Pseudos Fräse - Planungsphase

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Pseudo
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Pseudos Fräse - Planungsphase

Beitrag von Pseudo » 29.10.2016, 12:35

Hallo zusammen,

ich habe bereits seit Jahren den Wunsch nach einer eigenen CNC-Fräse, doch erst durch das Auffinden dieses Forums fühle ich mich gut aufgehoben und habe mit der Planung begonnen.

Ich bin kein Fachmann auf dem Gebiet und werde deshalb vielleicht auch das ein oder andere Fettnäpfchen mitnehmen; aber ich möchte euch vorweg wissen lassen, dass ich euch für konstruktive Kritik, Verbesserungsvorschläge und ebenfalls dafür danke, dass ihr euch die Zeit überhaupt nehmt um mir Rückenwind zu geben.
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Kommen wir zur Sache...ich halte gewisse Inhalte zunächst möglichst kurz und knapp, führe diese auf Wunsch aber gerne aus.

Der Grundgedanke...
....ist die Entwicklung einer CNC-Fräse, die bestmöglich das Know-How unserer CNC-Eliten mit einem gesunden Blick auf den Geldbeutel vereint.

Mein Anspruch...
...liegt bei einer möglichst präzisen Bearbeitung von Kunststoff, Holz und - nur falls realistisch - Kleinarbeiten an Aluminium. Ich behaupte mal mutig dass das Gravieren von Kupfer & Co. generell machbar damit ist (hoffentlich ?).
Hierbei will gesagt sein, dass es mir, im Rahmen der Präzision, nicht auf Hundertstel ankommt, da dies eher im Konflikt mit der Kostenschonung stehen dürfte.

Meine Inspiration...
...sind vor allem Karla und die kostengünstigere Version von lakeroe (http://cncwerk.de/forum/viewtopic.php?t=283).
Hut ab, Gentlemen.

Zur Konstruktion

1.)Linearführungen

Ich besitze bereits Linearführungen von INA...
- 8 x Schiene TKVD30 á 525mm
- 6 x (Flansch-)Wagen KVWE30 G3 V1

Aus Kostengründen sollen - zumindest für Y und X - besagte Führungen genutzt werden. Im Idealfall finde ich für Z noch eine kürzere Schiene. Im äußersten Fall würde ich eine Schiene kürzen lassen.

2.) Bisher geplant

Alle weiteren Komponenten sind noch nicht vorhanden.

Geplant wurde bisher mit...

- Aluprofilen (80x80 schwer für Y, 40x80 leicht für Querverstrebung und 40x120 schwer für Portalbalken X)
- Multiplex-Buche (27mm für Portalwangen, 18mm für anderweitige Teile)

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Die Screenshots hänge ich unten an.

Lasst euch bitte nicht von irgendwelchen Hilfslinien oder Ungereimtheiten in Richtung Z-Achse verwirren.
Wichtig ist mir vor allem eine Einschätzung zum Aufbau von Y und X einschl. der Portalwangen.


Habt vielen Dank für eure Hilfe und Zeit.

Beste Grüße

Pseudo (Tristan)

CNC-Entwurf 01.jpg
CNC-Entwurf 02.jpg
CNC-Entwurf 03.jpg
CNC-Entwurf 04.jpg
CNC-Entwurf 05.jpg

KarlG
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Re: Pseudos Fräse - Planungsphase

Beitrag von KarlG » 29.10.2016, 13:24

Moin,

die schweren 80er Längsträger sind natürlich auf L=525 der absolute overkill. Vermute, Du brauchst die Höhe wg. der Flanschwagen?
Dann täte es auch ein leichtes 80x80 bzw. ein 40x80 (selbst in leicht) würde es auch locker tun...
..muss man sich mal anschaun, wie man Masse ins Chassis kriegt, aber von der Belastung (Durchbiegung) wäre das unkritisch.

Rest sieht erstmal soweit o.K. aus - die "Nörgelei" kommt dann in der Detailplanung :D

Gruss
Karl

Achja: Den Z-Wagen würde ich weiter runtersetzen und den Spindelhalter weiter hoch...
..Portaldurchlass scheint mir auch recht "großzügig" gewählt

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Re: Pseudos Fräse - Planungsphase

Beitrag von Pseudo » 29.10.2016, 14:37

Moin Karl,

danke dir!

