Planung/Hilfestellung CNC-Fräse

#1
Hallo,
kurz vorab wie ich auf CNC gekommen bin.
In meiner alten Firma hatten wir eine CNC-Fräse die ich Modellbau nutzen konnte. Dabei entstand der Wunsch, sowas brauche ich auch im Keller. Neukauf zu teuer daher Selbstbau. Nach ersten Planungen wurde entschieden, preislich leider nicht drin. Idee verworfen, 6 Jahre ruhen gelassen.

Dann habe ich vor ca. 1,5 Jahr mir eine Low-Cost-CNC-Fräse gebaut. Schubladenführungen, Gewindestangen Chinasteuerung... alles super. Schöne Sache funktioniert und ich konnte die benötigten Balsa-Teile fräsen. Mit der Zeit wurden alle Schubladenführungen entfernt und durch gelagerte Wellenführungen SBR16 und 20 ersetzt. Der ganze Aufbau wurde aus Holz gebaut und war, mangels passender Maschinen, ok. Dadurch habe ich gemerkt, welche Voraussetzungen meine neue CNC-Fräse haben sollte.
Eigentlich war der Plan, die CNC-Holzfräse (Plan habe ich gekauft) zu bauen. Erste Tests auf der aktuellen Fräse zeigten auch, dass das Fräsen von 12mm Siedruck-Platten zwar funktioniert aber bei 6mm Zustellung und 300mm die Minute sehr lange dauert und nicht 100%ig genau ist.
Ein Bekannter sagte mir, er könne in der Firma nach Feierabend händisch fräsen und drehen bzw. CNC-Fräse gegen eine passende Bestechung. ;-)
Jedoch kein Holz sondern nur Metalle.

Mein aktueller Plan wurde wieder verworfen und ich bin eigentlich wieder bei meiner Ursprungsplanung von vor 7 Jahren angekommen, es muss also eine Fräse aus Alu werden die dann auch die passende Leistung hat. Ich habe schon viel gelesen, will aber möglichst die Fehler bei der Planung schon finden und nicht erst wenn alles zupät ist.

Also was ist geplant:

Aufbau einer Fräse ähnlich der EMS P2/P3 mit Änderungen auf bereits vorhandene Hardware. Verfahrbereich ca. 1000mm x 500mm x 200mm. Dabei so wenig wie möglich CNC-Frästeile verwenden. Also alles was möglich ist aus Plattenmaterial Alu und Profilen

Was bereits vorhanden ist:
- 2 Linearführungen Länge 1600mm THK HSR30 mit 4 Wagen
- 4 Linearführungen 600mm mit 6 Wagen THK SHS 20
- 1,5kW China-Fräs-Spindel

Planung der Führungen:
2 lange Führungen mit den 4 Wagen auf die lange X-Achse (kürzen je nach Gesamtlänge des Portals)
2 Führungen mit 600mm auf die jeweils 1 Wagen 90Grad zueinander auf die Y-Achse
2 Führungen ca. 350mm mit je 2 Wagen auf Z-Achse

Als Antrieb sollen Kugelumlaufspindeln genutzt werden. Dabei stellt sich bereits jetzt ein Problem heraus.
Geplant waren auf allen Achsen 16mm Spindeln mit 5er Steigung. Die Schienenhöhe auf der Y-Achse beträgt jedoch nur 30mm. Die Kugelumlaufmuttern haben bei 16mm eine Höhe von 40mm.

Ideen zur Lösung:
1. Führung mit 10mm unterlegen (Führung soll auf 80x160mm bzw. 40x160mm Profil geschraubt werden)
2. Mutter soweit in Platte der Z-Achse versenken, das es passt
3. Spindel mit 12mm nehmen statt 16mm. Dadurch wird die Mutter 10mm kleiner.


Ich persönlich tendiere zu 3. jedoch weiß ich nicht ob die Spindel bei der Länge von 700mm nicht zu dünn wird und durchhängt.

Für Ideen und Anregungen bin ich offen.
 
