Pläne für die erste Fräse

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iGyros
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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von iGyros » 25.10.2020, 21:23

Ich habe noch einmal etwas an dem Design gearbeitet.
An einem Plan mit einem Festen Portal habe ich mich auch versucht, allerdings würde das deutlich komplizierter werden.


Kurz ein paar wichtige Punkte die ich angepasst habe.
- Das Portal ist 850 mm breit.
- Die Verfahrwege sind ca. 510 mm x 425 mm x 200 mm.
- Es sind überall Stahlprofile mit den Maßen 60 x 100 x 6,3 mm geplant.
- Das Profil für das Portal hat die Maße 150 x 100 x 6,3 mm.
- Ich plane 25 mm Linearführungen und 1605 KUS zu verwenden.
- Nun sind alle Auflageflächen unterlegt. Bisher plane ich dafür 10 mm Flachstahl zu verwenden.
- Ich habe die Z Achse deutlich massiver gemacht und den Motor an die feste Seite verlegt.
- Da wo es möglich (und sinnvoll) ist, habe ich noch Winkel angesetzt. Diese sind aus 20 und 15 mm Flachstahl.
- Ein Nutentisch habe ich eingeplant. Dieser besteht aus einer großen 10 mm dicken Stahlplatte und einzelne 15 mm Stahlplatten für die Nuten.


Folgende Fragen habe ich dazu.
- Was haltet ihr von der Z Achse? Bringt mir die Verstärk an der "festen" Platte (nicht an der beweglichen Seite) etwas oder ist das nur unnötiges Gewicht?
- Bringen mir die Winkel einen ernsthaften Vorteil oder ist das unnötige Arbeit?
- Die Platten der Z Achse sind 25 mm Stahl und die Verstärkungen 15 mm Stahl. Ist das zu dick und nur unnötiges Gewicht?
- Ich würde gerne die Winkel und den Nutentisch aus Stahl mit der Maschinen Fräsen, sobald diese grundlegend aufgebaut ist. Wie realistisch ist es, dass ich mit der Maschine Stahl Fräsen will?
- Welchen Stahl sollte ich für die ganzen Bauteile verwenden?
- Reichen bei der Größe Nema 34 Motoren (erst einmal) aus?
- Ich bin quasi auf die 16 mm KUS angewiesen, da ich durch die 20 mm KUS zu viel Fräsen müsste und ich aktuell noch keine Fräse habe. Die Auflageflächen lasse ich bei der Arbeit überfriesen, aber zu viel können die leider dort nicht für mich machen. Hätte ich einen großen Vorteil für 20 mm KUS?

Was fällt euch an den Plänen auf? Sind irgendwo noch weitere Fehler?
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stormer
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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von stormer » 26.10.2020, 12:36

Das sieht jedesmal besser aus.

- Die hintere, vertkale Y-Schlitten-Platte (Kreuzplatte) kommt mit einer dicke von 25mm nach meinem Dafürhalten auch ohne die vorderen Verstärkungen seitlich aus, da die Last in ihr ja auf die Wagen verteilt wird.
- Die (gewichtsoptimierte) Verstärkung zwischen der Kreuzplatte und der horizontalen Platte des Y-Schlittens ist wichtig, allerdings nur ihr Teil innerhalb der diagonalen Verbindung. Alles, was jenseits der diagonalen Verbindungslinie liegt, solltest du abschneiden, sofern du es nicht als Auflage für die sicher noch kommende Deckelplatte nutzt.
- Damit sie, sofern du sie verschrauben möchtest, nicht mit den Schrauben der vorderen Verstärkungen kollidiert (sofern du an denen festhalten willst), kannst du sie nach innen versetzen.
- Ihre Gewichtsoptimierung darf etwas weniger intensiv ausfallen. Die verbliebenen Streben sollten etwas mehr Fleisch haben.
- Die vordere, vertikale Z-Schlitten-Platte darf ruhig genauso dick sein wie die dahinterliegende Kreuzplatte, das geht genauso in die Steifigkeit in X-Richtung ein, wie die seitlichen Versteifungen auf ihr,
- welche ebenfalls ein deutliches Plus an Steifigkeit in X-Richtung bringen. Allerdings sollte ihre volle Höhe schon vor dem Ende des Spindelflansches erreicht werden (Schräge unten ist zu flach).

Ich habe meine Z-Achse recht ähnlich konstruiert und genau diese Parameter mit FEM abgeklopft, spreche also grade nicht nur aus dem Bauch raus.

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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von iGyros » 26.10.2020, 13:47

Vielen Dank stromer für deine Anregungen und Tipps.

Zu der Verstärkung der Kreuzplatte: Diese habe ich aus zwei gründen angebracht. 1. Um die KUS und Führungen vor den Spänen zu schützen (unten bzw. hinten kommt dann noch ein Faltenbalk (heißen die so?) hin) und natürlich 2. um die Steifigkeit zu erhöhen.
Jetzt muss ich mir mal einen Kopf machen, ob ich die Steifigkeit überhaupt brauche. Ansonsten wäre es natürlich einfacher die seiten mit Blech oder dünnen Platten vor Dreck zu schützen. Dazu fällt mir ein: ist das überhaupt notwendig? Ich mache mir sorgen, dass ich mir die Führungen oder die KUS mit den Spänen kaputt mache, allerdings verliere ich dadurch natürlich auch ein Stück verfahrweg in alle Richtungen.

