Pläne für die erste Fräse

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iGyros
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Pläne für die erste Fräse

Beitrag von iGyros » 20.10.2020, 15:16

Hallo zusammen,
ich bin ich dem ganzen Thema noch recht neu. Ich habe vor ca. 3 Monaten beschlossen ich brauche eine Fräse.
Ich lese seitdem hier mit, beschäftige mich recht viel mit dem Thema und sammle Ideen, aber mir fehlt einfach noch vieles an Wissen und vieles an Erfahrung. Ich habe zum "üben" einen kleinen CNC Laser gebaut um mich an das Thema vertraut zu machen. Allerdings ist das natürlich nicht mit einer Fräse zu vergleichen.
Nachdem das ganz gut geklappt hat, würde ich gerne mein eigentliches Ziel in Angriff nehmen.


Meine Ziele:
-Ich würde mir gerne eine Fräse bauen um Alu/Stahl Bauteile für andere Projekte zu Fräsen (Stahl ist zweitrangig und wohl auch erst einmal nicht möglich).
-Es soll eine Portalfräse werdem um auch mal größe Holzstücke zu bearbeiten und Gehäuse Platten zu Fräsen.
-Über die Genauigkeit habe ich mir noch nicht so viel Gedanken gemacht. Sie sollte schon brauchbare Ergebnisse liefern, da ich mich irgendwann mal "verbessern" will und mit der Fräse dann eine neue bauen möchte.
-Ich hätte gerne einen Bearbeitungsraum von ca. 700 mm x 1000 mm +/- 100 mm.
-Mein Hauptziel ist es aber eigentlich erst einmal etwas über CNC Bearbeitung zu lernen und dabei nicht über 1500€ zu kommen und dennoch etwas brauchbares mit der Fräse anzufangen.


Das sind meine Optionen:
1. Ich baue erst einmal eine MPCNC da ich die meisten Bauteile eh rumliegen habe. Davon hält mich aktuell einfach noch das Design und die Performance der Fräse ab. Ich glaube ich würde durch die Fräse nicht so viel lernen wie ich hoffe. Ich denke damit werde ich nicht glücklich. Aufgrund des Preise ist die MPCNC dennoch nicht ganz aus dem Spiel (zum üben).


2. Ich habe online das Projekt PrintNC gefunden. Dies ist auch eine Open Source Portalfräse. Diese sieht deutlich robuster aus (Stahl Gestell, Linearführungen und KUS). Das spiegelt sich natürlich im Preis wieder, aber auch extrem in der Performance. Allerdings sehen die Videos hier echt vielversprechend aus. Dennoch gibt es hier viele Punkte die mich an der Konstruktion stören z.B. der Konstruktion geschuldet können maximal Vierkantrohre mit 4 mm Wandstärke verwendet werden, die Linearführung werden direkt auf die Stahlträger geschraubt (sind die nicht zu krumm?) und auf den Führungen werden jeweils nur ein Linearwagen verwendet. Einiges kann davon kann sicher behoben werden. Dann kann ich vielleicht aber auch direkt selber konstruieren.

Vielleicht kann mir jemand der sich besser auskennt ein paar Fragen zu der Konstruktion beantworten.
- Fallen euch grobe Fehler an der Konstruktion auf?
- Was haltet ihr von der Fräse?
- Ich habe schon oft gelesen, dass es besser ist die Linearführung seitlich an das Portal zu schrauben, da so die Kräfte besser aufgenommen werden. Ist das so richtig?
- Wird es ein großes Problem sein, das die Führungen direkt auf das unbearbeitete Vierkantrohr geschraubt werden?
- Lohnt es sich die Stahlprofile zu überfräsen oder mit Epoxidharz (mir fällt der Name nicht ein "Liquid Metal"?) plan zu gießen oder sollten ich dann einfach direkt auf ein anderes Material setzen?

Link zur PrintNC Website: https://threedesign.store/gallery/
GitHub: https://github.com/threedesigns/printNC


3. Ich konstruiere meine eigene Fräse. Dazu habe ich allerdings noch viele Fragen. Vielleicht können die Profis mir etwas weiterhelfen.

