Think bigger (Eigenbau CNC Planung und Baubericht)

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    • Think bigger (Eigenbau CNC Planung und Baubericht)

      Hallo zusammen,

      an sich bin ich mit meiner CNC Fräse sehr sehr zufrieden und hat mir sehr viele tolle Projekte gefräst.
      Ich denke aber jeder hat etwas an seiner Fräse das ihn stört, bei mir ist es der Bauraum.
      Also muss ne neue Fräse her.

      Was sind meine Vorgaben:
      - 2500 auf 1250 mm (wobei hier könnte es ein wenig weniger werden habe nämlich festgestellt das ich die Platten, garnicht in den Keller bekomme wo se hinsollen, aber ich denke es dürften dann so 2400 - 2450 mm werden)
      - 25 mm Führungen von CNC Discount Orange (hatte bis jetzt immer nur Supported Rails verwendet)
      - wer hätte es gedacht, Holz für den Bau der Fräse :) 21mm Siebdruckplatte
      - Fräsmotor gibt es 2 Varianten Chinaspindel 2,2 KW Wassergekühlt oder 2,2 KW Luftgekühlt
      Habe bis jetzt 2 Waku Spindel mein eigen genannt, aber bei der Größe wäre wohl das eine oder andere Problem bzgl Wasser Leitungslänge.
      Aber da muss ich mal schauen was ich mache
      - Antrieb, da bin ich mir noch ein wenig unschlüssig da gibt es mehrere Optionen

      Variante 1:
      - Zahnstangenantrieb (Modul 2 schrägverzahnt mit Strinradantrieb)
      - Nanotech Übersetzungsgetriebe
      - Nema 23 Stepper
      - Kugelumlaufspindel 1610 für die Z-Achse

      Variante 2:
      - Servo Belt Drive ähnlich wie hier auf der Seite motioncontroltips.com/simplify…g-play-motion-subsystems/
      - Nanotech Übersetzungsgetriebe
      - Nema 23 Stepper
      - Kugelumlaufspindel 1610 für die Z-Achse

      Variante 3:
      - Kugelumlaufspindel auf allen Achsen (2010 auf der X Achse für die 1250mm und 2x 3210 für die Y Achse vermutlich aus Fernost von einem Händler bei dem ich eigentlich alles bestelle)
      - Kein Übersetzungsgetriebe
      - 180W JMC Servos für X und Y Nema 23 auf der Z Achse
      - Kugelumlaufspindel 1610 für die Z-Achse

      Eigentlich habe ich geplant Variante 2 zu benutzen aber die Übersetzungsgetriebe sind erschreckend teuer und es ist mir zu ungewiss ob es funktioniert
      Variante 1 hat mich fast vom Stuhl geschlagen, ich hatte mir Zahnstangenantriebe bei Ali angeschaut und dann mal in deutschen Shops geschaut und es gibt Unterschiede zwischen normalen Zahnstangen und Qualitätszahnstangen (qualitativ und preislich).
      Also wird es auf Variante 3 rauslaufen

      So genug gequaselt, jetzt folgen Taten:
      Was wurde bis jetzt bestellt
      2x 1500 mm Orange Führungen von CNC-Discount
      Ein wenig Holz

      Das Portal wurde begonnen zu zeichnen und ich werde anfangen zu fräsen.

      Hier schon mal ein Bild vom Portal


      Sodele jetzt aber ne gute Nacht und freue mich schon auf Vorschläge von euch

      Offtopic:
      Eine neue Fräse bedeutet das meine alte Fräse irgendwann demnächst verkauft wird :)
      Aber davor muss die Gute noch einiges arbeiten
      Gruß
      Daniel
    • Hallo Daniel,

      das Thema "Antrieb / Spindel auf der langen Achse" wird dich noch beschäftigen müssen:

