Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

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TripleFan
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Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#1

Beitrag von TripleFan » 10.01.2016, 22:27

Nach langer Abwesenheit möchte ich mich mal wieder zu Wort melden.
Obwohl der Gitarrenbau bei mir seit mehr als zwei Jahren ruht schaue ich in letzter Zeit doch immer wieder mal im Forum vorbei. Dabei bin ich Mitte 2015 auf den Thread von ArnoMunich zur c´t-Hacks-Multiplex-CNC gestossen. Ich war wegen des extrem simplen Aufbaus sofort fasziniert von dem Ding. Den Wunsch nach einer CNC-Fräse trage ich ja quasi schon seit Beginn meiner Gitarrenbau-Ambitionen mit mir herum (immerhin auch schon seit 2006), da ich ja alle Planungen beruflich vorbelastet sowieso am 3D-CAD mache. Die Ableitung zu den nötigen Fertigungsdaten wäre für mich also ein "überschaubarer" Schritt.

Ich hab also Arnos Thread verschlungen, mir dann das c´t-Hacks Heft als PDF geordert, den Artikel inhaliert und dann mal angefangen eine grobe Planung am CAD aufzureissen. Aber wie das so ist, erschienen mir einige Details dann doch nicht ausreichend; mehr Aluminium statt Multiplex, mehr Z-Hub, etc.. Dazu kam, dass ich aus Restbeständen meines Arbeitgebers bereits Führungsschienen hatte, die eine Umkonstruktion nötig machen würden. Irgendwann war ich dann bei etwas angekommen, dass mehr Ähnlichkeit mit einer (verstärkten) ShapeOko, Openbuilds OX, oder auch den Konstruktionen von CNCRouterparts hatte.

Im Spätsommer 2015 hab ich dann per Zufall eine unbenutzte Linearachse von IEF für lau bekommen. Das Teil ist natürlich massiver und präziser als alles, was ich jemals selbst zusammenfrickeln könnte. Zusätzlich konnte ich noch ein paar gebrauchte Isel Linearführungen und einen Igus Lineartisch mit Trapezspindel abstauben.

Alles ziemlich cool, zog aber einen kompletten Konstruktionsneustart nach sich.
Die neue Planung heisst jetzt festes X-Portal (die IEF-Achse) und bewegter Tisch (Isel Führungen). Der Arbeitsbereich soll ~1200x600x200mm betragen.

Eine Besonderheit ist der Antrieb von Portal und Tisch, den ich momentan als Riementrieb plane. Das Besondere daran ist, dass ein Zahnriemen mit dem Rücken auf einem festen Träger verklebt wird. Ein zweiter Riemen, der "Arbeitsriemen", greift mit seiner Zahnung in die Zahnung des festen Riemens. Die Idee dahinter ist, dass Streckung, Umkehrspiel und Resonanzen der Riemen nicht mehr auf der gesamten Länge des Arbeitsriemens wirken, sondern nur noch in dem kurzen Bereich, in dem der Riemen um das Riemenrad geführt wird.
Das Prinzip wird oft als "Belt-on-Belt" oder "Servobelt" bezeichnet.
Mir ist natürlich bewusst, dass die Auflösung und damit die Präzision eines Riementriebs nicht an eine Lösung mit Trapez- oder Kugelgewindespindel heranreicht. Mir schien eine Riemenlösung anfangs aber einfacher zu fertigen (wobei ich das mittlerweile nicht mehr ganz so sehe), zudem ist der Invest in ein paar Meter Riemen und ein paar Riemenräder überschaubar, weswegen ich das jetzt erst mal so weiter verfolge und schaue, wohin mich das führt.
Als Riemen verwende ich momentan HTD 5M mit 10mm Breite, GT3 hab ich im Zulauf.
Eine Umkonstruktion auf Kugelspindeln ist aber immer noch möglich.

