Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

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Mark82
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Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

Beitrag von Mark82 » 18.09.2019, 06:51

Hallo,
mir wurde hier schon super geholfen. Leider kamen bei mir zwei Ereignisse dazwischen, die das Projekt Fräse gestoppt haben. Ich bin erst krank geworden und danach haben wir neu gebaut. Mir gehts inzwischen wieder gut und unser Neubau ist fast fertig (Sanitäranlagen fehlen noch).

Ich habe einen Kellerraum für Bastelarbeiten vorgesehen und möchte jetzt konkret eine Fräse planen und danach bauen.

Da ich gerne Holzbretter für Möbel bearbeiten möchte, habe ich die (Mindest)Verfahrwege der Achsen im Kopf. Dazu aber auf Nachfrage/später mehr, ich möchte hier keine Reizüberflutung mit Informationen erzeugen und direkt mit Details anfangen.

Weil das meine erste Fräse wird und sich hier das geballte Wissen tummelt, würde ich die Fräse gerne Schritt für Schritt konstruieren und hier vorstellen. Dabei hoffe ich, dass ihr mir Verbesserungsvorschläge macht.

Mein geplantes Vorgehen ist:
Frässpindel aussuchen
Z-Achse mit Aufnahme Frässpindel konstruieren
X-Achse mit Aufnahme Z-Achse konstruieren
Y-Achse mit Aufnahme X-Achse konstruieren

Ich möchte an allen Achsen Kugelumlaufspindeln einsetzen und die Achsen auf Profilschienen/Blockwagen führen (also kein Riemen und keine Rollen auf Profilen).

Also quasi "rückwärts". Ich habe mir überlegt, dass es andersrum wahrscheinlich zu mehrfachen Änderungen an bereits konstruierten Teilen kommt, wenn ich erst die Y-Achse, dann die X-Achse und als letztes die Z-Achse konstruiere. Der Grund ist, dass sich Änderungen der Aufnahme der X-Achse an der Y-Achse evtl. auf den Verfahrweg der Y-Achse auswirken.


Bitte postet eure Fragen und/oder sagt mir, ob die Reihenfolge des Vorgehens sinnvoll ist oder ob ihr anders vorgehen würdet. Dann bitte dazuschreiben warum.

Gruß an alle,
Mark

Dave
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Re: Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

Beitrag von Dave » 18.09.2019, 07:16

Als erstes, ich finde die Reihenfolge ganz gut. Ich hab's andersrum gemacht und bin immer wieder auf Probleme gestoßen.
Allerdings wären die Abmessungen, die du bearbeiten willst, trotzdem interessant, da sich danach die Auslegung der Konstruktion richten. Also die Frage ob Aluprofile langen, oder ob du auf Stahl setzen solltest. Genauso die Auslegung der Kugelumlaufspindeln. Ab einer gewissen Länge macht es Sinn auf angetriebene Muttern zu gehen, was wiederum die grundlegende Konstruktion beeinflussen kann. Da du Möbelteile bearbeiten willst, gehe ich aber mal von 1,5m oder länger in der langen Achse aus, da brauchst du dann definitiv angetriebene Muttern, wenn du hohe Beschleunigungen/Geschwindigkeiten fahren willst.

Mark82
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Re: Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

Beitrag von Mark82 » 18.09.2019, 07:31

Hallo Dave,
danke für deinen Beitrag. Ich habe auch mal (vorm Hausbau und der Krankheit) andersrum angefangen und dadurch gab es immer wieder Änderungen an Teilen, bei denen ich dachte, dass die schon fertig konstruiert sein.

Die angedachten Maße sind:

Y-Achse: ca. 1 Meter. Ich würde lange Bretter in mehreren Durchgängen bearbeiten, also vorne/hinten überstehen lassen.
X-Achse: mindestens 62 cm (ich möchte 60 cm breite Bretter bearbeiten und könnte bei 62 cm Verfahrweg noch die Kanten bearbeiten)
Z-Achse: ca. 10 cm. Für Bretter reichen auch 3 cm, aber ich kenne mich und da werden bestimmt auch mal höhere Teile gefräst werden.

Ich wollte Kugelumlaufmuttern an allen Achsen verwenden.

Dave
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Re: Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

Beitrag von Dave » 18.09.2019, 07:39

Mit angetriebene Mutter, meinte ich, dass die Mutter um die Spindel rotiert und nicht die ganze Spindel rotiert. Das ist aber nur bei langen Achsen problematisch, wenn du bei angestrebten Geschwindigkeiten in den Bereich der Grenzdrehzahl der Spindeln kommst.

Mark82
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Re: Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

Beitrag von Mark82 » 18.09.2019, 09:03

Danke. Das Konzept kannte ich noch nicht und habe es mir gerade angesehen.
Das ist auf jeden Fall spannend, ich bin aber nicht sicher, ob ich das machen "muss", da es mir egal ist, ob die Fräse etwas langsamer verfährt.

Außerdem besteht mein gedankliches Grundkonzept aus nur einem Motor für die Y-Achse. Ich möchte die Kugelumlaufspindeln entweder über einen Gurt oder über Getriebe miteinander verbinden. Bei einem Motor habe ich keine Gefahr, dass die beiden Kugelumlaufspindeln unterschiedlich verfahren.

Aber dazu später mehr. Die Y-Achse kommt als letztes dran.