Welche Software nutzt du für die FEM Simulation? Gibt es da eventuell eine gute Anleitung?

Ich werde die Tage auch noch einmal versuchen auf Basis von den Stahl Profilen eine Vertikale Fräse zu konstruieren. Da das eigentlich eher das ist, was ich bräuchte und haben will. Allerdings ist es denke ich dort sinnvoller auf UHPC oder Minerallguss zu setzten und das will ich beides als Anfänger erst einmal vermeiden. Zusätlich wäre das deutlich mehr Arbeit und ich müsste mehr schweißen. Was mich an dem aktuellen Design stört ist der Verfahrweg der Z Achse. Diese beträgt ja nur ca. 200 mm. Wenn dort dann noch ein Schraubstock drunter kommt bleibt da nicht mehr viel über.

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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von stormer » 26.10.2020, 13:50

- dann noch die Versteifungswinkel der Wangen zwischen Portalbalken und den Balken der Wangenbasis. Sind die gebaut oder hast du so welche rumliegen? Falls ersteres, dann würde ich anders vorgehen: Schweiss stattdessen dreieckige Platten ganz außen bündig mit dem Ende des Portalbalkens an. Das wäre genauso steif und gäbe eine klare Trennung zwischen Y-Spindel innen und Motor/Getriebe außen. Außerdem kannst du den Y-Antrieb daran befestigen.
- zum Schutz vor Dreck und Spänen kannst du Kunststoffplatten nehmen, die aufgrund ihrer Dünne flexibel angepresst an den verfahrenden Platten gleiten
- je länger die Z-Achse baut, desto wichtiger wird die Betrachtung ihrer Steifigkeit (insbes. in X-Richtung, da in Y-Richtung die Platten ja ordentlich Flächenträgheitsmoment haben).

Ich nutze SolidWorks mit der integrierten, vormals wohl von Cosmos stammenden FEM-Analyse. Bevor Solidworks von DSS (den CATIA-Machern) übernommen wurde, gabs für alles in der integrierten Anleitung workshops zum Selber-beibringen - lang ists her. Schulungen zur Software sind seitdem auch bei SW zur Einnahmequelle ausgebaut worden.
- Ich habe übrigens als obere Schranke eine Maximalkraft am Fräser von 300N für die Bearbeitung von Alu angesetzt - für Stahl würde ich vom Doppelten ausgehen.

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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von iGyros » 26.10.2020, 14:45

Die Winkel würde ich dann erst bauen, wenn die Maschine bereits läuft und diese nachträglich anbauen.
Das schweißen möchte ich auch soweit es gehen vermeiden, da ich dort nicht so viel (eigentlich eher 0) Erfahrung habe und ich Verzug um jeden Preis vermeiden will. Aktuell ist nur geplant die Auflage Flächen anzuschweißen.

Ich werde auf jedenfall die Z Achse noch einmal auf 250 mm Verfahrweg erhöhen und diese noch etwas steifer in X Richtung machen. Ich denke mit einem "eigenen" Spindelhalter könnte man noch etwas mehr Steifigkeit gewinnen. Diesen könnte ich dann aber auch erst fertigen, wenn die Maschine läuft.

Habt ihr ein Tipp wie ich beim Überfräsen vorgehen sollte? Mein Plan wäre aktuell die Flachstähle erst einmal 2 mm größer zu kaufen, diese anzuschweißen und dann beim überfräsen diese in alles richtung Maßhaltig zu kriegen, damit falls ich beim schweißen verutsche noch etwas "Luft" ist das Werkstück zu retten.

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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von Willhelm B. » 27.10.2020, 19:44

Mach bei der Bauweise besser Fahrende Wagen an Z-Achse.

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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von iGyros » 28.10.2020, 14:19

Willhelm B. hat geschrieben:
27.10.2020, 19:44
Mach bei der Bauweise besser Fahrende Wagen an Z-Achse.
Vielen Dank für den Tipp, welchen Vorteil hätte ich dadurch?

Willhelm B.
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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von Willhelm B. » 28.10.2020, 18:09

https://m.youtube.com/watch?v=Of7gOc8Ds_Q

Auch wenn das Portal z.b. 170mm hat kann man effektiv nur das nutzen was nach abzug der Auskraglänge des Fräsers übrig bleibt. Also im Schnitt ca. 2cm weniger.
Enn man dann noch nen Hohen Schraubstock hat, was das dann.
Ein Kantentaster zum Vermessen von Teilen im Schraubstock ist dann auch nur begrenzt Praktikabel.
Messerköpfe kannst auch vergessen.

