Eigenbaufräse: Meinungen und Tipps

#1
Hallo Leute,
ich hatte mich hier ja schonmal kurz zu Wort gemeldet nun aber etwas ausführlicher und mit der Hoffnung hier noch einige Tipps und oder Anregugngen zu bekommen.
Zur Person: Mein Name ist Alexander ich bin 21 Jahre alt und bin Azubi Elektroniker für Geräte und Systeme im 2. Lehrjahr.

Geschichte(Wems zu langweilig ist weiter runterscrollen):
Die Gundsatzidee war mal eine kleine Fräse zur Frontplattenhertstellung zu besitzen. Daraus wurde aber schnell der umfangreichere Wunsch damit auch mal richtiges Alu bearbeiten zu können. Als unerfahrener also ins Internet und irgendeine Fräse bestellt weil das Geld gerade da war. Damit kräftig auf die Schnauze gefallen und ca. 1500€ in den Sand gesetzt. Dann der Entschluss Selbstbau. Viel gelesen viel gelernt angefangen zu entwerfen (Bin fitt mit Inventor) und wieder verworfen. Irgendwann hatte ich mich dann auf ein Konzept Eingeschossen. Kaum hatte ich die ersten Teile bestellt tauchte Karls Thread hier auf und schmiss meine Vorstellungen wieder über den Haufen.
Trotzdem bin ich erstmal bei meinem Konzept geblieben, wird ja schon gut gehen. Also eine Menge Teile bearbeitet und zugerichtet. Nun habe ich vor ein paar Tagen angefangen das Puzzle zusammen zu setzen und werde mit jedem Teil immer unsicherer ob ich nicht doch wieder eine Menge Geld in den Sand gesetzt habe.
So nun ein paar Bilder:
IMG_0303.jpg IMG_0302.jpg IMG_0301.jpg IMG_0300.jpg


Verwendetes Material:
Blau lackierte Teile sind aus Stahl mit überfrästen Auflageflächen für die Profile und die Wagen etc.
Aluminium als Adapterplatte für Z
Z-Achse ist eine Hiwin Kompaktachse aus Stahl
Führungen sind alle ARC20 von CPC/Romani mit langen Wagen V1 Vorspannung
Spindeln an XY sind 16/5 von Isel gelagert mit Fest und Loslager nach EMS
Profile sind auf Y (lange Achse) 60x40 Nut5 mit Sand 2/3 nicht überfräst
Profile sind auf X 40x40 Nut5 mit Sand 2/3 nicht überfräst

Bekannte Schwachstellen:
Stahl -> schwer (Dynamik)
Profile könnten stärker sein
Stützweiten zu gering

Zu Verfügung stehende Messmittel:
Stahllineal wie von Karl empfohlen 17um Ebenheitsfehler
Messuhr 1/100 + Stativ
Fühlmessheber 1/100 + Stativ
Haarwinkel
Anschlagwinkel groß
Fühlerlehre

Fragen die sich bei Aufbau ergeben haben:
Wie genau muss man Linearführungen zueinander einmessen? Reicht es wenn die Achse frei läuft oder würde man eine Verspannung unter Umständen gar nicht mitbekommen?

Unabhängig von den bekannten Schwachstellen meiner Konstruktion. Gibt es irgendetwas was man noch verbessern kann damit das Teil nachher einigermaßen vernünftig in Alu funktioniert? (Wir reden hier von 1/10 Toleranzen)


Wäre cool wenn ihr mal euren Senf dazugebt. Ich schau mal das ich noch ein paar Fotos hochlade... Das klappt aber gerade nicht so gut.

gruß Alex
 
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#2
Moin,

handwerklich sieht das sehr sauber aus; bei der Statik hätte ich so meine Bedenken. Was komplett fehlt, sind Maße - lässt sich also nicht mal überschlägig abschätzen, was das Ding leisten würde.

Gibt es irgendetwas was man noch verbessern kann damit das Teil nachher einigermaßen vernünftig in Alu funktioniert? (Wir reden hier von 1/10 Toleranzen)
Definiere "Alu-Bearbeitung"! Fräserdurchmesser, Vorschübe, Materialdicken?

