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Dienstag, 18. April 2017, 17:22

Sperrholzfräse mod. - ein CNC Projekt entwickelt sich

Sperrholzfräse mod. - ein CNC Projekt entwickelt sich - ein Review

Hallo RC'ler!
Im Laufe des Jahres 2015, nach dem Absturz eines großen Holzfliegers, entstand der dringende Wunsch endlich selbst CNC-fräsen zu können. Das c't Projekt in der c't Hacks 1/2014 hatte ich bereits 14 mal durchgelesen und fand, dass es meinen Anforderungen am nächsten kam. Sowohl was Fläche als auch Vereinfachung anging (Riemenantrieb). So fing ich an zu zeichnen und nebenbei weiter zu recherchieren. Heraus kamen einige Änderungen am c't Konzept:

1. Die Fläche
2. Die Aufdoppelung mit Holzstreifen
3. Die "Flaschenzüge" auf X und Y
4. Die Umlenkungen der Riemen
5. Die fehlende/unbefriedigende Spannmöglichkeit der Riemen
6. Die gesamte Z-Achse, Zukaufteil aus Plastik

Meine Änderungen sahen schließlich folgendermaßen aus:
1. Die Maße wurden geändert von 1000 x 500 auf 1000 x 650 (da durch die Konstruktion viel Fräsfläche in der Breite verloren geht)

2. Unter die 18mm Siebdruckplatte als Grundplatte habe ich einen Rahmen aus 30x30 Bosch Profilen mit Querträgern verschraubt. Das macht die Platte steifer als die Aufdoppelung mit Holz und gibt flexible Möglichkeiten für Anbauten, z.B. die X-Motorhalterung, die X-Endschalter, die Umlenkung für den X-Riemen.

3. Die c't hatte schwache Motoren und deshalb diese Flaschenzüge zur Erhöhung des Drehmoments eingeführt. Nachteil: durch die doppelt so langen Zahnriemen (egal ob stahl- oder glasverstärkt) verdoppelt sich auch das Umkehrspiel in den Achsen. Deshalb habe ich 2 und 3Nm Motoren und einen einfach umgelenkten Riemen auf X vorgesehen. Das funktioniert gut!

4. Die Umlenkung der Riemen erfolgt im c't Projekt über Kugellager auf Holzklötzen. Das war mir nicht stabil genug und ich wollte den Riemen nicht unter Spannung ständig auf den Zähnen laufen lassen, abgesehen vom unangenehmen Geräusch. Meine Umlenkungen habe ich so konstruiert, dass sie flexibel anbringbar sind, die Riemen über kugelgelagerte Riemenscheiben im Eingriff laufen und gleichzeitig

5. über diesen Halter/Umlenkung ordentlich gespannt und fixiert werden können. Die Bilder/Videos erklären hoffentlich mehr dazu.

6. DIe Zukauf-Z-Achse, - da wollte die c't Redaktion wohl nicht mehr und nur noch das Ding fertig haben - ist lieblos konstruiert und billig gearbeitet. Eine Konstruktion in ABS oder POM, freitragende Rundschienenlagerung in Kunststoff, Gleitführungen. Eingebautes Spiel also. Damit kann man evtl. Weichholz, Balsa, dünnes Sperrholz fräsen, aber bei dickerem/härterem Material macht sich das Spiel unangenehm bemerkbar. Außerdem biegt sich das Material selbst. Dazu gibt es auch Videos auf YT. Die Folge sind ungenaue Fräsergebnisse, Rattermarken, brechende Fräser und schlechte Fräsgeräusche.
Leider wurden auch in den Folgeheften keine echten Alternativen vorgestellt.
Ich bin also dazu gekommen, eine befriedigende Z-Achse selbst zu konstruieren. Da ich schon eine 1-Achs- und eine Platinenfräse erfolgreich in Betrieb genommen hatte, war mir klar dass das Arbeit bedeutet. Heraus kam eine Grundplatte aus 15mm Alu, eine 15mm Linearschiene mit Kugelumlaufwagen, ein kräftiger Motor NEMA 23 und erneut ein Riemenantrieb, der mir für diesen Zweck genau genug erschien. Zu dieser Z-Achse gibt es in meinem Kanal (YT - MrMiffy08 ) ein extra Video. Mittlerweile habe ich eine noch etwas verbesserte Version in Gebrauch und biete diese auch als Kickstarter Projekt komplett fertig montiert an. Wer interessiert ist, suche einfach mal nach kickstarter sperrholzfräse Z-Achse.

