Fräse um/neubau

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Alexoc
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Fräse um/neubau

Beitrag von Alexoc » 18.02.2017, 09:17

Hallo Leute,

einige wissen sicher, dass ich mir bereits eine neue Wange für meine Fräse gefräst habe. Da kam mir dann einfach mal so die Idee, warum sollte ich die Fräse nicht gleich noch umfassend "tunen"? Gedacht getan. Jetzt würde ich gerne eure Meinung dazu hören. Folgende Punkte sind beim Umbau fix.
  1. Portalwangen. Da habe ich ja schon eine gefräst.
  2. Lineartechnik. Die möchte ich weiter verwenden

Hier erstmal der aktuelle Zustand der Fräse. das gesamte Plattenmaterial hat 15mm Stärke. Längsträger sind 90x90 leicht mit 810mm Länge. Portalbalken ist ein 120x80 schwer mit 670mm Länge. Portaldurchlass über Längsträger 150mm.
  • Abstand der Y-Wagen (an der Portalwange) der äußeren Löcher 162mm.
  • Abstand der Y-Wagen Mitte zu Mitte X-Schiene 196mm.
  • Abstand der X-Wagen der äußeren Löcher 125mm.
  • Abstand der Z-Wagen senkrecht der äußeren Löcher 170mm.
  • Abstand der Z-Wagen waagrecht Mitte Schiene zu Mitte Schiene 97mm.

Das sollten eigentlich alle wichtigen Maße gewesen sein.

Überblick
Fräse alt überblick.JPG

Seitenansicht
Fräse alt seite.JPG
Fräse alt seite ohne wange.JPG
Z-Achse Details
Fräse alt Z-achse details.JPG



Jetzt meine geänderte Konstruktion. Material ist nun ausschließlich Stahl. Dicke der Platten ist 15mm bis auf Portalwangen (20mm), Stirnplatten (10mm) und die Kreuzplatte (20mm). Längsträger sind jetzt 100x100x10 Stahl Vierkantrohr mit 820mm Länge. Das ergibt die gleiche Tischgröße weil die Stirnplatten nur noch 10mm sind. Portalbalken ein 160x80x8mm Vierkantrohr. Die Stahlrohre werden stirnseitig mit M5 Schrauben verschraubt. Das geht bei 8mm Wandstärke noch gut. Hab das schon in einem Reststück ausprobiert. Die Vorspannkraft der 6 M8 Schrauben im Aluprofil beträgt ca 50kN. Die der 9 geplanten M5 Schrauben 54kN bzw. wenn ich 12.9er Schrauben verwende über 90kN. Das sollte also keinen Nachteil ergeben. Bei den Längsträgern sehen die Werte vergleichbar aus. Portaldurchlass über den Längsträgern ist jetzt 170mm.
  • Abstand der Y-Wagen (an der Portalwange) der äußeren Löcher 202mm.
  • Abstand der Y-Wagen Mitte zu Mitte X-Schiene 215mm.
  • Abstand der X-Wagen der äußeren Löcher 145mm.
  • Abstand der Z-Wagen senkrecht der äußeren Löcher 170mm.
  • Abstand der Z-Wagen waagrecht Mitte Schiene zu Mitte Schiene 97mm.

Hier jetzt die Bilder der neuen Konstruktion.

Übersicht
Fräse neu überblick.JPG


Seitenansicht
Fräse neu seite.JPG
Fräse neu seite ohne wange.JPG


Details Portalverbinder
Fräse neu portalverbinder.JPG


Details Z-Platte.
Fräse neu z-schlitten details.JPG


Details Kreuzplatte
Fräse neu kreuzplatte details.JPG


Den Portalverbinder will ich mit 2 Platten noch verstärken. Ob ich die Platten verschraube oder anschweiße weiß ich noch nicht. Ich wollte eigentlich nix schweißen aber hier würde es sich anbieten. Die Funktionsflächen würde ich dann natürlich erst nach dem Schweißen plan fräsen. Ich denke der Verzug sollte nach dem Fräsen beseitigt sein. Ansonsten kann man den Portalverbinder ja neu machen wenn sich der zu stark verzogen hat. Das Rohmaterial kostet nicht viel.

Zusätzlich bereite ich schonmal alles für einen Doppelspindelantrieb an der Y-Achse vor. Dort wird aber vorerst noch die mittige Spindel genutzt.

Am Portalaufbau an sich habe ich nicht viel verändert. Die Abstützplatte des oberen X-Wagen wird von hinten mit der Kreuzplatte verschraubt weil vorne die Wägen sind. Die unteren X-Wägen habe ich noch ein wenig auseinandergezogen. Das kann ich ohne Verlust von Verfahrweg machen, weil ich aj einen Faltenbalg montiert habe und der mich sowieso Verfahrweg kostet.

