber von der Al-Line überzeugt worden. Vorteile waren für mich die elegantere Konstruktion, der saubere Aufbau - die Kabelverlegung wurde von vorneherein berücksichtigt und die deutlich steifere Z-Achse.

Grüsse

Gero

 

[Gast_26027]

Vielen Dank bisher,
ich habe gestern angefangen auch eine eigene Maschine zu konstruieren. Das kostet nichts und macht Spaß.

Hierzu eine Frage: wenn ich auf ein ALU-Profil ein Vollmaterial mit gefräster Nut als Anschlag für die Linerschienen montiere, sollte es das feingefräste Vollmaterial ja im Idealfall Ungenauigkeiten im Profil geradeziehen.
Anhand welcher Größen sollte man das Vollmaterial (Legierung und Dicke) auswählen?

Konkret an X-Achse: 90 x 180 mm schwere Ausführung mit derzeit 15 mm gefrästem Vollmaterial. Die Idee dahinter ist, das Vollmaterial zu fräsen / bohren, dann auf das Profil zu montieren und dieses Halbzeug dann mit einer Nut für die Linearschiene versehen, sodass man "nur" die Ungenauigkieten der Maschine hat, die die Nut fräst.

Bislang mit einem M10 x 25 mm Schraubenraster versehen in Stahl 10.9 Qualität

VG
Christopher

 

[Gast_69019]

Hat das Aluprofil einen "Bogen" auf der gesamten Länge zieht es eher die Aluplatte auch in den Bogen anstatt das Profil gerade. Ich würde das wenn erst verschrauben und dann überfräsen. Normalerweise sollte schon ein einfaches Überfräsen des Profils reichen, sofern es der Anwendungszweck überhaupt erfordert(?).

Ingesamt erscheint mir das auch massiv überdimensioniert, aber danach war ja nicht gefragt und das ist nur mein persönlicher Eindruck:
Tipp: Überlege Dir das Ziel und lege die Maschine danach gezielt aus. Viel hilft nicht immer viel...
Grüße

 

[Gast_26027]

Es wird zeichnerisch tatsächlich erstmal eine Version ultraheavy und nebenbei ein Einkaufszettel geführt mit "deutschen" Preisen, Asien dann im Vergleich daneben. Von dort aus dann sinnvoll abgespeckt. Ist zunächst für mich um eine Gefühl zu bekommen, welche Kosten beim mechanischen Teil entstehen würden.

Die Kombination aus Vollmaterial und Profil ist auch so gedacht wie Du geschrieben hast: die Nut wird erst nach Montage gefräst. Zuvor das nur das Lochbild in das Massivteil. Stand heute inkl. Portal habe ich auch angehängt.

VG
Christopher

 

[Solidmanager]

Hi

Hat das Aluprofil einen "Bogen" auf der gesamten Länge zieht es eher die Aluplatte auch in den Bogen anstatt das Profil gerade. Ich würde das wenn erst verschrauben und dann überfräsen. Normalerweise sollte schon ein einfaches Überfräsen des Profils reichen, sofern es der Anwendungszweck überhaupt erfordert(?).

So macht es Sorotec, da wird eine der 10mm Nuten im 90x90 Profil (X und Y- Achse) überfräst, damit die Linearachsen präzise aufliegen und ausgerichtet werden können

Ansonsten ist die Konstruktion sicherlich noch verbesserungsfähig. Es gibt ein stark überdimensioniertes Grundgerüst und im Verhältnis dazu recht schmale Portalwangen, eine überbestimmte Y-Führung und eine "dünne" Z-Achse.

Ich habe auch relativ viel Zeit in die Konstruktion diverser Fräsen gesteckt (nutze das gerne in meinen CAx Traininigs). Letztendlich gibt es mittlerweile doch die eine oder andere fertige Fräse am Markt, die von der Konstruktion wirklich nahe am Ideal liegen. Klar macht das Spaß, aber letztendlich ist die Lebensarbeitszeit endlich und beschafft werden müssen die Teile auch noch, plus Fertigung.

Grüsse

Gero

 

[Gast_26027]

Hallo Gero,

es geht jeden Tag ein Stückchen weiter. Den Portalblaken habe ich umgestaltet, vorn nur noch ein großer 25er Wagen und oben der bekannte 20er. Kern des Balkens ist nun ebenfalls 90 x 180 mm in schwerer Ausfürhung plus 15 mm Alu.

Was findest Du an Z "dünn"? Und was an den Portalwangen schmal? Die haben ca. 400 mm.
Meine Flugzeuge konstruiere ich auch selbst, immer ein mehrjähriges Thema, das schreckt mich nicht ab. Ich konstruiere gern (Flugzeuge, Möbel, Küche etc.) und schaue dabei nicht auf die Uhr.