      1) Bei der Breite von 1250mm wirst du auf einen beidseitigen Antrieb des Portals gehen müssen. Kopplung links rechts über Riemen?
      2) was haben die 32er Spindeln mit rund 3m Länge für eine Eigenfrequenz (1. Biegung)? Geht das noch, oder nimmst du angetriebene Muttern?
      3) wie weit hängen die Spindeln statisch durch (bei angetriebenen Muttern)? Meine 16er Spindel mit 2 Länge würde statisch schon 7mm durchhängen, wäre sie nicht unterstützt in der Mitte durch eine klappbare Abstützung.
      4) die 32mm Spindeln haben ein sehr hohes Trägheitsmoment, das dann "auf Linearbewegung umgerechnet" einem viele 100kg schwerem Portal entspricht. Ich würde also untersetzte AC-Servos 400W nehmen, die haben schon etwas mehr Kraft als die kleinen JMC.
    • Hi,

      nachdem ich deinen Text heute morgen gelesen habe habe ich mir nochmal Gedanke gemacht.
      Ein beidseiteiger Antrieb ist angedacht, wären also 2x 180 W Servos.
      Ein Riemen für beide Spindeln habe ich nicht Vorgesehen, meine aktuelle Fräse hat auch 2 Motoren auf der Y Achsen habe aber beide Achsen verbunden mit Riemen verbunden, war aber gut erst ein halbes Jahr nach betreiben der Fräse und habe es nur verbaut weil das Zeug da lag und zu schade um es rumliegen zu lassen. Hatte aber technisch keine Auswirkung finde ich.

      Eine angetriebene Mutter wäre eine Möglichkeit z.B. von EMS hätte aber dann ne 16er Spindel.

      Wie hast du deine 16er gestützt?

      Ich werde jetzt erst mal einen JMC 180W bestellen und mal eine direkt Servodrive probieren ohne Untersetzung.
      Gedanke wäre HTD 5m 25 mm breit aufeinander liegend und direkt ohne Getriebe auf nen JMC Servo.

      Wäre bei 15 Zähnen ein Umfang von 75mm bei 1200 Schritten 0,0625
      Alternativ wäre eine Untersetzung noch mit Riemen denkbar.

      Technische Frage an euch.
      Normale Stepper verlieren Kraft bei Microstepping wären ja bei 1200 Schritten 1/8 Schritt.
      Wie sieht es mit Servos aus?
      Habe dazu nicht wirklich was im Netz gefunden bezüglich Leistung Wirkung usw.
      Wenn ich die Datenblätter richtig lesen sind bis zu 51200 möglich wobei ich da echt verwundert bin ob das wirklich funktioniert.

      Hat jemand Erfahrungswerte dazu?

      Heute wurden die Führungen für die X Axhche geliefert (also 1500 mm) (ganz schön heftig die Dinger)

      Werde jetzt das Portal bauen und mir anschauen wie sich ein Servo direct Belt drive schlägt mit Gewicht drann.
      Bilder folgen dann natürlich :)
      Gruß
      Daniel

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von DanielSun ()

    • Daniel, du willst also die Portalachse direkt per Beltdrive (wie bei einem 3D-Drucker) antreiben? Das wird ohne Untersetzung nichts:

      Dein Servo hat nominell 0,57Nm, deine Riemenscheiben 75mm Umfang, also 12mm Radius. D.h. du hast eine Riemenkraft von 0,57Nm/0,012m= 47,5N. Damit überwindest du mit etwas Pech (frisch geschmierte Linearführungen mit Vorspannung) nicht einmal die Reibung der Linearführung.

      Und die Drehzahlen sind auch ganz unglücklich ausgelegt: In Holz wirst du eigentlich nicht schneller als 10m/min Vorschub fräsen müssen. Für 10m/min hättest du an der Riemenscheibe (75mm Durchmesser) eine Drehzahl von 133 U/min. Das Servo kann aber 3000 U/min, du nutzt seine Möglichkeiten also nicht im Ansatz aus, sondern überforderst es nur bzgl. Drehmoment.

      Zu den anderen Themen (angetriebene Mutter, Abstützung der SPindel) schreibe ich am Abend was.