- Ich würde die Fräse dann ähnlich aufbauen wollen wie die PrintNC (Rahmen aus Stahl Vierkantrohren). Ich würde dann auf 6,3 oder 8 mm Wandstärke gehen und diese mit Sand füllen.
- Macht es überhaupt Sinn Stahl Profile zu verwenden oder sind die ungeeignet?
- Macht es Sinn den Rahmen zu schweißen oder kriege ich eine ausreichend belastbare Verbindung auch geschraubt?
- Beim Schweißen habe ich Bedenken, da ich immer wieder über Verzug und Spannung lese. Kann ich das irgendwie vermeiden (ich habe noch nie geschweißt, aber habe einen guten Freund, der mir seine Hilfe schon zugesagt hat). Ich sehe im Schweißen auch einen Nachteil, da das nachträgliche ausrichten sehr schwer wird.
- "Gewinne" ich durch die Stahlprofile irgendetwas? Ich erhoffe mir dadurch, dass die Fräse günstiger und gleichzeitig viel stabiler wird oder ist es schlauer die typischen Aluprofile zu verwenden?
- Ich hätte auch ein Design im Kopf mit einem Festen Portal. Ich erhoffe mir dadurch mit Stabilität. Lohnt es sich so ein Aufbau? Ich weiß ohne Zeichnung ist die Frage schwer zu beantworten, aber mir würde eine "Faustregel" reichen. Ist eine Fräse mit festen Portal in der Regel stabiler oder nicht?

Ich hoffe meine Fragen wirken nicht zu laienhaft, aber ich finde leider nur wenig Infos über den Bau mit Stahl Vierkantrohren und wenn sind diese oft alt oder nicht genau, dass was ich wissen möchte. Hier im Froum wird ja auch grade eine Fräse aus Stahl Vierkantrohren besprochen, aber ich hoffe mir hier noch genauere Infos. Bitte bedenkt, dass ich noch nicht so viel über das Thema weiß. Falls ich etwas falsches geschrieben, habe dann korrigiert mich bitte.

Schon einmal vielen Dank für die Antworten.

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stormer
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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von stormer » 20.10.2020, 17:55

Willkommen iGyros,

dein post ist recht umfangreich, ich werde mal nur auf einige Punkte eingehen:

- Bei einem Budget von 1500EUR wirds schwierig, eine Fräse der anvisierten Baugröße zu realisieren, die auch noch Stahlteile schafft. Den Ansatz, mit der ersten Fräse erstmal viel zu lernen und dann (mit ihrer Hilfe) eine zweite, bessere zu bauen, halte ich für eine gute Idee.

- Option 1, MPCNC -nee, das ist von den aufnehmbaren Lasten/der Steifigkeit her nicht wirklich zum Fräsen geeignet, sondern wohl eher eine Art Plotter, mit dem man kontaktlos lasern kann oder auch 3D-drucken.

- Option 2, PrintNC, auch hier hast du die größten Schwächen schon selbst erkannt: Mit nur 1 Wagen pro Schiene und das insbesondere auf den beiden weit auseinanderliegenden X-Achsen kann auch keine Genauigkeit aufkommen, weil Momente nicht richtig übertragen werden. Da hilft dann auch der Einsatz von Stahl nicht. Aber das könnte man ja auch leicht abwandeln...

- Stahl und Aluminium sind beide für die Konstruktion von Portalfräsen im Hobby-Bereich geeignet. Manch einer kann besser mit Stahl, ein anderer besser mit (System-)Alu.

- linear rails halten i.d.R. (schau mal in die Kataloge rein) ungefähr gleichgroße Lasten in beide Richtungen senkrecht zur Verfahrrichtung aus. Der Vorteil verschiedener Anordnung ist eher einer des Ausrichtens (Verschieben ist leichter als Unterlegen).

- Wenn man die rails auf Stahlbalken setzt, geht das natürlich nur mit vorherigem Überfräsen der Kontaktflächen. Von dem Gießen der Kontaktflächen aus Harz halte ich garnichts, denn das ungefüllte Harz hat ja nicht mal annähernd die Eigenschaften (Härte, E-Modul) von Metall. Außerdem eignet es sich weniger zum Selbstnivellieren, als man es sich bei dieser Anwendung wünscht.

-Wenn man die rails auf Systemalubalken setzt und eine möglichst hohe Genauigkeit wünscht, kann man auch da die Kontaktflächen überfräsen, weil diese von der Herstellung her rechts und links von der Nut keine Ebene bilden, sondern zur Nut hin leicht einfallen. Allerdings kann man, insbesondere, wenn man preisgünstige rails aus z.B. Rotchina einsetzen will (bei deinem Budget sehe ich dazu keine Alternative), sich diesen Aufwand auch sparen, denn die Systemalubalkenoberflächen sind nach meiner Erfahrung ziemlich gut. Ich habe schon optische Bänke mit ihnen ohne Nachbearbeitung gebaut.

