Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Materialien, Dimensionierung, Lineartechnik..
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TomM
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Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Beitrag von TomM » 05.01.2020, 11:55

Hallo zusammen,

ganz neu bin ich hier nicht, wie so viele allerdings bisher nur als fleißiger und dankbarer Leser
"aktiv".
Mein Name ist Thomas, bin (gerade noch) 49 Jahre alt und wohne zwischen Stuttgart und Ulm,
also im schönen Baden-Württemberg.
Vor drei Jahren habe ich meine erste CNC Fräse gebaut die auch fleißig im Einsatz ist. Verwendet
habe ich hierführ schwere Item kompatible 120x40 Alu Profile für den Tisch-Rahmen, die Wangen sind
aus 160x40 Profilen und den Querbalken will ich lieber mal nicht ganz so arg beschreiben (1x 80x40 und
1x40x40 mm + 20 mm Aluplatte.
Als Führungen verwende ich unterstützte Rundwellen auf der Y-Achse (bei mir der Portalbalken) und auf
der X-Achse sind 35er Linearschienen mit jeweils 1x 120 mm langen Wagen.
Die Z-Achse ist mit einer 25er Linearschiene und einem langen Wagen und im 90Grad Winkel dazu an der Seite
der als "Aussteifung" zwischen Kreuz-und Z-Platte eine 15er Schiene mit 2 Wagen montiert.

Dank der starken X-Achse ist eine Maßhaltigkeit auf dieser bei rund 0,05 mm in Alu machbar (6mm Fräser bei 1500 Vorschub),
die Werte in Y-Richtung liegen da eher bei +/- 2/10 mm....
Alles in allem habe ich da sehenden Auges einige Konstruktionsfehler verbaut :roll:
Aber, der Weg ist ja bekanntlich das Ziel :lol:
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Jetzt aber endlich zu meiner Frage(n):
Von einem Bekannten kann ich eine TESA 3D Messmaschiene (defekt) in Portalbauweise bekommen.
Die Anlage hat die Verfahrwege von X400 x Y500 x Z 400 mm.

Zuerst habe ich mich richtig darüber gefreut, ich habe zwar die Pläne für eine neue Fräse bereits in der Schublade,
dachte mir aber hiermit einiges einiges an Arbeit und Material zu sparen.
In der Regel sind diese Anlage ja sehr robust gebaut (geschliffene Granitführungen usw.)

Gestern hatte ich die Gelegenheit das gute Stück mit einiger Vorfreude mal näher zu betrachten, und war dann
schlagartig verunsichter ob es wirklich das richtige "Grundgestellt" für meine neue Fräse sein sollte, schließlich will
ich ja dieses mal eine bessere Genauigkeit als zuvor erreichen (+/- ~0,05 mm auf allen Achsen).

Die auf dem unten eingefügten Bild zu sehenden schwarzen Führungsbalken sind nicht aus Granit sondern
Alu-Hohlkammer-Profile, natürlich sehr präzise geschliffen. Die Achsen gleiten auf Pneumatic-Lager, allerdings muss
ich alle Schläuche erneuern da diese regelrecht zerfallen. Die Maschine ist seid gut 8 Jahren nicht mehr im Betrieb.

Ich bin mir jetzt absolut nicht mehr sicher ob diese Anlage die geeignete Grundlage für eine Portalfräse ist.
Die Hohlkammerprofile kann ich sicher mit Sand zur Dämpfung befüllen, was mir aber wirlich Kopfzerbrechen
bereitet ist die pneumatische Linearführung.
Neben dem dauernden Kompressor-Einsatz zum Betrieb der Achsen habe ich überhaupt keine Idee ob diese Lagerung
für eine kleine Fräse geeignet ist.
Auch die Z-Achse wirft so einige Fragen auf. Hierbei handelt es sich um ein 6-Kant Alu-Profil mit ca.80 mm Durchmesser,
2-fach Luft-gelagert an allen 6 Außenseiten. Wie mechanisch belastbar dieses Profil ist um die Fräs-Spindel verdreh-und
vibrations frei aufzunehmen kann ich kaum einschätzen.

Die Mess-Genauigkeit der Anlage liegt im (Hand)Betrieb wohl bei <2/1000 mm.

Mich würde Eure Meinung dazu interessieren. Macht es aus Eurer Sicht Sinn die Anlage mit entsprechenden Spindeln
und Antrieben nachzurüsten ?

Bliebe natürlich auch die Möglichkeit das Portal zu fixieren und für die X-Achse einen bewegten Tisch aufzubauen.
Den "Z-Turm" mit Führungen könnte man abbauen und an dem Portalbalken (Y) Linearführungen für die Aufnahme einer
Z-Achse anzubringen....

Über Eure Tipps würde ich mich echt freuen !

VG
Thomas
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Stud54
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Re: Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Beitrag von Stud54 » 05.01.2020, 12:12

Also....ich würde die Maschine so oder so nehmen, wenn günstig. Auch wenn du später das Projekt verwirfst, hast du nen super Meßbalten da drin.

