CNC Bauthread

[12stringbassman]

Und wie unterscheide ich "g'scheid" von "g'lumpert"? Ich bin für sowas echt zu blond

[Alex]

Ne schnelle Antwort gibts dazu leider nicht...was Christian schon gesagt hat:
Antrieb ueber Kugelumlaufspindeln (woebi ich die <0.1mm auf 500mm eh fast unmoeglicg einschaetze (zumindestens im 4 Stelligen Bereich)
Fuehrung ueber Linearführungen (Die Führungen die dort verbaut sind biegen sich auf Grund der Graviation in der MItte schon durch)
Auf Stabilitaet getrimmt...einfach ueberlegen, koennte man an einen beliebigen Punkt 10kg haengen ohne dass sich das Teil >0.1mm verbiegt)
...

[elektrojohn]

Ne schnelle Antwort gibts dazu leider nicht...was Christian schon gesagt hat:
Antrieb ueber Kugelumlaufspindeln (woebi ich die <0.1mm auf 500mm eh fast unmoeglicg einschaetze (zumindestens im 4 Stelligen Bereich)
...

Das magst Du Recht haben, ein Griffbrett solltest Du auf so einer Maschine dann aber nicht fräsen wollen...

Das macht aber eh keinen Spaß. Bei meiner allerersten Gitarre habe ich das Griffbrett auf einer professionellen CNC-Fräse gefräst... hat knapp 3 Stunden gedauert, weil man sich halt doch nicht traut, mit einem 0,5mm-Fräser durchs Material zu rauschen.

Bei den folgenden Gitarren hab ich dann von Hand gesägt...

[Alex]

wobei wenn Du von Hand Deine Bünde sägst sicher mit 0.3mm schon sehr zufrieden sein dürftest....

[12stringbassman]

... mit 0.3mm schon sehr zufrieden sein dürftest....

... was in der Praxis aber ausreichend genau sein sollte. Die Fehler durch unsauberes Greifen, Verrundung der Bundkronen, und die generelle Problematik der "zwölfte-Wurzel-aus-zwei" Geschichte sind wahrscheinlich größer.

[Alex]

absolut, deswegen habe ich im anderen Thread auch geschrieben: Absolute Positionierung <0.3mm

[elektrojohn]

Ist sicherlich alles richtig. Von Hand bekommt man aber eine Genauigkeit von 0,5mm hin.
Von einer CNC erwarte zumindest ich aber eine höhere Genauigkeit...

[Alex]

So heute war Grosskampftag beim konstruieren
Rhino und ich werden langsam Freunde...die Portalfräse steht im Groben...
Die z-achse wird aus Alu, X und Y aus Multiplex.
ich wuerde mich sehr ueber konstruktive Kritik freuen. Alleine Kritik ala 'Holz ist unprofesionel' bringt mich nicht zwingend weiter. Ich bin denke, dass die Konstruktion als solche nun deutlich stabiler ist, als was es bei den ueblichen Verdaechtigen im 2-4K Preisregime zum kaufen gibt. Ich haette nichts gegen Aluprofile...dann waere es aber interessant was Ihr wie ersetzten wuerdet...Ich denke durch die Boxen (die haben jeweils eine Breite von 60mm mit einer Wandstaerke von 15mm) bekommt das Teil weitaus mehr Steifigkeit als entsprechende ausführung in selber Dicke mit Alu-Profil.

Also pruegelt auf mich ein.

[12stringbassman]

Hi Alex!

Geprügelt wird hier nicht

Was meinst Du mit "Boxen"? Die beiden senkrechten Kastenprofile, die die (wie sagt man auf CNC-isch?) Brücke tragen?

Wozu dienen die drei Rippen außen? Wenn zur Versteifung, dann mach das ganze Kastenprofil doch gleich so breit, evt. mit einer zusätzlichen Rippe im Inneren. Je weniger Teile Du zusammenfügen musst, desto einfacher und stabiler. Leichtbau und Platzersparnis steht im Pflichtenheft ja wohl ziemlich weit unten bei so einer Sache

Wenn ich es richtig sehe, hast Du für das Verfahren des Portals (ist das die X- oder Y-Achse?) eine Antriebs-Spindel in der Mitte gezeichnet. Werden dadurch die Kräfte auf die beiden Führungen außen nicht recht hoch, wenn die Fräse ganz links oder rechts außen fräst? Was sagt das Spiel? Ich würde dan Antrieb immer so nah wie möglich an den Führungsschienen anbringen. Das sagt mir mein Verständnis als Bauunternehmer, der mit Hydraulik-Baggern und Baukränen aufgewachsen ist
Wäre es nicht besser, dafür zwei Spindeln zu nehmen, oder ist die Synchronisation zweier Motoren zu aufwändig?