- Option 3 sehe ich, sofern du konstruieren kannst und Möglichkeiten zum Bauen hast, als die beste Option. Denn Bausätze, die was taugen, sind in deiner gewünschten Größe deutlich teurer als 1500EUR. Ich empfehle dir, auch wenns Zeit kostet, noch ein paar Bauberichte zu studieren und Preise für Halbzeuge etc. zu recherchieren. Dann machst du ein grobes Konzept auf Papier und eine Teile- und Preisliste in excel.
Der grundlegende Aufbau der PrintNC ist straight foreward und lässt sich leicht verbessern. Grundsätzlich kann man so vorgehen, dass man komplexe Bauteile druckt (oder aus Holz macht), und diese dann, wenn die Fräse erstmal läuft, aus Metall fräst und ersetzt und so die Fräse quasi in 2 Stufen baut. Eine Konstruktion, mit der das ebensogut wie mit der PrintNC geht, ist die hier: https://www.youtube.com/watch?v=jMcblAB_fe0
Für die grün gestrichenen Holzbalken würde ich schon im ersten Schritt Stahl oder eben Systemalu nehmen.

- Zu festen Portalen lass ich mal andere antworten, die sowas schonmal gebaut haben.
Zuletzt geändert von stormer am 20.10.2020, 20:52, insgesamt 1-mal geändert.

Willhelm B.
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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von Willhelm B. » 20.10.2020, 18:45

Die PrintNC find ich sehr interessant. Ich würde nur so konstruieren das man zwei Wagen pro Schiene hat.

iGyros
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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von iGyros » 20.10.2020, 19:38

Vielen dank euch beiden für die Antworten.

Ich erhoffe mir dadurch, dass ich größtenteils auf China Ware setze und bei der Steuerung spare, mit meinem Budget auszukommen.
Man kann jetzt sicher sagen, dass das aus China alles Schrott ist und ungenau ist, aber ich denke, dass das für mich erst einmal ausreicht.
Auch bei den Motoren werde ich erst einmal sparen und auf Open Loop oder Closed Loop Stepper setzen und später eventuell mal auf Servos upgraden.
Für die Steuerung werde ich erst einmal auf GRBL gehen. Da das wirklich kostengünstig und einfach ist, außerdem kenne ich mich damit schon aus.
Ich weiß dass das nicht optimal ist, aber umsteigen kann ich später immer noch.

Das überfräsen könnte eventuell ein Problem werden. Ich habe zwar nette Kollegen bei mir in der Firma an den CNC Maschinen, aber ich weiß nicht wielange man für soetwas brauch. Sagen wir mal ich möchte die Auflageflächen der Linear Führungen und die Kontakflächen der Profile der PrintNC plan Fräsen, wielange dauert so etwas ca.? Ich würde wenn ich es mit Epoxy versuche natürlich nicht das normale Harz verwenden, sondern etwas wie "DIamant Moglice". Das ist ja extra für den Maschinenbau entwieckelt. Aber da fehlen mir auch einfach noch die Informationen um da ernsthaft drüber nachzudenken.

Beim selber konstruieren, habe ich etwas angst, dass die Maschine am Ende schlechter läuft, als z.B. die PrintNC.
Aber wenn ich selber konstruiere, dann auf jedenfall wie du es schon gesagt hast. Erst einmal den Rahmen und Spindelhalter aus Alu/Stahl und Bauteile wie Motorhalter oder sonstige Lager werden erst einmal 3D gedruckt und später ersetzt.

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stormer
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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von stormer » 20.10.2020, 20:44

