Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

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RobertD
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Re: Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

Beitrag von RobertD » 16.10.2018, 09:23

So am Rande...ich habe mir selbst auch eine Maschine gebastelt. Angefangen habe ich mit 40er Aluprofilen. Dazu das ganze als stehendes Portal. Nach und nach habe ich angefangen mit Aluplatten zu arbeiten. Erst als Versteifung und nachher als tragende Elemente. Die Teile selbst hab ich entweder direkt auf der Maschine hergestellt oder alles von Hand angerissen und gebohrt. Den Tisch selbst habe ich auf der Maschine fertig gemacht. Erst die Bohrungen für die Wagen von Hand gesetzt und später dann die Taschen für die Schraubenköpfe mit der Maschine nachgesetzt. Dazu dann noch gefühlt 300 Kernlöcher für M6 mit Fasen gebohrt (Chinaspindel mit 1,5kw).

Am Anfang hatte ich das Problem, dass sich das Portal beim fräsen entlang der kurzen (Y) Achse aufgeschaukelt hat. Das legte sich nachher mit den Aluplatten als Wangen.

Inzwischen hab ich damit viel gelernt und manches ist unterdimensioniert...aber das war eher “learning by doing“. Am Anfang wollte ich es eher klein halten, daraus wurde dann nachher allerdings 860x330x125 in xyz. Für leichte Arbeiten reicht es aus. Für mehr kann ich auf Arbeit richtig durchziehen.
Gruß,
Robert

DerAlbi
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Re: Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

Beitrag von DerAlbi » 16.10.2018, 09:34

Danke für die Ermutigung holger.
Bzgl Sandfüllung habe ich heute Nacht davon geträumt, dass man auch Eisenpulver nehmen könnte. Das wäre schwerer als Sand. 10kg gibts bei Ebay ab 30€. Das Verständnis bzgl der Eigenfrequenz war bisher so, dass man die Schwingerregung durch den Fräser vermeiden will. wenn der dreht landet man aber nun mal bei 100Hz - 800Hz, je nachdem ob Einschneider, Zweischneider und welche Drehzahl. Plastik schneidet man z.B. mit geringer Drehzahl und hohem Vorschub. Da soll dann auch nichts erregt werden. Da man nicht über 800Hz beim Aufbau kommt, kann man aber versuchen unter 100Hz zu kommen. So war das zumindest bei mir im Kopf.

Mir ist heute morgen auch noch durch den Kopf gegangen, dass die Aufhängung des Z-Aufbaus suboptimal ist. Ich nutze zur Zeit 3 Linearschlitten (wie bei dem Aufbau, den Karl verlinkt hatte). Aber ich habe auf der unteren Schiene 2 Schlitten, auf der oberen Schiene 1 Schlitten. Ich denke das sollte man drehen: die untere Schiene ist eine Art Drehpunkt; die obere Schiene wird nach vorn gezogen (mit Hebelwirkung). Ich glaube es ist sinnvoller wenn die Last oben breiter aufgenommen wird (über 2 schlitten) und wenn der Drehpunkt schmaler wird (nur ein Schlitten). Ich mache heute Abend mal Simulationen, ob sich da was ändert und poste Bilder und Ergebnisse.

Wenn du zwischendurch noch konkrete Vorschläge hast, was billige Methoden sind, die Steifigkeit zu erhöhen, bin ich für jeden Vorschlag dankbar. CAD kostet ja im Moment noch nix.

Edit: ich denke übrigens nicht, dass die anfänglichen Kommentare bösartig oder herablassend gemeint sind. Ich kenne solche Effekte auch, wenn jemand mit Elektronik anfängt nach Hilfe fragt und man einfach hilflos gegenüber der Inkompetenz ist. Im Prinzip waren das auch vernünftige Ratschläge, sich mit einem Bausatz zu beschäftigen. Geht halt in meinem Fall am Ziel vorbei.

KarlG
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Re: Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

Beitrag von KarlG » 16.10.2018, 10:45

DerAlbi hat geschrieben:
16.10.2018, 09:34
die untere Schiene ist eine Art Drehpunkt; die obere Schiene wird nach vorn gezogen (mit Hebelwirkung). Ich glaube es ist sinnvoller wenn die Last oben breiter aufgenommen wird (über 2 schlitten) und wenn der Drehpunkt schmaler wird (nur ein Schlitten).
Die Annahme ist richtig, aber die Schlussfolgerung falsch. Der zweite Wagen oben bringt wenig (aber schon etwas). unten ist er viel wichtiger, oder eben ein massiver, breiter (Stützweite) Einzelwagen.

holger
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Re: Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

Beitrag von holger » 16.10.2018, 13:27

DerAlbi hat geschrieben:
16.10.2018, 09:34
Wenn du zwischendurch noch konkrete Vorschläge hast, was billige Methoden sind, die Steifigkeit zu erhöhen, bin ich für jeden Vorschlag dankbar. CAD kostet ja im Moment noch nix.
1) Durchbiegung Tisch: Da du ja den Antrieb beidseitig und seitlich hast, hast du ja keinen Portalverbinder, der unten durchtauchen muß. Also könnte man die Längsprofile des Grundrahmens a) deutlich höher ausführen oder b) gleich auf einem massiven Untergestell festschrauben.

