Trapezspindel für die Käsefräse?

skybandit · Mrz 23, 2014

Hi Leute, inspiriert durch den Baubericht von Robert, spiele ich mit den Gedanken mir auch eine kleine Fräse für die Bearbeitung von GFK zu bauen.

Erste Teile wie Schrittmotoren und Protoneer Shield und Treiber habe ich schon da und überlege jetzt einige Möglichkeiten für günstige und dennoch halbwegs brauchbare Spindeln.

Tendiere im Moment zu TR 10 Trapezgewindespindeln. zwei für die lange Y-Achse, und jeweils eine für X und Z.
Die Spindel bekommt man relativ günstig in der Bucht und um mir das Abdrehen der Spindeln zu sparen, würde ich die in Miniatur Flanschlagern lagern.
http://www.ebay.de/itm/10mm-KFL000-...=BI_Heavy_Equipment_Parts&hash=item51a634b230
Auf der einen Seite würde ich mit den Madenschrauben die Spindel als Festlager spannen und auf der anderen Seite ohne Madenschrauben das Loslager realisieren.

Da ich keine teuren Trapezmuttern kaufen möchte, wollte ich einfache einstellbare Muttern aus einem PA6 G+Öl Kunststoffblock nach dem Vorbild von Möderl selber machen.
http://www.ems-moederl.de/ws23.html
Entsprechende Trapezgewindeschneider gibt es in TR10x2 oder TR10x3 auch in der Bucht.

Wäre das wohl so machbar und was für eine Steigung soll ich bei der Trapezgewindespindel besser nehmen 2 mm oder besser 3 mm?

Gruß
Pete

KarlG · Mrz 23, 2014

Moin,

erstmal wären die geplanten Abmessungen (und Verfahrwege) interessant, um zu wissen, ob das überhaupt passt. Auch der Doppelantrieb sollte hinterfragt werden, denn der hat ja nicht nur Vorteile.

Für Trapez bin ich absolut zu haben - man muss halt nur wissen, dass hohe Verfahrgeschwindigkeiten und Dauerbetrieb (3D) damit nur eingeschränkt bis gar nicht gehen...

..die "Lagerungsidee" finde ich Mist - wie kommst Du überhaupt drauf, dass 10er Spindeln genau 10 dick sind?
Dann eher Hülsen - oder halt Kniefall bei einem Schlosser, dass er Dir die Dinger abdreht. Ist ja kein gehärteter Stahl - also relativ simpel. Für die Muttern würde ich kein PA sondern PET benutzen (zumindest, wenn Du nicht in ZX-100K investieren willst; Hermann bietet ja auch Rohlinge an). Denke, 3 fertige Rohlinge mit 12x3-Gewinde sind auch nicht teurer, als das Rohmaterial zu beschaffen und den TR-Bohrer zu kaufen.

Die Steigung der Spindel ergibt sich aus der gewünschten Verfahrgeschwindigleit, den existierenden Motoren (Drehmoment) und den Spindellängen (Grenzdrehzahl, Durchbiegung). Bzgl. Genauigkeit ist da kein großer Unterschied....

Gruss
Karl

skybandit · Mrz 23, 2014

Hi Karl, bei meiner geplanten Minimalkosten Frickel-Käsefräse würde ich gerne als Verfahrwege 30 cm auf Y und 20 auf X realisieren und damit hauptsächlich 2D fräsen.
Doppelantrieb auf der langen Achse als Option für mehr Haltemoment und weil ich genug Nema 17 Schrittmotore da habe… Will mit der Fräse meine ersten Hobby-CNC Versuche machen und mich mit der Materie anfreunden. Langfristig werden ich dann irgendwann mal, wenn genug Dauermotiviation und Projektideen vorhanden sind etwas Genaueres suchen wollen.

