Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

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django013
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Re: Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

Beitrag von django013 » 02.02.2018, 05:11

Moin moin,
Ich habe die Kofferwage direkt an die Z-Platte unten eingehakt, die Frässpindel war nicht beteiligt.
Na, dann war es auch kein richtiger Bindfadentest.
Erst wenn Du alle Komponenten mit einbeziehst, bekommst Du auch realistische Werte, die sich aufs Werkstück übertragen lassen.
Erkläre mir bitte mal was du mit „Scherung“ meinst?
Scherung

Gruß Reinhard

Lars
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Re: Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

Beitrag von Lars » 02.02.2018, 05:56

django013 hat geschrieben:
02.02.2018, 05:11
Scherung

Gruß Reinhard
Ich vermute mal, Marc hat sich eine individuellere Erklärung erhofft als die, wie man Wikipedia bedient?

django013
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Re: Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

Beitrag von django013 » 02.02.2018, 06:25

Individueller? Na gut, warum nicht:

Du nimmst nen Meterstab und formst daraus ein Quadrat.
So wie man das Quadrat dann (in den Gelenken) bewegen kann, ist Scherung.

Gruß Reinhard

Marc P.
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Re: Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

Beitrag von Marc P. » 02.02.2018, 07:44

Lars hat geschrieben:
02.02.2018, 05:56

Ich vermute mal, Marc hat sich eine individuellere Erklärung erhofft als die, wie man Wikipedia bedient?
Hallo Lars, erhoffe ja, erwartet eher nicht...

Konkret habe ich mir garkeine Erklärung über die Bedeutung von Scherung erhofft, sondern frage mich nach dem Sinn Reinhards Materialeinsatzes anhand von der von Ihm beschriebenen Scherbelastung am Beispiel seiner Seitenwange.

Wenn ich neben der Hauptbelastung der Seitenwange durch seitliche Biegeung davon ausgehe, dass die Seitenwange durch mittige KUS zusätzlich auf Torsion belastet wird, dann verstehe ich nicht wieso Reinhards T-Profil mit schlechterem Torsionsträgheitsmoment gegenüber einem "Quadratrohr" besser geeignet sein soll um der Verformung durch Torsion und der daraus resultierenden Scherbelastung entgegen zu wirken. Darüber hinaus erschließt sich mir nach wie vor nicht, was dazu der horizontale Steg von Wagen zu Wagen beiträgt.

Reinhard, nochmal zur Montierbarkeit. Wenn man außen ein Flacheisen als Steg auf die Wange schraubt, solle man es tunlichst vermeiden diesen Steg von außen mit einer Durchgangsbohrung durch den gesamten Steg (am besten noch mit Zylindersenkung) mit der Seitenwange zu verschrauben. Da dir ja sicherlich bekannt ist, dass die Spannungen in den Randfaserbereichen am größten sind, würde man durch die Bohrung (Zylindersenkung) durch den Steg das Flächenträgheitsmoment des T Profils deutlich herabsenken.
Was sagt uns das? Wenn man es ordentlich machen möchte, sollte man den Steg in der Anschraubfläche zur Seitenwange mit Gewinde versehen und ihn mit einer Schraube aus Richtung der Seitenwange mit selbiger verschrauben. Da man das machen muss bevor man die Wangen an den Portalbalken schraubt, da die oberen Veschraubungen des Steges sonst vom Portalbalken verdeckt werden, hat das imho deutlichen Einfluss auf die Montierbarkeit.

Ob man die Torsion einer Seitenwange wirklich so hoch hängen sollte ist hier noch die Frage. Falls nicht könnte man die Seitenwange zum sparen von Material evtl. als H ausführen indem man außen auf den Steg noch ein "natürlich schmaleres" Flachprofil aufschraubt.

Gruß Marc

Edit: Um Missverständnisse zu vermeiden. Ich sage nicht, dass die Variante mit der diagonalen und horizontalen Strebe nicht gut ist, sondern versuche momentan lediglich die Gedankengänge und die Sinnhaftigkeit dahinter zu verstehen. Das fällt natürlich schwer wenn die Gegenseite nicht die eigenen Gedankengänge erklärt, sondern einem lediglich zeigt wie man googelt...
Karla #9 "Standard" mit TBI
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django013
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Re: Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

Beitrag von django013 » 03.02.2018, 07:28

Moin moin,
Wenn man es ordentlich machen möchte, sollte man den Steg in der Anschraubfläche zur Seitenwange mit Gewinde versehen und ihn mit einer Schraube aus Richtung der Seitenwange mit selbiger verschrauben.
Ok, anscheinend bist Du selbst drauf gekommen, wie es richtig wäre.
Ob das nun machbar oder weniger machbar ist, muss jeder für sich selbst entscheiden.

