Kurz vorgestellt: CNC Portalfräse

  • Hallo zusammen,



    Ich möchte mich und meine Portalfräse kurz vorstellen. Ich heiße Benny bin 22 Jahr alt und habe vor 3,5Jahren mit meinen Vater zusammen angefangen die Portalfräse zu bauen. Die Bauzeit an sich betrug etwas mehr als ein Jahr. Bilder vom Aufbau haben wir keine.


    Die Fräse ist an sich fast komplett mit Alu-Profilen aufgebaut. Benutzt wird sie hauptsächlich zum Gravieren und Isolationsfräsen aber auch um Alu zu bearbeiten. Als Steuersoftware kommt Mach3 zum Einsatz. Die Steuerung an sich, sprich die Endstufen und die restliche Elektronik ist fast alles Eingenbau. Am Anfang war sogar alles Eigenbau aber aufgrund von vielen Problemem habe ich schon viel an der Ursprünglichen Steuerung verändert.
    Zu beginn waren für alle Achsen L297 -L298 Treiberkarten im Einsatz. Zwischenzeitlich bin ich auf die SMC11 von Nanotec für X- und Y-Achse umgestiegen. Nur die Z-Achse hat noch die alte Treiberkarte drin. Die Schrittmotoren sind ebenfalls von Nanotec. X- und Y Achse haben einen Motor vom Typ ST5918M2008 verbaut (die Motorwicklungen sind seriell verschalten) und die Z-Achse hat einen Motor vom Typ ST5918S1008 verbaut (dieser ist parallel verschaltet).


    Als Spannungsversorgung wird ein Schaltnetzteil mit 35V und 150W verwendet.


    Hier ein paar Bilder der Mechanik. Den Tiefenregler habe ich letzte Woche durch eine bessere Konstruktion ersetzt. Bilder muss ich aber sert noch machen.
    Die Spindeln sind Trapezgewinde mit 12mm und müssten 4mm Steigung haben.


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    Vielleicht können sich ja mal die Profis die Bilder anschauen und mir sagen was Verbesserungswürdig ist.


    Im moment bin ich mit den Fräsergebnisen beim Isolationsfräse etwas unzufrieden. Wenn die Maschine diagonal fährt sehe ich am Fräsbild das der Fräser am rumeiern ist.
    Verantworlich mache ich da Primär die Spindeln. Ich habe bemerkt das sich in der Mitte der X-Achse sehr viel Spiel entwikelt hat. Nach ausen hin wirds aber besser, mit dem Umkehrspiel ist es hier denke ich nicht zu erklären.
    Was mir auch noch aufgefallen ist, ist das ich kein Festlager sondern nur Loslager habe. Das liegt einfach daran das es so geworden ist. In wie weit das die Gesamtperformance beeinflusst ist auch nicht klar.
    Folgende Eilgang-Geschwindigkeiten haben sich als sicher herausgestellt:
    X 800 mm/min
    Y 650 mm/min
    Z 450 mm/min


    Im moment habe ich so ein paar Gedanken das ich die Steuerung nochmal überarbeiten könnte. Ich habe mir da so vorgestellt andere Motoren mit mehr Dampf, ich denk da so an 3NM haltemoment und dazu digitale Endstufen. Die Überlegung ob ein SmoothStepper Sinn macht beschäftigt mich auch schon seit einiger Zeit.


    Ich denke das ich mich zuerst mal den Mechanischen Aspekten zuwenden sollte. Das ist eigentlich auch der Grund was mich dazu getrieben hat hier in das Forum zu gehen. Ich hoffe das ich ein paar hilfreiche Tips bekommen kann um meine Portalfräse weiter zu verbessern.


    Bin schon gespannt auf eure Ideen. ;)

  • Hey Benny,


    von mir erstmal Herzlich Willkommen :)


    Sieht doch schon mal gut aus, eure Fräse. Der Tiefenregler gefällt mir sehr gut!


    Ich bin zwar kein Profi, aber es gibt ein paar Dinge, die mir aufgefallen sind:


    Führungen: Es ist super, dass ihr unterstützte Führungen genommen habt, doch dann sollte man den kleinen Aufwand noch auf sich nehmen und diese ebenfalls unterstützen ;) Die vier Schrauben, die die Führungen halten sind nicht so das Wahre. Also wäre mein Tip, einfach Alu-Profile dahinter schrauben. Meist sind die Führungen und die Profile kompatibel, wodurch du nichts bohren musst. Das wird eurer Fräse noch mehr Stabilität verleihen.


    Trapezgewindespindel: Sind es TR 12x3 oder TR 12x4 Spindeln? Zudem sind Festlager obligatorisch. Wenn du keine Festlager hast, heißt es dass du die Spindeln star mit den Schrittmotoren verbunden hast. Das tut deinen Lagern der Motoren nicht gut und früher oder später werden die Stepper hopps gehen.
    Also einfach pro Achse ein Fest- und Loslager einbauen und flecible Kupplungen verbauen. Für die Z-Achse reicht ein Festlager. Damit kann man auch schnellere Geschwindigkeiten fahren.