Grüße

Matthias

[powpow]

Kennst du die Minitec Aluprofile? Sind sehr flexibel einsetzbar...

http://www.minitec.de/de/Web/produkte/p ... rteile.php

[irgendwer]

Hallo Alex!

Aufgrund der örtlichen Nähe kann ich Dir an Aluprofilsystemen empfehlen:

Rose&Krieger (Stützpunkthändler in Vierkirchen http://www.minovatec.de/)
http://www.rk-rose-krieger.com/

Maytec gibt's auch noch in Dachau http://www.maytec.org/_neue_daten/index.php

Am weitesten verbreitet ist wohl die Bosch Rexroth Profile : http://www.boschrexroth.com/business_un ... /index.jsp

Aus meiner Sicht geben sich die unterschiedlichen Hersteller nicht viel, bei jedem sind Details anders gelöst.
Direkt kompatibel sind die Systeme nicht, aber sehr vergleichbar.

Gruss,
Max

[elektrojohn]

Hi Alex!
Leichtbau und Platzersparnis steht im Pflichtenheft ja wohl ziemlich weit unten bei so einer Sache

Platzersparnis vielleicht nicht, Leichtbau aber (in Maßen natürlich) schon.
So ein Portal will schließlich auch beschleunigt und abgebremst werden. Wenn der Motor das nötige Moment nicht aufbringen kann, verliert er gerne ein paar Schritte und Deine Positioniergenauigkeit ist dahin. (Ich gehe davon aus, dass Du Schrittmotoren ohne Positionssensoren einsetzen willst)

[Alex]

Hi Jungs
Danke erstmal!
Matthias: Der Antrieb in der Mitte ist relativer Standard, ist nicht meine Idee....das sollte funktionieren, dafuer sind die THK Linearlager da...
Zwercks der Aluprofile: Ja schon, aber wie schauts mit der Stabilitaet aus! Max gerade Du als Maschbauer: Denkst DU nicht dass die Boxen stabiler sind als z.B ein Doppelprofil? Durch die Nuten traegt letzlich ja nur der Mittelteil bei...
habt Ihr Euch mal diesen Beitrag angesehen?
http://www.cncecke.de/forum/showthread. ... post686002

[irgendwer]

Hallo Alex!

Also das wichtigste bei Fräsmaschinen (gerade bei CNC) ist die Steifigkeit der Konstruktion.
Nicht die Festigkeit!

Bezüglich dem Material kurz mal nachgerechnet(Daten aus Wikipedia):

Ein Kastenprofil aus Holz (100x100mm) (E-Modul 7-20 kN/mm², ich rechne mal mit 20 obwohls utopisch ist) mit 15mm Wandstärke hat die gleiche Steifigkeit wie aus Alu (E-Modul 70 kN/mm²) mit 4mm Wandstärke oder aus Stahl (E-modul 200 kN/mm²) mit 1,5mm Wandstärke...

Jetzt nur mal bei Biegesteifigkeit und Zugsteifigkeit.

Aus meiner Sicht würde die Materialwahl bei so aussehen:

Stahl für den gesamten Unterbau. Dabei nicht sparen, es hat seinen Grund warum vernünftige Maschinen so schwer sind!

Bewegliche Teile zwengs der einfacheren Planung aus Aluminium. Auch hier nicht am Material sparen!

Noch ein Gedanke dazu:
Du wirst so dermassen viel an Arbeitszeit in einen Selbstbau investieren, dass selbst Materialkosten von über 1000 € für die Hardware Sinn machen. Das Einrichten der Fräse wird immens Zeit verschlingen, spätestens zu dem Zeitpunkt bist Du froh drüber das Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen dich nicht gross interessieren, weil Du auf Holz verzichtet hast...

Bei der Firma in Vierkirchen hab ich übrigens mein Prasissemester gemacht...