Ursprünglich wollte ich eigentlich Spindeln aus Käsestangen ala M8 oder M10 Gewindespindeln nehmen. Die würde ich ja auch einfach, wie es der Robert bei der "Frickel-CNC #1" vorgemacht hat, in einfachen Rillen-Kugellagern "lagern". Da ich aber Momentan keine Möglichkeit habe relativ passgenaue große Löcher für die Aufnahme der Lager in Holz oder gar Alu zu bohren, bin ich auf die Idee mit dem Flanschlagern gekommen. Die kann man einfach irgendwo dran schrauben und später fein ausrichten. Beim Festlager die Madenschrauben rein und fertig. Das die 10er Spindeln ob Trapez- oder Normalgewinde nicht zur Passung im Lager 'passen' ist klar, aber da muss ich halt irgendwie mit Ausricht Feinblech eine zentrische Aufnahme in den Flanschlager frickeln?
Da TR10 Trapezgewindestangen jetzt nicht soo viel teuer als Gewindestangen sind und ich die Idee mit den selbstgebauten nachstellbaren TR-Kunststoffmuttern so gut finde, könnte man es doch mal mit Trapezgewindespindeln versuchen, zumal der superbillig China Trepezgewindeschmeichler für 15€ zu haben ist und der für Kunststoff eigentlich ausreichen sollte. Der Klotz PE der für für drei-vier selfmade Muttern reichen sollte, kostet grade mal 8-10 €, den Preis für PET müsste ich mal googlen.

Welchen Vorteil hätte eine PET Mutter gegenüber einer aus PE? Ist PET verschleißfester und hat weniger Reibung als PE?

Gruß
Pete

KarlG · Mrz 23, 2014

skybandit hat gesagt.:

O.k. das ist unbedenklich - auch mit 10er Spindeln. Das Hauptproblem ist eigentlich, dass man die DInger nicht vernünftig gelagert kriegt, weil die Lager, die infrage kommen, keine axialen Lasten aushalten. Was hältst Du denn von der idee, eine 12mm Aluhülse (Rohr 12x1) aufzukleben (Epoxy) und das Ding dann notalls per Bohrmaschine und Schleifpapier auf Lagermaß zu bringen. Ist ja kein hochbelastetes Bauteil bei Dir und da würde Alu sicher eine Weile halten....

Schau Dir mal die Grafiken bei Hermann an: http://www.ems-moederl.de/ws25.html
PET ist Ertalyte und die "Hausmarke" Ertalyte TX. ZX-100K ist übrigens auch "veredeltes" PET.

Ich hab hier übrigens noch massig PET rumliegen.

Gruss
Karl

Rober-t · Mrz 24, 2014

Moin Pete,

was für Vorteile erhoffst du dir von den Trapezgewindespindeln bei der Fräse? Schneller fahren?

Grüße,
Rob

skybandit · Mrz 24, 2014

Joa, gute Frage Rob

Wollte damit geringfügig schneller fahren bzw. weniger Schrittverluste und etwas weniger Spiel als mit normalen Gewindestangen haben. Rechne so mit einem Aufpreis von ca. 25 -35€ zu einer normalen Gewindestangen-Konstruktion, wenn ich um das Abdrehen der Spindeln herum komme. Dabei gehen allein 15€ für den Gewindeschneider drauf. Überlege noch ob ich Gewinde mit einer Steigung mit 2mm oder lieber 3mm einsetzen sollte. Ne größeren Steigung braucht doch sicher auch mehr Drehmoment vom Motor oder?

Gruß
Pete

dasepp · Mrz 24, 2014

Ich persönlich würde auch in jedem Fall mindestens zu Trapezgewindespindeln raten.
Das Umkehrspiel ist gut einstellbar, bzw mit den Muttern von ems ganz zu eliminieren. Diese verwende ich selbst auf 16x4 Trapezgewinde.
Bei Gewindestangen wirst du nur schwer bis gar nicht eine ordentliche Positioniergenauigkeit bekommen und auch das Umkehrspiel ist unberechenbar bei diesen Dingern

. Das ist den kleinen Aufpreis allemal Wert.

Mehr Steigung = Mehr Drehmoment stimmt, wenn du davon ausgehst dass dein Motor konstante Drehzahl hat.
Bei verschiedenen Steigungen, aber gleich bleibendem Vorschub bleibt das Drehmoment gleich, da der zurück gelegte Weg über die Zeit gleich bleibt.

Grundsätzlich kann man bei Schrittmotoren sagen, dass mit steigender Schrittgeschwindigkeit das Drehmoment zurück geht. Daher würde ich dir wohl eher zu den 3mm raten.

KarlG · Mrz 24, 2014

skybandit hat gesagt.:

Wieviel Drehmoment haben denn die existierenden Motoren und wie schnell willst Du fahren?

möderl · Mrz 24, 2014

Pet?