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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von iGyros » 28.10.2020, 19:19

Willhelm B. hat geschrieben:
28.10.2020, 18:09
https://m.youtube.com/watch?v=Of7gOc8Ds_Q

Auch wenn das Portal z.b. 170mm hat kann man effektiv nur das nutzen was nach abzug der Auskraglänge des Fräsers übrig bleibt. Also im Schnitt ca. 2cm weniger.
Enn man dann noch nen Hohen Schraubstock hat, was das dann.
Ein Kantentaster zum Vermessen von Teilen im Schraubstock ist dann auch nur begrenzt Praktikabel.
Messerköpfe kannst auch vergessen.
Super Video, danke dafür :D
jetzt verstehe ich auch den Vorteil. Allerdings habe ich dennoch noch eine Frage dazu. Aktuell habe ich eine Portal Höhe von 170 mm. Wenn ich nun so wie "Version 2" die Wagen an den Z Schlitten setzte, und ich etwas bearbeiten will, dass direkt auf der Aufspannplatte gespannt ist, würde das heißen, dass ich einen Fräser brauche, der mindestens 170 mm lang ist? Alternativ, könnte ich den Z Schlitten nach dem "Wagen" Länger machen aber dann würde ich wieder Stabilität verlieren. Oder habe ich nur einen Denkfehler?

Noch eine andere wichtige Frage zum Aufbau der Fräse.
Sollte ich noch einen Verbindung zwischen den Portalwangen auf der Unterseite einplanen?
Ich sehe dabei den Nachteil, dass die Unterseite dann nicht mehr gestützt ist und diese sich durchbiegen könnte.

Hier wäre einmal noch ein ganz grobes Konzept für eine vertikale Fräse. Ergibt es Sinn so etwas aus Stahl Profile zu bauen?
Das dort noch viele Fehler drinnen sind ist mir klar, aber wäre das so prinzipiell ein gangbarer weg?
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Re: Pläne für die erste Fräse

Beitrag von stormer » 28.10.2020, 20:46

iGyros hat geschrieben:
28.10.2020, 19:19
...Allerdings habe ich dennoch noch eine Frage dazu. Aktuell habe ich eine Portal Höhe von 170 mm. Wenn ich nun so wie "Version 2" die Wagen an den Z Schlitten setzte, und ich etwas bearbeiten will, dass direkt auf der Aufspannplatte gespannt ist, würde das heißen, dass ich einen Fräser brauche, der mindestens 170 mm lang ist? Alternativ, könnte ich den Z Schlitten nach dem "Wagen" Länger machen aber dann würde ich wieder Stabilität verlieren. Oder habe ich nur einen Denkfehler?
Natürlich muss in dem Fall der Schlitten unterhalb der Wagen verlängert werden - Fräser gibt es nicht beliebig lang/schlank. Wenn der Schlitten ganz nach oben fährt, haben dann die unteren Wagen einen deutlichen Abstand von der Portalunterkante. Daraus ergibt sich als scheinbarer Nachteil dieser Anordnung, dass auch im eingefahrenen Zustand die Z-Achse immer einen freien Hebelarm zu den Lagerpunkten besitzt. Scheinbar, weil das auch bei umgedrehter Anordnung der Fall sein wird, wenn man Spindel+Fräser komplett über die Unterkante des Portals anheben können möchte.
iGyros hat geschrieben:
28.10.2020, 19:19
Noch eine andere wichtige Frage zum Aufbau der Fräse.
Sollte ich noch einen Verbindung zwischen den Portalwangen auf der Unterseite einplanen?
Das macht man nur, wenn man für X nur einen zentralen Antrieb haben möchte, was bis zu einer gewissen Größe der Fräse auch durchaus ok ist. Außerdem spart man dabei 1 Stepper bzw. Servo und eliminiert das Risiko des Verkanntens bei Steuerfehlern oder Ausfall eines der X-Antriebe.

iGyros hat geschrieben:
28.10.2020, 19:19
Hier wäre einmal noch ein ganz grobes Konzept für eine vertikale Fräse. Ergibt es Sinn so etwas aus Stahl Profile zu bauen?
Das dort noch viele Fehler drinnen sind ist mir klar, aber wäre das so prinzipiell ein gangbarer weg?
Natürlich kann man sowas bauen, spricht nichts dagegen, dann aber bitte schweissen und nicht schrauben.
Ein Nachteil dieses Konzeptes ist, daß bei einer Säule statt eines Portals (egal ob fest oder verfahrend) der Bearbeitungsraum in Y-Richtung deutlich kürzer ist. Man könnte auch eine gebrauchte Fräse dieser Bauart kaufen und auf CNC-Antriebe umrüsten. Haben auch schon mehrere gemacht. z.B.: https://www.youtube.com/watch?v=otOVJv_FA8k
Kennst du eigentlich diese coole Stahlkonstruktion mit stehendem Portal schon? Die YT-Vorschaubilder geben mehr Aufschluss über den Fachwerk-Stahlaufbau als die Videos selbst.
https://www.youtube.com/watch?v=o__Uk_ek8Ec
https://www.youtube.com/watch?v=Klk6T1IBowU
Zuletzt geändert von stormer am 28.10.2020, 21:02, insgesamt 1-mal geändert.

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