Die richtige Verstrebung einer angeblich besseren Montierbarkeit zu opfern ist definitiv der falsche Weg.

Hier noch ein Beispiel für völlig falsche und nutzlose Verstrebungen, die mit markigen Worten verkauft werden: "topologisch sinnvoll und optimal".
Wenn es nicht so traurig wäre, dann könnte man fast drüber lachen.

Der Blog ist noch in weiterer Hinsicht bemerkenswert: Der Autor hat Zugang zum teuersten und wertvollsten Werkzeug im Maschinenbau - einer Software, die die Relevanz von Material an der Steifigkeit berechnet.
Leider hat er keine Ahnung von Maschinenbau und so füttert er die Software mit falschen Parametern, sodass am Ende eben nur noch Mist raus kommt.
Das ganze wird optisch nett aufbereitet und mit ein paar markingen Worten angepriesen "bionische Z-Achse" und so ...
... und schon lässt sich damit Kohle machen. Yeah!
Das fällt natürlich schwer wenn die Gegenseite nicht die eigenen Gedankengänge erklärt
Hm, also wenn Du mich als Gegner einstufst, dann beende ich die Diskussion mit Dir hier.
Ich will nicht kämpfen. Ich schreibe hier, weil ich mithelfen will, dass jeder das Beste aus seiner Zeit und seinem Geld bekommt. Wer meine Tips nicht haben will, oder sie als Kwatsch abtut, der darf auch gerne ohne meine Hilfe bauen :mrgreen:

Allen anderen will ich noch meine Gedankengänge zur Auslegung einer Fräse schreiben:
Die Belastungen einer Fräse sind viel zu komplex und umfangreich, um sie komplett überschauen und berechnen zu können. Deshalb isoliere ich gerne die Probleme und schau mir an, welche Belastung die größte ist - und der gehe ich dann nach. Also reine Grenzwertbetrachtung. Auch konzentriere ich mich dabei möglichst auf ein Bauteil. Für's Verständnis hilfreich ist dabei, dass man sich die Kräfte als riesig groß und das Material als weich oder spröde vorstellt.

Da es hier um Portalwangen ging, nochmal die Überlegungen zur Portalwange. Im Grunde wird das Portal ja in zwei Lastsituationen gefordert: Fräsen in X-Richtung (also von Portalwange zu Portalwange) und Fräsen in Y-Richtung (Portal verfährt). Alles anders sind Mischformen, die nicht gesondert betrachtet werden müssen.
Beim Fräsen in Y-Richtung ist die Portalwange schon per se steif, denn die Kraft richtet sich auf die steifeste Richtung der Wange. Hier kann die Wange nur durch Verdickung bzw. Vergrößerung des Wagenabstandes steifer gemacht werden.
Die einzige Lastart ist hier Biegung in Y-Richtung.
Nur wenn der Potalbalken zu weich ausgelegt wurde, kann es auch zu einer Torsion in der Wange kommen.
Bringt es etwas, die Wange gegen Torision mit aufgebrachten Streben zu schützen?
Eher nicht. Denn die Hebellängen machen jede Versteifung lächerlich.
Beispiel: Portalbalken ist 1m breit. Stärkste Verformung des Portalbalkens erfolgt bei mittigem Portalschlitten. Somit stehen 500mm Hebel gegen vielleicht 50mm Strebenbreite - also Verhältnis von 10:1
Sinnvoller wäre also, den Portalbalken so steif zu machen, dass keine Torsion in der Wange entsteht.

