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Sonntag, 11. Februar 2018, 14:21

Baubericht: Eigenbau CNC-Fräse

Hallo Freunde,

Im Anfang des 2ten Quartals letztes Jahr entschied ich mich für den Kauf einer CNC-Fräse. Nachdem ich meine Werkstatt bereits ein halbes Jahr um eine recht gute Heim-Drehbank erweitern konnte, war es an der Zeit, auch mit der Technik einen Schritt voran zu schreiten. Leider war die erste CNC-Fräse, eine China CNC-3040Z, alles andere als brauchbar. Durch die Reklamation beim Händler, welcher mir über die Hälfte des Kaufpreises rückerstattete - die Maschine dann aber trotzdem nicht wiederhaben wollte (die brauchen die fehlerhaft gebauten Mistdinger wohl auch nicht ^^), konnte ich mit dem Verkauf der Maschinenreste wenigstens ein kleines Plus einfahren.

Ich entschied mich daraufhin für eine Stepcraft-2/840. Im Grunde ein sehr gutes Maschinchen. Die Maschine ist mit maximal 2000mm/min im Vorschub viel zu langsam unterwegs, im Grundaufbau zu instabil und besonders die Z-Achse wurde nach meiner Meinung falsch konstruiert. Zwar könnte ich dies beheben, aber der Neubau einer eigenen Maschine war die bessere Wahl. Preislich liegt sie auch nicht deutlich über dem Neukauf eines SC-2/840-Bausatzes mit HF-Spindel, Spannzangensatz und Verlängerungskabeln für die Spindel.



Die neue Maschien sollte etwas größer werden. Natürlich grundlegend massiv, allerdings musste ich auch auf meinen Geldbeutel achten: Das Budget sollte maximal um 10% über dem Neukauf eines SC-2/840-Bausatzes inkl. HF-Spindel liegen, also bei ca. 2300€. Machbar? Wir werden sehen.

Am Anfang war die Planungsphase. Ich sammelte reichlich Infomaterial über die ganzen Bauteile, darunter die fest eingeplanten 40x160 Motedis-Profile, die Linearführungen und Linearwagen (China - aber ich sortiere die Fehlteile aus und reklamiere dann im Vorfeld), Kreuz- und Z-Achsen-Material, HF-Spindel, Kugelumlaufspindeln (16x5), und und und.

Dann gingen die Bestellungen raus.
Darunter:

- Linearführungssatz inklusive Kugelumlaufspindeln. Die Führungen (SBR16) messen 1250/1250/750/295mm. Die Kugelumlaufspindeln 1300/1300/800/350mm. Richtig gesehen - ich plane 2 Führungssätze für die Y-Achse ein (bei mir sind immer X- und Y-Achse getauscht), inkl. Linearwagen, Spindelhülsen, Los- und Festlagerienheiten
- Frässpindel 2,2KW wassergekühlt - natürlich aus China
- Motedis-Profile 40x160mm, Länge 2 x 1415mm, 5 x 615mm, 1 x 80x160 für den Portalbalken - 785mm lang.
- Energiekette
- Stecker, Kupplungen, Kabelmaterial, teils China, teils Deutschland
- Aluminiumplatten für die Kreuz- und Z-Achsengrundplatte (25mm Aluminium, 430x180mm)
- Kugellager zum entlasten und Auslagern der Schrittmotoren vom Zahnriementrieb
- Zahnriemenscheiben Profil M3, 44 Zähne, sowie HTD-Zahnriemen 9 und 15mm, ca. 315 und 1920mm lang
- Antriebsset, bestehend aus Leadshine MX3660 Triple-Endstufe und 3 Schrittmotoren 3Nm von Sanyo Denki.


Im Groben sollte das aber erst einmal reichen ^^.


Als die wichtigsten Teile dann endlich eintrafen, ging es ans Maßnehmen und Erstellen einer 3D-Zeichung im CAD...
Das Ergebnis war schon recht vielversprechend. Und so soll die Maschine später einmal ausschauen:

Draufsicht


Frontansicht


Seitenansicht


3D-Modellskizze



Mal schauen, ob ich mit meinen ganzen Berechnungen am Ende richtig liege. Immerhin musste ich beispielsweise die Aluprofile bereits im Vorfeld bestellen - da kann ich später kaum noch was ändern, wenn z.B. der Portalbalken nicht passt.


