Ausgangslage:
Vor rund 10 Jahren hatte ich mir eine AL640 von Haase angeschafft. Nach ein paar Jahren war die Z-Achse jedoch bereits in jede Richtung deutliches spiel (selbstverschulden nicht ausgeschlossen ) Die Prismenführung hätte sich vermutlich noch richten lassen, aber die KGS hätte ich sowieso ersetzen müssen. Bei dieser Gelegenheit wollte ich aber dann auch gleich die Z-Führungen auf Profilschienenführungen upgraden.
Nur machte dies meiner Ansicht nach wenig Sinn, wenn ich nicht auch gleich die Y-Achse ebenfalls aufrüste (die Haase AL-Serie hat ja auf den X- und Y-Achsen diese "vorgespannten doppelt kugelgelagerten Spezialrollen", der Begriff "upgrade" ist hier lediglich eine persönliche Meinungsäusserung ). Folglich müsste ich auch die X-Ache upgraden, was aber ohne Verbreiterung des Portal nicht ohne weiters möglich wäre (ausser ich "hänge" die Schienen quasi unten an den Rahmen, oben kam nicht in Frage denn da lägen die ja "mitten im Dreck"). Mit diesen (und weiteren) Änderungswünschen stellte sich dann auch die Frage, ob es überhaupt noch Sinn macht, auf der AL640 Plattform aufzubauen oder ob ich mir nicht von Grund auf etwas neues bauen sollte. Nebst Beruf und Familie(nzuwachs) nahm dieses Projekt damit aber solche Ausmasse an, dass die Fräse die vergangenen Jahre defekt in der Ecke stand.
Inspiriert (oder eher motiviert) von Sebastians Videos zur Elke habe ich diverse Beiträge gelesen und will mich nun wieder daran machen mir eine Fräse zu bauen. Wenn ich die Anforderungen beisammen habe, werde ich dann entscheiden, ob auf der alten AL640 aufbaue oder wirklich von Grund auf neu anfange. Aktuell vermute ich jedoch, dass ich abgesehen von der Steuerung (CNCGraF/ smc5d-p32) und ggf. den KGS nicht sehr viel mehr übernehmen werde (plus natürlich die "Peripherie" wie MMKS, 4te Achse, …).
In diesem Beitrag möchte ich vor meinen nächsten Schritten wo die Planung etwas konkreter wird, noch ein paar grundsätzliche Fragen klären, resp. um euren Input bitten bei Sachverhalten bei welchen ich mir (noch) nicht sicher bin in den gelesenen Beiträgen aber keine Antwort finden konnte (obschon ich mir sicher bin, dass diese da draussen im Internet sicher schon irgendwo gestellt wurden). Da dies eines der Foren ist, wo man, zumindest in den von mir gelesenen Beträgen, relativ unverblümt und direkt Rückmeldung kriegt, habe ich mich für dieses Forum entschieden. Je nachdem wie gut resp. vernichtend eure Rückmeldungen ausfallen, werde ich, obwohl es mir sehr viel Spass machen würde selbst Hand anzulegen, einfach bei Roy kaufen.
Was soll die Maschine können:
Ich plane die Fräse basierend auf der Annahme, dass ich primär Alu und ab und zu mal Holz/Acryl/weiter Kunststoffe fräsen werden. Es wird vermutlich auch mal das eine oder andere Stahl/Kupfer Bauteil geben, je nach Präzisionsanforderung würde ich diese aber extern machen lassen. Die Fräse soll also "Stahl/Kupfer-tauglich" sein, jedoch mit deutlich geringerer Geschwindigkeits- und Präzisionsanforderung als für Alu.
Basierend auf meinen Überschlagsberechnungen ausgehend von einer (maximalen) Spindeldrehzahl von 25-30k und einem normalen HSS-Zweischneide strebe ich einen Vorschub von 4'000mm/min an. 3'000 würden zwar für metallischen Werkstoffe ausreichen, mit 4'000 würde ich jedoch auch die meisten Kunststoffe und Hölzer befriedigen können. Hierzu schon mal die erste explizite Frage (Rückmeldungen zu den nicht expliziten Fragen ist ebenso jederzeit willkommen ):
- Mir ist zwar aus dem Studium noch bewusst, dass man den fz grundsätzlich nicht unterschreiten sollte, da sonst der Fräser zu wenig zum Ansetzen hat. Damals hatten wir aber natürlich primär metallische Werkstoffe im betrachtet.