    Portal: Wenn ihr das Portal verstärken würdet, dann könntet ihr auch Alu mit besserem Erfolg fräsen.


    Ich hoff ich konnte soweit helfen.


    Gruß


    Sergej

  • Hi Benny..ebenso solltest du diesen "Gurkendremel" rauswerfen..du glaubst nicht was das ausmacht ! :whistling:
    Denk mal über eine doppelte Motoraufnahme nach..also oben und unten.
    So tastest du dich Schritt für Schritt an das Problem heran.


    Beherzige auf jedenfall die Tipps von Sergej..das mit dem unterfüttern. :)


    Allzeit gut Fräs..viel Spaß hier.


    BTW. sieh dir mal die Seite von www.mixware.de an..dort schau mal nach der P2L..dort siehst du was Sergej meint ! ;)

  • Hi,


    Also ich habe gerade nachgemessen, die Spindeln haben 4mm Steigung.


    Der Arbeitsraum der Fräse ist ca. 480x480x120mm.


    Die Seite von mixware.de habe ich berreits ausfürlich studiert leider aber erst vor wenigen Monaten gefunden, sonst würde ich die Konstruktion nach meinen heutigen Wissensstand anders aufbauen. Seit ich diese Seite gesehen habe bin ich auch ganz schwer am überlegen was ich davon ohne größeren Aufwand und ohne gleich alle neu zu Konstruieren besser machen kann.



    Hier mal ein Bild meiner letzten Platine. Ist zwar schwer zu erkennen aber man sollte es sehen das der Fräser bei Diagonalfahrt am rumeiern ist.
    [Blockierte Grafik: http://img507.imageshack.us/img507/6592/foto0060a.th.jpg]


    Zu folgenden Überlegungen bin ich gekommen.
    Die komplette X-Achse auf eine Aluplatte schrauben und in diesem zuge gleich die Lager anpassen damit ich ein richtiges Festlager habe. Dies sollte gleichzeitig auch zur Versteifung des Portals in X Richtung beitragen.


    Beim Grundrahmen sieht das ganze schon schwieriger aus. Da dort die Y-Achse drin läuft und die Spindel kann ich schlecht Querstreben einbauen. Überlegt habe ich mir das ich Flachmaterialdrunter schrauben könnte. Ob das aber Sinn macht bin ich mir nicht so sicher. Weitere Überlegnung ist an allen vier Ecken Winkel zu verbauen wie bei der P1. Wie ich das Portal in Y Richtung verstärken soll weiß ich noch nicht. Fakt ist aber es muss hier etwas getan werden, da es sicher mit geringer Kraftanstrengung an den Schrauben als Drehachse verdrehen lässt.


    Meine Frage an dich Sergej ist ob es ausreichen würde einfach ein Alu Profil unter die Y Führungen zu schrauben, also ohne die Wellen auszubauen oder ob das eher kontraproduktiv ist weil die Wellen dann nur noch mehr nach unten gezogen werden würden. :?:


    Im moment bin ich auch am überlegen ob ich nicht das Aluprofil wo der "Gurkendremel" :D befestigt gegen 16mm Vollmaterial zu tauschen. Ob das wirklich stabilier wird ?( :?:


    Sagt mir einfach mal was ihr so von meinen Gedankengang haltet.



    Gruß
    Benny

  • Hallo Benny,


    warum lädst du die Fotos nicht hier hoch? ?(


    so ist es erstens nervig, man hat zich Fenster auf... :thumbdown:


    und zum 2ten sind irgendwann die Fotos wech, und der ganze Fred verliert an Bedeutung...


    Gruß Micha

  • Benny..durch ne stärkere Halterung wird die Lagerung der "Gurke" nicht besser..denk mal nach !


    Kannst du mal ein Foto deiner Fräse von unten machen..um zu sehen inwieweit man da nachrüsten kann !?


    Bin mal gespannt ! :rolleyes:

  • Hallo,


    ich war dann mal so frei und hab ein wenig rumgekritzelt.


    unterstuetzung.jpg


    Am besten wäre es, einfach die Profile hinter die Führungen zu schrauben und dann mit den Führungen zu verschrauben. Pauschal kann man nicht sagen, ob diese Methode das ganze verschlechtert, oder verbessert. Es kann sein, dass deine Führungen in der Mitte leicht durchhängen und durch die zusätzlichen Profile gerade werden, oder die Führungen verziehen sich. Es hilft dann nur, nach dem Umbau das ganze neu zu vermessen!


    An der Seite habe ich eine mögliche Unterstützung des Portals gezeichnet.


    Was mir noch einfällt: Du hast da ja richtig viel arbeit reingesteckt, und


    wären mir eindeutig zu langsam. Mit meinen Gewindestangen krieg ich 1200mm/min hin. Was passiert bei höheren Geschwindigkeiten?
    Wie verhält sich deine Fräse an den Rändern, oftmals ist es so, dass die Spindeln schräg verbaut sind, wodurch die Reibung und somit die erforderliche Kraft gegen Ende immer größer wird.