      Viele Grüße, Lars
    • Rattlehead schrieb:

      Drehmoment * 2pi / Steigung
      Das stimmt bei Spindeln, aber Daniel plant (wenn ich es nicht missverstehe) einen Riemenantrieb. Also wie beim 3-Drucker:

      DanielSun schrieb:

      Werde jetzt das Portal bauen und mir anschauen wie sich ein Servo direct Belt drive schlägt mit Gewicht drann
      Und dazu passt auch seine Berechnung der Auflösung

      DanielSun schrieb:

      Wäre bei 15 Zähnen ein Umfang von 75mm bei 1200 Schritten 0,0625

      Zu den weiteren Fragen:
      Ein Servoantrieb hat keine "Schritte", also auch keinen Drehmomentverlust bei hohen "Schrittauflösungen".

      DanielSun schrieb:

      Wenn ich die Datenblätter richtig lesen sind bis zu 51200 möglich
      Hier hast du bestimmt einen JMC Closed Loop Schrittmotor gefunden (IHSS) und mit dem Servo (IHSV) verwechselt.
      Das Servo hat einen Decoder mit 1000 Linien, der über Quadratur 4000 Positionen auflösen kann. Mehr geht nicht. Du darfst aber nicht erwarten, dass das Servo genau so eine Position anfahren und halten kann, da ist je nach Parametrierung schon noch Ungenauigkeit dabei.

      Die Spindelunterstützung schaut bei mir so aus (das Teil liegt auf dem Kopf):
      Die nichtdrehende Spindel (angetriebene Mutter) befindet sich zwischen dem Grundrohr und den beiden Blechwinkeln, und liegt immer auf einem von beiden auf. Wenn das Portal vorbeifährt, wird die eine weggeklappt und die andere hingeklappt.
    • Erst mal danke für die Antworten.

      Ich bin am Schauen was ich mache, du kannst mir glauben das ich hoch und runter überlege wie ich es umsetze.
      Bin erschrocken wie spät es gestern wieder geworden ist und habe noch nichts mehr bestellt , zum Glück.
      Eigentlich habe ich bis jetzt alles mit normalen Steppern gemacht und bin immer sprichwörtlich gut gefahren :-).
      Das die Servos eher "höher" drehen hatte ich gelesen gehabt, aber die Dinger sind aktuell in jeder Munde und war mir eigentlich gar nicht sicher ob die richtig für mich sind.
      Der grundsätzliche Plan war es einen aufeinanderliegenden Riemen HTD 5 mit 25 mm Breite, ein Getriebe + Stepper zu verwenden.
      Dann fängt man an zu googeln und zu lesen und man landet bei Zahnstangenantrieben, Kugelumlaufspindel 3210, angetriebenen Spindelmutter und eben die Servos, komplett weg vom eigentlichen Plan.

      Hier erst mal danke an dich, das du mir es fachlich sachlich “ausredest“ und werde mich an meinen ursprünglichen Plan halten.
      Deine Spindelunterstützung würde ich aber trotzdem gern sehen J
      Das Ziel ist es keine waghalsigen/komplizierte Konstruktionen zu verwenden und ohne Bestellungen aus Fernost zurechtkommen.

      Sein Prinzip gefällt mir eigentlich und dient ein Stückweit als Inspiration.
      instructables.com/id/Rino-Rout…-Large-Format-CNC-Router/

      Die verwendete Motor Getriebevariante haben ein Umkehrspiel kleiner 1,5 °also 90 Winkelminuten (gehe mal von der Antriebsseite aus) würde bei 4:1 bedeuten das auf der Riemenscheibe 22,5 Winkelminuten Umkehrspiel wären.
      Macht bei 18 Zähnen wie er es hat, 90 mm pro Umdrehung und somit ein Umkehrspiel von 0,09375 mm.
      Ich sag mal vorsichtig das wäre für Holzarbeiten vernachlässigbar bzw. wäre ja in der SW einstellbar.
      Kosten mit Motor 64€ und wären dann wenn ich es richtig interpretiere 1,89 Nm bei 4:1 also 7,56 Nm.
      omc-stepperonline.com/nema-23-…r-motor-23hs45-4204s.html
      Wenn ich jetzt statt dem verbauten Motoren diese nehmen würde (wie ich Sie an meiner aktuellen Fräse habe) wären es 12 Nm
      omc-stepperonline.com/de/nema-…hte-schrittmotor-cnc.html
      Wohlgemerkt 2 Antriebe für die lange Achse.

