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Materialien, Dimensionierung, Lineartechnik..
Marco
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Beitrag von Marco » 02.02.2018, 14:33

Hi

mal eine Frage an die Profis. Ich bekomme 180x90 Aluprofile in leichter Ausführung. Mit was sollte man diese befüllen? Erstens wegen den Resonanzen und zweitens um das Gewicht zu erhöhen. Was macht sinn und was macht keinen Sinn.

Gruß Marco

1.AVM
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Re: Profile befüllen

Beitrag von 1.AVM » 02.02.2018, 15:16

Wo solls verbaut werden? Generell würde ich die Befüllmasse so gering halten, dass keine zusätzliche Durchbiegung zustandekommt (Grenzen festlegen).
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Patrick

Marco
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Re: Profile befüllen

Beitrag von Marco » 02.02.2018, 17:51

Es gibt eine Portalfräse. Es wird der Grundrahmen. Lange Rahmenteile 1600mm liegen vollflächig auf einem Stahluntergestell auf. Nur die 6 Mittelteile(Verstrebungen) 90x90mm 800mm lang liegen nicht auf.

Gruß Marco

Michael B.
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Re: Profile befüllen

Beitrag von Michael B. » 02.02.2018, 22:15

Hi,
Ausfüllen wird dir da wohl wenig bringen. Da wirst du nur ein bisschen Gewicht (Mit Beton ca 30-50kg) dazubekommen.
Leider ist das nicht so der Bringer wenn du das an der Oberfläche sehen willst.

Du brauchst Masse an den Stellen wo die Schwingungen auftreten. Also einmal an der Z Achse wo dein Fräser Vibrationen verursacht. Und zum anderen an deinem Maschinentisch wo den Werkstück Schwingungen abbekommt.

Du kannst anhand der Masse ca die Resonanzfrequenz berechnen. Dann weist du welche Frequenzen du unbedingt meiden musst.

Material zum Befüllen: Mineralguss / UHPC würde ich vorschlagen, da günstig und mit guten Dämpfenden Eigenschaften versehen.
Stahl und Alu auf keinen Fall, da hier die Dämpfung sehr schlecht ist.

Ich hab das gerade mal überschlagen:
eine normale HF Spindel hat bis 24.000Upm = 400Hz Drehfrequenz.
Einschneider = 400Hz Vibrationsfrequenz
Zweischneider = 800Hz
Dreischneider = 1200Hz
4 Schneider = 1600Hz

Grundsätzlich gilt, je weiter du mit der Eigenfrequenz der Z Achse von der des Werkzeugs weg bist um so besser.
Wenn du beispielsweise weist, das du eine Schwäche bei 400Hz hast, vermeide Einschneider vollständig.

Deine Z Achse sollte also möglichst schwer sein. Bei 50kg Masse währst du bei 15,7Hz theoretisch.
Vermutlich wirst du aber eher 12kg haben, daher liegst du bei ca 35Hz.

Ich würde die Z Achse versuchen an oder über 30kg zu bekommen (Damit meine ich den Schlitten wo dein Fräsmotor dranhängt).
Deinen Tisch solltest du unbedingt auch schwer machen, damit vermeidest Schwingungen des Werkstücks und der restlichen Maschine.

Soweit mal die Theorie.
Praktisch musst du schauen wie du damit zurecht kommst und was deine Maschine verkraftet. Je nach dem wie stabil und steif sie ist kann das gut oder eher schlecht wegstecken. Und deine Antriebe verlieren damit an Performance, weil sie eben mehr Leistung benötigen als vorher.

Gruß Michael

Marco
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Re: Profile befüllen

Beitrag von Marco » 02.02.2018, 22:39

Hi Michael

du wohnst ja fast bei mir um die Ecke. Meine Spindel für die Maschine wiegt schon solo 23kg. Also die 50 kg kommen annähernd hin. Antriebsmotoren werden 400 oder 750 Watt Servos.

Michael B.
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Re: Profile befüllen

Beitrag von Michael B. » 03.02.2018, 00:38

Hi Marco,
stimmt ich sehs gerade.
Noch besser ich Arbeite keine 20km von dir Weg! Ich arbeite
bei Molex Connectivity in Walldorf. Ist direkt gegenüber vom SAP
Schulungszentrum. XDDD

Ich bau bei mir demnächst auch 750W Servos von Lichuan dran. Das wird noch dauern bis die bei mir eintreffen.

Wie weit bist du den schon? Hast du schon angefangen aufzubauen?

Falls du noch Frästeile brauchst melde dich.