    Vielleicht kannst du ja mal mehr über deine Motorbefestigung zeigen. Wie sind die Schrittmotoren mit den Spindeln verbunden?



    Noch ein Tip, um das Problem mit der "Gurke" zu klären:


    Spann einen Stift in die Aufnahme ein. möglichst einen spitzen! Fahre mal deine Diagonalen ab und beobachte mal die Linien. Sind diese auch so unschön, liegts nicht an der Gurke ;)


    Gruß


    Sergej

  • Weil ich hier pro Post nur 3 Bilder hochladen kann. Naja und ich bin bei Imageshack ja angemeldet und hab extra ein Albung eingerichtet. Aber prinzipiell ist es mir egal wo ich sie hochladen tue. Wenn du mir sagtst wie lade ich sie gerne auch nochmal hier ins Forum hoch.



    Benny..durch ne stärkere Halterung wird die Lagerung der "Gurke" nicht besser..denk mal nach !


    Kannst du mal ein Foto deiner Fräse von unten machen..um zu sehen inwieweit man da nachrüsten kann !?


    Bin mal gespannt ! :rolleyes:

    Der Gedankenzug ging hierbei weniger in die Richtung Frässpindel besser Lagern sonder viel mehr der Grundsatz Gedanke "Wie wird die Mechanik stabiler".
    Eine doppel Lagerung der Kress ist aufgrund des ovalen Plastikgehäuses schlecht möglich. 2. Punkt ist im Moment steht ein Taschu der Frässpindel einfach auch aus finanziellen Aspekten nicht zu Debatte.


    Ich denke erstmal ist es wichtig das das Grundgestell "vernünftig verstärkt" wird.



    Sergej:
    Danke für deine Bemühungen. Anstatt Profile könnte man ja auch Flachmaterial nehmen, oder? Vielleicht sogar Stahl um die Masse zu erhöhen?
    So was ähnliches als unterstüzung des Portal schwebt mir auch im Kopf rum, nur über die konkrete Befestigung weiß ich noch ncht wie ich das machen soll. Da muss ich noch ein wenig überlegen.


    Ja die Eilganggeschwindigkeiten sind mir auch deutlich zu mager. Zum Isolationsfräsen und für manche Kunststoffe sind die noch fast zu wenig.
    Wenn ich sie höcher drehe passierts halt das der Motor irgendwann blockert, dass aber total unregelmäsig. Mal beim beschleunigen mal wenn der schon volle Fahrt hat, mal am Rand, mal in der Mitte. Das ist zumindest bei der X-Achse so.


    Der Y-Achse verzeihe ich das Geschwinidgkeitsdefizit noch gerade so. Mit 650mm/min ist sie zwar noch langsamer aber aufgrund der länge der Spindel und falscher Bearbeitung meinerseits hat sie einen Schlag und eiert dementsprechent ein wenig rum :whistling: . 12mm Spindel auf 800mm Länge ist halt nicht gerade durchbiegefest.


    Die Schrittmotoren sind über normale drehelastische Kupplungen verbunden. Die Z-Achse ist direkt mit dem Riehmenantrieb verbunde und 2:1 untersetzt.
    Die Ausführung des Antriebs der Z-Achse ist alles andere als ideal und ich denke daher kommt auch die niedrige Geschwindigkeit. Dazu kommt das der Motor der Z-Achse nur ein Haltemoment von 0,9NM hat.


    Also ich werde morgen Abend ein paar weitere rundum und Detailbilder machen.



    Gruß Benny

  • Hi Benny..erstmal sorry das Offtopic deinen Fred heimsucht !


    Ebenso deine Aussage zum Budget...nun sieht man klarer !


    Lade mal alle Bilder hier hoch..auch kommende..dann sehen wir gemeinsam weiter..so kostenneutral wie nur möglich ! ;)

  • Dazu kommt das der Motor der Z-Achse nur ein Haltemoment von 0,9NM hat.


    Gruß Benny


    Hallo Benny


    Meine kleine Portale hat auf allen Achsen nur Stepper mit 0.9Nm. Ich komme noch Schrittverlustfrei auf 2300mm/min.
    Daran kann es nicht liegen.
    Naja und Offtopic hin oder her. Der eine baut selber, der andere lässt liefern. Das ist eben der feine Unterschied.

  • Benny..in Post 10 erwähnst du Stahl. :thumbdown:


    Vergiss das sofort wieder..Stahl und Alu mögen sich nicht..schon gar nicht verschraubt oä.
    Stichwort: Unterschiedliche Ausdehnung ! ;)
    Bleib beim Grundmaterial und versuche "Kästen"..sprich Recht-oder Vierecke als Hohlkörper zu bilden..dieses ist der Schlüssel zum Erfolg.
    Ebenso schau dir bei Mixware mal das Thema Resonanz an ( und nicht nur dieses Thema dort )..lass dir Zeit sonst ärgerst du dich hinterher.
    Man kann auch mit wenig Materialeinsatz effektiv handeln.


    Ich denke zu deinen Probs werden dir auch die anderen noch viele wertvolle Tipps geben. ;)

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