Mittlerweile ist meine Sperrholzfräse seit einem guten Jahr im Einsatz und hat schon einiges zerspant: Multiplex bis 22mm, Sperrholz alle Arten, Platinenmaterial, Hartfaser, POM und sogar Alu-Frontplattenmaterial 3mm. Auch dazu ein eigenes Video: "Sperrholzfräse goes Aluminium" - das ist aber nicht wirklich der Favorit dieser Fräse ...
Das eigentliche Projekt, den Flügel meiner ASK-8 zu fräsen, liegt noch im Hinterkopf, die Zeichnungen sind noch nicht fertig, aber ich hoffe, dass das dieses Jahr noch in die Tat umgesetzt wird.

So, jetzt noch ein paar Fotos dazu und dann könnt Ihr mich zerreißen..... :nuts:

Und wer jetzt noch Fotos von der endgültigen Z-Achse sehen will, besuche bitte mein Google Album

; ; ; ; ;
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Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »mrmiffy« (18. April 2017, 17:45)


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Dienstag, 18. April 2017, 18:35

Für Selbstbau nicht schlecht, da sich dein Riemen aber unter Spannung längt wirst du damit nie großarig Fräskräfte aufnehmen können.
Die Führungen wo du da hast sind auch nicht Vorgespannt, da ist also auch schon Spiel drin.
Vereinkollege hat auch eine Fräse aus Siebdruckplatten, die verzieht sich auch je nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit.
Portaldurchlass ist auch sehr gering. Negativformen kanst du so nicht fräsen.

Wenn man sie aber als reine Plattenfräse für Sperrholz und Balsa nutzt erfüllt sie sicher ihren Zweck.
Mich wundert nur das die so langsam ist bei Eilgangfahrten. Bei Riemenantrieb kann man da doch richtig Fahrt machen.
Meine Sorotec Al0605 macht 6m Eilgang/min und da ginge noch mehr, wenn man wöllte.
8er VHM Fräser 15.500U/min 1,5m Vorschub und dann 3mm tief weg nehmen. Da kommt man mit dem Fegen nicht hinterher.

Du kannst in Alu mit dem 3er Fräser ruhig Vollgas geben. 7.000U/min sind da echt nix, außer du hättest nur einen HSS Fräser verwendet.
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3

Dienstag, 18. April 2017, 19:15

Hallo officejet,

na klar, jede Konstruktion hat ihre Schwächen. Mein Ideal wäre auch eine KUS in Z zu haben. das wär aber einfach ein Hunderter drauf. Und eine zweite Führung, auch noch mal 40-80, je nach Qualität. Ich habe bisher mit dem (stahlverstärkten) Riemen noch keine Probleme bzgl. Fräskräften festgestellt. Aber klar, das ist ein Problem da muss man drauf achten. Immer mal nachspannen. Ich habe da noch Ideen wie man das komfortabel machen kann.

Richtig, ist als Plattenfräse gedacht, Formen hatte ich nicht im Visier. Aber die Durchlasshöhe meiner SHF wird gerade um 9,5 mm erhöht, weil bei 22er Holz doch die Spanner manchmal im Weg sind. Optimierungen gibt's überall! Ich wollte aber bewusst nicht die Höhe haben wie c't sie vorgeschlagen hatte, mit Rücksicht auf die Stabilität der Z-Achse. - Meine Garage wird geheizt, aber logisch, Holz arbeitet. Zum Glück muss ich damit keine Teile auf 1/10 herstellen.

Ja, mit dem Tempo ist nicht das Maximum eingestellt. Ich habe gerade erst die Endstufe der X-Achse durch eine Leadshine ersetzt, das hat noch mal was an Performance gebracht. Wenn ich das ausreize komme ich im Eilgang auf min. 5m/min und mehr, da bin ich noch nicht am Anschlag und hab auch noch kein Video dazu. War bisher auch noch nicht das Wichtigste. Aber jetzt wo du's sagst.... ;) Y bekommt auch noch eine Leadshine.

Deine Tipps mit den Fräsparametern für werde ich noch mal testen. Ich bin da in der Tat sehr vorsichtig, meine Fräser sind mir lieb.
Ist mit dem 8er VHM mit 15k und 1500 bei 3mm tief auch Alu gemeint? OK, Deine Sorotec ist aber auch in einer anderen Liga unterwegs.
Für eine Holzfräse dieser Art - das wär schon heftig.

Wie gesagt, ich arbeite daran und eine Hobbyfräse ist ja ein Dauerprojekt, man lernt ständig dazu!