KarlG hat gesagt.:

Hallo Karl, ZX-100 ist nicht PET oder vergleichbare Materialien, sondern viel, viel besser. Dieses Material ist eine andere Welt und im chemischen Aufbau bis heute noch geheim (die bessere Welt für immer, da dieses Material ein Leben lang auf einer Fräse läuft).

Seit 5 Jahren laufen meine Muttern in Fräsen von Kunden weltweit und bis jetzt ist noch keine Mutter abgenützt. Es ist wirklich ein „unglaubliches Material“ das für mich pro Vierkantmutter heute schon 4 Euro pro Mutter kostet.
Schau Dir einfach das Material mal genauer an -> www.zedex.de/355.0.html
Gruß Hermann

P.S. Karl, glaub mir, es ist nicht alles so einfach wie es scheint...

skybandit · Mrz 24, 2014

Ok, Umkehrspiel und Positioniergenauigkeit sind noch mal zwei Pluspunkte für die Trapezspindeln. Denke auch das ich es damit mal versuchen werde.
Falls ich z.B. 1/8 Schritt oder kleiner ermöglichen möchte, um eine ruhigeren Lauf und mehr Haltekraft zu haben, ist ne höhere Steigung doch auch besser oder?

Wie schnell ich mit dem Hobel fahren will, kann ich jetzt gar nicht so sagen, sollte aber schon etwas flotter sein als der normale Vorschub. Habe da noch überhaupt noch kein Gefühl für irgendwelche Werte, brauche aber keinen Raketenantrieb-Eilgang, da ich jetzt ja auch nicht die großen Verfahrwege geplant habe.

Habe die 2,5 Wantain Motörchen mit diesen Kenndaten:
Part No.: 42BYGHW811
Frame Size: NEMA17
Step Angle: 1.8 degree
Voltage: 3.1V
Current: 2.5 A/phase
Resistance: 1.25 Ohm/phase
Inductance: 1.8 mH/phase
Holding torque: 4800g-cm 70OZ-IN
Rotor inertia: 68 g-cm2
Detent torque: 0.28 kg-cm

KarlG · Mrz 24, 2014

Hallo Hermann,

ich habe doch nicht behauptet, dass Zedex und PET identisch seien, oder identische Eigenschaften hätten.
Vor längerer Zeit habe ich das mal intensiv recherchiert und natürlich auch alles an Material dazu gelesen, was im Inet verfügbar ist.

Wenn mich nicht alles täuscht, ist PET(P) Ausgangsprodukt für ZX-100K. Was die dann alles damit anstellen, verraten sie natürlich nicht. Für mich war das dann nicht mehr interessant, weil das in Kleinmengen (wenn überhaupt) nur zu exorbitanten Preisen zu kriegen ist und auch meine PET-Muttern sind sehr verschleissfest. Klar, dass ZX-100k besser ist, aber im Grunde ist das Thema ja (bis auf wenige Nischen) gegessen, weil Niemand mehr Trapezantriebe will, auch wenn man damit für kleines Geld viel präzisere Antriebe bauen kann.

Mit meinen PET-Muttern bin ich produktiv 4500 gefahren - bei ~6µ Umkehrspiel - davon träume ich heute; auch wenn ich jetzt viel schneller fahren kann....

Gruss
Karl

Achja: Ich habe damals auch meine eigenen Diagramme gebaut - die ein wenig von Deinen abweichen

TR16x4 @ 8000mm/Min mit 3Nm/5A-Motor und PET-Mutter. Geschafft habe ich ungefähr 10500 - da ist aber nur noch das Fett durch die Gegend geflogen. ca. 5000 waren aber produktiv drin - nur eben kein 3D...

https://www.youtube.com/watch?v=ZWQcZidEBFI

KarlG · Mrz 24, 2014

skybandit hat gesagt.:

Nunja - 0,5Nm ist nicht so dolle, aber so schlecht nun auch wieder nicht für so ein kleines NEMA17-Teilchen. Denke, 3mm Steigung kannst Du ruhig riskieren und 1,5-2m/Min sollte damit zu schaffen sein....

möderl · Mrz 24, 2014

so oder so...

Hallo Karl, kein Problem,
wollte nur klar stellen, dass es eben Unterschiede beim Material für Muttern gibt.