Bleibt noch das Fräsen in X-Richtung. Denkt man sich den Frästisch weg, so wird schnell deutlich, dass das Portal ein Rechteck/Parallelogramm ist. Beim Fräsen in X-Richtung wird das gesamte Portal durch Scherung beansprucht, d.h. der Portalbalken bewegt sich nach rechts oder links (relativ zum Antrieb bzw. den Wagen der Y-Achse).
In der Wange führt das dazu, dass die Wange am unteren Rand des Portalbalkens biegt, bzw. knicken/brechen würde, wenn sie z.B. aus Styropor wäre.
Dieser Verformung kann man mit einer Versteifung entgegen wirken, die senkrecht auf die Wange aufgebacht wird (wieder Profilausrichtung in Kraftrichtung).
Wo muss die Versteifung angreifen, damit sie auch wirkt?
Schauen wir von vorn auf die Portalwange, dann gibt es 3 Drehpunkte (Antriebsseite des Portals einfach ausgeblendet): die Oberkante des Portalbalkens, die Unterkante des Portalbalkens und die Wagen der Y-Achse.
An der Unterkante des Portalbalkens tritt die Biegung auf, also sollte die Oberkannte des Portalbalkens mit einem Wagen (oder besser mit beiden Wagen) der Y-Achse verbunden werden.
Schaut man von der Seite auf die Wange, dann ergibt sich ein Dreieck aus Portalbalken, vorderem Wagen und hinterem Wagen. Man könnte also zwei Versteifungen einbringen - beide vom Portalbalken zu jeweils einem Wagen.
Alternativ dazu eben nur eine Versteifung vom Portalbalken zur Wirkmitte der beiden Wagen.
Schauen wir uns an, wie die Scherung des Portals mit einer mittigen Versteifung auf die Portalwange wirkt: sie führt zu einer Biegung um die Z-Achse mit den Drehpunkten vorderer Wagen, unteres Ende der Versteifung und hinterer Wagen.
Diese Biegung kann man durch einer Versteifung von Wagen zu Wagen begegnen.
Wer seine Wagen waagerecht einbaut hat die Versteifung ja schon über die Befestigungsplatte der Wagen.

Soweit meine Gedanken zur Portalwange. Klar, auf der Unterseite der Portalwange, also von den Wagen zur KGS der Y-Achse entstehen auch Kräfte. Aber das ist eine separate Betrachtung.

Gruß Reinhard

Marc P.
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Re: Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

Beitrag von Marc P. » 04.02.2018, 20:41

Hallo Reinhard,
django013 hat geschrieben:
03.02.2018, 07:28
Hm, also wenn Du mich als Gegner einstufst, dann beende ich die Diskussion mit Dir hier.
Dann hätte ich wohl eher gegnerische Seite geschrieben.
Bleibt noch das Fräsen in X-Richtung. Denkt man sich den Frästisch weg, so wird schnell deutlich, dass das Portal ein Rechteck/Parallelogramm ist. Beim Fräsen in X-Richtung wird das gesamte Portal durch Scherung beansprucht, d.h. der Portalbalken bewegt sich nach rechts oder links (relativ zum Antrieb bzw. den Wagen der Y-Achse).
Wenn man sich den von dir geposteten Link zum Thema Scherung einmal aufmerksam durchliest dann stellt man fest, dass wir es bei der Belastung des Portals in X-Richtung nicht mit Scherung, sondern mit Biegung zu tun haben.