In diesem Sinne, und danke für das Feedback! :prost:
MrMiffy
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4

Dienstag, 18. April 2017, 19:28

Ist mit dem 8er VHM mit 15k und 1500 bei 3mm tief auch Alu gemeint?
Klar in Alu. Da vibriert nix. Wenig Schittiefe und viel Vorschub, dann hört man richtig die Aluspäne schmatzen.
In POM habe ich auch schon 75mm tief mit einem 12mm VHM Fräser gearbeitet.
Immer in 3mm tiefen Stufen herunter gearbeitet, das ging problemlos. Nur auf 75mm Höhe Schlichten, da hat es dann angefangen zu vibrieren.

2mm Alu fräse ich mit einem 2mm VHM Fräser von Sorotec.
In einem Schnitt bis auf Z-2,5 Eintauchen mit F60 und dann mit F320 die Kontur ausfräsen und das bei 15.500U/min.
Das ganze im Gleichlauf, da hält der Fräser mehrere Stunden und die Flächen werden absolut glatt.
Kühlung mit Fogbuster.

Als CAM nutze ich Estlcam in Verbindung mit Eding CNC.

Ich kaufe da eher einmal was richtiges und fertig. Hobby zum Hobby brauche ich nicht.
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5

Dienstag, 18. April 2017, 19:50

Mit dem Riemen sehe ich überhaupt kein Problem. Ich habe seit 15 Jahren eine Eigenbau Fräse wo die Spindel mit Riemen angetrieben ist.
Bis jetzt noch nicht einmal nachgespannt.
Die war in den ersten 10 Jahren fast jeden Tag in betrieb.
Alu fräse ich damit auch.
Aber um Holzmodelle zu bauen ist mein größer Fräser 2 mm dick. Aber meistens nur 1 oder 1,5 mm. Da hat man keine hohen Kräfte.

Aber ich weis. Es gibt auch Modellbauer die Balsa 1/1000 mm genau fräsen können.

Gruß
Werner
Ich habe nicht genug Geld um billig einzukaufen.

6

Dienstag, 18. April 2017, 20:05

Ich habe seit 15 Jahren eine Eigenbau Fräse wo die Spindel mit Riemen angetrieben ist.
Bis jetzt noch nicht einmal nachgespannt.
Bei dir treibt dann der Riemen eine Gewindespindel / Kugelumlaufspindel an, das ist bei mir auch so.
Bei ihm hält der Riemen aber zugleich auch den Schlitten.
Das sind schon zwei paar Schuhe, durch die Gewindespindel hat man eine Übersetzung und eine gewisse Selbsthemmung.
Hier jedoch gehen alle Kräfte auf den Riemen und so ein 2m langer Riemen dehnt sich auch schon mehr als ein 20cm langer. Temperatur / Kräfte / Schwingungen
Der Riemen flext unter Belastung hin und her und genau das verhindert eine spielfreie Kugelumlaufspindel.
Schau dir sein Youtube Video zum Alu fräsen an, da muss er bei einem 3mm Fräser schon den Motor festhalten, damit genau das Verhalten gedämpft wird.

So baut man 3D Drucker, Plotter und Brennschneidanlagen. Das sind alles Maschinen wo es auf hohe Verfahrgeschwindigkeiten ankommt und keine hohen mechanischen Kräfte auftreten.
Im Gegensatz halt zu einer Fräse. ;)
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7

Dienstag, 18. April 2017, 20:21

Er will aber Holzflugzeuge bauen.
Da arbeitet das Holz mehr durch Feuchtigkeit und Temperatur als alles andere.
Auch wenn die Fräse auf ein 1/100 mm genau ist kann man noch lange kein Holz auf ein 1/100 genau fräsen.
Also was soll das ganze mit der Genauigkeit.
Ich habe nicht genug Geld um billig einzukaufen.

8

Dienstag, 18. April 2017, 20:29

Schau mal ab 3:25.
https://www.youtube.com/watch?v=GsNQWfImATk&t=312s

Es geht ja nicht nur um Präzision, sondern auch um Oberflächengüte und Werkzeugverschleiß.
Also ich kenn das anders. Ist mehr Alu zerstäuben als Fräsen.
Meiner Meinung nach ist der Riemen da ein gutes Stück dran Schuld. Die nicht spielfreien Rundführungen natürlich auch.