#2
Moin,

Was bereits vorhanden ist:
- 2 Linearführungen Länge 1600mm THK HSR30 mit 4 Wagen
- 4 Linearführungen 600mm mit 6 Wagen THK SHS 20
- 1,5kW China-Fräs-Spindel

Planung der Führungen:
2 lange Führungen mit den 4 Wagen auf die lange X-Achse (kürzen je nach Gesamtlänge des Portals)
2 Führungen mit 600mm auf die jeweils 1 Wagen 90Grad zueinander auf die Y-Achse
2 Führungen ca. 350mm mit je 2 Wagen auf Z-Achse.
die Voraussetzungen sind ja schonmal nicht schlecht. Sind die vorhandenen SHS20 normale (kurze) oder lange (LC) Wagen?
Im zweiten Fall wäre es Grenzwertig mit einem Wagen pro Schiene - im ersten Fall geht es nicht. Jedenfalls, wenn das Ergebnis zählt...

..Vorschlag. Auf die Portalachse unten 2 und oben einen; bei Z links 2 und rechts einen (oder umgekehrt). Hat den Nachteil, dass die Z-Achse min 160 breit wird und so aus 600mm Schiene max. 440mm Verfahrweg resultieren. Das hat bspw. Wuiz so gemacht und meine Z-Achse ist auch so aufgebaut.

Die Lösung mit einem langen Wagen pro Schiene hatte ich ursprünglich auch auf dem Portal - erst 20er und dann 25er und beide waren zu schwach. Ab langem 30er geht das. Hängt natürlich von den Hebeln ab und dazu müsste man erstmal den Entwurf sehen.

1. Führung mit 10mm unterlegen (Führung soll auf 80x160mm bzw. 40x160mm Profil geschraubt werden)
2. Mutter soweit in Platte der Z-Achse versenken, das es passt
3. Spindel mit 12mm nehmen statt 16mm. Dadurch wird die Mutter 10mm kleiner.
1. ! Und nicht 10, sondern 12 unterlegen...
..achja: Ich meinte eigentlich, unter den Wagen unterlegen - wenn das konstruktive Vorteile bringt, könnte man das natürlich auch unter den Schienen machen.

Gruss
Karl
 
Zuletzt bearbeitet:

Lavi

Erfahrener Benutzer
#3
Hallo Namenloser,

Also was ist geplant:

Aufbau einer Fräse ähnlich der EMS P2/P3 mit Änderungen auf bereits vorhandene Hardware. Verfahrbereich ca. 1000mm x 500mm x 200mm. Dabei so wenig wie möglich CNC-Frästeile verwenden. Also alles was möglich ist aus Plattenmaterial Alu und Profilen

Was bereits vorhanden ist:
- 2 Linearführungen Länge 1600mm THK HSR30 mit 4 Wagen
- 4 Linearführungen 600mm mit 6 Wagen THK SHS 20
- 1,5kW China-Fräs-Spindel

Planung der Führungen:
2 lange Führungen mit den 4 Wagen auf die lange X-Achse (kürzen je nach Gesamtlänge des Portals)
2 Führungen mit 600mm auf die jeweils 1 Wagen 90Grad zueinander auf die Y-Achse
2 Führungen ca. 350mm mit je 2 Wagen auf Z-Achse
Die SHS20 Führungen auf die Y-Achse... sind das die Standard-Wagen? Dann sind die nur 59mm (Kugelkette sogar dann weniger) lang. Wenn du den Standard China-Spindelhalter, z.B. z.B. EMS, nutzt, dann ist deine Z-Achse Minimum 120mm breit. Das mit nur zwei 60mm Wagen zu bestücken... das könnte "kippeln". Bei der P2 oder auch bei der P3 ist dort ein Massiver, aber langer Wagen.
Die 30er auf die Lange X-Achse ist ok, vor allem weil du die langen Schienen schon hast.
Prinzipiell sind die 2x2 20er auf der X-Achse besser würde ich sagen und die 2x1 30er auf der Y-Achse... Also wenn du dafür die Schienen bekommen könntest ... z.B. eBay.
Aber so wie du es geplant hast ist es auch ok! Und vor Allem kostenoptimiert. War bei mir ähnlich.


Als Antrieb sollen Kugelumlaufspindeln genutzt werden. Dabei stellt sich bereits jetzt ein Problem heraus.
Geplant waren auf allen Achsen 16mm Spindeln mit 5er Steigung. Die Schienenhöhe auf der Y-Achse beträgt jedoch nur 30mm. Die Kugelumlaufmuttern haben bei 16mm eine Höhe von 40mm.

Ideen zur Lösung:
1. Führung mit 10mm unterlegen (Führung soll auf 80x160mm bzw. 40x160mm Profil geschraubt werden)
2. Mutter soweit in Platte der Z-Achse versenken, das es passt
3. Spindel mit 12mm nehmen statt 16mm. Dadurch wird die Mutter 10mm kleiner.