VG
Christopher

 

[Solidmanager]

Hi

Allgemeine Frage, die Du als Konstrukteur beantworten können musst, was bewirkt eine Kraft, die in eine Richtung wirkt? Wenn Du jetzt z.B. Deine Z-Achse betrachtest und die Spindel ist sehr weit "unten" und es wirkt eine hohe Kraft in X- Richtung. Was fängt die Kraft auf - die Montageplatte und die hat ein niedriges Wb (Widerstandsmoment gegen Biegung). Das ist eine Schwachstelle.
Weiterhin, schau Dir einmal das Y-Portal der Al-Line an. An dieser sind noch Versteifungswinkel oben hinter dem Portalbalken und unten auf der Aussenseite der Portalwangen. Damit versteift sich das Portal ungemein. Breite Portalwangen bringen vielleicht was bei Torsion, aber unwesentlich bei Biegung.
Es ist ein kleiner Unterschied, ob Maschinenelemente, die in einem Zusammenspiel konstruiert werden oder Regale

Soll keine Klugscheißerei sein, sondern ehrlichgemeinte Ratschläge, um Dir einen ggfs teuren Mißerfolg zu ersparen

Grüsse

Gero

 

[Gast_26027]

Lass uns doch auf Regalbau-Vergleiche und Lehrer-Fragen verzichten und dafür konstruktiv bleiben, wenn möglich. Vergiss bitte nicht dass dieser Entwurf ganze zwei Tage alt ist und reifen muss.

Welche Alternative schlägst Du zu der Montageplatte für Z vor? Das Alu Vollmaterial ist an der Stelle nichts exotisches.

Was die Versteifungswinkel und Möglichkeiten das Portal betreffen so habe ich vor diese Elemente dann zu planen wenn der Portalbalken fertig geplant ist und man absehen kann wo sie günstig platziert werden können, andersherum macht nicht viel Sinn in meinen Augen. Ebenfalls kann die Wangengestaltung jetzt noch nicht final sein, bevor es der Balken nicht ist.

VG
Christopher

 

[Gast_69019]

Hi,

Du solltest möglichst viele Teile erstmal rechnen und dann auslegen. Auslegen nach Gefühl und dann Abspecken ist ein Schuß ins Blaue.
Dazu die Spindellängen berücksichtigen, die Antriebskraft und die Belastung der Linearführung auch mal überschlägig ermitteln.
Weißt Du, wie Du Biegung der Profile und Aluplatten (Wangen usw..) rechnest? Sonst kann ich Dir da mal was zum "Probelesen" geben....vielleicht hilft es Dir, falls Du mit solchen Rechnungen noch nichts zutun hattest.

EDIT: Achja, was möchtest Du eigentlich mit der Fräse später erreichen? Was ist Dein Anwendungsfall? 90x180 ist echt extrem "zuviel" - rein aus dem Bauch heraus...

EDIT2: Fahr mal im CAD die Z-Achse ganz runter. Die "hängt" doch dann nur noch an 2 Wagen an der Kreuzplatte (Montageplatte). Selbst runtergefahren sollte diese mindestens in 3 Wagen sitzen - davon 2 übereinander.
Grüße

Andreas

 

[Gast_26027]

Hallo Andreas,
Danke für Deine Antwort. Ich antworte morgen etwas ausführlicher. In der Tat wird parallel das verbaute Gewicht berücksichtigt um die Antriebe entsprechend auszulegen, ebenfalls werde ich auch die angesprochenen Biegemomente und Belastungen berechnen und ggf. die nötigen Konsequenzen ziehen.

Zunächst aber soll das Portal grob gestaltet sein um eine Basis zu haben, auf der man überhaupt rechnen kann. Es stehen nicht mal die Alu legierungen fest. Ein Profil tauschen und vollmaterial wegzulassen oder modifizieren iSt ja schnell erledigt. Deshalb sind auch bislang keine Bohrungen gezeichnet.

Ich bin bislang allerdings nicht der Meinung dass ein 90x180 als portalbalken bei Ca. 1280mm Länge übertrieben sei. Wie ich heute an anderer Stelle gelesen habe wurde Dir dies auch für die Frieda zwischenzeitlich empfohlen? Falls ich es nicht verwechsele.

Z besteht derzeit tatsächlich nur aus je einem Wagen insofern hängt er bislang immer nur an zwei nebeneinander. Das wird morgen aber ergänzt. Vielleicht kann ich bei der Menge an 20er Wagen ja ben Staffelpreis aushandeln. Anstatt des 1x 35 an Y würde mir empfohlen dort 2x20 nebeneinander einzusetzen. Das wird ebenfalls geprüft.