So, nach viel Text bringt mich das jetzt endlich zu dem, was ich momentan habe. Nämlich eine Konzeptstudie.
Die große Lienarachse aufgebockt auf der Werkbank. Antrieb über besagtes Riemensystem mit mitfahrenden Motor.
Darunter eine Linearführung, bei der der Antrieb steht und den Tisch "vorbeizieht".
Die Z-Achse besteht aus dem selben Führungstyp, wie der Tisch, der Antrieb ist eine Trapezspindel aus dem ausgeschlachteten Igus Lineartisch.
Das Ganze ist momentan nur provisorisch mit Zwingen fixiert und noch nicht ausgerichtet, aber die Achsen fahren immerhin schon mal.

In nächster Zeit würde ich den Tisch gerne verbreitern und mit einer zweiten (geschleppten) Führung versehen um fürs erste einen Arbeitsbereich von 600x600mm zu erreichen.
Dann möchte ich Genauigkeits- und Stabilitätstests machen um zu sehen, wo die Schwachstellen sind, die ich konstruktiv angehen muss.

Mittelfristig soll das Ding natürlich einen eigenen Unterbau bekommen, die Multiplexteile durch aluminium ersetzt und ggf. die Riementriebe durch Kugelspindeln ersetzt werden.

Steuerung erfolgt über einen alten PC mittels LinuxCNC.
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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#2

Beitrag von Titan-Jan » 10.01.2016, 23:03

Genial! Ich freue mich und werde das eifrig mitverfolgen!

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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#3

Beitrag von liz » 10.01.2016, 23:07

Schön, dass du wieder mal hier reinschaust! Freu mich auf den Thread!

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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#4

Beitrag von TripleFan » 10.01.2016, 23:10

Danke für die warmen Worte! ;)
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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#5

Beitrag von Poldi » 11.01.2016, 05:23

liz hat geschrieben:Schön, dass du wieder mal hier reinschaust! Freu mich auf den Thread!
dito.

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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#6

Beitrag von Haddock » 11.01.2016, 09:31

Hallo,

jup, da feru ich mich auch drauf.

Gruss
Urs

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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#7

Beitrag von Ganorin » 11.01.2016, 10:55

und ich mich erst :)

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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#8

Beitrag von TripleFan » 11.01.2016, 12:46

Freut mich, wenns euch alle freut... :D

Hier mal noch ein paar Videos, speziell zu riemengetriebenen CNC-Maschinen und deren Leistungsfähigkeit.

https://www.youtube.com/watch?v=CFiRlF8Bab8
Momus

https://www.youtube.com/watch?v=xm03YK9yt5Q
"Getunte" Shapeoko 2.
Die Schnittgeschwindigkeit finde ich für eine Hobbymaschine wirklich beeindruckend.

https://www.youtube.com/watch?v=qXjLuLqFb-U
Beispiel für eine Servobelt-Konfiguration.
Martin Barfoed hat einige sehr interessante und hilfreiche Videos zum Theme DIY-CNC auf Youtube.

https://www.youtube.com/watch?v=OdJoVh6DRPA
Erklärung und Demo des Servobelt.
Bell-Everman hält da ein Patent drauf. Mike Everman ist oder war aber bei CNC-Zone sehr aktiv und hat die Leute immer ermutigt dieses System in ihren Eigenbauten zu adaptieren und hat auch einiges an Hilfestellung und Erklärungen dazu gegeben.

HIER noch ein längerer Forenthread zur Openbuilds OX zum Gitarrenbau. Im letzten Drittel des Threads gibts auch ein paar Videos. Sieht mMn für eine relativ günstige Hobbymaschine bzw. Kit sehr brauchbar aus!
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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#9

Beitrag von TripleFan » 13.01.2016, 09:47

Ich hab gestern Abend noch ein paar Minuten Zeit gefunden und mein persönliches "Hello World" produziert. Ich hab das Ding als "Stiftplotter" laufen lassen und dazu ganz primitiv einen einigermassen spitzen Bleistift in die Spannzange der Frässpindel gesteckt. Damit hab ich dann ein Testmuster zeichnen lassen, dass ich irgendwann mal im Netz gefunden habe.
Sorry für die miese Handycam-Qualität
Sorry für die miese Handycam-Qualität
Fürs erste bin ich positiv überrascht! Die Größe des Plots passt schon seht gut, meine Steuerungsparameter scheinen also nicht komplett daneben zu sein. Die Linien treffen sauber aufeinander bzw. die Kreuzungspunkte scheinen sehr genau zu sein, was mMn. darauf hindeutet, dass die Maschine ein recht geringes Umkehrspiel hat. Der kleine Kreis im linken oberen Quadranten wurde z.B. zwei Mal gezeichnet und sieht dafür schon recht gut aus.