Gruss, Max

P.S dein Link zur CNCECKE benötigt eine Anmeldung...

[irgendwer]

Ein Kastenprofil aus Holz (100x100mm) (E-Modul 7-20 kN/mm², ich rechne mal mit 20 obwohls utopisch ist) mit 15mm Wandstärke hat die gleiche Steifigkeit wie aus Alu (E-Modul 70 kN/mm²) mit 4mm Wandstärke oder aus Stahl (E-modul 200 kN/mm²) mit 1,5mm Wandstärke...

Ich muss mich kurz korrigieren:

Für Birke und Buche hab ich jeweils E-Module von 14 kN/mm² gefunden, Werte um 20 erreicht man anscheinend höchstens mit Eisenholz (Azobé?). Ausserdem gelten die Werte nur in Faserlängsrichtung. Dein Multiplex hat aber nur etwa die Hälfte der Fasern in Längsrichtung.

Damit kannst Du die Vergleichswerte beim Alu und beim Stahl locker nochmal halbieren...

Gruss, Max

[Alex]

Danke Max
Das mit der Feuchtigkeitsstabiltaet hoert sich sehr sinnvoll an! Da hast Du sicher Recht...
einerseits will mans so gut wie moeglich machen, andererseits sehe ich an vielen Beispielen dass die Fräsen aus Holz mehr als ausreichend sind fuer das was ich (wir) wollen ...wie gesagt, wir wollen ja Holz fräsen und nicht mit 10mm Zustellung in Stahl...
man beachte
http://www.youtube.com/watch?v=MXzkh1eqgPo
oder auch
stahl (natuerlichmit geringer zustellung)
http://www.youtube.com/watch?v=UNYbqKyxQvk




hier der wichtigste Auszug des links

Dazu sei gesagt, das die maximale Verformung nicht nur für die Genauigkeit der Fräse interessant ist, das Verfahren "Fräsen" an sich benötigt eine gewisse Grundgenauigkeit. Ansonsten bekommst du im günstigsten Fall Rattermarken und schlechte Oberflächen, und um ungünstigsten Fall bricht dir mal ein Fräser ab, weil der Vorschub pro Zahn, also die Menge an Material die der Fräser abnehmen soll, die "Spandicke" nicht mehr definiert konstant ist, sondern stark schwankt. Die liegt nämlich oft im Bereich von 0,01mm, besonders bei solchen Maschinen mit eher kleinen Fräsdurchmessern.

Für Steifigkeit benötigt man große Querschnitte, ein Querschnitt ist ein "gedachter" Schnitt durch einen Stab, ein Profil, eine Platte .. Die Wandstärke des Profils darf ruhig relativ gering sein, solange der Querschnitt möglichst groß ist. Du kannst ja mal eine "Platte" in die Hand nehmen, ein Stück Kunststoff wie ein Lineal, oder ein Stück Pappe, und mal versuchen es hochkant zu biegen: Das gelingt nicht wirklich, selbst ein olles Stück Pappe ist sehr steif in dieser Richtung. Das liegt daran, das der "Querschnitt" in diese Richtung mehrere duzend oder hundert Millimeter beträgt.
Die Steifigkeit in die andere Richtung, also "Flach" ist sehr gering, da dort nur ein paar Zehntel, bis vielleicht 2-3 mm Stärke da sind.

Wenn du nun eine Röhre, egal ob dreieckig, Quadratisch, oder Rund aus der Pappe oder Platte faltest, wird sie deutlich steifer in beide Richtungen.
Sie lässt sich aber sehr leicht verdrehen, wenn du die offene Stelle nicht zuklebst, weil "offene" Profile, die keinen völlig geschlossenen Innenraum haben, immer eine viel schlechtere Torsionssteifigkeit aufweisen. Eine Klopapier oder Küchenpapierrolle (leer) lässt sich von Hand nicht verdrehen, und wenn man verhindert das die Enden einknicken, lässt sie sich auch nur schwer verbiegen.

Du siehst: Für steife Konstruktionen verwendet man am besten hohle, geschlossene Profile. Man baut also quasi lauter "Kisten".