2) Seitenwangen: Deine Idee mit den aufgeschraubten Profilen umsetzen, oder gleich dickeres Material nehmen, oder oder. Einfach dick werden.

Und dann im CAD die Durchbiegungen quantifizieren und die weichsten Stellen suchen.

FerdinandFräs
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Re: Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

Beitrag von FerdinandFräs » 16.10.2018, 17:47

-Ich würde die Schienen an die Z-Achse schrauben und die Wagen an die Kreuzplatte, gibt günstigere Hebel und größere Stützweite

-Anstatt Schrittmotoren könntest Du über die kleinen JMC-Servos nachdenken, nimmt sich preislich nur wenig

-Die Wangen würde ich verstärken wie schon geschrieben wurde

-Über Bleipulver wurde schonmal diskutiert, Sand hat halt die beste Preis-Leistung

DerAlbi
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Re: Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

Beitrag von DerAlbi » 17.10.2018, 00:26

So. Wie versprochen habe ich mich hingesetzt.
Wangenversteifung:
Wangenversteifung_Model.jpg
Besteht aus dem sonst auch verwendeten 30x60 Profilen. Im Prinzip kann man deren zentrales Loch auch verwenden, um die Kabel von Energiekette zu Energiekette zu routen. Mal sehen.
Ergebnis: 137Hz. (anstatt 95Hz)
Wangenversteifung.jpg
Also rund 2x so steif wie vorher. (Resonanzfrequenz hat sich grob ver-1.41-facht).

Das sieht man jetzt auch an der Deflektion unter 100N Last: seitlich nur noch 22µm (vorher 40µm). Vor/Zurück etwa 32µm (vorher auch 40µm).
Die 30x60-Profile an der Portalrückwand sind wohl nicht stark genug - da muss 40x80 hin und gut. Platz ist ja genug. Das werde ich aber nicht simulieren - nur einfach einbauen. Die Profile als hohle 4-kantmodelle sind eh nicht sinnvoll repräsentativ (torsion usw).

Ich habe für die Ergebnisse aber auch noch etwas die Portalgeometrie geändert: die Linearschienen sind jetzt so weit auseinander wie es mMn geht (127mm Mitte-Mitte). Bei reiner Gravitation hat das recht gute Auswirkungen:
Gravity_15µ.jpg
Ich habe auch die Anordnung der Wagen getestet und das Wagen-3eck mal umgedreht. (oben 2 Wagen, unten 1). Simulatorisch ergibt sich exakt NULL unterschied bzw würde ich das als numerisches Rauschen abtun. Dass ich Karls Erfahrung per FEM nicht bestätigen kann ist etwas blöd, aber das kann man auch nicht erzwingen. Ich vermute, dass die Wagenanordnung einen weitaus geringeren Einfluss hat als die Wahl der Portalrückwandverstärkung (30x60 vs 40x80). Es ist aber auch gut möglich, dass die Linearwagen aus Stahl weit flexibler sind als die "blockmodelle" aus Alu in der Simulation. In dem Fall ist eh alles nur akademischer Unfug.

Bzgl der anderen Kommentare:
Schienen der Z-Achse andersrum: mir erschließt sich der Sinn nicht. Ich kann im FEM sehen, dass die Platte, an der der Z-Aufbau hängt stark von dem Vorhandensein der Stahlschienen profitiert - die bringen (neben dem "Rahmen" ringsrum) erstaunlich Stabilität sein, vor allem, wenn der Fräser ganz unten ist. Das andersrum zu machen - also mit den Schienen die Motoraufhängung zu versteifen sehe ich nicht als nötig, da die sich so gut wie nicht verbiegt. (Die Frässpindelklemme ist recht dick, insgesamt sind das dann dort 25mm Alu und es nicht nicht weit bis zum ersten Linearwagen, der dann Stahl kontaktiert)

Dickere Profile unter der Arbeitsplatte: irgendwie muss ich auch noch ans Umziehen denken. Ich hatte das mit 40x80 vorher aufgebaut und das war zwar steifer aber auch wieder schwerer. Ich glaube auch nicht, dass man sich über 7µm Durchbiegung beschweren kann - selbst wenn man das halbiert, hat man nur 3µm gewonnen.. Da lohnt es sich vielleicht eher in der Mitte noch ein paar Füßchen anzubringen.. aber irgendwo muss gut sein ^_^

Stud54
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Re: Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

Beitrag von Stud54 » 17.10.2018, 06:54

Nein, Karl hat recht.