Meine Meinung zum 42BYGHW811 Motor:
Ungeeignet – einfach Schrott… Würde ich nie kaufen…

Bitte meiner Meinung nach immer nur NEMA 23 Motore verwenden - ist nur meine Meinung…

Aber egal, ich gehe jetzt schlafen – alter Mann und so - braucht jetzt Ruhe usw…

Gruß Hermann

möderl · Mrz 24, 2014

Hallo Karl,

meine Beiträge auf meiner Seite bezüglich der Kunststoffe stammen nicht von mir,
sondern von Entwicklungsingenieuren in der Kunststofftechnik. Darum würde ich meine Grafiken auf meiner HP nicht anzweifeln – wurden echt von Fachleuten erstellt und durch mich teilweise überprüft.

Was auf meiner HP steht ist schon richtig – glaub mir einfach – würde mich hüten, irgend einen Quatsch zu schreiben (dazu habe ich zu viele Feinde, die mich sofort angreifen würden)…

Gruß Hermann - und nun "gute Nacht Freunde"

KarlG · Mrz 24, 2014

Hallo Hermann,

auch "Fachleute" sind selten unabhängig. Ich treibe wirklich einiges an Aufwand, Informationen so zu sieben, dass (nach Möglichkeit) nur die Fakten übrigbleiben und das ganze Marketinggewäsch ausgeblendet wird.

Nimm einfach mal Deine Grafik: http://www.ems-moederl.de/bilder/4l.gif und schau Dir die Positionierung des ZX-100k im Verhältnis zur X-Achse an. Das ändert natürlich nix an den guten Eigenschaften, aber der Eindruck auf den ersten Blick ist nicht korrekt - die Zahlen stimmen wiederum.

Gruss
Karl

Achja - ich weiss schon, wo die Grafiken herstammen; auch dass die Produkte dieses Herstellers, die er "pushen" möchte (also mit denen gut Geld verdient wird) in der Gesamtübersicht "etwas" besser wegkommen, als wenn man die nüchternen techn. Daten liest. Das ist absolut "üblich" - deshalb mache ich mir gern meine eigenen Statistiken - quasi selbst gefälscht

Rober-t · Mrz 25, 2014

Von Trapezgewindespindeln für eine Holzfräse ist dieses Topic aber ganz schön schnell zu einer relativ sinnfreien Hightech- Kunststoff Diskussion abgedriftet..

Die Wantai 811 sind ja die selben Motoren die ich bei meiner Fräse auch einsetze. Sind für den Anwendungszweck absolut ausreichend und sollten auch 3mm Spindelsteigung schaffen.
Ich unterstelle jetzt mal, dass pete noch nicht allzuviel Erfahrung im Umgang mit CNC-Fräsen hat, sich also unter Vorschub und Zustellung noch nicht allzuviel vorstellen kann. Ich hab deswegen mal ein Video gemacht, wo man meine Fräse mit 300mm/min und 3mm Zustellung ackern sieht:

http://vimeo.com/89931461

Meine Fräse kann aber auch schneller, 600mm/min schafft sie jedenfalls mit den M8er Stangen. Evtl könntest du auch M10er verwenden, da beträgt die Gewindesteigung dann 1.5 statt 1.25.

Musst dir halt überlegen:

* Statt 5 Minuten brauchst du für ne Centerplate mit Trapezgewinde vllt. 4 Minuten
* Wenn du mit 1000mm/min Fräst bricht dir evtl. eher mal der Fräser ab
* Statt einem Combitool muss dann auf jeden Fall auch ne gescheite Spindel her
* Der Verzug durch das weiche Holz und die weichen Führungen bleibt

-> Irgendwann bist du bei dem Punkt wo Holz, Combitool, Schubladenführung nichtmehr reicht.

Happy Amps!
Robert

KarlG · Mrz 25, 2014

Rober-t hat gesagt.:

Als "relativ sinnfrei" würde ich die Bewertung von Informationen danach bezeichnen, ob ich die im Moment grade brauchen kann.

Neben dem Grundrauschen gibt es hier schon eine Menge echter Infos und das Thema ist meines WIssens noch nie öffentlich diskutiert worden.

Auch Jemand, der völlig ahnungslos ist, kann von hier zumindest mitnehmen, dass alles was zu dem Thema angeboten wird (ausser Hermanns Muttern), Schnee von Übervorgestern ist.