Der allein sagt schon....brauchst du auf alle Fälle. 😉


EDIT: Kein Granit....schade...😜
Dann wüsste ich nicht, ob ich mir das antun würde, da steckt jede Menge Zeit und Arbeit drun, um daraus was Brauchbares zu machen.

KarlG
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Re: Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Beitrag von KarlG » 05.01.2020, 13:31

Puhhh - natürlich juckt es in den Fingern, so ein Schätzchen zu besitzen, aber anhand der Bilder fehlt mir jede Idee, wie man da für Dein Vorhaben mit vertretbarem Aufwand was Brauchbares draus machen könnte...

Gruss
Karl

TomM
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Re: Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Beitrag von TomM » 05.01.2020, 14:06

Vielen Dank für die schnellen Antworten !
Das mit dem großen Aufwand befürchte ich auch...

Die Maschine bekomme ich so, also geschenkt :-)

Kommt wohl auf einen Versuch an wie maßhaltig das Portal insgesamt unter Last sein wird,
in Verbindung mit der pneumatischen Lagerung, der Rest macht einen sehr robusten Eindruck.
Ich denke die Schläuche tauschen ist nicht der Aufwand, ein paar Stunden schon aber die
Kosten halten sich sicher in Grenzen + das eine oder andere Feierabendbier :lol:

Mittig habe ich auf der Längsachse kaum eine Chancen eine Spindel einzubauen, bleibt
also nur der Anbau von 2 außenliegenden Spindeln, oder wie schon geschrieben das
Portal auf der Längsachse fixieren und einen bewegten Tisch drauf zu bauen.

Falls aber jemand von Euch Ahnung von der pneumatischen Lagerung hat (Lastaufnahme, Verdrehsicherheit,
Haltbarkeit der Dinger etc. bin ich für jeden Tipp dankbar.

VG Thomas

django013
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Re: Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Beitrag von django013 » 05.01.2020, 14:47

Moin Tom,

willkommen :)

Leider konnte ich in Deiner Vorstellung nichts über Deinen Background finden. Kennst Du solche Maschinen aus dem beruflichen Alltag?
Ich vermute mal eher nicht.

Bei uns in der Firma laufen mehrere so Portalmessmaschinen unterschiedlicher Größen - allerdings alle in klimatisierten Räumen. In der Produktion stehen die kleinen (1Achs) Microhite von Tesa, mit denen bis 1/100 geschätzt werden kann.
Wenn 1/100 bei Passungen o.ä. gemessen werden muss, geht's ab in den klimatisierten Messraum zu den Portalteilen, die dann auch ein Messprotokoll ausspucken (Temperatur des Messraumes ist immer Bestandteil des Protokolls).

Die haben einen sehr empfindlichen Tastkopf und die Elektronik stoppt die Fahrt sofort, sobald ein Sensor Kontakt vermittelt. Das wiederum bedeutet, die Portalmechanik weiß überhaupt nicht, was Belastung ist.
Über Joysticks oder per Programm wird der Tastarm verfahren und über den Taster gesteuert.
Wenn man so ein Portalmessgerät bei automatisierten Tests beobachtet, fällt auf, dass die Mechanik recht gemütlich verfährt. Keiner will, dass seine Fräse so langsam verfährt ;)

Falls Dich das Teil interessiert, würde ich an Deiner Stelle eher versuchen, das als Messgerät wieder herzurichten.
Ein Einsatz als Grundlage für eine (bessere) Fräse würde ich als Verschwendung von Zeit und Geld ansehen.

Wenn Du eine bessere Fräse bauen willst, ist es sinnvoll, Dir Gedanken über die auftretenden Kräfte (sowohl statisch als auch dynamisch) zu machen und dann zu überlegen, wie Du denen am besten begegnen kannst. Da Du bereits eine funktionsfähige Fräse hast, dürfte die Teilefertigung für die Neue kein Problem darstellen.

Mein Tip: Je mehr Zeit Du Dir für die Planung lässt, desto besser wird das Ergebnis :)

Gruß Reinhard

Stud54
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Re: Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Beitrag von Stud54 » 05.01.2020, 15:03

Dem schließe ich mich an....erstens eine Schsnde, das Ding zu zerreißen und zweitens, als Fräse eher nicht zu gebrauchen.


Was du natürlich machen kannst....verkauf das Ding und hole dir sowas...
https://m.ebay-kleinanzeigen.de/s-anzei ... -276-19424

Die Dinger haben planparalelle Seiten, da kann man die Führungen usw. perfekt anbringen. Der Rest kommt dann schon. Und schwupps hast du ne absolut solide Basis, die alles mitmacht.

TomM
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Re: Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Beitrag von TomM » 05.01.2020, 18:38

Hallo Reinhard, hallo Sven,

vielen Dank für die ausführliche Antwort.
Reinhard, Du hast recht, mein beruflicher Background liegt tatsächlich weit ab von solchen Anlagen - ich bin Kaufmann :D .