Mit zulässigen 1/10 Toleranzen ist das ja leider nicht getan - wenn die Mechanik zu weich ist, dann weicht der Fräser aus (pendelt permanent um die Ideallinie); ergo unsaubere Oberflächen, Rattermarken, Fräserverschleiß und "konische" Kanten....

Gruss
Karl
 
#3
Ok dann mal eben noch ein paar Dimensionen:
Y(lange Achse): Profile sind 720mm lang schienen sind 718mm
X : Profile Sind 530mm Schienen sind 528mm
Z: Achse hat 210mm Verfahrweg und der Portaldurchlass beträgt ca. 130mm

Was mir am meisten Sorgen macht ist das die Z-Achse ca. 70cm von der Grundplatte aufträgt und daher einen riesen Hebel erzeugt. Ich hab überlegt unter das Portal noch eine Konstruktion zu bauen sodass ich die Stützweite etwas erhöhen kann mit 2 Wagen pro Seite.

Alubearbeitung wäre max. 8mm in Material bis sagen wir mal 30mm. Vorschübe muss man dann probieren.

Danke für die rasche Antwort.
gruß Alex
 
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#4
Y(lange Achse): Profile sind 720mm lang schienen sind 718mm
X : Profile Sind 530mm Schienen sind 528mm
Z: Achse hat 210mm Verfahrweg und der Portaldurchlass beträgt ca. 130mm
Puhhhh! 8mm Fräser in Alu halte ich für völlig illosorisch. Gib bitte mal das Maß vom Portalquerverbinder unten zu UK Portalbalken. Portalwangen sind ja wohl Stahl - hier bitte mal die Materialdicke und die Breite an der schmalsten Stelle.

Ich hab überlegt unter das Portal noch eine Konstruktion zu bauen sodass ich die Stützweite etwas erhöhen kann mit 2 Wagen pro Seite.
Sinnvoll! Nächste Schwachstelle ist der untere (X-) Wagen am Portal. Da hast Du nämlich die Hebel nur auf einem Wagen (bei der langen Achse auf 2)...

Gruss
Karl
 
#5
Ok also:

Portalquerverbinder zum Portalbalken sind 200mm
Portalwangen sind 15mm Stahl und an der dünnsten Stelle 80mm Breit

gruß Alex

image.jpg image.jpg
 
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#6
Hmmm....

..hab das Ding mal überschlägig gerechnet und muss zugeben, dass ich keine Idee habe, wie man da mit vertretbarem Aufwand das erklärte Ziel erreichen kann. Die "sparsame" Dimensionierung zieht sich durch alle Komponenten und punktuelle Änderungen würden nur wenig nützen.

Gruss
Karl
 
#7
Joah klingt ja nicht gut... Trotzdem danke. Dann gibts zwei Möglichkeiten:
1. Komplett aufbauen und schauen was damit möglich ist.
2. Gehen sie zurück auf Los

Eine Frage noch zu sparsamer Dimensionierung. Was hätte man den vorab größer dimensionieren sollen? Profile und Linearführungen oder? dem Stahl kann man da sicherlich das meiste abverlangen.

gruß Alex

Ich hab gerade nochmal überlegt:
Also lange Achse: Doppelte Anzahl an Wagen. da geht halt Verfahrweg drauf aber das wäre erstmal Egal. Zudem kommen unter die Profile 15mm Stahlplatten als versteifung gegen Durchbiegung.
Portal kriegt hinten eine Rückplatte aus 10mm Stahl um das Verdrehen der Profile zu verhindern. Zudem mache ich die Z-Achse Adapterplatte neu (breiter) um vorne am portal auch 2 Wägen unter zu bekommen.

Damit würde ich auf den beiden kritischen Achsen die Stützweite verdoppeln. Natürlich tausche ich das gegen Verfahrweg...