Für nur Sperrholz fräsen ist natürlich die Anforderung sehr gering, aber dabei bleibt es ja meist nicht.
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9

Dienstag, 18. April 2017, 20:42

Wieviel Jahre Flugmodellbau hast du denn schon gemacht?
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10

Dienstag, 18. April 2017, 20:46

Ich habe mich eingehend mit Maschinenbau auseinandergesetzt und in der Industrie verwechselt auch keiner den Plotter im Büro mit dem BAZ in der Werkstatt.
Er scheint ja offensichtlich auch Aluminium zerspanen zu wollen und dafür ist sie ja nicht wirklich Geeignet. Da nützt es auch nichts, wenn da Styrodur wie Butter durch geht.
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11

Dienstag, 18. April 2017, 20:51

Ich habe jetzt 15 Jahre Modellbau hinter mir und sehr viele Modelle gebaut.
Für das Geld was deine Fräse mehr gekostet hat habe ich mir lieber andere Werkzeuge gekauft und es nicht bereut.

Man braucht nicht immer den Rolls-Royce um vom Bäcker zu fahren.
Ich habe nicht genug Geld um billig einzukaufen.

12

Dienstag, 18. April 2017, 20:57

Modelle kaufe ich eher fertig und optimiere dann.
Ich hab doch keinen Rolls Royce, das ist eher ein Golf.
Rolls Royce wäre eine Mineralgussfräse.
Werkzeug habe ich auch noch das ein oder andere Teil. ;)
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13

Dienstag, 18. April 2017, 21:02

Du solltet noch mal versuchen zu verstehen was oben steht.
Gerne noch mal für dich "Sperrholzfräse" und da braucht man keine Fräse die in der Industrie eingesetzt wird.
Ich habe nicht genug Geld um billig einzukaufen.

14

Dienstag, 18. April 2017, 21:08

Und ich habe lediglich versucht darauf hin zu weisen das ein reiner Riementrieb ungeeignet ist Fräskräfte aufzunehmen.
Bei Sperrholz und einem 1mm Fräser mag das noch gehen, wo die Grenzen anfangen sieht man ja schön im Video.
Und ich wollte lediglich drauf hinweisen das ein 3er Fräser in Alu quasi nix ist und meine Anlage ist auch weit weg von Industrie.
Nur wenn man sowas baut, dann sehe ich es als schlecht investiertes Geld an, wenn man da im Prinzip nur einen Schneidplotter hat.
Mit ein paar entscheidenden Modifizierungen wäre mehr drin.
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Dienstag, 18. April 2017, 21:09

Nein, das mit dem Alu zerspanen ist eher ein go-to-the-max Versuch gewesen. Für Alu und anderes habe ich direkt daneben anderes Gerät stehen.
Für Alu ist die Sperrholzfräse einfach nicht konzipiert. Nicht vom Antrieb her und nicht von den Führungen. Es war eher der Versuch zu beweisen, dass das im Prinzip geht. Mein Schlussplädoyer im Video lautet auch genau so. "Im Prinzip geht's - aber nicht schön."
Man muss bei solchen Maschinen eben die Grenzen sehen. Ich würde auch nie auf die Idee kommen, diese SHF mit der Sorotec zu vergleichen.
1. andere Liga vom Geld her 2. andere Liga vom Einsatzzweck her.

Ach so, immerhin habe ich für unter 1000.- einen Schneideplotter für 22mm MPX und alles was dünner ist. und das macht diese Fräse ganz gut. Für meinen Zweck gut investiert.
Deine Sorotec hat was gekostet? 3,5k alleine für die Mechanik? OK, noch Motoren, Steuerung, Kabel, Kleinkram, da sind wir schnell bei 5-6k. So viel ist mir Männerspielzeug nicht wert.

Also, nicht Äpfel mit Birnen vergleichen dann gibts auch keinen Streit.
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »mrmiffy« (18. April 2017, 21:25)


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16

Mittwoch, 19. April 2017, 10:18

Bevor man schlaue Ratschläge gibt sollte man das mal ausprobiert haben.
Dann merkt man sehr schnell das es mit dem 8 mm Fräser nichts wird.
Wenn man dann die erste Handvoll Fräser abgebrochen hat weil man meint mit den dünnen Fräser mit 10m/sec durch das Holz fahren zu müssen kommt vielleicht die Einsicht das man langsamer fahren muss weil die Drehzahl fehlt. Auch hält der Fräser keine großen Kräfte aus.
Dadurch braucht dann die Fräse auch nicht mehr so extrem stabil sein.
Allerdings sollte das nicht anfangen zu rattern.
Es gibt genug Fräsen die Spiel haben und man da in der Software Umkehrspiel einstellen muss.
Die Praxis hat gezeigt das es funktioniert.
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