LG - Maik

2

Sonntag, 11. Februar 2018, 16:46

Dachte du möchstest Nägel mit Köpfen machen.
Dann spare nicht an den Führungen und kaufe richtige Linearführungen und zwar Vorgespannte und nicht diese unterstützen Rundführungen.
Bei der längsten Achse z.B. sind 2 Schienen mit jeweils 2 Führungswägen von den guten Linearführungen besser als 4 von den günstigen Rundführungen.
9mm HTD Riemen ist auch zu schwach ausgelegt. 15mm überall ist gut.
Zudem möchte ich dir noch eine große Kiste voll 90° Aluwinkeln ans Herz legen um damit sämtliche Ecken zu versteifen.
Minicopter Diabolo 800 Black Edition
SAB Goblin 700 Black Thunder
Henseleit TDR II

Align T-Rex 800E Pro

Jeti DS16 Carbon Edition

Elprog Pulsar 3+

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »officejet« (11. Februar 2018, 16:52)


3

Sonntag, 11. Februar 2018, 20:11

Hallo und danke für deine Antwort.

Rechteckige Linearführungen kosten mehr als das 4fache. Sicher - es würde dann eine einfache Ausführung ausreichen, jedoch ist das preislich wirklich nicht drin. Naja, und andere bekommen es mit den unterstützten Führungen ja auch auf die Reihe, ne vernünftige Maschine zu basteln
Die Rails sind insoweit auch alle Ok. Schnurgerade, keine nennenswerten Toleranzunterschiede (kleiner 0,005mm) und sehr gut oberflächengehärtet. Lediglich die Wagen - da streiten sich die Geister. Ich verwende ausschließlich jene Wagen, die leicht und ohne zu hakeln laufen. Der Rest wurde reklamiert und anstandslos Ersatz geliefert.
Die doppelten Führungen stützen das Portal wegen dem recht hohen Kippmoment recht gut ab. Die doppelten Spindeln verhindern das Querziehen des Portals bei einseitiger Belastung.

Ne ganze Kiste voll Winkel? Ich hab 30 Stück bestellt - reichen sicher aus für den Grundrahmen.
Die meisten Hobbiisten bauen, im Gegensatz zu mir, ihre Maschine mit 2 Längs- und 2 Querprofilen 40x40 bzw. 60x60 auf, und das mit bis zu 2m Fahrweg und ohne Zwischen-Querversteifungen. Denke, dass ich da mit meiner Konstruktion schon recht gut dabei bin.

Stahl möchte ich übrigens nicht bearbeiten - nur Alu und Holz.

Der 15mm-Riemen muss das Portal antreiben. Warum sollte denn da ein 9mm-Riemen, der nur die Z-Achse raur ukd runter kurbeln muss, nicht ausreichend sein?


LG

4

Sonntag, 11. Februar 2018, 20:15

Beim Eintauchen kommen ganz schöne Kräfte zusammen und du möchtest ja sicher eine glatte Oberfläche haben.
Daher sollte da nix Flexen. Die Mehrkosten sind ja auch mehr als Überschaubar.

Das Verkanten des Portals verhinderst du ja eigentlich schon ziemlich gut durch die zwei Spindeln, du musst nur schauen das diese auch wirklich Synchron laufen.
Minicopter Diabolo 800 Black Edition
SAB Goblin 700 Black Thunder
Henseleit TDR II

Align T-Rex 800E Pro

Jeti DS16 Carbon Edition

Elprog Pulsar 3+

5

Montag, 12. Februar 2018, 05:09

Hallo,

das wird Dank des Zahnriemens und einer DIY-Spannvorrichtung sicher kein Problem werden.

Ich finde es selber schade, dass ich keine teure Bosch Rexroth-Linearschienen verwenden kann, da wirklich viiiiel zu teuer. Trotzdem bin ich zuverlässig, dass mein Konzept aufgeht. Wie gesagt - andere schaffen das ja auch ;).