Interessanter wird es bei der Z-Konstruktion. Die Z-Motorplatte habe ich gekürzt damit die bündig mit der Vorderseite der Z-Platte abschließt. Das möchte ich so haben, damit ich nach oben Platz habe und nicht eventuell mit irgendwas kollidiere wenn es mal ne andere Frässpindel gibt. Die Motorplatte habe ich seitlich mit 2 kleinen Dreiecken abgestützt. Außerdem habe ich versucht die Ausladung der Z-Achse zu verringern. Dafür habe ich die Z-Achse so abgeändert, dass ich mir die 12mm Unterlegen der Z-Schienen sparen kann. Da die Kreuzplatte 5mm dicker geworden ist wird so die Ausladung noch um 7mm reduziert. Die Mutter der Z-Achse habe ich 5mm in der Kreuzplatte versenkt und eine 7mm tiefe Nut in der Z-Platte hinzugefügt. So habe ich wieder den nötigen Platz für die Mutter. Eventuell versenke ich die Mutter 7mm in der Kreuzplatte und mache die Nut in der Z-Platte nur 5mm. Dann wird die 15mm dicke Z-Platte nicht so stark geschwächt. Natürlich gibt es dann auch noch eine Verstärkung der Z-Platte.

Das müsste es jetzt eigentlich gewesen sein. Ich freue mich auf eure Einschätzung. Da ich mit der bisherigen Konstruktion schon ziemlich zufrieden bin habe ich auch nicht versucht das Rad neu zu erfinden sondern mich an der bestehenden Konstruktion angelehnt.

Gruß

Alex
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Jasper
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Re: Fräse um/neubau

Beitrag von Jasper » 18.02.2017, 12:04

Hey, gefällt mir gut dein Stahlschwein :D

nur kurz ne Frage wieso möchtest du in Y zwei Spindeln verwenden? Ich stell bei mir grad fest das es ne Menge arbeit ist. Ich habe mich auch entschlossen eine Zwangssynchronisation zu verwenden (einfach zur Sicherheit). Ich habe auch mal spasseshalber eine Spindel gedreht die Zweite lief gleich synchron mit. Klar ohne Last jedoch denke ich nun, dass 2 Spindeln im Hobbybereich meist overkill sind. Mehr kann ich dazu erst in ein paar Wochen berichten!

wenn ich mehr Zeit hab kommt noch mal sicher was zur Konstrukion, wobei die auf den ersten Blick solide wirkt :)

Grüße Jasper

KarlG
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Re: Fräse um/neubau

Beitrag von KarlG » 18.02.2017, 13:27

Moin,

ich finde es gut, dass Du den ursprünglichen Ansatz mit Alu/Stahl-Mix wieder verworfen hast.
Alexoc hat geschrieben:Stirnplatten (10mm)
Hast Du das mal im FEM simuliert? 10mm Stahl entspricht ca. 12mm Alu - bin nicht sicher, ob das reicht. Im Modell sind zwar jede Menge Schraubenlöcher, aber keine Abstützungen zu erkennen.
Die Abstützplatte des oberen X-Wagen wird von hinten mit der Kreuzplatte verschraubt weil vorne die Wägen sind.
Wie? Das Detail kann ich im Moment auch nicht erkennen.

Hast Du die Träger schon und mal die Ebenheit nachgemessen? Fall die mehrere Millimeter krumm sind, könnte das mit den Wandstärken nach dem Überfräsen knapp werden.

Bei Z könnte man überlegen, die Mutter ganz nach oben zu nehmen - dann ist das besser wartbar und man könnte mit geändertem Mutternhalter auch besser Höhe einsparen. Evtl. sogar den Bund auf einer Seite abflexen.

Gruss
Karl

Alexoc
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Re: Fräse um/neubau

Beitrag von Alexoc » 18.02.2017, 15:32

Jasper hat geschrieben:
nur kurz ne Frage wieso möchtest du in Y zwei Spindeln verwenden?
Vorerst bleibt es bei einer. Sind ja nur ein paar Löcher um mir die Möglichkeit offen zu lassen. Die 2 Spindeln würden dann eh mit nur einem Motor angetrieben. Der Abstand ist mit 330 mm auch nicht sehr hoch. Da kann man noch leicht einen Riemen verwenden um das zu verbinden. So wie die Fräse jetzt ist verdreht sich das Portal schon ziemlich stark wenn man ganz am Rand Kraft einleitet. Mal sehe wie es nach dem Umbau aussehen wird. Dann kann ich mir immer noch überlegen ob ich auf 2 Spindeln umbaue ;)