Ich mache mich gleich ans Werk. :)

Eine Frage stellt sich mir zum Portaldurchlass - "Von wo bis wo" wird dieser gerechnet?

Ich habe bisher Oberkante-Grundrahmen bis unterkante Z-Platte (war bis gerade eben ja noch automatisch Unterkante-Spindelhalter) gerechnet.

Ist das so korrekt oder nimmt man andere Bezugspunkte dazu?
KarlG hat geschrieben: Achja: Den Z-Wagen würde ich weiter runtersetzen und den Spindelhalter weiter hoch...
..Portaldurchlass scheint mir auch recht "großzügig" gewählt
Ich bin deinem Rat gefolgt und hänge mal ein Bild an.

- Rechts sieht man Z-Achse vorher/nachher
- links die Maschine mit veränderter Z-Achse und 20mm Aufspannplatte. Mit dem Verfahrweg von Z (140mm) würde ich genau an die Aufspannplatte kommen.

Sind die 140mm deiner Meinung nach zu hoch angesetzt? Ich habe sie bisher einfach aus dem Bauch heraus gewählt.
CNC-Entwurf 06.jpg

KarlG
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Re: Pseudos Fräse - Planungsphase

Beitrag von KarlG » 29.10.2016, 15:41

Pseudo hat geschrieben:Eine Frage stellt sich mir zum Portaldurchlass - "Von wo bis wo" wird dieser gerechnet?
Da gibt es keine "Vorschriften" - üblicherweise OK Grundrahmen bis UK Portalbalken.

Für die Durchbiegungsrechnung der Portalwangen aber besser die Einspannpunkte - also unten oberste Schraube des Linearwagens und oben die unterste Schraube des Portalbalkens. Ist nicht ganz korrekt, aber dann sind die Durchbiegungswerte wenigstens mit etwas Sicherheit gerechnet.
Ich bin deinem Rat gefolgt und hänge mal ein Bild an.

- Rechts sieht man Z-Achse vorher/nachher
- links die Maschine mit veränderter Z-Achse und 20mm Aufspannplatte. Mit dem Verfahrweg von Z (140mm) würde ich genau an die Aufspannplatte kommen.
Meine Werte, die eigentlich fast immer gut passen:
- UK Z-Achse 20mm über Aufspannplatte
- UK Spindelhalter 20mm über UK Z-Achse (für Kress)
- UK Z-Wagen ~20mm über UK Kreuzplatte
Damit kann man idr. die Spannmutter der Spindel noch fast komplett aus dem Durchlass rausfahren und erzeugt keine unnötig langen Hebel.
Sind die 140mm deiner Meinung nach zu hoch angesetzt? Ich habe sie bisher einfach aus dem Bauch heraus gewählt.
Zieh Dir dochmal die realen Abstände und Breiten aus dem CAD und spiel mit den Werten: http://cncwerk.de/rechner/platten/
Wenn Du 140mm bis uk Kreuzplatte hast, kommt da vermutlich eine freie Länge der Portalwangen von 180 oder mehr raus. Dann sieht das schon nicht mehr so "rosig" aus...
biegung.jpg
..natürlich muss man hier keine µ "optimieren" - am Ende sollte aber die Nachgiebigkeit relativ gleichmäßig über die Komponenten verteilt sein.
Einfach mal im Hinterkopf behalten und am Schluss evtl. nochmal anpassen...

Lars
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Re: Pseudos Fräse - Planungsphase

Beitrag von Lars » 29.10.2016, 15:44

Ich bewundere immer die fertigen 3D-Konstruktionen und -Darstellungen. Mit was konstruierst du? Meine Idealvorstellung wäre ja ein günstiges gutes Programm mit intuitiver Bedienung, aber das beisst sich wohl.

