Portalfräse aus "Standardteilen" - Das Gestell

Stellt Eure Planungen & Eigenbauten vor ...
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simonjohannes
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Portalfräse aus "Standardteilen" - Das Gestell

Beitrag von simonjohannes » 04.01.2023, 08:57

Hallo liebe Leute,

ja, ich bin neu in der Thematik und wie ich bereits in meiner Vorstellung angedroht ;-) habe, möchte ich -hoffentlich mit eurer Hilfe- eine kleine Protalfräse aus "Standardteilen" entwickeln.

Ziel ist, dass sich möglichst viele Leute so eine "kleine" CNC-Fräse nachbauen können, ohne dass sie einen riesigen Gerätefuhrpark (Kreissäge, Kappsäge, Oberfräse, Fräsmotor, Frästisch, Flex ....) benötigen oder jemanden im Bekannten- und Freundeskreis mit CNC-Fräse beziehungsweise 3D-Drucker haben müssen.

Für den Grundrahmen würde ich Aluprofile verwenden wollen.
Die Befestigungsbohrungen in den Schienen von verschieden "Supported Rails" / Linearführungen / Profilschienen passen ja zum Teil in das Rastermaß der Nuten von Aluprofilen, so dass man die Profile nicht mehr anbohren muss.

Was ist eigentlich außer der Form der Unterschied zwischen "Supported Rails" und "Liniearführungen" und was ist besser?

Gibt es eigentlich auch "Linearwagen" / Linearlager die durchgehnende Befestigungslöcher haben und die in das Rastermaß der Nuten von Aluprofilen haben, so dass man diese Liniearwagen / Linearlager quasi "auf dem Rücken liegend" und mit Nutensteinen von unten an die Aluprofile schrauben kann, ohne das Aluprofil anbohren zu müssen?

Gruß
Simon

Der58er
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Re: Portalfräse aus "Standardteilen" - Das Gestell

Beitrag von Der58er » 05.01.2023, 12:36

Hallo Simon,
schau dich doch mal hier bei Dold Mechatronik um, die haben auch die Datenblätter zu den Führungen und auch noch einiges zum Thema Eigenbau.
Vielleicht hilft es dir das schon mal.

https://www.dold-mechatronik.de/
Gruß, Rainer

simonjohannes
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Re: Portalfräse aus "Standardteilen" - Das Gestell

Beitrag von simonjohannes » 05.01.2023, 17:59

Hallo Rainer,

vielen Dank für den Tipp.
Ich bin jetzt schon mal eine ganze Ecke weiter.
Gruß
Simon

simonjohannes
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Re: Portalfräse aus "Standardteilen" - Das Gestell

Beitrag von simonjohannes » 05.01.2023, 20:33

Hallo liebe Leute,

jetzt bin ich tatsächlich eine ganze Ecke weitergekommen, aber mir fehlt jetzt noch ein wenig Hintergrundwissen zu der Konstruktion / Form der Eigenbau - CNC - Fräsen aus Aluprofilen.

1) Die meisten der Eigenbau-CNC-Fräsen aus Aluprofilen haben die Schiene (egal ob rund oder änhnlich einer Eisenbahnschiene) an der Seite, so dass der ganze "fahrende Aufbau" an diesen Schienen "hängt". Hat das einen bestimmten Hintergrund / Sinn ?

2) Die meistens Eigenbau-CNC-Fräsen, als auch die viele kommerziellen Bausätze haben "nach hinten geschwungene Portalwangen". Hat das auch einen bestimmten Sinn

3) Wie hoch dürfen Portalwangen maximal sein, damit die Konstruktion nicht "instabil" wird?

Danke.
Gruß
Simon

TomM
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Re: Portalfräse aus "Standardteilen" - Das Gestell

Beitrag von TomM » 06.01.2023, 07:44

Guten Morgen Simon,

genauso wie Du war ich vor einigen Jahren, als ich mit dem CNC Hobby begonnen habe, recht euforisch und habe
gleich losgelegt mit der Konstruktion und Fertigung meiner ersten CNC, alles auf Basis der Alu-Systemprofile.
Diese Vorgehensweise hat mir zwar viel Erfahrung und Spaß gebracht, aber eben auch eine ganze Menge an
Geld gekostet :fumb

Ich will, aus meiner Erfahrung heraus, daher gar nicht auf Deine einzelnen Fragen eingehen, da Du bei der Wissens-
Sammlung zu Deinem neuen Hobby auch noch ganz am Anfang stehst.