Wenn man den Portalbalken auf eine Seitenwange incl. Anbindung an den Portalbalken reduziert, dann könnte man als Ersatzmodell in etwas vereinfachter Annäherung einen einseitg eingespannten Träger heranziehen der durch eine Kraft auf Biegung belastet wird. Das maximale Biegemoment liegt an der Unterkante des Portalbalkens.
Dieser Verformung kann man mit einer Versteifung entgegen wirken, die senkrecht auf die Wange aufgebacht wird (wieder Profilausrichtung in Kraftrichtung).
An der Unterkante des Portalbalkens tritt die Biegung auf, also sollte die Oberkannte des Portalbalkens mit einem Wagen (oder besser mit beiden Wagen) der Y-Achse verbunden werden.
Schaut man von der Seite auf die Wange, dann ergibt sich ein Dreieck aus Portalbalken, vorderem Wagen und hinterem Wagen. Man könnte also zwei Versteifungen einbringen - beide vom Portalbalken zu jeweils einem Wagen.
Alternativ dazu eben nur eine Versteifung vom Portalbalken zur Wirkmitte der beiden Wagen.
Hm, also ich würde mich lieber nicht an Marcs Ausführungen zur Versteifung orientieren. Seine Argumentation erscheint mir nicht schlüssig und die Ausführung halte ich - gelinde gesagt - für suboptimal.
Die ideale Versteifung wäre einmal eine Versteifung von Wagen zu Wagen (also eine waagerechte Platte an die Wange dran schrauben) und dann eine Platte diagonal über den Portalträger bis zur Mitte der unteren Versteifung.
Gegen dein Ansatz der Versteifung der Seitenwange ist theoretisch nichts einzuwenden. Praktisch ist dieser aber imho nicht Durchführbar. Wenn man von einem 160x80 ger Aluprofil ausgeht, dann fällt mir einfach keine Lösung ein wie man einen Steg von der Seite des Portalbalkens mit der Seitenwange verschrauben kann und selbige danach mit dem Portalbalken.
Seitenwange_04.jpg
Bei Marco kam die Anforderung dazu die KUS der X Spindel per Zahnriemen anzutreiben. Diese beiden Anforderungen waren die Grundlage für meinen Ansatz. Dieser ist verglichen mit deinem sicher etwas schwerer, aber bezüglich der Steifigkeit der Wange imho nicht im Nachteil. Eher im Gegenteil.

Da ich mich Gedanklich schon lange mit dem Thema des optimierten Aufbaus beschäftige bin ich an einer sachlichen Diskussion interessiert...

Gruß Marc
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django013
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Re: Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

Beitrag von django013 » 05.02.2018, 06:20

Moin moin,
Da ich mich Gedanklich schon lange mit dem Thema des optimierten Aufbaus beschäftige bin ich an einer sachlichen Diskussion interessiert...
bisher haben sich Deine Beiträge nicht durch Sachlichkeit ausgezeichnet.
Aber was soll's - gibt ja noch andere Leser hier ;)

Also wie kann man die Hirngespinste eines Theoretikers in die Praxis umsetzen?
Konkret ging es ja um ein 160x80er Aluprofil.

Hier habe ich auf die Schnelle was zusammen gepinselt:
Portalwangen-Versteifung01.png
Da ich nicht weiß, wie man teiltransparente Teile in Blender macht (im Entwurfsmodus), sieht man die Wange nur als weißen Linienzug. Ich denke, wer will, kann die Wange erkennen. Am Portalbalken habe ich das Profil in der leichten (grau) und schweren (blau) Ausführung übereinander gelegt. Mein Vorschlag passt also für beide Profile.
Die grünen Teile sind die Versteifungen, welche von hinten durch die Wange hindurch verschraubt oder auch geklebt werden können.

Marc schraubt die Wange mit 8x M8-Schrauben an den inneren Löchern der Profile fest (schwarzen Punkte im Portalbalkenprofil. Das geht natürlich nicht mehr, wenn die Versteifung angebracht wurde. Hälfte der Schrauben wird verdeckt.

Ich dagegen verwende diese Teile zum Befestigen. Gut, ich musste mir erst einen Torx-Schrauber der Größe 50 besorgen (sowas fettes hatte ich bislang nicht in der Werkstatt). Selbst mit Öl gehen die Teile richtig schwer reinzuschrauben - also ich bin überzeugt, dass die Verschraubung nicht schlechter ist, ais ein M8 in die inneren Löcher.
Angenehmer Nebeneffekt meiner Variante: die Verschraubung hat einen größeren Hebel und alle roten Punkte können in der Wange als M8-Gewinde eingebracht und dann verschraubt werden. Mit etwas Sorgfalt kann man sogar Sacklöcher verwenden, sodass die Außenfläche sauber bleibt.
... und last not least: ich kann 12 statt 8 Verschraubungen einbringen.

Also wenn das nicht praktisch ist, dann weiß ich auch nicht :mrgreen:

Gruß Reinhard

P.S. ach so ja - fehlt ja noch der Stepper. Wer sagt denn, dass der Stepper unbedingt hinter dem Portalbalken angebracht werden muss? Vor der Versteifung ist jede Menge Platz, wo ein Stepper noch hinpassen würde.

