Meine erste selbstkonstruierte Fräse

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django013
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Re: Meine erste selbstkonstruierte Fräse

Beitrag von django013 » 12.02.2018, 06:47

Moin Gerd,

das ist wieder ein Entwurf für die Tonne :shock:

Dennis hat nur ein Detail erwähnt. Man könnte eine riesige Liste mit Punkten machen, die alle Schrott sind.
Einzige Verbesserung (aus meiner Sicht) gegenüber Eurem ersten Entwurf: die Werkstückauflage ist stabiler.
Alles andere ist schlechter oder genauso schlecht wie im ersten Entwurf.

Die Winkel (nicht nur, sondern auch) zeigen, dass hier jemand Bildchen malt, der noch nie selbst Material bezahlt hat. Oder soviel verdient, dass ihm der Abfall am Arsch vorbei geht. Völlig sinnloser Materialeinsatz :(

Ich gebe Dir Brief und Siegel - wenn Du Deinen Sohn in dem Stil weiter machen lässt, wirst Du mit der fertigen Fräse nicht glücklich. Im Gegenteil - Du wirst Dich grün und blau ärgern.
Ich kann nicht erkennen, dass hier jemand über sein Handeln nachgedacht hat. Die ganzen Ratschläge von der inzwischen 5 seitigen Diskussion wurden so gut wie nicht berücksichtigt. Der neue Entwurf zeigt, dass Dein Sohn seinen Dickkopf durchsetzen will. Wir hätten uns alle Ratschläge sparen können. Die sind nicht angekommen.
Ich bin dann hier raus.

Deshalb mein ernst gemeinter Ratschlag: kauf Dir einen Bausatz von SK (z.B. SK0704 - oder gleich mit Motoren und Steuerung) und sag Deinem Sohn, er soll sich ein neues Hobby suchen.

Gruß Reinhard

Willhelm B.
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Re: Meine erste selbstkonstruierte Fräse

Beitrag von Willhelm B. » 12.02.2018, 09:15

Ich hätte es versucht netter zu sagen, aber ich muss dem Django recht geben. So wird das nix.

Lars
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Re: Meine erste selbstkonstruierte Fräse

Beitrag von Lars » 12.02.2018, 10:25

Dann bringe ich mal eine Gegenmeinung ein:

- Die nach oben gezogenen Aluplatten, auf denen die Längsschienen sitzen, schauen zwar auf den ersten Blick instabil aus. Aber mal angenommen, sie sind 20mm dick, haben nach oben 100mm Hebelarm, und 1000mm breit: Dann biegen sie sich um 4µm bei 500N (unter der Annahme, die Profile drunter wären steif). Das verdirbt die Fräse also nicht. Wenn, dann schon eher die Torsionsbelastung auf die Profile darunter, die man ohne die hochgezogenen Platten nicht hätte.

- Die Winkel, die den Portalbalken mit den Wangen verbinden und gleichzeitg die Längs-Spindelmutter halten: Also mir gefallen die, werden doch die Wangen schön steif an den Portalbalken angebunden. Nur hätte ich nicht zwei Winkel genommen, sondern ein großes umgedrehtes U (also die beiden Winkel in der Mitte durchgehen lassen).

- gegen Rotation um die z-Achse muß das Portal hier ja nicht steif sein, da Gantry-Antrieb

- Materialverschnitt ist mir persönlich ziemlich egal (angesichts des zeitlichen und sonstigen finanziellen Aufwands, den man in die Fräse steckt)

django013
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Re: Meine erste selbstkonstruierte Fräse

Beitrag von django013 » 12.02.2018, 12:54

Moin Lars,
ber mal angenommen, sie sind 20mm dick, haben nach oben 100mm Hebelarm, und 1000mm breit: Dann biegen sie sich um 4µm bei 500N (unter der Annahme, die Profile drunter wären steif).
Hm, also ich komme da auf andere Werte. Angenommen die Teile wären 250 hoch (100mm frei), dann komme ich bei der horizontalen Biegung komme ich auf 8,9mm Auslenkung und bei vertikaler Biegung auf 3,5 Hunderstel
Nur hätte ich nicht zwei Winkel genommen, sondern ein großes umgedrehtes U (also die beiden Winkel in der Mitte durchgehen lassen).
Yepp, da gehe ich mit! Ein umgedrehtes U hätte sogar noch den Portalbalken versteift, hätte also in jedem Falle Sinn ergeben.
- gegen Rotation um die z-Achse muß das Portal hier ja nicht steif sein, da Gantry-Antrieb
auch da gehe ich mit. Völlig richtig.
- Materialverschnitt ist mir persönlich ziemlich egal (angesichts des zeitlichen und sonstigen finanziellen Aufwands, den man in die Fräse steckt)
Naja, nimmt man von dem Winkel nur den senkrechten Anteil, und lässt die waagerechten Lappen weg, dann hat man das gleiche erreicht, bei der Hälfte (oder weniger) des Materials.