Den besten Rat den ich Dir an dieser Stelle geben kann ist, bevor Du Dich ans detaillierte Planen und ans einkaufen
Deiner Teile machst, die sehr umfangreichen und mit viel Mühe zusammengetragenen Infos von Heinrich (?) Möderl durchzulesen.
(https://ems-moederl.de/ws105.html)

Da findest Du zu dem Thema CNC-Eigenbau-Fräsen einiges an Grundlagenwissen auf Basis dessen Du dann an die
Planung Deiner Fräse, egal für welche Bauform Du Dich dann letzten Endes entscheidest, gehen kannst.

Es gibt natürlich noch viel mehr Quellen, auf Youtube und hier nur zum Beispiel End-CNC, Alex-CNC und viele mehr, musst mal
unter dem Begriff DIY - CNC oder ähnlich suchen.

Dann überlege Dir als nächstes, und unbedingt immer noch vor Beginn Deiner Planung, was genau Deine CNC Fräse
können muss:

- welche Materialien möchtest Du damit bearbeiten können ? (sehr entscheidend für die Konstruktion)
- welche Genauigkeit soll Deine Fräse bekommen (aufs Zehntel oder aufs Hundertstel) ? (sehr entscheidend für die Konstruktion)
- welche Verfahrlängen, bzw. welchen Bearbeitungsraum möchtest Du auf X/Y/Z ? (sehr entscheidend für die Konstruktion)
- welches Antriebskonzept ist passend zu Deinen Anforderungen (Riehmen, Spindel, Open-Loop-Motore (entscheidend für die Konstruktion)
Closed-Loop Motore, Servo-Motore)
- welchen Platz hast Du für Deine Maschine zur Verfügung ?

Das sind jetzt nur ein paar Eckpunkte zur Mechanik, weiter geht's dann mit der Elektrik und der Software, also der Steuerung
die unsere Fräsen überhaupt erst in Bewegung setzen.

- welches Steuerungskonzept ist für Dich das Richtige ?
Weit verbreitet ist Estlcam, aber auch Mach3 oder Mach4 (von Artsoft) manche nehmen Linux-CN oder Masso CNC (es gibt natürlich noch mehr),
nach dieser Auswahl richtet sich dann auch Deine Entscheidung zur CNC-Hardware.
Hier empfehle ich Dir Dich für ein Konzept zu entscheiden das einen breiten Support in Form von Foren bietet. Du wirst sehen, wenn sich
die Maschine erst einmal und zu Deiner Zufriedenheit bewegt fangen die Fragen erst an.

Ich mag falsch liegen, ist aber meine Erfahrung, erst nach Beantwortung all dieser Fragen macht es wirklich Sinn
an die Planung zu gehen. Und wenn Du dann konkrete Fragen hast, auf Basis Deiner Ansprüche, dann helfen Dir hier in
diesem Forum viele Leute mit sehr viel Engagement und Wissen sehr gerne weiter.