iGyros hat geschrieben:
20.10.2020, 19:38
Ich erhoffe mir dadurch, dass ich größtenteils auf China Ware setze und bei der Steuerung spare, mit meinem Budget auszukommen.
Man kann jetzt sicher sagen, dass das aus China alles Schrott ist und ungenau ist, aber ich denke, dass das für mich erst einmal ausreicht.
Auch bei den Motoren werde ich erst einmal sparen und auf Open Loop oder Closed Loop Stepper setzen und später eventuell mal auf Servos upgraden.
Für die Steuerung werde ich erst einmal auf GRBL gehen. Da das wirklich kostengünstig und einfach ist, außerdem kenne ich mich damit schon aus.
Ich weiß dass das nicht optimal ist, aber umsteigen kann ich später immer noch.
Das ist genau auch meine Vorgehensweise. Habe rails und Kugelumlaufspindeln hierher: https://de.aliexpress.com/store/2780240 ... 12012212.0
Habe noch keine Möglichkeit gehabt für aussagekräftige Messungen, aber verpackt war alles ordendlich. Ware war nach etwas über 2 Wochen da.
Stepper und Treiber braucht man nicht selber importieren, gibts auf ebay dierekt aus DE.
iGyros hat geschrieben:
20.10.2020, 19:38
...Sagen wir mal ich möchte die Auflageflächen der Linear Führungen und die Kontakflächen der Profile der PrintNC plan Fräsen, wielange dauert so etwas ca.?
Balken einseitig planzufräsen ist kein Akt - das Rüsten und Ausrichten wird wohl fast länger dauern als das Fräsen selbst.
iGyros hat geschrieben:
20.10.2020, 19:38
Ich würde wenn ich es mit Epoxy versuche natürlich nicht das normale Harz verwenden, sondern etwas wie "DIamant Moglice". Das ist ja extra für den Maschinenbau entwieckelt. Aber da fehlen mir auch einfach noch die Informationen um da ernsthaft drüber nachzudenken.
Das ist ein Harz, aus dem Gleitbahnen gegossen werden. Es mag der besprochenen Belastung standhalten, aber es muss ja entweder gegen eine glatte Formwand gegossen werden (die müsstest du exakt ausrichten) oder man überfräst es nachträglich - und da kannst du ja lieber gleich den Metallbalken fräsen, auf den das rail draufsoll.
iGyros hat geschrieben:
20.10.2020, 19:38
Beim selber konstruieren, habe ich etwas angst, dass die Maschine am Ende schlechter läuft, als z.B. die PrintNC.
Dagegen gibts ja das Forum hier. Immer alles vorher mit Bildern posten und du erhältst Verbesserungsvorschläge und Tips.

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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von iGyros » 21.10.2020, 08:14

Ich habe mir diesen Shop ausgeguckt für die Linear Führungen und KUS ausgeguckt:
https://de.aliexpress.com/store/1762258 ... 6ea5tzweBX
Ich habe dort auch schon die MGN12 Führungen für meinen Laser bestellt.

Vielleicht werde ich auch in dem Shop bestellen, in dem die meisten die Bauteile für die PrintNC bestellen, kaufen.
Dort sehen die Preise gut aus und es berichten viele positiv über den Service und die Qualität.

Oder den Shop den du hier noch gepostet hast, da sehen die Preise auch gut aus.

Nimmst du die richtigen "China Rails" oder die Hiwin Rails?

Mal ganz doof gefragt, wie gehe ich am besten vor, wenn ich die Stahl Profile plan Fräsen will?
Wenn ich nur eine Seite planen lass, gewinne ich dadurch doch nichts oder sehe ich das falsch?
Die Unterseiten sind ja auch unterschiedlich verzogen. Wenn nun das eine Profil eine Durchbiegen von 1 mm auf der Unterseite hat und das andere 0,5 mm liegen die Linearführungen zwar Plan auf aber sind nicht annährend parallel oder übersehe ich irgendetwas?

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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von stormer » 21.10.2020, 21:21