Deine Portalseiten sind nur einfache Platten, und auch wenn diese deutlich steifer sind als ein Stück Pappe, so unterliegen sie den selben Gesetzen: sie geben in Richtung deines Portals recht leicht nach, auch wenn sie 20-30mm Stark sind. Ein Rechteckrohr würde dort um ein Vielfaches mehr an Steifigkeit bringen.

Die Aluprofile die du verwendet hast, haben rund herum mehrere Nuten. Diese tiefen Einschnitte machen das Rohr größtenteils zu einem offenen Profil, das Material um die Nuten herum trägt zur Steifigkeit nur wenig bei. Man kann den Querschnitt fast auf den inneren, geschlossenen Querschnitt reduzieren, da z.B. Torsionskräfte auf das Portal durch die Z-Achse nur diesen Querschnitt verformen müssen.

Durch die Linearführungen hast du noch einen Teil mit einbezogen, eine kleine Kiste aus Alublech oder ein Rechteckrohr wäre dennoch deutlich günstiger.

Leider sind die meisten Konstruktionen, auch die etablierter Firmen, nicht sehr gut ausgeführt. Im Gegenteil, die besten Konstruktionen stammen von einer Hand voll Privatleuten.

[Alex]

Für Birke und Buche hab ich jeweils E-Module von 14 kN/mm² gefunden, Werte um 20 erreicht man anscheinend höchstens mit Eisenholz (Azobé?). Ausserdem gelten die Werte nur in Faserlängsrichtung. Dein Multiplex hat aber nur etwa die Hälfte der Fasern in Längsrichtung.

fuer die Stabiltaet ist ja die Box masgeblich, nicht das Material...hmm...kennst Du eine gute Quelle die Aluminium zuschneiden?...die Loecher koennte ich vll selber bohren....

[irgendwer]

fuer die Stabiltaet ist ja die Box masgeblich, nicht das Material...hmm...kennst Du eine gute Quelle die Aluminium zuschneiden?...die Loecher koennte ich vll selber bohren....

Können wir bitte andere Begriffe als Stabilität benutzen?

Stabilität wäre im Technischen Sinne die Widerstandsfähigkeit gegen "Beulen und Knicken".
Hier ist wirklich nur die geometrische Abmessung für die Art des Versagens entscheidend...
Das ist aber definitiv keine Auslegungsgrundlage für so eine Maschine.

Was beim Fräsen interessiert ist die Steifigkeit, grob gesagt wie sich die Maschine wenn verbiegt eine Kraft (beispielsweise aus der Schnittkraft, bei CNC Fräsen aber definitiv auch aus Trägheitskräften durch die Dynamik) auf sie wirkt.

Hier ist sowohl die Gestaltgebung als auch das Material entscheidend.
Bei gleichen Querschnitten liegt hier zwischen Stahl und in deinem Fall Multiplex der Faktor ~25.
Das heisst, bei der gleichen Schnittkraft verformt sich deine Holzfräse 25 Mal stärker als die Fräse aus Metall (bei gleicher Wandstärke).

Wenn Du die gleiche Steifigkeit mit Holz wie mit Stahl erreichen willst, wiegt deine Holzfräse dann übrigens mehr als doppelt so viel wie die Stahlfräse.

Genug gerechnet.

Gruss, Max

[Alex]

Hallo Max
Danke erstmal fuer die Muehe...
Ich bin ja voellig bei Dir, dass mit Stahl bei gleich Konstruktion die Steifigkeit 25mal hoeher waere...blos was braucht es? Ich brauch keine Bruecke die einen 40 Tonner traegt um zu fuss ueber einen Bach zu kommen...
Prgamatisch gesehen kann ich zu Hause Stahl nicht bearbeiten, Alu mit Problemen. Die Frage ist also funktioniert die Konstruktion so fuer den Bereich der uns interessiert.... Sie ist ja extra mit Torsionsboxen gebaut um den Holznachteil z.T. auszugleichen...Ziel ist es ja eine Holzfräse zu bauen...
ich schlimmsten Fall probiere ich es einfach und berichte von den Ergebnissen...so teuer ist ja Multiplex nicht...die anderen Teile bleiben ja gleich...

[elektrojohn]

Hallo Alex,
unterschätze die Kräfte beim (Holz-)fräsen nicht. Es geht ja nicht nur um statische sondern vor allem auch um dynamische Belastungen.