Bei der Messanlage, oder vielmehr bei dem was davon übrig ist, handelt es sich um ein von Hand betriebenes Modell.
Sie ist ohne Steuerung und Antrieb, lediglich mit Messauswertung, der PC dazu ist aber leider nicht mehr vorhanden.
Kräfte beim Messen treten da sicher kaum im nennenswerten Maß auf.
Ich konnte mir auch nicht vorstellen daß die Pneumatik-Lagerung der Achsen die auftretenden Kräfte und die Dynamik
auf Dauer oder überhaupt mitmachen. Leider fehlt mir aber hierzu der fachliche Background, also eher eine Gefühlssache :wf

Ich denke daß es besser sein wird meine ursprüngliche Planung weiter zu verfolgen und mich zu gegebener Zeit, wenn
alles fertig ist, an dieses gute Teil ran mache (wäre einfach zu schön gewesen, aber sicher ein Fall von Gier frisst Hirn ;) )

Also, vielen Dank nochmals daß Ihr meinen Eindruck bestätigt habt.

Das soll übrigens meine Neue werden, sobald ich mir sicher bin daß alles passt und meine Frau das notwendige Budget
endlich freigibt :lol:

VG
Thomas
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django013
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Re: Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Beitrag von django013 » 06.01.2020, 05:03

Moin moin,
Bei der Messanlage, oder vielmehr bei dem was davon übrig ist, handelt es sich um ein von Hand betriebenes Modell.
Sie ist ohne Steuerung und Antrieb,
Selbst wenn so eine Anlage von Hand betrieben wird, ist der Antrieb doch über Stellmotoren. Meist hast Du zwei Joysticks, einen für X/Y und einen anderen für Z
Wenn das Teil also ohne Antrieb zu Dir kommt, heißt das, dass es schon jemand anderes ausgeschlachtet hat.
Also doppelt schade.

Die kleinen, die bei uns in der Produktion verwendet werden, werden tatsächlich von Hand bedient. Dazu gibt es ein Handrad, welches einen Zahnriemen antriebt, über den der Messkopf in Z-Richtung verfahren wird.
Ein Grobmotoriker hat es geschafft, den Messtaster zu verbiegen.
Genau solche Gewalteinwirkung will man bei den Portalmessmaschinen mit dem elektrischen Antrieb verhindern :)
Zudem geht die einfache Microhite sofort in Störung, sobald man zu schnell am Rädle dreht.
Anfangs hielt ich das Teil für ein Sensibelchen, aber inzwischen ist mir der Hintergrund klar.
Bei (manchen?) Incrementalencoderbändern gibt es Index-Markierungen im Millimeterabstand und dazwischen sind Absolutwerte codiert. Wenn man jetzt schneller fährt, als die Abtastfrequenz zulässt, dann überspringt der Auslesekopf einen Indexwert, ohne dass er erkannt wird und schon hat man Messfehler.
Das ist auch der Grund, warum die Verfahrgeschwindigkeit bei den Messmaschinen begrenzt ist.
Abgesehen von dem Umstand, dass eine hohe Dynamik steifere Mechanik erfordern würde ...
Das soll übrigens meine Neue werden
Hm, die dunklen Balken an der Stirnseite sehen für mich so aus, als würdest Du eine senkrechte Spannfläche vorsehen.
Falls ich mit meiner Vermutung richtig liege, empfehle ich Dir, die Stirnfläche bündig zu machen (also die Schienen weiter zurück zu versetzen und die Portalwangen zu ändern). Dann könntest Du den Unterbau der Fräse mit als Spannfläche nutzen und das Werkstück seitlich versetzen.

Gruß Reinhard

TomM
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Re: Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Beitrag von TomM » 06.01.2020, 09:45

Hallo Reinhard,

danke Dir für die Tipps !
An der Messmaschiene gab es wirklich noch nie irgendwelche Antriebe, es sind weder Spindeln noch Zahnriehmen
vorhanden oder hierfür irgendwelche Befestigungspunkte vorgesehen...
Das gute Teil war lediglich im Handbetrieb zu verwenden. Das Nachfolgemodell hiervon war dann mit Antrieben
ausgestattet, sagt zumindest mein Bekannter.

Du hast Recht, an der Strinseite der Maschiene sind Befestigungspunkte vorgesehen um Material für Stirnseiten-
bearbeitung zu befestigen.
Die Schienen der X-Achse sind über die Sitrnplatte hinaus verlängert um mit dem Fräser über den Maschinentisch
hinaus (40 mm) fahren zu können.
Die Lösung ist noch nicht wirklich zufrieden stellend, sie schränkt die Breite der zu bearbeitenden Materialien auf
430 mm ein.
Aber um ehrlich zu sein ist mir noch nichts Besseres eingefallen. Alternativ bliebe ja nur die Portalwangen entsprechend
steiler auszulegen so daß der Fräsermittelpunkt entsprechend vor der Portalwange sitzt.
Wäre das Deiner Meinung/Erfahrung nach ein Problem ?

TomM
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Re: Umbau einer Messmaschine zur Portalfräse ?

Beitrag von TomM » 06.01.2020, 09:48

Sorry, den Vorschlag die Wangen anzupassen hast Du mir ja schon gemacht... :roll:

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