Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

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lakeroe
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Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

Beitrag von lakeroe » 09.05.2016, 14:09

Hallo Zusammen !

Als (bisher) stiller Mitleser dieses Forums möchte ich euch meine kleine Hobby-Eigenbauportalfräse vorstellen die in den letzten Monaten entstanden ist. Ziel war es eine kostengünstige Fräse für den Hobbybereich zu bauen die es ermöglicht Holz, Kunststoff und (bedingt) Alu bis auf einige 1/10 mm Genauigkeit zu bearbeiten. Außerdem wollte ich möglichst viel selber machen.
Ein erster Aufbau (fast vollständig aus alten Spanplatten) funktionierte schon sehr gut und ermöglichte mir die Fertigung/Bearbeitung einiger Teile (Schrittmotorhalter, Trapezgewindemuttern, Portalwangen, ...) für den Neuaufbau. Dabei wurden die Spanplatten durch ein Gemisch aus Alu und Multiplexplatten ersetzt.
Ausser den "gängigen" Werkzeugen habe ich das große Glück eine Drehbank zu besitzen. Diese leistete mir bei der Bearbeitung der Trapezgewindespindeln gute Dienste und war auch für einige andere Kleinigkeiten (z.B. Horizontalbohren) gut zu gebrauchen.

Technische Daten (mechanisch)
  • Unterstützte Wellenführungen (supported rails) auf allen Achsen
  • Trapezgewindespindeln TR12x3
  • Trapezgewindemuttern (Eigenbau aus Teflon, Teflon deshalb weil ich noch Restmaterial rumliegen hatte)
  • Fest/Loslager Kombination (umgebaute China-Flanschlager mit 608er Rillenkugellager)
  • Verfahrgeschwindigkeit bis zu ca. 3000mm/s (je nach Rampensteilheit)
  • Bearbeitungsfläche ca. 446x317x128mm (etwas größer als A3)
  • Portaldurchlasshöhe ca. 130mm
Technische Daten (elektrisch)
  • Schrittmotoren Nema23 1,8Nm (Longs 23HS7430)
  • Ansteuerung mit TB6560 + (Eigenbau-)Arduino mit GRBL
  • Endschalter auf allen Achsen
  • Notaustaster
  • Software bCNC bzw. Estlcam
  • zusätzliche Joggingmöglichkeit mit einem XBox-Controller
  • Fräsmotor Kress FME1050-1
Material
  • Aluprofile 60x30 (Rahmen) bzw. 120x40 (Portalbalken)
  • der Rest besteht aus Alu und Multiplexplatten in 10 (sämtliches Alu), 18 und 27mm (Portalwangen) Stärke
reine Materialkosten (inkl. Elektronik, aber ohne Fräsmotor und PC)
  • ca. 500€ (einiges an Kleinmaterial war allerdings schon vorhanden)
Viele Ideen entstammen KarlGs erster Fräse und dem Archiv von Hermann Möderl.

Ich bin auf jeden Fall sehr zufrieden mit dem Ergebnis und habe eine Menge gelernt.
Ich glaube auch dass ich mit den gewählten Komponenten das Optimum rausgeholt habe.
Bisher gefräste Testobjekte waren auf ca. ±0.1mm genau.
Etwas mehr Genauigkeit ließe sich noch durch Schlitzen der Trapezgewindemuttern erreichen.
Diese Justierbarkeit habe ich (optional) vorgesehen und werde ich vielleicht nochmal nachrüsten.