Bezüglich Frequenzen:
Wenn deine Spindel schon 23kg wiegt bist du schon besser gestellt als die meisten. Wie gesagt wichtig ist, das du weist wo deine Maschine das rappeln anfängt und du den Drehzahl / Frequenzbereich meidest wie der Teufel das Weihwasser. Mir hats deshalb schon 50€ VHM Werkzeuge zerbröselt.

Da würde ich an deiner Stelle mal Anbaugewichte zum Verschrauben vorsehen, und wenn du die Maschine aufgebaut hast erstmal testen wie sie so läuft.
Wenn du merkst, das sich die Spindel das Tanzen anfängt wegen Vibrationen, dann kannst du noch Gewichte anbauen.

Stell doch bitte mal Bilder ein von deinem Aufbau / Planung. Vielleicht kann man noch anderweitig was finden was konstruktiv Vibrationen verhindert.

Gruß Michael

Tante Edit: Mit 400W Servos musst du dir keinen Kopf um Performance machen, da würde ich eher noch mal 300 - 400kg Gewichte zusätzlich auf das Maschinengestell draufpacken. Einfach nur damit die Maschine nicht das wandern anfängt (Sebastians Maschine ist ja schon bei 200W fast vom Tisch gesprungen, die ist zwar kleiner aber die Vmax wird ähnlich liegen und das Verhältnis Portalgewicht zu Untergestellgewicht stimmt da nochweniger)
In der CNC Ecke gabs mal ein User der 1kW Servos an seine 2x1m Portalfräse drangepackt hat bei 10mm Steigung der Spindeln. Der hat nach den ersten Versuchen ca 1t Betonplatten aus dem Baumarkt ins Untergestell gepackt. Danach lief die Maschine aber auch echt gut.

Marco
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Re: Profile befüllen

Beitrag von Marco » 03.02.2018, 00:45

Hi Michael ich weiß ungefähr wo das ist habe 17 Jahre bei Heidelberger Druck gearbeitet. Ich plane gerade an einer anderen Fräse. Aber das war meine erste Idee. Und das die Zweite als Gantry Variante.

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Christian Knüll
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Re: Profile befüllen

Beitrag von Christian Knüll » 03.02.2018, 01:09

Hallo,

wenn es Vibrationen dämpfen soll wäre vermutlich eher etwas loses wie Sand sinnvoll.
Soll ja Energie rausnehmen und das geht nur wenn die Körner aneinander reiben und die Vibrationen in Wärme umwandeln können.
Ein solider Klotz wiederum kann erst recht das klappern anfangen - und Beton + Alu fest verkleben bringt Probleme mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung mit sich.

Für die Steifigkeit bringt es jedenfalls nicht so extrem viel, da diese am stärksten über die Außenabmessungen des Trägers bestimmt wird.
Wanddicken und erst recht Füllungen spielen eine deutlich geringere Rolle.

Beispiel:
  • Profil 40 x 40 leicht
    1,8 kg/m
    Flächenträgheitsmoment ca. 9 cm^4
  • Profil 40 x 40 schwer
    2,4 kg/m
    Flächenträgheitsmoment ca. 13 cm^4
    Sowohl Gewicht als auch Steifigkeit ca. um Faktor 1,5 höher
  • Profil 80 x 80 leicht
    5,3 kg/m
    Flächenträgheitsmoment ca. 135 cm^4
    15-Fache Steifigkeit bei lediglich 3-fach höherem Gewicht!
Fazit: ein großvolumiges, leichtes Profil bringt viel mehr als ein dünnes schweres.

Christian

Michael B.
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Re: Profile befüllen

Beitrag von Michael B. » 03.02.2018, 08:39

Hi Marco,
du hast an dem Aufbau noch ein ganz anderes Problem:

Deine Portalwangen sind in y Richtung butterweich, da gehören Verstärkungen rein, in dem Fall Rippen im 90° Winkel draufschrauben. Die sollten min. 1/3 so weit abstehen wie die Wange Breit ist. das sollte von Oben aussehen wie ein U am Ende. Oder besser wie ein W mit 90° Rippen.

Und du brauchst in X Achse (Längste Achse) unbedingt 2 Spindeln, die synchron laufen über einen Zahnriemen. Das wird sonst zu in einem verkanteten Portal enden.

Und praktisch währe es wenn die Führungen der X Achse nicht direkt auf dem Maschinentisch sitzen. Wegen Dreck und Schlägen durch runterfallende Teile.

Gruß Michael

Marco
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Re: Profile befüllen

Beitrag von Marco » 03.02.2018, 11:34

Ich bin ja erst am Anfang. Das wr jetzt in ner halben Stunde gekritzelt. Es ging ja nur um das befüllen.

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