KarlG hat geschrieben:Moin,

ich finde es gut, dass Du den ursprünglichen Ansatz mit Alu/Stahl-Mix wieder verworfen hast.
Da hatte ich auch immer bedenken als ich noch den Mix in der Planung hatte. Ich habe zwar sehr konstante Temperaturen (ca 7K Differenz) aber so ist das sicher besser. Ich werde zwar noch meine Alu Aufspannplatte weiter verwenden weil die aus Stahl einfach zu schwer (über 60 kg) ist als das ich das ordentlich handhaben kann ohne Kran. Aber ich denke das wird keine Probleme bereiten.
KarlG hat geschrieben:
Hast Du das mal im FEM simuliert? 10mm Stahl entspricht ca. 12mm Alu - bin nicht sicher, ob das reicht. Im Modell sind zwar jede Menge Schraubenlöcher, aber keine Abstützungen zu erkennen.
Das Modell ist recht einfach gehalten. Es fehlen am Tisch alle Winkel. Ich weiß auch noch nicht wie hoch ich die Querverbinder im Tisch mache. Hab 62mm platz zwischen Oberkante Längsträger und Mutternhalter Oberkante. Werde wohl 55m hohe Rohre verwenden. Eine zusätzliche Abstützung (Winkel) der Stirnplatte im Bereich des Festlagers ist geplant. Ich habe im FEM mal noch den Vergleich zwischen 10 und 15mm ohne Abstützung nachgeholt. Macht bei 200N Last 1µm an der Fräserspitze aus. Das ist jetzt nicht so tragisch. Aber vielleicht nehme ich doch einfach 15mm. Dann wird der Tisch schwerer und ich brauch nicht eine extra Plattendicke bestellen.
KarlG hat geschrieben:
Die Abstützplatte des oberen X-Wagen wird von hinten mit der Kreuzplatte verschraubt weil vorne die Wägen sind.
Wie? Das Detail kann ich im Moment auch nicht erkennen.
Ganz einfach ein langes Loch durch die Abstützplatte durchbohren und dann dadurch verschrauben. Ist die mMn die einfachste Methode.
KarlG hat geschrieben: Hast Du die Träger schon und mal die Ebenheit nachgemessen? Fall die mehrere Millimeter krumm sind, könnte das mit den Wandstärken nach dem Überfräsen knapp werden.
Hab ich mit einer Nylonschnur gemacht. Da konnte ich nicht wirklich Abweichungen feststellen. Maximal ein paar Zehntel. War selbst überrascht, dass die so gerade sind. Lediglich zur Mitte des Rohrs fällt die Fläche ca 0,5mm ein. Das ist bei Aluprofilen ja aber auch der Fall. Sollte also keine Probleme beim Überfräsen geben.
KarlG hat geschrieben: Bei Z könnte man überlegen, die Mutter ganz nach oben zu nehmen - dann ist das besser wartbar und man könnte mit geändertem Mutternhalter auch besser Höhe einsparen. Evtl. sogar den Bund auf einer Seite abflexen.
Das kann ich mal versuchen. Wobei das zwischen den Wagen schon sehr eng ist. Hab da gerade mal 34mm Platz. Aktuell habe ich an der Z-Mutter einen Schlauchanschluss und den Schmiernippel an eine gut erreichbare Stelle verlegt. Das sollte bei meiner flacheren Version auch noch möglich sein. Wenn das klappt ist das Nachschmieren der Mutter kein Problem.

Gruß

Alex
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Jasper
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Re: Fräse um/neubau

Beitrag von Jasper » 18.02.2017, 16:13

hey, so
jetzt hab ich nochmal Zeit gefunden.

Ok klar das hängt dann sicher vom Abstand der Wagen an der Y-Achse ab. Bei mir sind das ja fast 400mm ( aussenkante zu aussenkante).
Die Option zu haben ist sicher nicht verkehrt :)

Was mir noch auffällt ist die Montage der Profilschienenführungen der Y-Achse. das wird sicher spaßig, da die Quadratrohre ja auch zueinander ausgerichetet werden müssen. Da musst du ja erstmal die gefrästen Flachen der Quadratrohe planparallel zueinander bekommen... und das auf die Länge? (hoffe es ist verständlich)
Oder wolltest du die in einer Aufspannung fräsen?
Ansonsten würde mir nur einfallen, um das etwas zu erlleichtern, jeweils noch mit Anschlagkanten das Ausrichten der Quadratrohe in den Endplatten (deine Flachstähle vor und hinten an der Y-Achse) zu vereinfachen. Wobei das auch nicht das Gelbe vom Ei ist :)