Auf jeden Dall werden vorher aber alle unterstützten Linearführungen zerlegt, die Gewinde sauber nachgeschnitten und gereinigt, die Unterstützungen entgratet und vernünftig alle Bohrungen gesenkt.
Die meiste Nacharbeit gibts bei den Linearwagwn. Sämtliche Bohrungen sind zwar tief genug, die Gewinde jedoch nur ca. 6-10mm eingeschnitten. Die werden dann erst einmal auf volle 15mm MindestTiefe gebracht.

Den Riememtrieba am Kopf hätte ich auch gern durch einen Direktantrieb gestaltet, nur hab ich im Keller nur eine Deckenhöhe von der Werkbank aus von 875mm. Höher darf die Maschine später nicht werden...

6

Montag, 12. Februar 2018, 22:37

Nachdem die Profile dann eintrafen, konnte es auch mit den ersten Montagen losgehen.
Also flux den Grundrahmen zusammengebaut - ich konnte mich einfach nicht zügeln ^^.






Nur mal so probehalber die Linearführungen und Spindeln aufgelegt...




Ja, sind zu kurz, wie alle anderen Rails auch... Passiert ^^. Hab mir dafür aber schon was Passendes überlegt, was auch gut funktionieren wird.


Möhrchen

klarisatec

RCLine User

Wohnort: Oberfranken

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7

Dienstag, 13. Februar 2018, 06:17

Linearführungen / Führungen

Hallo Maik,

ich sehe das ähnlich wie meine Vorschreiber. Warum verwendest Du nicht doch lieber Linearführungsschienen?

Zitat

Ich finde es selber schade, dass ich keine teure Bosch Rexroth-Linearschienen verwenden kann, da wirklich viiiiel zu teuer.


Warum Bosch-Rexroth? Eine ähnliche Überlegung hatte ich bei meiner Fräse zu Beginn auch und habe nun THK Schienen und Hiwin Spindeln im Einsatz. Sicherlich ein etwas kostenintensivere Lösung, aber das Ergebnis wird dich belohnen. Wenn Du die Führungen direkt beim Händler in China kaufst, sieht es mit dem Preis schon gar nicht mehr so schlimm aus ... :ok:

Es kommt alles in einer Holzkiste, die Lieferzeit ist überschauner und der Service per Email war bei mir weltklasse. Evtl. ist das ja doch noch mal eine Überlegung wert.

Ich werde auf jeden Fall gespannt mitlesen.

Weiterhin viel Erfolg.

Gruß Markus
»klarisatec« hat folgende Bilder angehängt:
  • 9085 - Holzkiste.JPG
  • 9086 - Führungen und Spindeln.JPG
Vario Bell 230, Joker 3, T-Rex 450, AW609 im Bau

8

Dienstag, 13. Februar 2018, 21:09

Hallo Freunde,

Bitte versteht mich nicht falsch. Es liegt nicht am Willen, sondern am nötigen Kleingeld. Meine Frau und ich erwarten ein Baby. Zwar haben wir uns ein kleines finanzielles Polster angespart, aber trotzdem sind bestimmte Sachen einfach nicht erschwinglich.
Mein Linearführungssatz inkl. der KUS hat 305€ gekostet - plus 90€ Zoll und den überzogenen FedEx-Gebühren (über diese Odyssee mit diesem Drecks-Verein schreibe ich erst gar nichts weiter - denkt euch euren Teil ^^). Dagegen kosten HiWin-Führungssätze locker um die 1000€ - plus gut und gerne 250€ EfUSt und Zoll. Der Transporteur hält auch noch mal die Hand auf. Das sind dann über 1300€ für solche Schienen.

Ich achte schon sehr darauf, so hochwertige Komponenten wie finanziell machbar zu beschaffen. Deshalb auch ein HighEnd-Antriebsset mit Danyo-Denki-Steppern und einer Leadshine-Endstufe, keiner 800W-Spindel sondern gleich 2,2KW. Und auch beim Plattenmaterial für den Portalrahmen, Aufhängungen und Rahmengestell versuche ich, so gut es irgend möglich ist, keine minderwertige Ware einzusetzen. Aber irgendwo sind dann doch Grenzen, die nicht überwindbar sind - und 1300€ im Gegensatz zu knapp 400 sind so eine.
Und ich nehme mir schon seeehr viele schlechte Beispiele gefertigter DIY-Fräsen zur Brust, um dieselben Fehler nicht auch zu machen. Als Beispiel: Was nützt einem eine CNC-Fräse, wenn man das Portal so klapprig aufbaut wie ein Lämmerschwanz, mit Portalbalken, die noch nicht mal miteinander verbunden sind, gelle?!?

