Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Materialien, Dimensionierung, Lineartechnik..
CNC-FH
Beiträge: 2
Registriert: 21.03.2019, 20:58

Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Beitrag von CNC-FH » 21.03.2019, 21:16

Hallo zusammen,
ich würde mich freuen, wenn jeder der schon mal eine Fräse mit einem längeren Achsen-Verfahrweg ( ca. 1600 bis 2500 mm) realisiert hat, hier ein paar Fragen beantwortet.
 
1) Wie habt ihr hierbei bei euch den Vorschub realisiert? Klar, eine angetriebene Kugelumlaufspindelmutter wäre vermutlich das zweckmäßigste, sicher aber auch die teuerste Lösung. Vielleicht hat jemand eine "Gut und Günstig"-Lösung mit der er ganz zufrieden ist

2) Wie ist bei eurer Lösung die Wiederholgenauigkeit und Toleranz der gefertigten Bauteile?

3) Welche Bezugsquellen habt ihr zur für die Bauteile der Achsen (Linearführen, Spindeln, Zahnstangen/-räder, Antriebsmotoren)?

4) Was würdet ihr bei eurer Lösung künftig anders machen?

Ich hätte gerne ein bisschen Input, da ich selbst gerne eine Fräse bauen würde, mit der ich mir meine Hobby-Holzbauprojekte ein bisschen vereinfachen kann. Hierbei soll die Fräse Konturen aus Plattenmaterial ausfräsen können. NE-Metalle sollen nicht bearbeitet werden. Mein Budget würde ich aus dem Bauch heraus bei ungefähr 2000€ ansetzen. Hier sind eine einfache Frässpindel und jede Menge Item-Aluprofile aus einer Firmenauflösung bereits vorhanden.

Ich danke euch!

RobertD
Beiträge: 226
Registriert: 18.03.2018, 20:00

Re: Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Beitrag von RobertD » 22.03.2019, 00:22

Für so lange Wege würde sich unter Umständen eine Zahnstange eignen. Umkehrspiel lässt sich in der Software einstellen, so dass man relativ präzise arbeiten kann. Für Holz zumindest präzise genug würde ich meinen.
Gruß,
Robert

django013
Beiträge: 1706
Registriert: 18.01.2016, 17:12

Re: Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Beitrag von django013 » 22.03.2019, 05:09

Moin CNC-FH,

hast Du auch einen Namen? Wir reden uns hier im Forum gerne mit Namen an!

Was Deine Bauvorstellungen angeht, solltest Du erstmal klären, welches Plattenformat unterstützt werden soll.
Beschichtete Presspappe-Platten liegen meist bei 2050x2500 und Echtholzplatten meist bei 1200x2500 ...
Dann gibt es natürlich auch Platten mit 3m oder 4m Länge ...
Ein Portal mit mehr als 2m Nutzbreite ist wesentlich komplexer, als eines für 1,2m zu bauen.

Am meisten kannst Du sparen, wenn Du die Z-Achse so kurz wie möglich hältst. Also wenn Du nur Platten bis 19mm Dicke bearbeiten willst, würde eine Limitierung der Z-Achse auf z.B. 50mm sehr viel bringen.
Trotzdem denke ich, dass Dein Budget zu knauserig veranschlagt wurde.

Bezugsquellen findest Du hier im Forum zur Genüge - musst nur etwas quer lesen.

Bei den Antrieben ist es so, dass Zahnriemen mit KUS preislich auf gleicher Höhe liegt, Zahnstange aber deutlich drüber. Bei großen Achsen kann Zahnriemen eine interessante Variante sein.
Habe ich zum ersten Mal bei einem Glaser gesehen. Bearbeitungsfläche ca. 3m x 5m
Inzwischen habe ich gesehen, dass Zahnriemen auch bei Männermaschinen eingesetzt wird.