Ansonsten würd ich Karl rechtgeben nimm lieber 15er Platten:)

mh die 0,5mm klingen erstmal gut. Aber unterschätze das bitte nicht! du musst das ganze ja spannungsfrei gespannt bekommen.. sprich, wenn die Rückseite z.B konvex ist hast du ein Problem und dann können aus 0,5mm schnell mal 1 oder 2 mm werden..

sodass solls erstmal gewesen sein
Grüße Jasper

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Re: Fräse um/neubau

Beitrag von Alexoc » 18.02.2017, 20:41

Jasper hat geschrieben:
Was mir noch auffällt ist die Montage der Profilschienenführungen der Y-Achse. das wird sicher spaßig, da die Quadratrohre ja auch zueinander ausgerichetet werden müssen. Da musst du ja erstmal die gefrästen Flachen der Quadratrohe planparallel zueinander bekommen... und das auf die Länge? (hoffe es ist verständlich)
Oder wolltest du die in einer Aufspannung fräsen?
Ansonsten würde mir nur einfallen, um das etwas zu erlleichtern, jeweils noch mit Anschlagkanten das Ausrichten der Quadratrohe in den Endplatten (deine Flachstähle vor und hinten an der Y-Achse) zu vereinfachen. Wobei das auch nicht das Gelbe vom Ei ist :)
Das werde ich ähnlich machen wie ich das schon mit den Aluprofilen gemacht habe. Die Oberseite von den Längsträger ist ja auch überfräst. Die Breite bestimmt das Portal und zum einrichten werde ich eine Maschinenwasserwage nutzen. Die Höhe der Längsträger wird durch die Oberkante der Stirnplatten festgelegt. Da nehme ich ein Stück Alu oder ähnliches und mach das mit ner Schraubzwinge am Längsträger fest. Das liegt dann auf der Oberkante der Stirnplatten auf. Das sollte dann schon klappen. Ich glaube ein Anschlag würde da nicht viel vereinfachen ;)
Jasper hat geschrieben:
mh die 0,5mm klingen erstmal gut. Aber unterschätze das bitte nicht! du musst das ganze ja spannungsfrei gespannt bekommen.. sprich, wenn die Rückseite z.B konvex ist hast du ein Problem und dann können aus 0,5mm schnell mal 1 oder 2 mm werden..
Ich weiß nicht genau wie mein Bekannter die Aluprofile gemacht hat. Aber er meine als ich die Profile vorbeigebracht habe, dass er einfach 2 Schraubstöcke nimmt und da das Profil einspannt. Ich denke mit den Stahlrohren wird er es genauso machen. Aber da vertraue ich ihm einfach. Der kann das schon ;)

Gruß

Alex
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Re: Fräse um/neubau

Beitrag von KarlG » 20.02.2017, 14:11

Sag mal Alex: Wäre das nicht sinnvoller, die alte Maschine zu verkaufen und mit dem Erlös neue (evtl. bessere) Lineartechnik anzuschaffen?
Im Grunde bleibt von der fertigen und recht gut funktionierenden Maschine doch nach dem Umbau jede Menge teurer Abfall übrig - mal ganz abgesehen von dem ganzen Aufwand mit überfräsen, einstellen usw...

Gruss
Karl

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Re: Fräse um/neubau

Beitrag von Alexoc » 20.02.2017, 16:43

Da hast du sicher nicht unrecht. Und wenn ich es mir nochmal überlege klingt das nach einer guten Idee.

Die übrigen Teile hätte wohl mein Onkel abgenommen und sich Lineartechnik dafür bestellt. Aber ich könnte ihm ja auch einfach die komplette Maschine geben und mir selbst neue Lineartechnik bestellen. Daran habe ich irgendwie garnicht gedacht gehabt.

Dann entstehen dadurch natürlich wieder neue Möglichkeiten. Die Längsträger und den Portalbalken habe ich schon. Die bleiben also fix. Eine Portalwange habe ich ja auch schon gefräst. Falls die aber dann Probleme bei der Konstruktion mit neuer Lineartechnik bereitet mache ich da lieber eine neue.