Und FEM sollte man nur einsetzen, wenn man Grundlegende Dinge der Statik auch von Hand rechnen kann.

Hol dir die Böge Bücher, setz dich hin und rechne die Beispiele, beschäftige dich mit "Freimachen" und "Gleichgewichtsbedingungen".

Danach wird dir sicher einiges klarer werden. Nich böse gemeint. Nach einigen Tagen techn.Mechanik siehst du das alles anders.

KarlG
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Re: Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

Beitrag von KarlG » 17.10.2018, 07:38

DerAlbi hat geschrieben:
17.10.2018, 00:26
Ich habe auch die Anordnung der Wagen getestet und das Wagen-3eck mal umgedreht. (oben 2 Wagen, unten 1). Simulatorisch ergibt sich exakt NULL unterschied bzw würde ich das als numerisches Rauschen abtun. Dass ich Karls Erfahrung per FEM nicht bestätigen kann ist etwas blöd, aber das kann man auch nicht erzwingen.
Kommt drauf an. In der gezeigten Simulation (Last in Längsrichtung) wären kaum oder keine Unterschiede zu erwarten - in Querrichtung (oberes Bild) aber schon und zwar deutlich. Falls das nicht so ist, ist in der Simulation was faul.
Es ist aber auch gut möglich, dass die Linearwagen aus Stahl weit flexibler sind als die "blockmodelle" aus Alu in der Simulation.
Natürlich nicht. Sieht mir eher danach aus, als ob die Schienen/Wagen überhaupt nicht in die Simulation eingehen und als "Monolith" interpretiert werden....

...dann ist das Ergebnis schlicht unbrauchbar - zumindest in Bezug auf die Lineartechnik.

DerAlbi
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Re: Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

Beitrag von DerAlbi » 17.10.2018, 09:14

Jetzt bin ich unsicher geworden: habe die Deformation mal hochgedreht und die Colorierung auf Stress (0 - 1MPa) umgestellt. Das ist der seitliche Testfall.
Stress.jpg
Ich denke man sieht, dass die Kraft korrekt durch die KUS übertragen wird. Man sieht auch, dass sich die Z-Aufhängung dreht. Die Spindelaufhängung gibt nur wesentlich mehr nach. Die Kontaktbedingungen sind demnach also korrekt gesetzt. Allerdings ist, wie schon gesagt, die Aufhängung des Z-Aufbaus gar nicht der Schwachpunkt, sondern der Z-Aufbau selbst - daher macht das so wenig aus. Ich habs als numerisches Rauschen abgetan, aber die 1µm unterschied machen vielleicht doch Sinn.

Sicherlich ist das Modell für diese Detailbetrachtung vollkommen unbrauchbar:
Model.jpg
Es gibt hier 3 Kontaktflächen um die Linearschiene wo jeweils tangentiale Bewegung reibungsfrei ist. Dass die Kraftübertragung nur über eine Nut am Stahl passiert und dass die Kugeln in einem Plastik?-Käfig laufen... das ist im Lichte der Modellgröße nicht erfassbar. Ich könnte die Wagen aber problemlos in der Breite schrumpfen, um da etwas mehr Nachgiebigkeit zu emulieren. Ich sehe auch gerade, dass die Plastik vorn und hinten am Block als Aluminium gilt und auch Kraft überträgt. Das ist vielleicht wirklich dumm- :oops:

DerAlbi
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Re: Selbstbau zum Erfahrung sammeln.

Beitrag von DerAlbi » 18.10.2018, 20:48

Ich muss jetzt nochmal konzeptuell etwas fragen:
Warum spannt man die Chinafräsen eigentlich immer unten ein? Ich sehe das oft auf Bildern.
Ich habe den ganzen Z-Aufbau etwas breiter gemacht und bekomme dadurch mehr seitliche Steifigkeit (weil es sich weniger verdreht).
Aber wenn man frontal gegen den Fräser drückt, klickt die Platte ab, die die Spindel hält:
Seitlich.jpg
Ich habe die Platte schon aus Stahl gemacht, aber das hilft nix. (hilft schon aber insignifikant)

Insgesamt liegt das daran, dass ich mich an die anderen Bauten gehalten habe. Würde ich die Spindelhalterung weiter oben anbringen, wäre die dahinterliegende Platte durch die Linearwagen gestützt und würde nicht so unten raushängen wie ein nasser lappen. Aber da wäre auch die Frässpindel höher eingespannt - NoGo ?
Im Prinzip sollte man die Spindel mit 2 solchen Halterungen übereinander einspannen, dann wäre die Platte auch ordentlich versteift - per Spindel. ^_^

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