Du musst eben die Kräfte genau ausrechnen. Beim (guten) Zahnriemen ist die 1% Dehnungskraft angegeben.
Bei 3m wären 1% 30mm - also schon enorm viel. Des weiteren muss man mit dem Mindestbiegeradius aufpassen. Der ist auf der Rückseite (also Zähne nach außen) deutlich größer, als bei Zähnen nach innen.

Wenn Du KUS auf die lange Seite nehmen willst, musst Du zum einen die Durchbiegung (Durchhängung) berücksichtigen, wie auch die Dehnung beim Beschleunigen und Bremsen. Auf der Länge können diese Werte durchaus relevant werden.
Wenn Du bei besseren Händlern nachschaust, dann finden sich dort auch technische Parameter, mit denen sich rechnen lässt.

Gruß Reinhard

ravenbs
Beiträge: 91
Registriert: 14.12.2017, 12:40

Re: Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Beitrag von ravenbs » 24.03.2019, 11:27

Hallo,

ich habe eine 1700mm Tandem Achse (Gantry).
Darauf sind billige 2010er Kugelumlaufspindeln.

Funktioniert sehr gut bis 15 m/min und 5000mm/s2 Beschleunigung.
Wenn ich die Spindeln schneller betreibe fangen diese zu schwingen an.
So ab 20m/min klingen die nach dem Bremsen wie die angeschlagene Seite einer Bassgitarre.

Viel Länger würde ich nicht mehr mit einer 20er Spindel gehen.
Dann muss der Spindel Durchmesser größer werden und die Steigung höher dass die Drehzahl runter kann.
Oder eben langsamer betreiben geht immer - aber langsam ist eben langsam...

CNC-FH
Beiträge: 2
Registriert: 21.03.2019, 20:58

Re: Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Beitrag von CNC-FH » 25.03.2019, 20:09

Hi,
schonmal vielen Dank für die Antworten :-)

@ Robert:
Wie stelle/reduziere ich das Spiel über die Software?

@ Reinhard:
Ich beziehe und verarbeite immer 2500x1200/1250er Platten. Größere Platten kann ich zuhause nicht vernünftig handhaben. Die müssen aber nicht komplett aufgespannt werden können. Die längste Achse sollte nach genauer Überlegung jedoch schon mind. 2200mm haben, damit Schrankseitenteile hergestellt werden können…

Das Budget war jetzt nur aus dem Bauch heraus. Es sollte halt so günstig wie möglich und so teuer (Qualität) wie nötig werden ;-)
1% Dehnung ist natürlich viel zu viel. Jegliche Dehnung würde bei einem Zahnriementrieb bedeuten, dass der Fräser um den Betrag der Dehnung aus der Kontur läuft. Der Zahnriemen müsste also so überdimensioniert werden, dass die Schnittkräfte zu vernachlässigen wären…

@ Reinhard/ Ravensbs. :
KUS wäre natürlich der Favorit, aber eben auch teuer und ziemlich aufwendig. Bei 2200mm Achsenlänge müsste man die KUS schon irgendwie stützen oder auf eine nicht mehr bezahlbare Dimension zurückgreifen….




Ich würde mich über Fotos von Lösungen sehr freuen.

VG und Dank, Fabian

django013
Beiträge: 1706
Registriert: 18.01.2016, 17:12

Re: Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Beitrag von django013 » 26.03.2019, 05:06

Moin Fabian,

ich empfehle Dir, mal bei Möderl zu stöbern. Dort findest Du unterstützte KUS und auch angetriebene Muttern - die richtige Wahl für längere (Holz-)Portalfräsen.
Allerdings solltest Du Dir vergegenwärtigen, dass auch KUS bei der Länge elastisch sind und sich bei Beschleunigung verformen. In der cnc-Ecke gibt es die nötigen Formeln dazu.

Gruß Reinhard

Olli_aus_DD
Beiträge: 22
Registriert: 26.07.2022, 00:25

Re: Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Beitrag von Olli_aus_DD » 06.02.2023, 00:16

Hallo,
da ich mich zur Zeit auch nach Möglichkeiten umsehe, lange y-Achsen anzutreiben hole ich das Thema nochmal aus der Versenkung. Ich mchte meine Käsefräse ebenfalls so ertüchtigen, dass ich den ganzen 3m Tisch befahren kann. Hatte da an 3220 KUS gedacht.