UND: Wenn sich wirklich mal Jemand mit einem hellen Kopf der Sache annimmt und eine vernünftige Lagerungsidee entwirft, die man auch für kleines Geld nachbauen kann, dann ist die techn. Lösung um Lichtjahre besser, als diese murksigen Gewindestangen und muss auch nicht deutlich teuerer sein. TR-Bohrer ist eine echte Hürde, aber sowas kauft man einmal und braucht es dann nie wieder. Der könnte durchaus gegen Portoerstattung im Forum kreisen und würde bei dem Kunststoff auch ewig leben....

Gruss
Karl

dasepp · Mrz 25, 2014

Zur Lagerungsidee, wie bereits schon einer meiner vorredner erwähnt und auch auf der Seite von möderl zu sehen, nimm n alu, bzw edelstahlrohr mit entsprechendem Durchmesser, ein klein wenig endbearbeitung auf der heimischen drehmaschine und fertig ist die Laube. Ich hätt hier auch noch n solidedge 3d Modell dazu hier wenn du das brauchst meld dich per pn.

Gruß
dasepp

Rober-t · Mrz 25, 2014

Naja, mal wieder missverständliche Forendiskussionen, was das Topic angeht:

Fragen vom Threadersteller:

Ja ist machbar, würde 3mm nehmen.

PET hat eine Verschleißrate (nach Tribosystem) von ca 3, PE eine Verschleißrate von ca 8, PE verschleißt deshalb wesentlich schneller.
WENN MAN NICHT SCHMIERT!

Die Triboprüfbedingungen sind:
Druck: 3 MPa
Gleitgeschwindigkeit:0,33m/s
Oberflächenrauheitder Kontaktfläche aus C35-Stahl: Ra= 0,70– 0,90μm
Gesamtwegstrecke: 28km
normale Umgebung (Luft, 23°C/50%rel.LF)
ungeschmierter Betrieb

Mit ein bisschen Schmalz sehen die Werte wieder ganz anders aus, das gleiche gilt für die Haft / Gleitreibungskoeffizienten.

Mehr Haltekraft bekommst du mit geringerer Steigung oder mit geringerer Drehzahl, den break even Point kann ich da aber gerade nicht abschätzen, da müsste man die genauen Drehmomentkurven des Motors bei deiner Betriebsspannung mal vor Augen haben

Ja, das sagt zumindest Sinus

Jo, in epoxi dippen und dann wieder runterfeilen z.B.

----

was die restliche Diskussion angeht:

Alles klar, 2,30€ ist die Ansage inkl. Lager, Mutter, Spindel und Kupplung, alles herstellbar mit einer Tischbohrmaschine. Nicht deutlich teurer wäre für mich <5€ und hätte den selben Herstellaufwand

Dass die Gewindestangenlösung murks ist ist klar, aber sie funktioniert halt tatsächlich irgendwie.

Nix für ungut,
Robert

KarlG · Mrz 25, 2014

Rober-t hat gesagt.:

Das ist doch ganz einfach: Man muss auch Meinungen (ausserhalb der Eigenen) einfach mal so stehen lassen können, ohne dagegen anzudiskutieren, als wäre der Gestellungspreis das einzige mögliche Kriterium. Das mag ja Deins sein, aber ich habe bspw. viel weniger Restlebenszeit und betreibe keinen Aufwand, irgendwas herzustellen, was dann unweigerlich im Müll landet.

Wenn man bspw. die Gesamtkosten für einen ganzen Achsantrieb betrachtet, ist der Unterschied schon deutlich kleiner und mit kreativen Lösungen ist eine Menge machbar, ohne gleich einen Kredit aufnehmen zu müssen.

1m TR-Spindel um 10€; Rohmaterial für Mutter 3€ (man muss nur einen Lieferanten für Kleinmengen finden) - Lagerung braucht man sowieso und wenn das intelligent geplant ist, kriegt man da später sogar eine richtige Motorkupplung und einen besseren Motor ran. Hält Jahre, ist viel präziser und landet vermutlich nicht im Müll....

Gruss
Karl

Achja - ob Deine Lösung nach einem Jahr Betrieb immer noch "günstiger" ist, ist auch offen. Diese spielbehaftete Metall- auf Metall -"Passung"

veschleißt sicher ungeheuer schnell und ich könnte mir vorstellen, dass man Spindel und Mutter regelmäßig tauschen muss, damit es nicht unerträglich wird...

Trapezspindel für die Käsefräse?

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