Gruß Reinhard

Lars
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Re: Meine erste selbstkonstruierte Fräse

Beitrag von Lars » 12.02.2018, 13:47

django013 hat geschrieben:
12.02.2018, 12:54
Hm, also ich komme da auf andere Werte. Angenommen die Teile wären 250 hoch (100mm frei), dann komme ich bei der horizontalen Biegung komme ich auf 8,9mm Auslenkung und bei vertikaler Biegung auf 3,5 Hunderstel
Ich hab das eingegeben (ich meine, wie weit sich die Platten in Querrichtung wegbiegen):
Unbenannt.JPG
Da kommt dann noch die Torsion der Grundrahmenprofile dazu (bestimmt deutlich mehr). Und die Platten tragen auch nicht auf der ganzen Breite (1000mm), sondern nur lokal vielleicht auf 300mm.

Willhelm B.
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Re: Meine erste selbstkonstruierte Fräse

Beitrag von Willhelm B. » 12.02.2018, 13:52

Lars du versisst dabei aber wo und wie die Befestigt werden. Im Prinzieb verlängert man da nur den Hebelarm.

gebuwa
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Re: Meine erste selbstkonstruierte Fräse

Beitrag von gebuwa » 12.02.2018, 14:35

Hallo Zusammen,
der Sohnemann ist mal wieder dran,
Also kurz vorweg, mein Vater ist da etwas übereifrig und kann auch nicht alles wissen was mir so im Kopf rumschwirrt.
Ich war bis letzte Woche auf Lehrgang und hab erst jetzt wieder Zeit gefunden mich dem ganzen zu widmen.
Ich habe auch noch nicht alles ins neue Konzept einfließen lassen was ihr uns alles an Tipps gegeben habt, was nicht heißen soll das ich diese nicht würdige oder mit einbeziehe. Das was euch vorgestellt wurde ist die umgestellte Variante auf Gantry, aber nicht alles wird so gemacht werden.
Jeder hat so seine Möglichkeiten und für mich ist das Modellieren eines Konzeptes der geringste Aufwand. das hat in etwa 1,5 Studen gedauert.
Nicht immer gleich denken, nur weil´s fertig aussieht ist es auch so.
Und wo ist das Problem mal ein paar kontroverse Möglichkeiten zur Diskussion zu stellen?

Prinzipiell gehe ich immer so vor, erst mal alle Ideen zu sammeln und in 3D zu modellieren, damit ich sie für weitere Überlegungen bildlich vor mich legen kann, zudem brauche ich solche Modelle auch fürs FEM. Und auch wenn ich öfters mit kontroversen Ideen komme, ist das eben nur eine Anregung zur Diskussion. Die Konzepte sind alle noch nicht fertig, nur gehe ich dabei etwas anders vor als Andere, komme aber dennoch zum Ziel. Ich Arbeite als Konstrukteur für Förderanlagen (Automobilindustrie), wenn ich wirklich ach so Ahnungslos wäre, würde ich da nicht seit 4,5 Jahren erfolgreich arbeiten. Man sollte die Konzepte noch nicht überbewerten, ich spiele am Anfang eben erst einmal herum, um einfach die Möglichkeiten durchzuspielen und ein Gefühl für die Sache zu bekommen.