      Alternativ könnte ich Getriebe von Nanotec nehmen bzgl dem Umkehrspieles dann liege ich aber bei 168€ das Stück ohne Stepper
      de.nanotec.com/produkte/271-gple40-1s-4-f56/
      Das Umkehrspiel wäre aber dann kleiner 15 Winkelminuten bei 4:1 3,75 Winkelminuten was dann 0,015625 mm Umkehrspiel wären (davon ausgehend das das Umkehrspiel Antriebseitig angegeben ist).

      Ist das aber bei Holzbearbeitung den Preis wert?

      Überspitzt formuliert.
      Ein Teil aus Holz gefräst -> aus der Fräse raus -> Kannten geschliffen -> aus dem Keller ins Wohnzimmer und meine 0,09375 mm sind verflogen.

      Alternativ könnte ich noch die Untersetzung über Riemen machen, aber das macht die Sache vom Aufbau her aufwendiger, Stepper und Getriebe in einer Reihe macht das ganze schon um einiges einfacher.

      Danke nochmal
      Gruß
      Daniel
    • DanielSun schrieb:

      Deine Spindelunterstützung würde ich aber trotzdem gern sehen J
      Oben ist doch das Foto (im Rohzustand). Jetzt im fertigen Zustand ist das recht verbaut, aber ich kann am WE mal ein Foto machen.

      Gut, dass die Servos für dich kein Muß sind, hast du viel Geld und Ärger gespart. Ja, sie sind in aller Munde, aber nicht für alle gut :)
      Dein neuer Plan mit Planetengetriebe klingt sehr gut und vernünftig! Wenn du alle Lager und Riemenscheiben und Aluteile für ein Riemengetriebe kaufst, wird es auch nicht billig.

      Ob billiges oder teures Planetengetriebe, musst du selbst entscheiden. Rein für Holz würde ich (glaube ich) die billigen nehmen. Es sein denn, die billigeren Getriebe bekommen nach kurzer Zeit noch mehr Spiel. Ich habe da keine Ahnung.

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von lars ()

    • Hi Lars,

      ich bräuchte nochmal deine Expertise :)

      Bin bei meiner Suche auf das hier gekommen
      cnczone.com/forums/linear-and-rotary-motion/59570-forum.html
      Unter anderem wird ein paar Mal das Prinzip hier vorgestellt (die Bauform ist ja wirklich recht simpel)


      Das wäre dann HTD 5m Riemen 25 mm Breit
      Ein 16 Zahn Zahnrad
      Und ein Nema 34 mit 13 Nm
      omc-stepperonline.com/nema-34-…6x150mm-34hs59-5004s.html

      Im ersten Schritt direkt verbunden ohne Untersetzung und im Notfall werde ich untersetzen.

      Was meinst du, das Moment müsste jetzt ja übrig reichen oder?

      16 Zahn bedeutet 80 mm Umfang bei 1600 Schritten wäre das ne Auflösung von 0,05mm und mit der dürfte ich für Holz zu Streich kommen.
      Im Notfall kann man immer noch untersetzen. :) aber bei 13 Nm wird wohl eine Untersetzung über Riemen nötig :)
      Gruß
      Daniel
    • Der Vorteil wäre: kein Umkehrspiel aus dem Planetengetriebe, d.h. durch Weglassen des billigen Planetengetriebes gewinnst du schon mal 0,1mm, und, viel wichtiger: du gewinnst Steifigkeit um die Nullage.
      Mit den 13 Nm hättest du 1080 N Riemenkraft an 80mm Riemenscheibe, das reicht auch.

      Ja, ich halte das für eine gute Lösung.

      Der Nema34 hat auch eine angenehm dicke Welle (14mm), die die seitliche Belastung durch die Riemenspannung wohl gut vertragen wird. Auf jeden Fall viel besser als eine dünne 8er Welle.