iGyros hat geschrieben:
21.10.2020, 08:14
Nimmst du die richtigen "China Rails" oder die Hiwin Rails?
Ich habe dort die China-Rails (TZM ist als Firmenlogo aufgelasert) und -Spindeln bestellt. Außerdem hatte ich noch ein paar Teile einer gebrauchten Traverse (80er oder 90er Jahre) hier rumliegen, von deren Genauigkeit nichts dukomentiert ist, weshalb die Paarung mit überlegen genauen Teilen sowieso nichts brächte.
Die Preise von Markenware (Hiwin u.ä.) in diesen Aliexpress-Shops liegen auch deutlich unter denen hierzulande - gejuckt hat mich das schon. Hiwin z.B. ist ja eine Firma aus Taiwan, soll aber auch auf dem Festland herstellen. In wieweit man aus den Shops echte Markenartikel aus Festlandfabriken bekommt und ob deren Qualität mit der der für Europa produzierten Teile übereinstimmt, kann ich nicht sagen. Ich wollte jetzt auch nicht zuviel Geld in ein Ausland schicken, in dem ich als Kunde im Reklamationsfall eventuell nicht die gewünschte Reaktion einfordern kann.
iGyros hat geschrieben:
21.10.2020, 08:14
Mal ganz doof gefragt, wie gehe ich am besten vor, wenn ich die Stahl Profile plan Fräsen will?
Wenn ich nur eine Seite planen lass, gewinne ich dadurch doch nichts oder sehe ich das falsch?
Die Unterseiten sind ja auch unterschiedlich verzogen. Wenn nun das eine Profil eine Durchbiegen von 1 mm auf der Unterseite hat und das andere 0,5 mm liegen die Linearführungen zwar Plan auf aber sind nicht annährend parallel oder übersehe ich irgendetwas?
Nur eine Seite planzufräsen, könnte ja schon ausreichen, wenn man bei dem Verschrauben oder dem Zusammenschweissen der Teile die gefrästen Flächen als Referenzen benutzt (z.B. kopfüber dazu alles auf einer großen Metallplatte fixieren). Natürlich kann sich das dann noch verziehen und idealerweise würde man erst nach dem Zusammenfügen überfräsen (oder dann eben nochmal), aber oft klappts auch so. Stahlgestelle kann man sowohl mit Hitze, als auch mit schierer Gewalt richten. Es gibt hier sicher jemanden, der dir mehr zum Bau aus Stahl sagen kann.
Ich konstruiere meine Maschinen überwiegend aus Aluhalbzeugen, die schon bei Lieferung recht genau sind (spart Zeit), da wird seltener geschweisst und wenn, dann werden grundsätzlich nachträglich die Kontaktflächen gefräst oder gedreht.

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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von iGyros » 23.10.2020, 08:50

Ich denke ich werde mich einfach mal dran versuchen und etwas eigenes bauen.
Ich denke die bearbeitungsgröße, werde ich noch etwas verkleinern um es einfacher und günstiger zu machen.

Im Moment habe ich leider viel Stress duch mein Studium und ich will zu erst meinen Laser fertig bauen, aber sobald ich etwas mehr Zeit habe im Winter, werde ich mal zwei grobe Pläne machen, einen für eine Fräse mit festen Portal und einen für eine Fräse mit einem verfahrbaren Portal.

Ich werde wohl wirklich auf Vierkantstahl setzten. Wie genau ich die Plan kriege muss ich mir noch überlegen. Zur not hätte ich bei meinem Schwager zugriff auf eine alte manuelle Fräse, da weiß ich nur leider nicht wie genau die arbeitet. Könnte ich auch einfach ein Plangefrästen Flachstahl auf das Vierkantrohr schrauben und dadrauf die Führungsschienen schrauben? Dann könnte ich den Flaschstahl ja relativ einfach unterlegen.

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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von iGyros » 24.10.2020, 03:49

Ich habe heute doch schon mal Pläne gemacht. Die ganzen Vierkantrohre sind 100 x 80 x 6,3 Rohre. Die Platten an der Z Achse sind 25 mm Flachstähle. Der Plan hier wäre so, dass ich alles schrauben kann und nicht schweißen muss. Das sind 25ger Führungern und KUS mit 16 mm. Die ganzen Auflageflächen der Stahlprofile würde ich mit einer manuellen Fräse überfräsen.

Das ist alles noch ganz grob, aber ich würde mich freuen, wenn ihr mir sagen könnt, ob ich so auf einem richtigen weg bin oder ob da jetzt schon gewaltige Fehler drinne sind.
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Olli-CNC
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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von Olli-CNC » 24.10.2020, 10:00

Moin,
also, die M6 Schrauben für die Linearführungen in nur 6,3mm Material ist kacke, mind. Einschraubtiefe ist 1,4xD, dementsprechend noch ne Aufdopplung drauf oder dickere Rohre wählen, das gilt für alle Achsen. Wenn du auch Stahl damit bearbeiten willst, würde ich auf jeden Fall mind. 20er KUS nehmen, kosten kaum mehr. Dann würde ich oben und unten am Portal noch eine Stahlplatte aufbringen um die Steifigkeit zu erhöhen, Vorteil, oben hättest du direkt eine Aufdoppelung für die Führung.


Das sind die Stellen wo eine Aufdopplung hingehört
1.PNG
Ansonsten sieht es nicht schlecht aus


Gruß
Olli

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