@ Reinhard: Sei mir nicht böse, deine Arbeit war und ist nicht umsonst gewesen, ich bin euch durchaus dankbar für die Kritik und sie wird auch mit Sicherheit in das Konzept mit einfließen. Ich habe aber durchaus öfters mal Ideen (manche funktionieren sogar :D ) auf die andere nicht kommen. Es macht mir einfach Spaß am Konzept rumzuschrauben, bevor ich in die Tiefe gehe. Die Vorbereitung eines kompletten FEM Modells dauert doppelt solange wie das Modellieren selbst. Und wie gesagt, wenn ich ein Model habe, kann ich das Ganze besser im Gesamten überblicken. Wenn du denkst ich mal nur Bildchen, ist das deine subjektive Einschätzung. Meine Berufserfahrung im Anlagenbau steht da Objektiv dagegen. Und ja ich hab noch groß keine Erfahrung im CNC Maschinen konstruieren, aber genau deshalb spiele ich ja solange daran herum. Bis ich alle Eventualitäten im Bick hab um dann, auf Basis meiner allgemeinen/grundlegenden Konstruktionskenntnisse, die richtige Entscheidung treffen zu können.
Meine Anlagen müßen 10 Jahre halten ohne das größere Reparaturen nötig sind (Verschleißteile ausgenommen) und alles was ich im Leben komplett alleine konstruiert habe läuft bis heute. Wenn ich Fehler mache sterben, wenn´s dumm läuft, Menschen. Beurteile mich bitte nicht Anhand dessen was du hier siehst, dazu kennst du mich zu wenig. Ich bin kein blutiger Anfänger sondern hab einfach nur ne eigene Vorgehensweise bei so was. Übrigens der Sohnemann geht auf die 40 zu und ist kein Jungspunt mehr.

So nun zum Konzept
Ich habe die Seitenwange einfach mal so nach oben gezogen um nachher zwei FEM Vergleiche machen zu können. Kompakteres Portal zu überstehender Seitenwange. Die Anordnung von Spindel und Führungsbahn zu tauschen ist ja am CAD kein Aufwand. Das ist einfach nur ne Idee
Daß ich dadurch ein Moment (Torsion) auf das Alu-Längsprofil bekomme ist mir klar, und auch der Tipp von Lars möchte ich gar nicht widersprechen, daß es dann zu erhöhten Vibrationen kommen kann. Allerdings wird ja die Biegung der Seitenwange (X-Richtung) und teilweise auch die Tordierung des Profils (zumindest im oberen Teil) durch die Anbindung des Tisches ans Aluprofil, zum Teil wieder aufgehoben.
Dazu steht für mich halt die Überlegung was macht es gegenüber dem erhöhten Portal aus, welches ja auch nur aus einer Platte besteht welche aber den geringeren Querschnitt hat.
Dann gibt es ja auch noch die Möglichkeit die Seitenwangen mit dem Boden zu verschrauben, dann hätte man wieder mehr Steifigkeit, dafür aber mehr Vibrationsübertragung und wieder die direkte Verbindung zwischen Tisch und Führungsbahnaufnahme. Was dabei an Verzug (Biegung der Seitenwange/Torsion des Aluprofils) herauskommt sehe ich dann nach der FEM Analyse.
Beim Portal ist ebenso noch nichts wirklich festgelegt und einige eurer Tipps sind da definitiv auch eingeflossen.
Was man auf den Bildern eben nicht sehen kann ist: Die untere Führungsbahnaufnahme (Y-Achse) ist oberhalb der Bahn in einer Nut des Aluprofils verschraubt. Unterhalb ist die Führungsbahnaufnahme mit einer weiteren, dahinter liegenden, horizontalen Aluplatte verschraubt, welche von unten in das Alu-Profil geschraubt wird . Diese Platte wird zudem seitlich in beiden Wangen verankert. Dadurch ist eine Tordierung des Profils bzw, die Nachgiebigkeit des Portals auf ein Minimum reduziert. Bei dieser Konstellation könnte man jetzt anführen, daß man dann bald auf das Alu-Profil verzichten könnte. Das kann gut sein, werde ich aber erst im nächsten Schritt bewerten.
Des weiteren bin ich mit den Überlegungen welche Flächen abgefräßt werden müßen und welche Bauteile wo und wie verbunden werden, mit dem neuen Konzept wieder am Anfang. Je nachdem muß ich Baugruppen zusammen überfräsen lassen um eine Überbestimmung der Anbindung und somit mögliche Probleme (Verspannung bei der Montage) zu verhindern.