Viele Grüße und weiterhin viel Spaß bei Deinem Projekt
Thomas

simonjohannes
Beiträge: 5
Registriert: 02.01.2023, 20:01

Re: Portalfräse aus "Standardteilen" - Das Gestell

Beitrag von simonjohannes » 06.01.2023, 16:40

Hallo Thomas,

erst einmal vielen Dank für deine ausführliche Antwort. Ich werde dir hier meinerseits mal antworten.
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
genauso wie Du war ich vor einigen Jahren, als ich mit dem CNC Hobby begonnen habe, recht euforisch und habe
gleich losgelegt mit der Konstruktion und Fertigung meiner ersten CNC, alles auf Basis der Alu-Systemprofile.
Diese Vorgehensweise hat mir zwar viel Erfahrung und Spaß gebracht, aber eben auch eine ganze Menge an Geld gekostet :fumb
Dass ein Eigenbau einiges an Geld (und auch an Zeit) in Anspruch nimmt, ist mir durchaus bewusst. Es ist mir auch durchaus bewusst, dass -je nach dem mit welcher Zielsetzung, Bauteilen und Material der Eigenbau durchgeführt wird,- die Fräse unter Umständen genau so teuer werden kann, wie ein Fertiggerät oder ein Fertigbausatz. Falls Du in diesem Forum oder sonst irgendwo schon mal den "Bauplan" veröffentlicht hast, verlink ihn hier doch bitte. Vielleicht ist diese Eigenbau-CNC ja für mich die "eierlegende Woll-Milch-Sau"
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
[......]
Den besten Rat den ich Dir an dieser Stelle geben kann ist, bevor Du Dich ans detaillierte Planen und ans einkaufen
Deiner Teile machst, die sehr umfangreichen und mit viel Mühe zusammengetragenen Infos von Heinrich (?) Möderl durchzulesen.
(https://ems-moederl.de/ws105.html)
[......]
Danke für den Link. Ich werde mir die Informationen auf jeden Fall durchlesen.
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
Es gibt natürlich noch viel mehr Quellen, auf Youtube und hier nur zum Beispiel End-CNC, Alex-CNC und viele mehr, musst mal
unter dem Begriff DIY - CNC oder ähnlich suchen.
Was glaubst Du, warum ich überhaupt einen Eigenbau erwäge ;) .
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
Dann überlege Dir als nächstes, und unbedingt immer noch vor Beginn Deiner Planung, was genau Deine CNC Fräse
können muss:
Jetzt wird es interessant
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
- welche Materialien möchtest Du damit bearbeiten können ? (sehr entscheidend für die Konstruktion)
Sie muss auf jeden Fall Holz, Multiplexplatten, Siebdruckplatten, OSB- und MDF-Platten, fräsbare Kunststoffe, Plexiglas & Co. KG fräsen. Ich möchte auch mal Aluminium damit fräsen können oder ein Klingelschild aus einer Messing"platte" "fräsen". Mit einer Eigenbau-CNC-Fräse Eisen oder Stahl fräsen zu wollen, ist eine Illusion. Ich denke auch nicht, dass Aluminium das Hauptmaterial wird, das ich fräse, nur möchte ich mir auch dieses Möglichkeit offen halten. Ich kann mir auch durchaus vorstellen, dass wenn ich Holz, Kunststoff und diversen Platten auf einer Eigenbau-CNC-Fräse aufs Hundertstel genau fräsen kann, dass ich dann bei Aluminium mit einer Genauigkeit von 1/10 MIllimeter auf der gleichen Fräse zufrieden sein muss.
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
- welche Genauigkeit soll Deine Fräse bekommen (aufs Zehntel oder aufs Hundertstel) ? (sehr entscheidend für die Konstruktion)
Je genauer, desto lieber. Ja, ich weiß, dass das eine sehr schwammige und dehnbare Antwort ist. Ich habe schon einige Videos über den Eigenbau von CNC-Fräsen gesehen (Volksfräse von Uncle Phil, Nachbau einer abgewandelten Volksfräse auf "Ingostipps.de", einer Eigenbau-CNC unter 500 € aus Holz von Thomas / Life Latitudes, uvm) und weiß daher, dass die Genauigkeit der Fräse von mehreren Faktoren abhängt.

1) Material: Schwingungen im Korpus der Fräse je nach "Steifigkeit" des Gerätes; Aluprofile sind stabiler und damit erreicht die Fräse nacher eine höhere Genauigkeit als zum Beispiel die Eigenbau CNC-Fräse für unter 500 € von Thomas (Life Latitudes). Die CNC-Fräse aus Holz für unter 500 € von Thomas mag zwar auf die relativ geringe Größe gesehen ziemlich genau sein, aber ich kann mir gut vorstellen, dass wenn die Fräse 2 m lang und 1 m breit wäre, sicherlich nicht so genau wäre.

2) Vortrieb bzw. Antrieb der fahrbaren Teile: Die Volksfräse von Uncle Phil und die MPCNC haben einen Zahnriemenantrieb, der die Bewegungsgenauigkeit in X / Y und Z etwas beieinträchtigt. Wenn der Antrieb über eine (einfache) Gewindestange erfolgt, ist er schon ein wenig genauer, als der Antrieb über den Zahnriemen (der mit der Zeit ausleiern kann). Wenn man dann auch noch eine höherwertige Kugelumlaufspindel als Antrieb für die Achsen nimmt, dann wird die Steuerung noch präziser und die Fräse noch genauer.
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
- welche Verfahrlängen, bzw. welchen Bearbeitungsraum möchtest Du auf X/Y/Z ? (sehr entscheidend für die Konstruktion)
Hier spielt auch die Frage mit hinein, wie viel Platz ich überhaupt für die Maschine habe. Mir ist durchaus bewusst, dass der Arbeitsweg der Fräse kleiner ist, als der Fahrweg. Wenn ich den Y-Fahrweg 1,00m lang gestalte, kommt es darauf an, wie breit der Wagen bis über den gesamten Durchmesser des Fräsers ist, der auf den Schienen fährt. Angenommen, der Wagen ist bis über den eingespannten Fräser 20 cm breit, habe ich 80 cm Arbeitsweg für den Fräser. Das selbe Spiel gilt natürlich auch für die Breite, bzw. die X-Achse. Die Z-Achse kann man in Fahr- und Arbeitsweg durchaus verlängern, wenn man die Fräse auf "Füße" stellt (siehe z.B.: den abgewandelten Nachbau der Volksfräse auf Ingostipps.de).
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
- welches Antriebskonzept ist passend zu Deinen Anforderungen (Riehmen, Spindel, Open-Loop-Motore (entscheidend für die Konstruktion) Closed-Loop Motore, Servo-Motore)
Wenn ich eine möglichst hohe Genauigkeit haben will, scheidet der Antrieb über einen Riemen wohl aus. Dann heißt es Kugelumlaufspindel.
Über Open-Loop und Closed-Loop und Servomotoren habe ich mir ehrlich gesagt noch keine Gedanken gemacht.
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
- welchen Platz hast Du für Deine Maschine zur Verfügung ?
Das steht jetzt noch nicht komplett fest. Ja, ich weiß, dass davon auch abhängt, wie weit die Fahr- und Arbeitswege werden. Nur ändert das an den grundsätzlichen Festlegungen wie Material und Antrieb für die Fahrbewegung relativ wenig.
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
Das sind jetzt nur ein paar Eckpunkte zur Mechanik, weiter geht's dann mit der Elektrik und der Software, also der Steuerung
die unsere Fräsen überhaupt erst in Bewegung setzen.