P.P.S. bevor es jetzt wieder heißt: theoretisch ja, aber ...
Ich habe es praktisch im Einsatz:
Profilverbinder01.JPG
Sowohl im Profil der Variante schwer, als auch in der leichten Variante.

lencut
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Re: Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

Beitrag von lencut » 05.02.2018, 10:46

Hallo Zusammen,

sind interessante Ansätze zur Versteifung der Wangen hier und ich werde sie mit Sicherheit bei der nächsten Konstruktion berücksichtigen.

Dieses WE hatte ich ein paar Stunden Zeit und habe einige Messungen durchgeführt. Leider musste ich feststellen, dass meine Kreuzplatte in x-Richtung um fast 5/100 Spiel hat. Es Ist kein direktes Spiel, den ich muss mit etwa 10 Kg gegen die Kreuzplatte drücken.
Aufbau:
-Schraubstock auf dem Maschinentisch festgeschraubt.
-Stativ mit Messuhr im Schraubstock festgezogen.
-Messuhr gegen die Seite der Kreuzplatte ausgerichtet und genullt.
Wenn ich mit etwa 20 Kg von der anderen Seite der Kreuzplatte in X-Richtung drücke, zeigt die Messuhr 1,3/10 an. Höre ich auf zu drücken bleibt die Messuhr bei etwa 2,5/100 stehen. Wenn ich anschließend mit 20 Kg ziehe und loslasse, bleibt die Uhr bei etwa -2/100 stehen. Es sind also fast 5/100 im (Plastischen) Bereich bzw. Spiel. Die Kugelgewindespindel ist gut befestigt und hat kein Spiel in den Lagern. Wurde mit an der Wange befestigten Messuhr, gerichtet gegen das Ende der KGS im Loslager gemessen. Könnte also die Spindelmutter sein, aber 5/100 ist schon recht viel, und warum wird soviel Kraft benötigt um das Spiel zu messen.
Leider habe ich vergessen mit 20 Kg gegen die Wangen selbst zu drücken/ziehen und dabei das Spiel zu erfassen. Werde ich dem nächst nachholen.

Weiterhin musste ich in einem Fräsversuch feststellen, dass mein Frequenzumrichter viel zu schwach ist. Ist zwar mit 10 A angegeben, aber so recht kann ich das nicht glauben. Eventuell ist aber auch eine zu niedrige Strombegrenzung eingestellt, wenn es so einen Parameter gibt.
Hier im Video zu sehen wie der FU in Störung geht.

youtu.be/_RsjGu_NPTA

Danke und Gruß
Rainer

Lars
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Re: Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

Beitrag von Lars » 05.02.2018, 17:48

Lasse dir doch mal den Motorstrom im Betrieb anzeigen.
Bei mir ist es aber immer so, dass es die Spindel bei zu hoher Last sofort abwürgt, nicht erst nach 3m Fräsweg. Das würde dafür sprechen, dass der FU tatsächlich in Überlast ist und dann nach einer Weile abbricht. 6x1mm in Alu schaffe ich allerdings mit meiner 1,5kW-Spindel noch relativ gut, auch mit höheren Geschwindigkeiten.

Wo ist jetzt eigentlich dein Steifigkeitsproblem beim Fräsen? Geht doch? Die etwas lauten Fräsgeräusche werden halt durch deine Siebdruck-"Trommelmembran" verstärkt.

lencut
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Re: Planung meiner zweiten (richtigen) Fräse

Beitrag von lencut » 05.02.2018, 20:18

Werde erst wieder am WE dazu kommen weitere Tests zu fahren.
Die Spindel bzw. der Frequenzumrichter verhält sich etwas eigenartig. Ich denke das hat nichts mit Überlastung zu tun. Selbst bei 2000 mm/min ist der FU in Störung gegangen und der angezeigte Fehler deutet nicht auf eine Überlastung hin. In der FU Dokumentation steht unter diesem Fehler "E030" beschrieben "This is a alarm, inverter output is not turn-off." Aber daraus werde ich nicht schlau. Aktuell ist ein nicht geschirmtes Kabel zwischen der Spindel und dem FU angeschlossen. Vielleicht gibt es zu viele Störungen dadurch.

Das Steifigkeitsproblem macht sich bei der Maßhaltigkeit bemerkbar und kratzt an meinem Ego :x

Gruß
Rainer

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