Zum vertretbaren Aufwand: noch bin ich in der Ausbildung und kann praktisch 50% der Zeit in der Lehrwerkstatt für sowass verwenden. Da ich meine arbeit relativ schnell erledigt bekomme.

gruß Alex
 
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#8
Wollte nicht gleich mit der Tür ins Haus fallen.. :D

Im Grunde hast Du 3 Möglichkeiten:
1. Zieldefinition ändern und bei der Frontplattenbearbeitung bleiben - das geht sicher
2. Die (in meinen Augen unglückliche) Konstruktion so lange verschlimmbessern, bis Du in die Nähe des Gewünschten kommst
3. Kassensturz machen - was hat die meisten Kosten verursacht? Das als "Ist" nehmen und eine neue Konstruktion drumrum zimmern

Eine Frage noch zu sparsamer Dimensionierung. Was hätte man den vorab größer dimensionieren sollen? Profile und Linearführungen oder?
Im Grunde hast Du doch alles richtig erkannt.
1. Längsträger - 200N-Durchbiegung 0,17mm (die stützen sich noch nichtmal gegenseitig)
2. Portalträger - 100N-Durchbiegung 0,05mm (pro Profil) - also noch die Torsion gegeneinander obendrauf
3. Portalwangen - 100N quer 0,06 (pro Wange) also in Summe 0,03. Das geht aber von einem ungeschwächten 80x200x15-Querschnitt aus. Den hast Du nicht.

Die Linearführungen sind eigentlich völlig ausreichend, aber nicht als Einwagenlösungen. Dazu braucht man durchgängig kurze Hebel (die hast Du nicht) und auch lange 20er sind imho zu knapp. Dazu noch als ARC

Persönlich würde ich zu (3) tendieren - die Konstruktion umschmeißen und neu planen.

Gruss
Karl
 

jdnhss

Erfahrener Benutzer
#10
Hi Alex,
habe mir deine Pläne hier mal angesehen aber bin bei weitem nicht so im Thema wie Ihr beiden, ich hab nur ne China CNC die mir reich aber davor hätte ich mir auch fast eine gebaut und zwar nach diesem Plan hier http://www.thingiverse.com/thing:711638 evtl. wäre sowas auch was für dich wenn mans aufskaliert bzw. als Idee.
MfG Chris
 
#11
Idee: Wenn ich das richtig sehe, ist auf der langen Achse oben jeweils ein zweites 60x40-Profil als Tischauflage geplant. Wenn Du zwei davon (verklebt und verschraubt) pro Seite senkrecht nimmst, ist die längsstabilität schonmal i.O.
Noch ein paar Querstreben rein - dann musst Du "nur" die Stirnplatten ändern bzw. neu machen.

Schienen dann seitlich - damit schätzungsweise 30-40mm weniger freie Länge der Portalwangen - sollte dann auch reichen. Wenn das Portal dann noch eine rückseitige Verstärkung kriegt und jeweils einen zweiten Wagen pro Schiene X unten und Y beide, dann sollten die wesentlichen Punkte bereinigt sein. Die Z-Achse kann ich nicht einschätzen...
 
#12
Hallo Karl, danke für den Vorschlag. Ich denke ich werde die Fräse erstmal so fertig bauen und dann schauen was damit möglich ist oder auch nicht. Finanziell ist es im Moment nicht drin neu zu planen(hab ich gestern gecheckt). Ich denke aber auf kurz oder lang werde ich dann von der Statik eine kleinere Version von Hermanns/Deiner Fräse aufbauen. Sodass ich damit dann auch mal Alu ordentlich Fräse kann. Ob und wie ich dann Komponenten der jetzigen wieder verwende entscheide ich dann.

Erlaube mir noch eine Frage: Beschädige ich jetzt irgendwelche Wagen oder Schienen wenn ich die Fräse erstmal so betreiben möchte?
Hat sich noch eine ergeben: Stabilitätsmäßig liege ich über oder unter ner CNC6040? Zum Anfang hätte mir die "Performance" wahrscheinlich auch gereicht :D


gruß Alex
 
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#13
Beschädige ich jetzt irgendwelche Wagen oder Schienen wenn ich die Fräse erstmal so betreiben möchte?
Hab mal kurz überschlagen: Der ARC20ML verträgt (im ungünstigsten Fall) 390Nm Verdrehkraft. Wenn man den größten Hebel zu 200mm annimmt, wären das 1950N. Wenn das so hinkommt und Du mit den Motoren nicht übertreibst, sollte das unkritisch sein. Ein 3Nm-Stepper an einer 5er Steigung erzeugt ca. 1500N "Schub"; ein 2Nm etwas über 1000N. Damit würde auch eine Kollision die Wagen nicht überlasten; die Schienen sowieso nicht...