- welches Steuerungskonzept ist für Dich das Richtige ?
Weit verbreitet ist Estlcam, aber auch Mach3 oder Mach4 (von Artsoft) manche nehmen Linux-CN oder Masso CNC (es gibt natürlich noch mehr),
nach dieser Auswahl richtet sich dann auch Deine Entscheidung zur CNC-Hardware.
Das ist für mich eine etwas schwierigere Frage, da ich auch nicht zu hundert Prozent sicher bin, was für Konsequenzen diese Festlegung genau hat.
Die Steuerung / Steuerplatine soll folgende Kriterien erfüllen:

1) Anschluss von mehr als drei Motoren / mindestens vier Motoren (1 Motor für die Z-Achse; 1 Motor für die X-Achse und evtl 2 Motoren für die Y-Achse). Ich bin mir nicht sicher, wie viele Motoren die Y-Achse braucht, aber in die Y-Richtung wird die "schwerste Last" (der gesamte Fuhrpark) bewegt. In die X-Richtung wird dann schon etwas weniger Last bewegt und in die Z-Richtung am wenigsten Last (wenn ich das "Prinzip" in diesem Punkt richtig verstanden habe.

2) Die Steuerplatine soll von Estlcam unterstütz werden. Estlcam ist mir bis jetzt die Steuer-Software, die ich als Einsteiger am sympathischten empfinde.

3) einen Tochscreen zur Eingabe direkt an der Maschine benötige ich nicht. Das sieht mir zu komplex aus.

4) ein "Handrad" mit Joystick ist auch fraglich, ob ich das benötige, aber eher noch wie einen Touchscreen direkt an der Maschine.

5) ein absloutes Muss ist eine Tastplatte über die Estlcam dann auch erkennt, wie "schräg" mein Werkstück auf die Maschine aufgespannt ist.

6) Anschluss per USB oder RJ-45 Kabel an den PC (je nach dem, was weniger "störanfällig" und weniger kompliziert) ist.

7) Die Drehzahl der Frässpindel soll sowohl über die Steuerplatine / Steuersoftware gesteuert werden können, sofern das von der Frässpindel selbst unterstützt wird, aber es soll auch eine Frässpindel verwendet werden können, wo die Steuerung einzig und allein an der Spindel eingestellt wird.

Wenn ich mich für eine Steuerung entscheide, die zu Estlcam kompatibel ist, kann ich dann aber den G-Code in anderen Programmen (z.B.: Fusion 360 ) erzeugen, abspeichern und dann in Estlcam aufrufen und abarbeiten lassen?
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
Hier empfehle ich Dir Dich für ein Konzept zu entscheiden das einen breiten Support in Form von Foren bietet.
zu 95% Estlcam.
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
Du wirst sehen, wenn sich die Maschine erst einmal und zu Deiner Zufriedenheit bewegt fangen die Fragen erst an.
Sie verändern sich zumindest. ;)
TomM hat geschrieben:
06.01.2023, 07:44
Ich mag falsch liegen, ist aber meine Erfahrung, erst nach Beantwortung all dieser Fragen macht es wirklich Sinn an die Planung zu gehen.
Ich habe jetzt versucht mal so viele Fragen wie möglich zu beantworten.

Gruß
Simon

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