Bitte nicht vergessen der Entwurf stammt vom 01.05. und soll Reifen. Ohne Zeitdruck. Vg Christopher

 

[Gast_69019]

In meinen Augen zäumst Du das Pferd von hinten auf. Üblicherweise ist erst rechnen und dann konstruieren schneller.
Bei der Frieda ist ein 180x90 definitiv übertrieben (7 tausendstel mm Durchbiegung mit 120x80).

Für Dich mal zum Vergleich 3 Balken bei 1200mm Länge und 250N Belastung:

90x180: 0.00595
160x80: 0.0105
120x80: 0.0224

Aber unterm Strich, mach wie Du meinst
Grüße

Andreas

 

[Gast_26027]

Hab etwas Geduld, das wird noch eine Weile wachsen und ich nehme jeden ernsthaften Vorschlag auf. Das wird schon und ist kein Hexenwerk.
Das Rechenbeispiel sprach für mich für das Profil

Die Daten sind bei den Herstellern ja hinterlegt, die werden gezogen.

Vg Christopher

 

[Gast_26027]

Z habe ich komplett neu konstruiert. So konnte das Portal ca. 9 cm abgesenkt werden. Z-Schlitten sitzt nun auf 2 x 2 20er Wagen, Y vorn und oben ebenfalls je 2 x 20er Wagen.



PS ja die Schmiernippel müssen teilweise noch gedreht werden, ist bekannt

 

[Gast_26027]

Wenn Z komplett nach unten gefahren wird, sieht es dann so aus:

 

[Gast_69019]

2 Wagen oben auf dem Portalbalken, oder nur einer? Hab das nicht ganz in Deinem Text verstanden.
Welche Funktion soll der "Winkel" auf der Abstützung haben? Der ist eigentlich nicht wirklich notwendig...

Tipp: Die normalen 1605-Mutternhalter passen so nicht dazwischen 20er Führungen haben eine Höhe von 30mm, die KU-Mutternhalter meist um die 40mm

 

[Gast_26027]

Hallo,

die Wagen haben inzwischen entsprechende "Beilagen" aus Vollmaterial bekommen, damit die Flanschmutter Platz genug hat. Zwischenzeitlich bin ich dort auf eine Lösung von http://www.kampundkoetter.de geschwenkt, da sie etwas flacher baut als die HIWIN eigene.

Die Winkel oben sollen Kräfte die in X (lange Seite) auf die Spindel resp. Portal wirken aufnehmen bei hohen Zustellungen in ALU u.ä. Ansonsten würde der horizontale Teil ja nur stirnseitig mit einigen Schrauben montiert. Ist das nicht zu mager?

Weitere Frage: ich habe nun schon beide Varianten hier gesehen: Los- und Festlager auf der unbewegten Z-Achse, Flanschmutter auf der bewegten und das ganze umgekehrt. Was sind die jeweiligen Vorteile?

VG
Christopher

 

[Gast_69019]

Hi Chris,

zu dem Winkel: Zeige das doch mal rechnerisch (oder mit einem Richtungspfeil), was das genau für Kräfte sein sollen Deiner Ansicht nach. Bin mir nicht sicher, ob ich Dich verstanden habe...Meiner Meinung nach muss da kein Winkel hin. Die obere Führung übernimmt ja schon die abstützende Wirkung...

Kamp und Koetter kauft vermutlich auch nur in China - zumindest sehen deren Teile denen aus China zum Verwechseln ähnlich. Warum nicht eine Lösung mit normalen Lagerschalen (Frieda)? Käme Dich vermutlich günstiger...Neulich schrieb mir gerade einer, dass er die Teile von KuK bei Aliexpress gefunden hat - nur deutlich günstiger.

Wie willst Du die "Beilagen" realisieren? Material Alu? Wie soll da die Montage erfolgen? Ich glaube, die Führungen zu unterfüttern ist da einfacher... oder Du nimmst 25er Führungen (40mm hoch) und fräst eine 2mm tiefe Tasche in die Kreuzplatte. Dann passt das mit der Flanschmutter auch - ohne "Beilagen"...

Warum 2 Wagen oben auf dem Portal und nicht einer?

Aber mach mal wie Du meinst, ich glaube Du bist gerade in einem Teufelskreis, der Dich übertrieben massiv auslegen und entsprechend konstruieren lässt. Ich würde Dir nach wie vor empfehlen: Beantworte Dir selbst 2 Fragen ausführlich und konstruiere danach:

- Was will ich mit der Maschine machen/herstellen?
- Was muss die Maschine dafür wirklich können?

Grüße

Andreas