Stabilitätsmäßig liege ich über oder unter ner CNC6040?
Denke drüber - das ist ja nun wirklich keine Herausforderung... :D

Gruss
Karl
 
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#14
Cool Danke! Jetzt fühl ich mich ein bisschen besser. Vielleicht ist es ja sogar möglich mit der Fräse zum. ein paar der Aluteile für eine neue herzustellen. Dann wäre ich nichtmehr allzu sehr auf eine Werkstatt angewiesen wo ich das fertigen kann.

Ich glaube das ich auf der langen Achse noch 2 zusätzliche Wagen pro Seite kaufen werde. (Normale Wagen sollten als Stützweitenerweiterung ja reichen oder?) Damit fange ich das schwere Portal dann ein wenig ab.

Motoren hab ich welche von Wantai Stepper hier rum liegen mit 3A. Da muss ich mal raussuchen was die so bringen.

Zur Z-Achse sieht es so aus als ob die für den größten Teil der Verformung zuständig ist ... an der Spindelaufnahme gemesse kann ich das ganze mit ordentlich Druck um ca. 0,15mm in beide Richtungen verformen. Ne Kofferwage für den Bindfadentest habe ich leider gerade nicht hier.
Es kann aber auch sein das sich die Verformung einfach durch den langen Hebel so massiv auswirkt...
Oder, die 20mm Aluminiumplatte verbiegt sich :D aber das ist glaub ich unwahrscheinlich...


gruß Alex
 
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#15
Normale Wagen sollten als Stützweitenerweiterung ja reichen oder?
Ja - da reichen sogar zwei kurze. Nur EIN langer 20er ist bei Deinen Hebeln zu knapp. Das müsste dann schon ein langer 30er sein.

Oder, die 20mm Aluminiumplatte verbiegt sich :D aber das ist glaub ich unwahrscheinlich...
Kommt drauf an. Eine 20er Platte 100 breit 200 lang (freie Länge) verformt sich bei 100N um 6/100 bzw. bei 200N (das ist schon "kräftig" gezogen) um 1,1/10. Meist kommen die Verformungen aber nicht nur aus einer Komponente. Stell die Uhr mal gegen die Portalwange (auf Höhe untere X-Schiene) - schätze, da misst Du auch schon 5/100...

Gruss
Karl
 
#16
Da hast du voll ins Schwarze getroffen... Messuhr an Portalwange ergibt 5/100. Am meisten kommt es aber aus der X-Achse. Hier reicht einfach der eine Wagen auch nicht aus... So wie du schon gesagt hast.
Eine Sache vielleicht noch: Ich glaube das Portal hat massives Übergewicht nach hinten... meinst du diese ständige Verspannung ist schlimm?

Alles in allem denke ich das ich mit dem jetzigen Stand erstmal ins Thema reinkomme und dann in 1-2 Jahren aufrüste. Wenns da dann schon einen Facharbeiter Lohn gibt dann sieht das Finanziell auch gleich ganz anders aus!

Vielen dank schonmal für die viele Hilfe! Ich werd sicherlich noch das ein oder andere Fragen oder einfach nur Status Updates geben und mir vielleicht noch den ein oder anderen Tipp abholen.

gruß Alex
 
#17
Ich glaube das Portal hat massives Übergewicht nach hinten... meinst du diese ständige Verspannung ist schlimm?
Wenn Du Y zwei zusätzliche Wagen spendierst, dann definitiv nicht. Mit nur einem Wagen würde ich schon zusätzlichem Verschleiß durch die ständigen Spannungen vermuten. Dafür müsste man sich dann mal ein Modell ausdenken und das rechnen...