Wie gesagt alles noch in der Diskussionsphase. Wer keine Lust dazu hat braucht sich nicht melden, aber he das ist ein Hobby ich seh da nicht alles so eng. Und jeder geht mit seinen Mitteln und Möglichkeiten ans Werk und meine sind da eben anders. Ich brauche mir um Material und CAD Ressourcen keine Gedanken machen. Die Menge an be- und überarbeiteten Bauteilen ist bei mir wieder was anderes.

Bin noch unterwegs und kann gerade keine Bilder einfügen, aber der Querschnitt vom Portal folgt noch zu besseren Verständlichkeit.

Ich Danke euch nochmals recht herzlich auch dir Reinhard meinen Dank - Gruß Tobias

gebuwa
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Re: Meine erste selbstkonstruierte Fräse

Beitrag von gebuwa » 12.02.2018, 15:46

So hab mal zur besseren Verständlichkeit eine kurze FEM Analyse gemacht. Diese ist aber Aufgrund der geringen Vorbereitungszeit nur Näherungsweise zu bewerten.
Alle Kontaktflächen gelten als verschweißt zumindest für diese Analyse. Der Aufbau mit Schrauben und Nutensteinen würde mich Stunden an Vorbereitung kosten

Wobei alle Robotunits-Verbinder eine Festigkeit wie Schweißverbindungen aufweisen, also alle direkten Profil zu Profil Verbindungen
Aufgrund der Nutengeometrie und des Materials und der extremen Vorspannkraft der Nutentechnik, haben alle Schrauben die Auszugsfestigkeit ihrer eigenen Festigkeitsklasse und Größe. Als Vergleich, ein Itemprofil hat teilweise um Faktor 4,5 geringere Ausziehwerte. Soviel zur Verbindung zwischen Platten und Profilen. Zudem kann ich dann immer noch kleben um annähernd an die geschweißte Verbindung zu kommen
Die Tischplatte ist noch nicht mit der Seitenwange verbunden, sondern nur auf der Oberseite des Profils

Die vier Pfeile stellen die Kräfte dar, werden also in X-Richtung mit jeweils 1250N eingetragen
Unter den Pfeilen befindet sich eine kleine Leiste auf diese die Punktlast (jeweils die kleine Seitenkante) in die Seitenwange eingetragen wird. Diese hat die gleiche Länge wie der mittlere Abstand der Führungswägen (ca. 200mm). Sie dient nur zur Verbesserung der vereinfachten Simulation.
Im Raum festgesetzt wurde für die Berechnung nur das untere Querprofil und auch nur die markierte mittlere untere Fläche (Bild 3), alles andere ist frei beweglich und nur über die Kontaktflächen verbunden.
Auf Bild 2 ist der Spannungsverlauf zu sehen
Die maximale Verformung ist in Bild 1 zu sehen

Ein Wert von 6,5 hundertstell sollte doch bei 5000N Gesamtkraft kein Supergau sein, aber wie gesagt es ist nur ne Idee, hängt euch daran nicht auf


Die von Mises Spannung betragt maximal 22 Mpa, wobei ich die Farbskalla auf 5 Mpa reduziert habe, dann kommen die Farbunterschiede besser heraus
Unbenannt 1.PNG
Unbenannt 2.PNG
Unbenannt 3.PNG
Zuletzt geändert von gebuwa am 12.02.2018, 17:23, insgesamt 2-mal geändert.

Lars
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Re: Meine erste selbstkonstruierte Fräse

Beitrag von Lars » 12.02.2018, 15:55

gebuwa hat geschrieben:
12.02.2018, 15:46
Ein Wert von 4,7 hundertstell sollte doch bei 5000N Gesamtkraft kein Supergau sein.
Dann habe ich mit 0,4 Hundertstel (=4µm) bei 500N ja nicht so falsch gelegen ;-)

gebuwa
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Re: Meine erste selbstkonstruierte Fräse

Beitrag von gebuwa » 12.02.2018, 16:18

Hallo Lars, habs gerade nochmal etwas verbessert, also mit 4 Krafteinleitungs-Punkten und keine Last auf die gesamte Kante. Ja deine Berechnung war schon mal ziemlich gut. Jedenfalls schneller als mein FEM Aufbau :dh .
So kann man aber zumindest jetzt schon das ganze im Verbund mal sehen und beurteilen und bekommt die Spannungsspitzen direkt angezeigt.

Danke und Gruß
PS bin jetzt erst mal auf dem Nachhauseweg, aber schaue nachher nochmal rein.

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