Problem natürlich ganz eindeutig, dass der Stift keinen Federausgleich besaß und deswegen die Linienstärken sehr stark variieren. Das muss besser werden.
Außerdem ist eigentlich noch nichts zueinander ausgerichtet. Mit meinem Präzisionsgeodreieck ( :lol: ) messe / schätze ich ~0,3° - 0,5° zwischen X und Y. Mal schauen...

Ich versuch heute Abend das Muster noch mal in besserer Quali einzuscannen und dann ggf. hochzuladen.
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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#10

Beitrag von TripleFan » 13.01.2016, 22:35

Hier noch mal ein Scan des Testplots, etwas nachgedunkelt für besseren Kontrast:
Ein paar Details, wo die Striche bereits erstaunlich gut aufeinandertreffen:
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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#11

Beitrag von Titan-Jan » 13.01.2016, 23:29

Das sieht doch schon mal nach was aus! Daumen hoch :-)

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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#12

Beitrag von Izou » 12.07.2016, 16:06

Coole Idee, mit dem Stift. Versuchst du es auch im nächsten Schritt mit ner Polystyrolplatte? Soll soweit sehr gut für die ersten Versuche geeignet sein. (think)
Gruss Marcel

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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#13

Beitrag von TripleFan » 12.07.2016, 22:31

Ja, die liegt schon lange bereit. Ich hatte zuletzt auch den Aufbau noch deutlich versteift und versucht noch etwas besser auszurichten.
Allerdings ist mir dann wieder mal das Leben dazwischen gekommen: wir erwarten demnächst noch mal Nachwuchs. Deshalb haben wir in den letzten Monaten massiv umgebaut und renoviert. Arbeiten an der Fräse sind dabei natürlich leider komplett auf Eis gelegt worden.
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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#14

Beitrag von Izou » 13.07.2016, 08:22

Na dann gratulliere ich mal ganz herzlich zum Nachwuchs. (clap3)
Gruss Marcel

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Re: Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

#15

Beitrag von TripleFan » 06.11.2016, 21:07

So, dann will ich mal wieder... Die letzten Monate waren sehr ereignisreich und nicht immer ganz einfach. Aber mittlerweile kommen wir wieder in ruhigere Fahrwasser und ich hab auch wieder etwas Zeit mich mit der Fräse zu befassen.

Zuletzt wollte ich ja gerne Fräsversuche in Styrodur unternehmen, bin aber dann nicht mehr dazu gekommen. Nachdem wir dann hier renoviert hatten und ich mal wieder einen Blick auf die Fräse geworfen habe musste ich feststellen, dass die provisorische Z-Achse nicht mal in der Lage war ihr Eigengewicht zu tragen und sich die Befestigung der Trapezgewindemutter gelöst hatte. :?

Ich hatte schon von vornherein geplant irgendwann eine neue Z-Achse zu bauen. Dann auch mit Kugelspindel statt Trapez und stabileren Führungen. Das hab ich jetzt halt einfach vorgezogen.
So, ohne längeres Geschwafel... Bilder:
CAD-Entwurf
CAD-Entwurf
Und in echt...
Und in echt...
Spindelaufnahme
Spindelaufnahme
Sieht so weit ganz massiv aus. Sind jetzt auch etwas höhere Verfahrgeschwindigkeiten möglich. Mal schauen, in welche Richtung ich jetzt weitergehe. Fräsversuche oder grösserer Tisch mit Kugelspindelantrieb...
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