Alles in allem denke ich das ich mit dem jetzigen Stand erstmal ins Thema reinkomme und dann in 1-2 Jahren aufrüste. Wenns da dann schon einen Facharbeiter Lohn gibt dann sieht das Finanziell auch gleich ganz anders aus!
Ja - nimm das Ding um die Teile für die neue zu fertigen und verkauf die alte dann. Das wird meist nicht wirklich gut, wenn man ständig am ändern ist und das im Grundkonzept gar nicht vorgesehen war. Das ist ein riesiger Aufwand und wird trotzdem schlechter als ein Neubau. Ich spreche aus Erfahrung :D

Gruss
Karl
 
#18
Hallo Karl,

Ich hab mir in den letzten Tagen viele Gedanken gemacht wie ich möglichst Kostengünstig noch ein paar Verbesserungen machen kann. Da habe ich nochmal 2 Dinge bei denen ich deinen Rat brauche.

Lange Achse bekommt nach meinem Plan jetzt noch 2 zusätzliche kurze Wagen ARC20 zu den langen um die Stützweite zu erhöhen und das Gewicht des Portals abzufangen. Das sollte reichen oder? Dazu mache ich einen neuen Portalschlitten der die benötigte Fläche zur Verschraubung zur Verfügung stellt. Zeichnung poste ich morgen nochmal.

Portalachse: Würde es eine Verbesserung bringen die Linearführung von oben auf dem Portal nach Vorne ans Portal zu verlegen? Wenn nicht kann ich mir den Aufwand sparen. Sollte das etwas bringen so würde ich noch einen neuen Portalbalken entwerfen der beide Führungsschienen vorne hätte. Ansonsten gibts nur eine Rückplatte für die Achse und einen 160x80 Winkel der die Z-Achse nach oben stützt.

Die Hiwin Kompaktachse hat überigens kein Spiel das habe ich nochmal überprüft.

Gruß Alex
 
#19
Lange Achse bekommt nach meinem Plan jetzt noch 2 zusätzliche kurze Wagen ARC20 zu den langen um die Stützweite zu erhöhen und das Gewicht des Portals abzufangen. Das sollte reichen oder?
Ja - zwei kurze auf jeder Seite würden auch reichen, aber dann hättest Du die langen übrig...


Portalachse: Würde es eine Verbesserung bringen die Linearführung von oben auf dem Portal nach Vorne ans Portal zu verlegen?
Prinzipiell ja. Aber in Deinem Fall bringt das wenig bis nix. Soll heißen: Wenn man so plant, dass die obere Führung auch Querkräfte (Verdrehung) aufnimmt, sollten die auch in einer Ebene sitzen. Dazu braucht man dann aber 4 Wagen auf X.

So wie das jetzt ist, nimmt der nur Kippmomente in Y-Richtung auf und das würde sich nicht (kaum) verbessern - evtl. gar verschlechtern. Müsste man rechnen....

..also lohnt nicht.

Gruss
Karl
 
#20
Spindelgehäuse total overengineered

Hallo Leute,
ich bin mal ein bisschen weitergekommen. Die Kress weicht einer Chinaspindel 2,2kW und die wollte ein passendes Spindelgehäuse. Die Spindelaufnahme ist noch in der Firma um das 80mm Loch zu fräsen und wird durch einen 3D gedruckten Platzhalter vertreten.

Rückplatte 20mm Allplan Aluminium
Spindelhalterung 40mm (noch 3D Druck ABS Grau) später Allplan Aluminium
Gehäuseblech Kantteil aus 2mm Stahlblech um Magnetisches Zubehör anzubringen. (Schmiersystem/Absaugung)

Alle Teile habe ich Selber auf einer FP1 hergestellt. Das Blech wurde natürlich auf einer Kantbank noch gebogen.
Herstellungszeit ca. 10 Stunden Arbeitszeit und 40€ Material.

LG Alex

IMG_0732.JPG IMG_0733.JPG IMG_0734.jpg IMG_0735.JPG

PS: kann ich irgendwie Bilder drehen? Ich bekomm das nicht vernünftig hin.
 
FPV1

Banggood

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