Stahlfräse

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dami
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Stahlfräse

Beitrag von dami » 09.08.2019, 22:04

Hallo,

ich lese schon seit einigen Wochen hier im Forum mit und möchte nun auch mal mein "Projekt" vorstellen, welches sich noch in der Konzeptphase befindet.

Kurz zu mir:
Ich bin 37 Jahre alt, habe vor 20 Jahren mal eine Ausbildung zum Zerspanungsmechaniker gemacht und ein paar Jahre im Beruf gearbeitet (Formenbau Spritzguss). Habe dann Maschinenbau studiert und bin seit 8 Jahren in der mechanischen Produktentwicklung unterwegs.

Zu meinem Projekt:
Ich plane eine stabile Fräse aus Stahl zu bauen, mit der ich hauptsächlich Alu und ggf. auch mal Stahl fräsen kann.
Ich mag die Aluprofile, die man so oft bei Selbstbauten sieht, nicht besonders, daher verfolge ich derzeit ein etwas anderes Konzept. Ich habe online Schweißtische gesehen, die aus Stahlblech nach dem "Tab and Slot" Prinzip gebaut wurden und die haben mir recht gut gefallen. http://tabandslot.com
So will ich mein Maschinengestell bauen. 5 mm Stahlblech.
Vorteile aus meiner Sicht: Maschinengefertigte Teile mit annehmbarer Präzision und transportabel, damit ich die in meinem Keller aufbauen kann.
Allerdings tendiere ich momentan eher zum Schrauben statt zum Schweißen. Hohlräume (da gibt es mehr als genug davon) würde ich mit Quarzsand auffüllen.

Es soll eine Portalmaschine werden. Die Linearführungen habe ich in den letzten Monaten schon bei eBay erstanden und habe die Maschine denen in etwa angepasst.
X-Achse: 30 mm THK Führungen, Verfahrweg ca. 650 mm
Y-Achse: 25 mm Rexroth Führungen, Verfahrweg ca. 450 mm
Z-Achse: 20 mm Hi Win Führungen, Verfahrweg ca. 260 mm

Hier mal ein paar Bilder. Wie gesagt, es ist noch ein Konzept und noch nicht ausdetailliert. Außer die Bleche, die habe ich schon mal aufgebaut, wenn auch nicht final, um die Fügereihenfolge zu prüfen.
Totale.png
Blechgestell.png
Der Einfachheit halber würde ich zu Stepper tendieren, statt zu Servos, habe hier aber keinerlei Erfahrung und bin über Hinweise und Infos dankbar.
Für die Spindel würde ich mit einer 3 kW Chinaspindel starten und später auf SK30 (wie Alex) wechseln / ergänzen.

Soweit erstmal, freue mich über eure Meinung!

dami

dami
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Re: Stahlfräse

Beitrag von dami » 09.08.2019, 22:18

Achso, diagonale Rippen habe ich absichtlich nicht eingezogen. Die bringen zwar deutliche Formstabilität gegen Torsion, haben aus meiner Sicht aber auch zwei Nachteile:
1.: ich kann ohne diagonale Rippen bei den normalen Rippen auf Gleichteile setzen (wirkt sich positiv auf die Kosten aus)
2.: ich plane die Maschine mit Gewindebolzen im Boden zu verankern. So kann ich sie an den vier Ecken trimmen ("drücken und ziehen"), das geht ohne die diagonalen Rippen besser.

dami

tachilowitsch
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Re: Stahlfräse

Beitrag von tachilowitsch » 13.08.2019, 10:41

Schoen gemalt aber ganz ehrlich: lies dich nochmal gut zu dem Thema ein und studiere auch etwas Mechanik/Festigkeitslehre.

wenn du die ganze Blechkiste nicht grad mit Beton aussgiesst bringt das leider nix.

ohne Ueberfraesen oder Unterfuettern bekommst du keine geraden Flaechen fuer die Linearschienen hin. und das Ganze schon gar nicht rechtwinklig.

es hat schon nen Grund warum die ganzen einfachen Fraesen alle aus den Aluprofilen gebaut sind. Sogar eine einfache Konstruktion wird wesentlich mehr Leistung bringen als das was du da bauen willst. Sorry ist aber so.

dami
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Re: Stahlfräse

Beitrag von dami » 13.08.2019, 17:44

tachilowitsch hat geschrieben:
13.08.2019, 10:41
Schoen gemalt aber ganz ehrlich: lies dich nochmal gut zu dem Thema ein und studiere auch etwas Mechanik/Festigkeitslehre.

wenn du die ganze Blechkiste nicht grad mit Beton aussgiesst bringt das leider nix.
ja, das habe ich getan.