Je weicher Deine Konstruktion ist, desto mehr rattert, schwingt das Ganze. Du kommst halt an den Materialeigenschaften, die Dir irgendwer ja schon aufgezeigt hat, nicht vorbei.

Gruß
C.

[Alex]

Danke Euch!
Ich bin aber ehrlich gesagt verwirrt...ich verstehe Eure Argumente natuerlich. Ich sehe aber noch viel mehr Kaesefräsen die deutlich schlechter gebaut sind, die Ergebnisse bringen, die Ergegbnisse bringen mit denen ich mehr als zurfrieden waere...
deswegen bin ich ziemlich verwirrt...
totally confused and good nicht
Alex
P.S. Andererseits kann ja nicht viel Falsch gehen, reicht die Konstruktion nicht den Anforderungen, dann kann man sie immer noch verstaerken/austauschen...das teure ist sicher nicht das Holz sondern Führungen und Spindeln...
P.P.S. Du bist auch Maschinenbauer, oder?

[Poldi]

Ich geb dann auch mal meinen Senf dazu.
Elektrojohn und maxinferno haben recht mit dem was sie geschrieben haben. Ich würd auch auf die Variante Stahl/Alu zurückgreifen
da Du mit viel weniger Materialeinsatz eine höhere Steifigkeit bekommst. Und was braucht man schon großartig an Werkzeug für die Alu-/ Metallbearbeitung.

Allerdings versteh ich dich auch wenn Du sagst, daß Du erstmal die Variante Holz probieren möchtest.
In dem Fall würde ich die Konstruktion der Brücke überdenken.
Der Kopfträger (an dem die Maschine hängt) ist zwischen den beiden äußeren Stützen angebracht. Aufgrund des Gewichtes der Maschine und dem damit verbundenen Hebel wird sich der Kopfträger verdrehen.
Bei Alu/Stahl wäre das kein Problem, da kann man mit Passstiften arbeiten.
Ich würde den Kopfträger verlängern und auf die beiden Stützen setzen.

[elektrojohn]

P.P.S. Du bist auch Maschinenbauer, oder?

Wenn Du mich meinst, nein ich bin Elektroingenieur.
Ich habe nur mal ein Jahr bei einer Firma, die CNC-Maschinen baut, in der Entwicklung gearbeitet...im Bereich Steuerungs- und Antriebstechnik. Ich bin sicher nicht der Held in Sachen CNC aber ein paar Dinge sind mir in Erinnerung geblieben:

1. Die Dinge sind komplizierter als sie scheinen...
2. Qualität und damit Gebrauchswert einer Maschine hängen hauptsächlich von der Mechanik ab.
3. Dass gute Maschinen so steif, solide (überdimensioniert wirkend) gebaut sind, hat seinen Grund...
Ich habe vor 4 Wochen eine CNC-Bohrmaschine zum Bohren von Leiterplatten gesehen. Die verwendeten Bohrdurchmesser liegen so zwischen 0,1..0,3mm. Der Maschinentisch besteht aus 40cm dickem Granit. Der Grund dafür sind sicher nicht nur Kräfte, die an der Bohrerspitze entstehen...
4. Probleme in der Mechanik kann die Steuerung nur sehr bedingt korrigieren...

Ich will Dir wirklich nicht den Spaß verderben und hier ständig den Bedenkenträger raushängen lassen. Es ist toll, was Du vorhast. Ich würde nur an Deiner Stelle auf "bewährte Prinzipien" zurückgreifen, wenn Du Dich auf ein für Dich unbekanntes Terrain wagst. Spart letztendlich 'ne Menge Zeit und Ärger. Es sei denn, Du willst das Fach wechseln und statt Musikinstrumenten in Zukunft lieber Fräsmaschinen bauen.

Grüße
Christian

[wenge]

Hallo Alex,

ich geb auch mal meinen Senf als Maschinenbauer dazu...
Prinzipiell hast du die wichtigen Konstruktionsprinzipien, z.B. Hohlprofile, Aussteifungen, dennoch möglichst leicht bauen, erfasst und eingehalten.

Wichtig ist, dass deine Hohlkästen geschlossen sind, da sie sonst dramatisch an Steifigkeit, insbesondere gegen Torsion, verlieren.
Zur Versteifung kannst du dir immer Elemente zusammenbasteln, die den Doppel-T-Träger-Prinzip genügen.