Verformung:
Wenn ich die Formel hier anwende, dann erhalte ich bei l = 3000 mm, einem Schubmodul vn 79,3 GPa, einem Torsionsmoment von 3 Nm und einem Torsiostrgheitsmoment von 102944 mm^4 grade mal einen Verdrehwinkel von 0,063° was bei einer Steigung von 20 mm/U einem Fehler von 3,5 mue entspricht.

Sieht für mich erstmal okay aus. Nun ist der Torsionsträgheitsmoment einer 32er KUS kleiner als bei einem Rundstab mit D 32 mm, aber selbst wenn ich mit D = 24 mm rechner, komme ich auf grade mal auf 0,2° Verdrehung und 1/100 mm Fehler in axialer Richtung, und auch nur wenn die Stepper mit vollen 3 Nm dran zerren, was in der Realität nicht allzu oft vorkommt.

Bei der kritischen Drehzahl komme ich auf 609 U/min (Sicherheitsfaktor 0,9) was einem Vorschub von ca 12m/min entspricht.

Mach ich was falsch oder übersehe ich was?

Durchbiegung ist sicher noch ein Thema, muss ich mir morgen nochmal Gedanken drüber machen.

Dass die KUS dennoch nicht billig zu bekommen sind, ist ein anderes Thema (welches auch an anderer Stelle im Forum besprochen wird).

Beste Grüße
Olli

Olli_aus_DD
Beiträge: 22
Registriert: 26.07.2022, 00:25

Re: Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Beitrag von Olli_aus_DD » 06.02.2023, 19:46

Nachtrag zur Durchbiegung:


habe nun mal ein wenig hier rumgerechnet.

Bei 2800 mm Länge
KUS 3220

...komme ich auf eine Durchbiegung von 2,74 mm bei Fest-/Loslager Anordnung. Klingt viel angesichts der gegebenen Empfehlung von nicht mehr als 0.0002..0.0003 x Nenndurchmesser. Da liege ich nämlich bei 326..489% der Empfehlung.

Könnte man nun eine Fest/Fest Anordnung nehmen, da hängt die Spindel immer noch 1,3 mm durch was 158% der Empfehlung entspricht aber man kommt in die richtige Richtung.

Eigentlich möchte ich gern darauf verzichten
...eine riesige KUS zu verwenden
...angetriebene Muttern zu verwenden da höherer konstruktiver Aufwand und Bedarf an vielen Montageelementen, die ich bisher noch nicht selbst herstellen kann

Haltet ihr eine Vorgespannte Spindel für eine gangbare Option? Oder mach ich mir wegen den paar Millimetern unnötig ins Hemd?

Aktuell habe ich eine Y-Achse von 1700 mm und eine 1605 KUS billigster Sorte verbaut und damit bisher auch keine Probleme gehabt, und da erhalte ich auch eine Durchbiegung von 2,2 mm....ehrlicherweise entspricht die jetzige Maschine aber auch vemutlich nicht den Qualitätsansprüchen der meisten Forumsteilnehmer hier :)

Grüße
Olli

KarlG
Site Admin
Beiträge: 4390
Registriert: 22.12.2015, 22:17

Re: Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Beitrag von KarlG » 06.02.2023, 21:27

Persönlich finde ich das schon grenzwertig. Zahnstange kommt nicht in Frage?

Gruss
Karl

Olli-CNC
Beiträge: 674
Registriert: 01.01.2018, 12:13

Re: Realisierung sehr langer Achsen-Verfahrwege (1600mm +)

Beitrag von Olli-CNC » 07.02.2023, 10:56

Also bei der Länge entweder angetriebene Mutter oder Zahnstange, alles andere macht keinen Sinn.


Gruß
Olli

Antworten

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 14 Gäste