Dann habe ich ich jetzt ein paar "neue" Fragen.
  • KUS werden dann wohl TBI C7 werden. Mit der Chinamarke war ich nicht so ganz zufrieden weil die doch mindestens 1/100 Spiel hat. Da sollte ich mit TBI ja dann keine Probleme mehr haben? Oder gibt es eine Empfehlung für eine andere Marke?
  • Würdest du dann auch überall 20er Wagen verbauen? Ich bin mit den Stahlrohren ja nicht auf irgendeine Montageposition angewiesen. Ich könnte also 25er auch so montieren, dass die ganz knapp unter der Oberkante der Längsträger sind. Würde jetzt spontan sagen, dass auf Y die 20er reichen aber die unteren X-Wagen durchaus 25er sein könnten. Z reichen dann auch wieder 20er (4 Stück). die 25er nicht unbedingt wegen der Belastungsgrenze sonder um eine höhere Steifigkeit zu erzielen.
  • Welche Linearführungen würdest du dann empfehlen wenn ich maximale Steifigkeit haben will? Sollte natürlich Preislich auch noch irgendwo im Rahmen bleiben ;)
  • Würdest du irgendetwas grundlegend anders konstruieren wenn man nicht mehr an die vorhandene Lineartechnik gebunden ist?
Das war jetzt erstmal alles was mir durch den Kopf geschossen ist.

Gruß

Alex
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Re: Fräse um/neubau

Beitrag von KarlG » 20.02.2017, 18:20

Alexoc hat geschrieben:KUS werden dann wohl TBI C7 werden. Mit der Chinamarke war ich nicht so ganz zufrieden weil die doch mindestens 1/100 Spiel hat. Da sollte ich mit TBI ja dann keine Probleme mehr haben? Oder gibt es eine Empfehlung für eine andere Marke?
Eindeutig TBI. Ich würde auch mal über leicht vorgespannte C5 nachdenken - als gerollte kosten die ca. 50% mehr...
..wenn es also das Budget zulässt..?
Die C7 haben unter 5µ Umkehrspiel - idr. auch unter 3. Die vorgespannten C5 haben NULL und das auch noch unter moderater Last.
Würdest du dann auch überall 20er Wagen verbauen?
Nö! Ich würde nach Möglichkeit mit 25er planen und wenn es irgendwo eng wird, auf 20er ausweichen. Die 20er sind ja aus reinen Kostengründen reingekommen und Dein Anspruch ist ja wohl nicht, möglichst billig zu bauen. Steifigkeit, Robustheit, Masse. Die schlucken auch Einiges an Vibrationen weg.
[*]Welche Linearführungen würdest du dann empfehlen wenn ich maximale Steifigkeit haben will? Sollte natürlich Preislich auch noch irgendwo im Rahmen bleiben ;)
Wenn man mal die ultrateuren Hersteller weg lässt; in der Reihenfolge:
TBI
CPC
Hiwin

Von TBI habe ich keine Preise und das wird vermutlich heftig. CPC kannst Du hier kalkulieren und Hiwin gips am günstigsten beim Chinesen.
[*]Würdest du irgendetwas grundlegend anders konstruieren wenn man nicht mehr an die vorhandene Lineartechnik gebunden ist?
Z.B. die Flanschwagen an Z würde ich versuchen mit Blockwagen zu ersetzen. Schau Dir doch nochmal meinen Entwurf mit der oben sitzenden Mutter an. Dafür könnten Y Flanschwagen werden (wie bei Hermann)

Gruss
Karl

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Re: Fräse um/neubau

Beitrag von Alexoc » 20.02.2017, 19:01

Danke Karl. Das bringt mich schonmal einen guten Schritt weiter.

Das Budget ist jetzt nicht festgelegt. Der Stahl kostet ja fast nix. Da ist nur die Bearbeitung teuer. Aber das mache ich selbst. Also habe ich damit schonmal eine positive Bilanz, die sich natürlich positiv auf das Budget auswirkt. Leicht vorgespannte C5 klingt auf jeden Fall interessant.

Dann werde ich mal eine Version mit 25er Wagen planen. CPC habe ich mal kurz geschaut. Das sieht schonmal garnicht schlecht aus. Aber bevor es beim Hersteller konkreter wird muss ich mich noch besser informieren. Dazu fehlt mir momentan die Zeit. Richtig los gehts dann erst im März.

Blockwagen auf Z und Flanschwagen auf X hatte ich auch schon im Kopf. Dann dürfte selbst mit 25er Wägen mehr Platz für eine hochgesetzte Mutter vorhanden sein und man kann den unteren Z-Wagen gut über den X-Wagen Platzieren. Die Z-Wägen kann man ja vorher schon auf der Kreuzplatte montieren und die dann an die X-Wägen schrauben.

Mal sehen vielleicht finde ich morgen ein wenig Zeit im CAD zu spielen :)

Gruß

Alex
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