Einige Vorschläge noch...
Ich würde das Ständerprofil mit deinen drei Aussteifungen rechts und links schliessen.
Das Hohlprofil, an dem die Führungen sitzen, möglichst breit gestalten um Kippmomente besser aufzunehmen.
Dein Fräser sollte soweit wie möglich in der Mitte zwischen den Lagern der Lineareinheiten sitzen.
Dementsprechend werden dann auch die schrägen Aussteifungselemente an den Ständern von der Grundfläche größer.
Diese würde ich auch über die ganze Breite ausführen, nicht nur über die Hälfte, wie bisher.
Zum Hohlprofil des Querträgers ist zu sagen, dass es günstig ist, möglichst hoch und breit zu bauen, um einen großen
Querschnitt zu bekommen. Damit ist er torsionssteifer. Gegen Verbiegungen kannst du im Profil noch je eine weitere 'Wand'
in beide Richtungen einziehen, so dass du dann vier kleinere statt einem großen Hohlkasten hast.
Dieses Prinzip funktioniert immer, und macht die Konstruktion deutlich steifer.
Du musst darauf achten, dass die Fräsmotorhalterung möglichst nahe am Querträger ist. Ideal wäre eine Positionierung direkt
unter dem Querträger...
Je weiter der Fräser von der gedachten Symmetrieachse des Querträgers entfernt ist, desto höher sind die Torsionskräfte,
die auf den Querträger wirken.
Die Führungen solltest man immer schön weit auseinander bauen, aber das hast du ja eh gemacht.

Zum Material...
Natürlich sind Maschinenbetten, Ständer und Querträger bei professionellen Portalmaschinen nicht umsonst aus Gusseisen.
Für den Einsatzzweck halte ich jedoch dein angedachtes Material für ausreichend, da ja keine Passungen oder ähnliches gefertigt werden müssen.
Besser wäre natürlich ein festeres Material, aber man kann die Maschine auch überdimensionieren !

Feuchtigkeitsprobleme werden bei Holz sicherlich eher auftreten als bei Stahl, Aluminium oder Gußeisen, wenn du die
Teile jedoch entsprechend versiegelst, halte ich dies für unproblematisch bei deinem Einsatzgebiet und deinen Genauigkeitsanforderungen.

Wichtig aus meiner Sicht ist, dass du deine Hohlkästen sauber geschlossen bekommst, also gut und großflächig miteinander
verleimst, vielleicht solltest du die eine Anleihe aus dem Akustikgitarrenbau holen und Linings verwenden. Nur mal so als Idee...

So ich wünsche dir viel Spass beim bauen. Mach einfach mal, selbst wenn es nicht sofort perfekt wird, du wirst
alleine durch ausprobieren sehr viel lernen...

Gruß
Jürgen

P.S. Falls du das Projekt wirklich abschließt, hoffe ich, dass ich dann mal bei dir was Fräsen lassen darf...

[Alex]

Hallo
Erstmal vielen Dank fuer Eure Muehe, ihr helft mir wirklich sehr zu einer Entscheidung zu kommen und gebt Euch viel Muehe mit mir
@Poldi: Super Idee!! Damit bekomme ich auch gleich noch einstellungsmoeglichkeiten geschenkt, falls etwas nicht perfekt ist. Wird gemacht
@Jürgen: Das nennen ich mal ein Einstandspost! Liest Du schon länger mit? Danke fuer Deine ausführlichen Erlaeuterungen, das hilft nochmal aufs Wesentliche zu komemn... gerne kann dann jeder mal was fräsen (wenn es funktioniert )
@Max,Christian: Danke Euch fuer Euer Cave! Auch das hilft mir sehr aufzuzeigen wo ich wahrscheinlich zu blauaeugig bin. Ich will Eure Bedenken nicht übergehen (...warum fragt der Kerl, wenn er es dann doch so macht wie er will......), sondern will jetzt eher lernen...: Ich bau mal das Konstrukt aus Multiplex zusammen (Kosten <100Euro)...damit finde ich billig was zu lapprig ist und wo ich fehlkonstruiert habe (auch das wird passieren, kenn mich doch)...schlechte Teile mach ich dann mit Alu oder Stahl nochmal....
DANKE EUCH!!
Gruesse
Alex