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Re: Pseudos Fräse - Planungsphase

Beitrag von Pseudo » 29.10.2016, 16:07

@KarlG: Hab vielen Dank. Ich schaue mir die Angelegenheit mal an und versuche sie auch zu verstehen. :D
Lars hat geschrieben:Ich bewundere immer die fertigen 3D-Konstruktionen und -Darstellungen. Mit was konstruierst du? Meine Idealvorstellung wäre ja ein günstiges gutes Programm mit intuitiver Bedienung, aber das beisst sich wohl.
Ich benutze Google SketchUp...und die "normale" Version ist tatsächlich kostenlos. :D

Jeder Maschinenbauer lacht mich mit seiner CAD-Software vermutlich aus, aber es hilft doch ungemein um den Überblick zu wahren. Schau es dir auf jeden Fall mal an und hole dir erste Eindrücke bei YouTube o. ä.

Ich kann es nur empfehlen - für Anfänger einfach und eben kostenlos ;)

Beste Grüße

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Re: Pseudos Fräse - Planungsphase

Beitrag von Pseudo » 29.10.2016, 17:28

Holy Cow!

Die freie Länge der Portalwangen liegt bei ziemlich genau ca. 220mm.

Bei 100N ergibt sich dann eine Durchbiegung von 0.124mm.

Ich sehe momentan nur zwei Lösungsansätze:

1.) Y-Wagen auf die obere Profil-Nut setzen, was allerdings meine Aufspannplatte - aufgrund der dann überstehenden Flanschwagen - schmälern würde.

Durch das heraufsetzen verkürzt sich der Weg um 40mm. Macht dann also eine freie Länge von 180mm = 0.068mm. Damit würde das Problem fast schon halbiert.

2.) Portalbalken herabsetzen und somit weniger Durchlass akzeptieren.

Hat jemand einen guten/erfahrenen Ratschlag?

KarlG
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Re: Pseudos Fräse - Planungsphase

Beitrag von KarlG » 29.10.2016, 18:02

Pseudo hat geschrieben:Die freie Länge der Portalwangen liegt bei ziemlich genau ca. 220mm.
Kommt mir ziemlich viel vor - wie groß ist denn aktuell der Portaldurchlass? Hat nicht besonders viel Sinn, so eine kleine Maschine in den Himmel zu bauen, weil das was man nach oben geht, muss man ja an Z auch wieder runter. D.h.: Das bringt zusammen mit den Hebeln auf jeweils nur einem Wagen zusätzliche Nick-Instabilität und Nachgiebigkeit an der Z-Achse. Ich würde den Durchlass nicht deutlich über 120mm machen...
..es sei denn, ein wichtiger Anwendungsfall erfordert das. Dann muss man nach anderen Lösungsansätzen suchen.

Pseudo
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Re: Pseudos Fräse - Planungsphase

Beitrag von Pseudo » 29.10.2016, 18:32

Habe jetzt mal die größten "Abstriche" vereint; Durchlass um 20mm runter auf 120mm und dazu noch die Y-Schienen hoch auf die obere Nut (macht nochmal 40mm aus). Da ich bei 170mm freie Länge lande müssen es vorhin sogar eher 230mm gewesen sein.

Hier mal ein Bild:
CNC-Entwurf 07.jpg
Damit habe ich nun eine Durchbiegung von 0.057mm. Leider habe ich wenig Gefühl für diese Zahlengrößen...

Wären die oben liegenden Flanschwagen ein großes Problem oder lassen sich Verschmutzung halbwegs mit Bürsten, Gummilippen o. Ä. in den Griff bekommen?

Lars
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Re: Pseudos Fräse - Planungsphase

Beitrag von Lars » 29.10.2016, 19:01

Und wenn du einen geschlossenen Hochkantring um das ganze Portal setzt? So ähnlich wie ein breiter Fensterrahmen. Dann hast du Bauhöhe so viel zu willst und wirst sehr steif mit wenig Materialeinsatz. Und du kommst in die Nähe von "beidseitige Einspannung". Dann bräuchtest du nicht ganz so stark mit der z-Höhe sparen, die (je nachdem was du fräsen möchtest) vielleicht ja doch ganz angenehm ist.
Zuletzt geändert von Lars am 29.10.2016, 19:03, insgesamt 1-mal geändert.

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