Was konkret bemängelst du? Die zu erwartende Steifigkeit? Laut meinen Berechnungen habe ich Verschiebungen am Portal von 0,1 mm bei Belastungen von 10.000 N (direkt am Portal wirkend).
Eigenfrequenzen werden ggf. ein Thema sein - dafür der Sand.
tachilowitsch hat geschrieben:
13.08.2019, 10:41
ohne Ueberfraesen oder Unterfuettern bekommst du keine geraden Flaechen fuer die Linearschienen hin. und das Ganze schon gar nicht rechtwinklig.
Dessen bin ich mir bewusst und werde unterfüttern müssen. Auch Aluprofile sind recht krumm und schief. Das ist die Kröte, die ich schlucken muss, da ich nicht die Flächen plan und winklig fräsen kann.
tachilowitsch hat geschrieben:
13.08.2019, 10:41
Sogar eine einfache Konstruktion wird wesentlich mehr Leistung bringen als das was du da bauen willst. Sorry ist aber so.
Das wage ich zu bezweifeln! Aber: Challenge accepted ;)

dami

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Christian Knüll
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Re: Stahlfräse

Beitrag von Christian Knüll » 13.08.2019, 19:57

Hallo,

sowas aus Stahl zu bauen macht aus meiner Sicht nur Sinn wenn man Zugriff auf eine "richtige" Maschine hat mit der man die Auflageflächen der Führungsschienen zum Schluss präzise planfräsen kann. Der Verzug wird zumindest beim schweißen extrem werden - die Bleche sind auf dem Bild in Relation zu den Gesamtdimensionen sehr dünn - aber auch beim schrauben wird das keine einfache Aufgabe halbwegs gerade zu bleiben.
Wenn die Führungsauflageflächen nicht perfekt passen werden die Führungen sehr schnell verschleißen oder die Achsen schlicht und einfach klemmen - da bauen sich gerade wenn die Maschine wie gewünscht sehr steif ist irrsinnige Kräfte auf.

Diese Bauweise würde ich im Hobbybereich eher aus Beton gießen. Muss gar kein fancy Polymerbeton sein, bei der massigen Form wird auch ganz traditioneller Beton halten. Erheblich preiswerter, schneller, steifer - nur das Problem mit dem planfräsen oder besser schleifen der Führungsflächen bleibt in jedem Fall.

Christian

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Re: Stahlfräse

Beitrag von tachilowitsch » 13.08.2019, 21:11

Aluprofile sind im vergleich zu gelasertem stahlblech kerzengerade (wenn man ein bischen glueck hat)

Ausserdem erschliesst sich mir nicht wie du 5mm stahlblech rechtwinklig miteinander verschrauben willst. schneidest du m2.5 gewinde in die stirnseiten?

anders als schweissen bekommst du das so nicht steif zusammengebaut wie noetig und damit gibts noch VIEL mehr Verzug.

also wenn dann Schweissen (bei den Linearfuehrungen mindestens 10mm aufdoppeln) gluehen mit Beton ausgiessen und dann komplett fraesen, dann wirds in der Tat was. so wies jetzt ist wirds nur laut und ungenau. Aber vielleicht erschliessen sich diese ganzen details auch einfach noch nicht aus den Bildern.

mit den mitteln die du angibst zu haben wuerde ich das aber sein lassen...