Und jetzt noch einige Fotos
P1010038_ - Kopie.JPG
Gesamtansicht (mit montierter Aufspannplatte)
P1010011.JPG
Vordere Platte, alle Schrauben sind versenkt um Teile ev. auch vertikal spannen zu können
P1010012.JPG
Rückwand
P1010005.JPG
Mutternblock Y-Achse auf der unteren Antriebsplatte (nicht geschlitzt, sonst ähnlich der von Hermann Möderl)
P1010007.JPG
Festlager (Innenseite) Y-Achse
P1010008.JPG
Loslager Y-Achse
P1010016.JPG
Schrittmotor X-Achse
P1010015.JPG
Schrittmotor X-Achse
P1010014.JPG
Schrittmotor Y-Achse
P1010018.JPG
Schrittmotor Z-Achse
P1010017.JPG
Blick entlang der X-Achse Richtung Loslager
P1010020.JPG
Blick entlang der X-Achse Richtung Festlager
P1010022.JPG
Festlager (Innenseite) X-Achse
P1010026.JPG
montierter Horizontalspindelhalter
P1010029.JPG
Dieser ist auch dazu gedacht die Frässpindel außermittig zu montieren und somit die nutzbare Fräsbreite zu vergrößern.
Die Idee dahinter ist Teile in 2 Durchgänge zu fräsen wobei die Frässpindel einmal rechts und einmal links von der Mitte montiert ist.
Das würde die maximale Fräsbreite um ca. 90mm erhöhen. Ich habe das aber noch nie ausprobiert und auch nicht überlegt wie ich die nötigen Fräsdaten dazu generiere ...
P1010030.JPG
Rückseite
P1010010.JPG
Rahmen
P1010021.JPG
Portal
P1010023.JPG
Aufspannplatte
Zum Aufspannen verwende ich eine 18mm Multiplexplatte. Diese ist im 40mm Raster mit M5 Einschraubmuttern versehen.
Darunter ist eine vollflächige 2mm Kunststofffolie um die darunterliegenden Komponenten vor Staub, der durch die Gewindebohrungen fallen könnte, zu schützen.
Auf das Ganze kommt (bei Bedarf) eine 19mm MDF-Opferplatte. Diese ist so gross wie der maximale Verfahrbereich um sie komplett überfräsen zu können. In diese Platte wird gebohrt oder gefräst wann immer ein Bauteil durch die volle Tiefe bearbeitet werden muss. Ist die Platte mal zu sehr zerfräst und durchlöchert, kann sie einfach überfräst oder später ausgetauscht werden.
P1010039.JPG
Elektronik (ist zwar nicht in so einem schönen Gehäuse wie bei vielen anderen, erfüllt aber seinen Zweck)

Viele Grüße,
lakeroe

KarlG
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Re: Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

Beitrag von KarlG » 09.05.2016, 18:15

Moin,

ich bin ja bekannt dafür, dass ich immer was zum "meckern" habe :D, aber: Für das Budget gut umgesetzt und handwerklich sauber errichtet...

Gruss
Karl

lakeroe
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Re: Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

Beitrag von lakeroe » 09.05.2016, 18:45

KarlG hat geschrieben:Für das Budget gut umgesetzt und handwerklich sauber errichtet...
Diese Worte aus deinem Mund freuen mich besonders :)

Trotzdem:
Unter Berücksichtigung meiner Zielsetzung, was hättest du denn zu "Meckern" ?

KarlG
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Re: Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

Beitrag von KarlG » 09.05.2016, 19:00

lakeroe hat geschrieben:Trotzdem:
Unter Berücksichtigung meiner Zielsetzung, was hättest du denn zu "Meckern" ?
Festlager und Muttern - da holst Du DIr unnötig Umkehrspiel rein; sicher mehrere Hundertstel (realistisch vermutlich über 1/10) und Teflon hat zwar gute Gleiteigenschaften, aber verdammt schlechte Verschleißfestigkeit. Da wärst Du mit ein paar PETP-Resten aus der Bucht besser drangewesen. Natürlich geschlitzt, oder zumindest zweigeteilt....

lakeroe
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Re: Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

Beitrag von lakeroe » 09.05.2016, 20:11

KarlG hat geschrieben: Festlager und Muttern - da holst Du DIr unnötig Umkehrspiel rein; sicher mehrere Hundertstel (realistisch vermutlich über 1/10)
Wie meinst du das, ich kann dir da leider nicht folgen ?
KarlG hat geschrieben: und Teflon hat zwar gute Gleiteigenschaften, aber verdammt schlechte Verschleißfestigkeit. Da wärst Du mit ein paar PETP-Resten aus der Bucht besser drangewesen. Natürlich geschlitzt, oder zumindest zweigeteilt....
Wie schon geschrieben, Teflon deshalb weil ich es noch rumliegen hatte. Sollten die Muttern aber mal hinüber sein werde ich an deine Worte denken und PETP besorgen und dann auch gleich geschlitzte Muttern machen.