Gehe ich richtig der Annahme, dass bei Holz und Kunststoffen die angegebenen Werte aber eher als Angabe dienen, damit man die Geschwindigkeit maximieren kann (also viel die Fräser verkraften) und nicht als Minimalangabe dass sich der Fräser nicht "abschleift". Also wenn z.B. Sorotec für MDF (ohne auf einen 1-Schneider zu wechseln) 10mm einen fz von 0.5 angibt, kann ich dann trotzdem mit 0.155 resp. 3'700mm/min fahren oder zerstör ich mich da den Fräser.
Wie soll die Maschine aussehen:
Wenn ich mal gross bin bau ich mir ebenfalls eine Elke Spass beiseite, derzeit bleibe ich mal bei der Portalbauweise. Jedoch spiele ich mit dem Gedanken ein festes Portal zu verbauen. Folgendes waren meine Überlegungen:
Nachteile:
- Der Verfahrweg ist leicht eingeschränkt.
Das "leicht" hat in meinem Fall folgenden Grund: Meine AL640 hatte 600x400mm Verfahrweg bei einem "Rahmenmass" von 900x600mm. Der Tisch war demnach zwar 600mm breit, davon konnten jedoch konstruktionsbedingt eben nur die 400mm genutzt werden. Wenn ich nun bspw. einen Tisch von 600x600mm verbaue, habe ich bei gleicher "Ausladung" immer noch einen Verfahrweg von 300mm. Wären also 600x400 gegenüber 300x600.
Zum einen gehe ich davon aus, dass dies in den meisten Fällen sowieso reicht. Zum anderen könnte man grössere Teil mit entsprechenden "Positionierfräsungen" versehen und (mit entsprechenden Genauigkeitseinbussen) in 2 Aufspannungen fräsen. Wenns gross und präzise sein muss, gebe ich es halt extern (wie heute auch schon).
- Das Portal hat bei 600mm Verfahrweg grob geschätzt eine Breite von 700mm. Die Spindel mit pneumatischem Werkzeugwechsler hat ein Gewicht von 7-8kg – deutlich mehr als die damalige Kress mit rund 1.5kg. Um dabei noch ein einigermassen steifes Portal hinzukriegen müsste dieses ziemlich massiv sein, dies auf Kosten der Dynamik. Oder aber ich baue mir eine derart Potente X-Achse, dass ich mir Sorgen um die Stromrechnung machen muss
Mit einem festen Portal brauche ich mir bezüglich der Masse/Trägheit keine Gedanken zu machen - Mit dieser "Narrenfreiheit" bezüglich dem Portal bin ich auch in Z-Richtung deutlich flexibler. Dabei denke ich primär an den Verfahrweg, betriff aber natürlich auf die Stützweite resp. Höhe des Portalbalkens. Zum einen will ich meine 4. Achse häufiger nutzen, zum anderen bin ich mit den Videos von Sebastian etwas von dem Ursprünglichen Wunsch eines Vakuumtisches abgekommen und werden vermutlich mehr mit dem Schraubstock arbeiten. Ich muss mich nur getrauen mit ebenso niedrigen Spannsockeln zu arbeiten, denn offensichtlich funktioniert dies ganz gut.
Mit dem beweglichen Portal könnte ich natürlich Schraubstock resp. 4. Achse zwischen die Linearführungen versenken, jedoch müsste ich dazu jedoch einen künstlich hohen Sockel bauen oder aber auf einen doppelten X-Achsenantrieb setzen.