Ich fange erstmal mit der Z-Achse an!

Hier gibts demnächst Bilder und ein paar Fragen.

KarlG
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Re: Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

Beitrag von KarlG » 18.09.2019, 09:13

Moin,

ich würde bei 620mm X drüber nachdenken, auf Y mit nur einer Spindel auszukommen, zumal primär Holzbearbeitung geplant ist.
Denke, das ist konstruktiv machbar.
Die Stützweiten der Wagen auf der langen Achse dann etwas großzügiger auslegen und eine 10er Steigung verbauen - dann hat man auch keine Probleme mit der Grenzdrehzahl und kann trotzdem zügig fahren.

Getriebe sind schwer spielfrei zu kriegen - wenn zwei gekoppelte Spindeln, dann Zahnriemen.

Gruss
Karl

Mark82
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Re: Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

Beitrag von Mark82 » 18.09.2019, 11:22

Ich behalte das für später im Hinterkopf, da Y die letzte Achse ist, mit der ich mich beschäftige.

Meine erste Frage zielt auf die Orientierung der Profilschienen ab.
Ich plane keine Linearwelle, sondern solche Profilschienen:
https://www.cnc-discount.com/profilschiene-orange/103

Wenn man darauf einen Blockwagen montiert, dann kann man diesen in eine Richtung (Längsachse der Profilschiene) verschieben.
Der Blockwagen kann Krafte in zwei Richtungen (jeweils senkrecht zur Längsachse) und Drehmomente in drei Richtungen aufnehmen.

Ich habe ein paar Datenblätter gefunden, aus denen hervorgeht, dass die aufnehmbaren Drehmomente unterschiedlich sind:
Um die Längsachse der Profilschiene am höchsten (ca. 50 % mehr als um die beiden anderen Achsen)

Jetzt meine Frage: kann man sich das irgendwie zu Nutzen machen?
Ich habe zwei Arten von Aufbauten bei Fräsen gesehen (Hier die Y-Achse):

1. Solche, bei denen die Profilschienen auf einer Ebene sind (man könnte die Blockwagen beider Profilschienen theoretisch mit einem Brett verbinden. Die Blockwagen fahren oberhalb der jeweiligen Profilschiene:

https://cncwerk.de/forum/download/file. ... &mode=view

2. Solche, bei denen die Profilschienen nicht auf einer Ebene sind. Zwei Blockwagen fahren links der einen Profilschiene, zwei rechts der anderen Profilschiene:

https://cncwerk.de/forum/download/file. ... &mode=view

Das lässt sich auch auf die Z-Achse übertragen.

Was ist günstig/was nicht und warum?


Ich hoffe es ist klar was ich meine. Wenn nicht bitte fragen!

Dave
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Re: Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

Beitrag von Dave » 18.09.2019, 20:13

Sobald du mehr als einen Wagen pro Schiene einsetzt, sind die aufnehmbare Momente um ein Vielfaches höher (zumindest in 2 der 3 Richtungen), hier nur mal ein Beispiel aus einem Datenblatt von THK
Screenshot_20190918-210713_Drive.jpg

Mark82
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Re: Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

Beitrag von Mark82 » 19.09.2019, 06:57

Mc müsste sich bei 2 Wagen auch erhöhen. Ich bin auf dem Gebiet kein Experte, gehe aber von einer Verdopplung aus.

Bei "deinem" Datenblatt ist Mc der geringste Wert.
Ich habe auch schon Datenblätter gesehen, in denen Mc der größte Wert war.

Eine Torsion in Längsrichtung der Achse kann man ja recht einfach (durch eine weitere Achse) verhindern.

Wie fängt man denn am besten die wirkenden Kräfte auf?
Z-Achse geht nur über die Kubelumlaufspindel
Legt man die Profilschienen so aus, dass sie in X- oder in Y-Richtung belastet werden?
Ich gehe mal davon aus, dass die Blockwagen am meisten Kraft aufnehmen können, wenn man sie in Richtung Profilschiene belastet und nicht quer zur Profilschiene.

Wäre es dann nicht ratsam, 2 Profilschienen um 90° zu verdrehen?

Dave
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Re: Konzeption und späterer Bau einer Hobbyfräse

Beitrag von Dave » 19.09.2019, 08:01

Das war auch nur als Beispiel gedacht, es ist eines der wenigen Datenblätter, die es so explizit mit 2 Wagen schreiben.
Es hängt auch immer von der Größe der Wagen und der Länge der Wagen ab. Die Wagen, die ich bei mir einsetze, haben in der kurzen Version ein höheres Moment um die Profilschiene, in der langen Version hingegen um die beiden anderen Achsen.
Screenshot_20190919-085133_Drive.jpg
Die SL sind die kurzen Wagen und SLL sind die langen Wagen, du siehst bei den langen Wagen vergrößert sich der erste Wert nur um ca. 30%, während die beiden anderen Werte um ca. 70% steigen. Und das gleiche passiert, wenn du zwei Wagen hintereinander auf der Schiene hast. Der erste Wert wird im wesentlichen von der Anzahl der Kugeln bestimmt, während der zweite und dritte im wesentlichen durch den Abstand der ersten und letzten Kugel bestimmt wird (vereinfacht dargestellt).
In der Regel wirst du aber im Hobbybereich selten in den Grenzbereich kommen, es sei denn, du hast ewig lange Hebel.

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