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Re: Stahlfräse

Beitrag von dami » 13.08.2019, 23:39

Moin,

ich hatte ja einen link zum "Tab und Slot" Mechanismus gepostet.
Hier noch ein paar Infos, wo auch Schraubverbindungen gezeigt werden: https://www.bigbluesaw.com/articles-lis ... ction.html

Wie ich eingangs schon schrieb ist die Konstruktion noch lange nicht ausdetailliert. Ich möchte formschlüssige Verbindungen einbauen, die die Steifigkeit und Positioniergenauigkeit bringen sollen.
Bildschirmfoto 2019-08-13 um 23.31.58.png


Unter die Linearführungen plane ich kaltgezogenen Flachstahl.
Ich werde berichten, ob es von Erfolg gekrönt sein wird oder nicht. Der Weg ist das Ziel ;)

Angenommen das Gestell ist genau so wie ihr euch das vorstellt (Beton oder so). Welche Schrittmotoren würdet ihr empfehlen?

dami

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Re: Stahlfräse

Beitrag von tachilowitsch » 14.08.2019, 00:15

Fehlende praxis ersetzt sich nicht durch noch mehr theorie.

eine Nase in einen rechteckigen Ausschnitt zu stecken benoetigt Spiel, vorallem beim lasern/wasserstrahlen, und das ist das genaue gegenteil vom steifigkeit. Steifigkeit bringen nur schweissnaehte oder angezogene Schraubverbindungen (viele davon!). Und die Verbindungen auf den schoenen Bildchen die du da verlinkt hast werden NIE rechtwinklig. Im prinzip sind die nur praktisch zum positionieren von teilen in einer schweisskonstruktion.

der flachstahl bringt nix wenn er nicht ueberfraest oder unterfuettert wird (zweiteres mache zb ich bei meiner stahlfraese) weil der auf der labberkonstruktion nie gerade wird.

Motoren entweder gescheite die du bei der naechsten fraese (die dann garantiert nicht mehr so experimentell wird) wiederverwenden kannst (jmc servos oder die closed loop stepper sollen gut sein - hier evtl. etwas unterdimensioniert) oder das billigste vom billigen dass der finanzielle schaden nicht noch groesser wird.

Stud54
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Re: Stahlfräse

Beitrag von Stud54 » 14.08.2019, 00:30

Da hat mein Vorredner leider Recht.

Ich habe schon viele Maschinen gebaut aus gelaserten Teilen mit genau diesen Verbindungen. Vom Bandschleifer über einen Rohrbieger bis zu ner Lünette und einer Abkantbank.

Diese Verbindungen dienen nur zum Positionieren vor dem Schweißen. Und selbst da braucht es 0.25-0.4mm Spiel.

dami
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Re: Stahlfräse

Beitrag von dami » 14.08.2019, 18:27

Ich habe nie behauptet, dass durch das Zusammenstecken der Bleche über dieses Tab&Slot Ding ein DIN 875/00 Winkelnormal entsteht.
Wie schon geschrieben, schraube ich maschinengefertigte Teile mit annehmbarer Präzision zusammen, die ich ausrichten und die Führungen unterfüttern muss. So läuft es doch bei Gestellen aus Aluprofilen auch. Hier sieht man mal die zu erwartenden Toleranzen bei ITEM: https://catalog.item24.de/images/medien ... IN__V2.pdf

In meinen Augen kann ich über die Bleche aber größere / passendere Querschnitte erzeugen mit hohem Flächenträgheitsmoment und habe bei Stahl einen 3x höheren E-Modul als bei Alu.

Ihr müsst meinen Entwurf nicht gut heißen, das ist OK. Ich werde es dennoch testen und über die Ergebnisse berichten. Wenn es käse ist, müsst ihr die Erfahrung nicht machen ;)
Hätte ich andere Möglichkeiten und Räumlichkeiten würde ich sicherlich anders bauen.

tachilowitsch hat geschrieben:
13.08.2019, 10:41
lies dich nochmal gut zu dem Thema ein und studiere auch etwas Mechanik/Festigkeitslehre.
tachilowitsch hat geschrieben:
14.08.2019, 00:15
Fehlende praxis ersetzt sich nicht durch noch mehr theorie.
tachilowitsch hat geschrieben:
14.08.2019, 00:15
Motoren entweder gescheite die du bei der naechsten fraese (die dann garantiert nicht mehr so experimentell wird) wiederverwenden kannst (jmc servos oder die closed loop stepper sollen gut sein - hier evtl. etwas unterdimensioniert) oder das billigste vom billigen dass der finanzielle schaden nicht noch groesser wird.
Ganz schön anmaßend was du hier für Sprüche raushaust - darauf kann ich gerne verzichten.
Danke!

dami

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