KarlG
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Re: Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

Beitrag von KarlG » 09.05.2016, 21:45

lakeroe hat geschrieben:Wie meinst du das, ich kann dir da leider nicht folgen ?
Bei den TR-Muttern dürfte das klar sein, dass die ungespannt nicht spielarm sind - oder?

Bei den Lagern ist es etwas komplizierter. Vorweg: Für kleines Geld kann man keine vernünftige (dauerhaft funktionierende) 8mm-Spindellagerung bauen, die dann auch noch spielfrei ist (bzw. sein soll).

Ausführlicher: Die verbauten 608 tragen radial 1370N (C0) - davon darfst Du ~25% als Axiallast ansetzen. Sind 342,5N - ergo ca. 35kg zulässige Belastung. Das ist schon mit den Antriebskräften problematisch, wird noch deutlich problematischer bei der kleinsten Kollision und dann will man die auch noch gegeneinander spannen, um das Axialspiel zu minimieren, was natürlich zusätzliche Kräfte auf die Lager bringt.

Mit den chinesichen "Flanschlagern" auf dem Untergrund schafft man aber keine gute Parallelität - ergo geht die Last auf einzelne Kugeln und man hat die "Wahl", mehr Spiel in Kauf zu nehmen, dass die Dinger evtl. länger halten, oder sie auf nahe null Spiel zu quälen und damit über kurz oder lang die Lager hinzurichten. Lässt sich natürlich unmöglich voraussagen, wie lange das "gutgeht", aber man ist auf jeden Fall weit ausserhalb der specs....

lakeroe
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Re: Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

Beitrag von lakeroe » 10.05.2016, 09:33

Jetzt ist mir klar auf was du hinaus willst. Nur soviel zu meiner "Verteidigung":

Die TR-Muttern muss ich nur schlitzen um sie zu spannen.
Bei den chinesischen Flanschlagern habe ich die eingebauten Kugellager ausgebaut und durch Original SKF 608 ersetzt.
Klar, 608 bleibt 608, aber ich kann damit zumindest auf Qualität setzen.

Für größere Lager wie du sie verwendet hast war mir der Aufwand zu hoch.
Sollte wirklich mal ein Lager hinüber sein ist es schnell ausgetauscht.

Für meine Zwecke und geringe Betriebszeit reicht mir das.

Noch eine Frage zu PETP. Ist folgendes Material "richtig", in der Bezeichnung steht nämlich nur PET (ohne P):
http://www.ebay.at/itm/7087-PET-Polyeth ... 1389126193

Danke und viele Grüße,
lakeroe

KarlG
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Re: Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

Beitrag von KarlG » 10.05.2016, 10:33

lakeroe hat geschrieben:Noch eine Frage zu PETP. Ist folgendes Material "richtig", in der Bezeichnung steht nämlich nur PET (ohne P):
http://www.ebay.at/itm/7087-PET-Polyeth ... 1389126193
Ja - das ist das Richtige. Früher PETP oder PET(P). Aus dem Rest kriegst sicher 3 Muttern: http://www.ebay.at/itm/5471-PET-Polyeth ... 2076574813

helipage
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Re: Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

Beitrag von helipage » 10.05.2016, 19:09

Moin...

Hab mich einfach mal hier angemeldet, um noch mehr Fragen zu stellen. *ggg*
Hab ja schon einiges in Deinem Posting im CNC-aus-Holz-Forum gefragt und beantwortet bekommen.

Da Karl gerade das Thema TR-Muttern angesprochen hat, würde mich mal interessieren, wie ihr soetwas selber herstellt ?
Meine Gewindeschneider passen dafür jawohl nicht... ;-)

Grüße
Dirk

lakeroe
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Re: Vorstellung Hobby-Eigenbauportalfräse

Beitrag von lakeroe » 10.05.2016, 19:22

Die Herstellung der TR-Muttern hat KarlG schon sehr gut beschrieben (etwas runter scrollen).

Den TR-Gewindeschneider habe ich von hier.
Bei dem verwendeten Kunststoffmaterial braucht es keine Vor und Hauptschneider, da reicht der Fertigschneider vollkommen.

Viele Grüße,
lakeroe

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