Ich persönlich tendiere zu 3. jedoch weiß ich nicht ob die Spindel bei der Länge von 700mm nicht zu dünn wird und durchhängt.
Auch das Problem kenne ich :)
Ich habe die 16er Spindeln genommen und dann die Linearsachen einfach eine Nummer größer, dann passt es.
Die 12er würde ich wenn nur auf der Z-Achse nehmen. Die hängt nicht durch, dafür ist die stabil genug. Was eventuell ein Thema wäre ist die kritische Drehzahl. Bei 800mm Spindel (für Y-Achse realistisch) beträgt diese ca. 3500/min - was bei 5mm Steigung ca. 17.500 mm/min wären - mehr als ausreichend (Quelle: HIWIN Seite 32)

Gruß
Sebastian

Edit: Karl war mal wieder schneller... aber meine Aussage passt in etwa überein
 
#4
Also ich habe die langen SHS 20 LV Wage mit 98mm Länge. Das wird also knapp. Dann kriege ich nur einen Wagen auf der Y-Achse unter. Die Idee mit 3 Wagen auf Z geht auch. Ich habe aber die schmalen Wagen (44mm breit).
Ich könnte also die Z-Achse mit 3 oder 4 Wagen machen. Würde auf Z auch je ein langer reichen?

Mit 2 Wagen auf Y wird also zu wackelig? Vielleicht muss ich dann gucken ob ich noch 2 kurze SHS-Wagen bekomme.

Wenn ich die Wagen unterfüttern will, soll ich dann erst eine Platte auf dem Wagen verschrauben und die dann mit dem Portal verbinden oder mit langen Schrauben und Durchgangsbohrung direkt in den Wagen?
 

Lavi

Erfahrener Benutzer
#5
Also ich habe die langen SHS 20 LV Wage mit 98mm Länge. Das wird also knapp. Dann kriege ich nur einen Wagen auf der Y-Achse unter. Die Idee mit 3 Wagen auf Z geht auch. Ich habe aber die schmalen Wagen (44mm breit).
Ich könnte also die Z-Achse mit 3 oder 4 Wagen machen. Würde auf Z auch je ein langer reichen?

Mit 2 Wagen auf Y wird also zu wackelig? Vielleicht muss ich dann gucken ob ich noch 2 kurze SHS-Wagen bekomme.

Wenn ich die Wagen unterfüttern will, soll ich dann erst eine Platte auf dem Wagen verschrauben und die dann mit dem Portal verbinden oder mit langen Schrauben und Durchgangsbohrung direkt in den Wagen?
Also mit je zwei Kurzen wird dein Verfahrweg aber auch wieder deutlich eingeschränkt...

Wenn du unterfütterst, dann bitte mit Durchgangsloch direkt in die Wagen.
 
#6
Die zwei kurzen Wagen auf Y wären zusammen 160mm. Das könnte gehen. Ich glaube die Schienen sind sogar 620mm. Also wenn ich die Z-Achse 160mm breit mache würde ich auch noch mit klar kommen, wenn ich für die 2-3cm weniger Weg dafür mehr Stabilität bekomme.
 
#7
Ich habe aber die schmalen Wagen (44mm breit).
Ich auch.

Würde auf Z auch je ein langer reichen?
Kommt auf die Hebel an. Wenn der Portaldurchlass nicht größer als 120 und damit die z-Achse nicht mehr als 100 hat, könnte das reichen. Optimal ist das aber auch nicht. Was haben die Dinger denn für Vorspannung?

Mit 2 Wagen auf Y wird also zu wackelig? Vielleicht muss ich dann gucken ob ich noch 2 kurze SHS-Wagen bekomme.
Kritisch ist unten. Der kriegt fast alle Kräfte ab - insbesondere die seitlichen Verdrehkräfte, wenn die Z-Achse quer Druck kriegt.

Wenn ich die Wagen unterfüttern will, soll ich dann erst eine Platte auf dem Wagen verschrauben und die dann mit dem Portal verbinden
Ja.

oder mit langen Schrauben und Durchgangsbohrung direkt in den Wagen?
Bei M8 oder größer würde ich sagen: ist wurscht; aber bei den Dünnen M5 nicht.

wenn ich für die 2-3cm weniger Weg dafür mehr Stabilität bekomme.
Deutlich mehr!
 
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