- Ich war überrascht zu sehen, dass bei vielen Selbstbauprojekten bei den Y-Schienen eine vor dem Balken und eine auf dem Balken montiert wurde. Bisher kannte ich primär die Bauweise bei welcher beide Schienen "frontal" auf die Y-Achse montiert werden (wie bei den Sorotec-Linien). Klar gewinnt man damit auch noch ein paar mm an Stützweite ich kann mir aber nicht vorstellen, dass dies alleine der Grund ist. Gibt es einen weiteren Vorteil dieser Bauweise was die Mechanik/Steifigkeit betrifft?
Was ich mir noch vorstellen kann ist, dass die Ausrichtung der Z-Achse gegenüber der X-Achse dadurch etwas einfacher ist. Ist eventuell dies der Hauptgrund für diese Bauweise? Ich habe zwar unzählige Beiträge gelesen, wo dieser Ansatz verwendet wurde. Ein "weshalb" hatte ich jedoch in keinem davon gefunden (ggf. habe ich einfach nicht den richtigen erwischt) - Bei dem fahrbaren Tisch stelle ich mir folgende Frage: Sollen die Schienen an den Tisch oder an den Grundträger?
Bei dem Ansatz "Schienen am Tisch" habe ich bei einem 600mm Tisch mit 300mm Verfahrweg ja immer noch eine 300mm "Stützweite" (streng genommen "Aussenkante der Wagen") dazwischen. Bei dem Ansatz sehe ich zum einen den Vorteil, dass die Schienen jederzeit über die volle Länge geschützt sind, zum anderen, habe ich meine Abstützung immer schön da wo ich zusätzlichen zu den statischen Gravitationskräften auch noch die dynamischen Kräfte der Z-Achse beim Eintauchen aufnehmen muss (insbesondere wenn ich mich an einem der Y-Endpositionen befinde).
In Y-Richtung sehe ich den Belastungsfall zwar deutlich weniger kritisch aber auch hier sagt mir mein Bauchgefühl, dass es für die Schiene deutlich angenehmer ist, wenn die Wagen da nicht zu weit auseinander liegen.
Klar habe ich mit dem "Überhang" bei maximaler Ausladung auf der "ausladensten" Kante Kräfte die von den Wagen welche dann in der Mitte des stehen doppelt kompensiert werden müssten anstatt nur einfach. Aber die sind "lediglich" die Gravitationskräfte. Unterschätze ich dieses Problem resp. überschätze dich die dynamischen Kräfte welche u.a. beim Eintauchen entstehen? Denn soweit ich weiss wir "normalerweise" empfohlen die Schienen an den Grundträger zu montieren (wie eben auch der Sebastian, zumindest in der Endversion). Hat jemand konkrete Zahlen, mit was für Kräften in Z-Richtung man so rechnen muss? - die Folgefrage zu 2) wenn ich nun die Schienen doch an den Grundträger montieren würde: Ich gehe davon aus, dass (abgesehen vom umsäumen) die Mehrheit der Fräsoperationen mehr oder weniger in der Mitte des Tisches stattfinden wird. Seht ihr Probleme, wenn ich mir 3 Wagen pro Schiene gönnen würde, um mit diesem 3. Wagen eben genau die dynamischen Kräfte der Z-Achse möglichst optimal aufnehmen zu können? Da teure an den Linearführungen sind (gemäss meinen bisherigen Offerten) weniger die Wagen sondern die Schienen selbst.
Ich könnte hier zwar noch den ganzen Abend schreiben, aber bevor ich diesen ersten Post noch länger mache, schliesse ich hier mal mit einer letzten Frage:
Unter anderem ziehe ich Betracht die Fräst primär aus Stahlteilen zu bauen (Steifigkeit, Bimetalleffekt, …). Was ich in den entsprechenden Posts jedoch nicht gefunden habe: wie schützt ihr (bei diesen ambitionierten "Hobby"-Fräsen) die Teile gegen Korrosion? Gar nicht resp. tragt brav regelmässig überall einen entsprechenden Ölfilm auf (wie bei den Handhobel, Sägen, …)? Lackiert ihr diese? Wenn ja mach ihr dies selber oder lasst dies Lackieren?
Bin gespannt auf eure Gedanke oder Hinweise, wo ich entsprechende Infos nachlesen kann.
Beste Grüsse
David