Ich bin jedenfalls zuversichtlich, dass meine Maschine wesentlich besser und genauer arbeiten wird als meine Stepcraft ;). Bin halt kein Profi im Bau von CNC-Fräsen, wie die wenigsten von uns Modellbauern ;).



Weiter im Baubericht:

Bei Ebay ergatterte ich eine geeignete Aluminiumplatte, mit welcher ich später die Z-Achse und Kreuzplatte herstellen könnte. Ich hatte wirklich unverschämtes Glück im Unglück, denn solche Angebote gibt es wirklich nicht jeden Tag - und dann auch noch um 10€ günstiger beim "Preis vorschlagen"...
Die Platte mass 500x450x25mm und kostete mich (inkl. Versand) 57€ - daraus bekomme ich auf jeden Fall alle Teile heraus, die ich brauche. Und es bleibt sogar noch ein wenig für die späteren ersten Fräsversuche auf der neuen Maschine übrig ^^.

Der Verkäufer wusste, gar nicht, welch gutes Material er da verkaufte. Das war kein einfaches AlMg3 oder vergleichbar, sondern eine richtig gut fräsbare Legierung.
Hab die Platte dann auf Arbeit auf Soll-Außenmaße fräsen lassen. Daheim fräste ich mir dann eine 2mm tiefe Plattenauflage in die Opferplatte. Dauert mit einem 6mm-Fräser zwar ne Weile, aber was solls. Anschließend brauchte ich die Platte nur noch reinzulegen und seitlich ein wenig zu klammern. Niederhalten war nicht weiter notwendig - jede Platte wiegt schon ein paar Kilochen - die hopst von alleine nicht nach oben ^^.
Dann die Platten erst beidseitig mit dem 6mm-Fräser sauber geplant (0,3mm Zustelltiefe). Dann gings mit der Vorderseite der Kreuzplatte los...



Im obigen Bild seht ihr auch, welches Fräsergebnis die etwas labberige Stepcraft erzeugt. Gerade auf den Querbahnen sieht man einen Wechsel zwischen heller und dunkler Kontur. Auf der dunklen fräste die Maschien vibrationsfrei, auf den hellen Stellen jedoch begann der Spindelträger zu flattern.

Von der Rückseite der Platte hab ich leider kein Foto mehr gemacht. De Fakto musste ich aber beide Seiten fräsen, da auf der Rückseite ebenfalls Taschen und sogar Nuten für Stützplatte und Lager- bzw. Motorträger eingearbeitet werden mussten.

Dann kam die Z-Achsen-Grundplatte an die Reihe. Auch hier - erst planen, dann fräsen. Allerdings brauchte ich diese nur von einer Seite bearbeiten...




In die Z-Grundplatte hab ich gleich mehrere 6,8mm-Bohrungen eingefräst (konventionell auf Tiefe durchgebohrt) und mit einem M8-Maschinengewindebohrer nachbearbeitet. So kann ich die Spindel später in unterschiedlichen Höhen montieren - so wie ich es brauche.
Ich muss schon sagen: Der Spindelträger ist schon ein echt fetter Brummer... Sehr massiv...




Vor der Montage der Linearschienen hab ich die Unterstützungen demontiert, sämtliche Gewinde nachgebohrt und von Spänen gereinigt. Schrauben, die mit dem Gewinde schon auf "halb 8" hingen komplett ersetzt. Dann alles montiert, aber noch nicht fest angezogen. Ausgerichtet werden die Schienen erst dann, wenn die Kreuzplatte fertig ist. Erst mit dieser kann ich die exakte Parallelität der Schienen feststellen, damit die Z-Achse im laufenden Betrieb nicht klemmt. Wäre ärgerlich...




LG - Möhrchen