      Eine offene Fragestellung habe ich noch zum Riemenantrieb: Was hat denn ein HTD5 in 25mm Breite und 2m Länge für eine Federkonstante? D.h. um wieviel dehnt er sich bei gegebener Kraft? Das wäre mal interessant zu wissen, da es ja direkt auch die Steifigkeit der Fräserspitze gegen Aufspannplatte beeinflusst.
      Eine übliche Aluprofilfräse kommt so auf 2 N/µm Steifigkeit an der Fräseraufnahme (gegen Aufspannplatte). Zum Holzfräsen reicht deutlich weniger, aber wenn der Riemen z.B. gleich Faktor 10 weniger hätte, wäre mir das zu wenig. Es ist ja eine Reihenschaltung von Federn (Riemensteifigkeit, Steifigkeit der Fräse selbst), und die weichste Feder bestimmt die Gesamtsteifigkeit.

      Ich denke, wenn man da online nichts zur Federkonstante des Riemens findet, würde sich ein Zugversuch am Riemen lohnen. Also mit Meßuhr und Kofferwaage. Bevor man sich auf dieses Konzept einschießt und viel Arbeit in Bau und Planung reinsteckt.

      PS: auf der Conti-Seite gibt es ein sehr schönes pdf:
      contitech-online.com/getmedia/…249-DeEn-Synchrodrive.pdf



      Angegeben ist die "spezifische Federkonstante pro mm Riemenlänge und mm Breite" für HTD5, je nach Riemenmaterial: 7,5*10³ N/mm bis 35*10³ N/mm. Wenn ich mich nicht irre, muß ich das dann mit der Breite (25mm) multiplizieren und durch die Riemenlänge teilen (2000mm). Dann käme heraus:

      7,5*10³ N/mm *25/2000 = 93,75 N/mm.
      Das sind also knapp 0,1N/µm. Mit Gantryantrieb, also zwei Riemen, kommst du also auf eine Federkonstante der Riemen von 0,2N/µm.
      Wäre also dein Fräsengestell ideal steif, hat deine Fräse eine Gesamtsteifigkeit von 0,2 N/µm. mit realem Fräsengestell weniger.

      0,2N/µm ist dieselbe Steifigkeit, die Sorotec für die Stepcraft600 angibt. Deine große Fräse wirst du ja wahrscheinlich überwiegend für Plattenmaterial zum Ausfräsen hernehmen? 8er Fräser in Multiplex? Nach meinem Bauchgefühl hätte ich dafür gerne eine höhere Steifigkeit als es die kleine Stepcraft bietet.

      Wenn du am Riemen festhältst, brauchst du also ziemlich zugsteife Riemen. Da gibt das Conti-pdf bestimmt was her: HTD 5m HS

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von lars ()

    • Hallo,

      Beim Einsatz eines Riemens als Linearantrieb muss man immer bedenken, dass der Riemen vorgespannt werden muss. Je nach tatsächlicher Vorspannung und Riemenlänge dehnt sich der Riemen und dadurch ändert sich die Teilung. (vergl. Steigungsfehler bei einer KUS)
      Das bedeutet, bei nicht korrekter Vorspannung kann die Positioniergenauigkeit schon mal ein paar mm daneben liegen.

      Ich empfehle das Technischen Handbuch von Optibelt zu lesen.
      optibelt.com/fileadmin/pdf/pro…nantriebe-Polyurethan.pdf

      Gruß,
      Roland
    • Seit ein paar Jahren fräse ich mit Riemenantrieb auf der X-/Y-Achse und KUS auf Z und auf allen Achsen NEMA23.
      Probleme? Keine!
      0.1mm ungenauigkeit bei Holz? Du lieber Himmel. Da habe ich bei geänderter Luftfeuchtigkeit mehr Toleranzen.
      Sollte ich bei einer Zinkenverbindung zu viel Luft haben, gebe ich für das Gegenstück einfach 0.1 mm mehr für den Fräser ein.
      Der Fräser bleibt aber der selbe.
      Der Zapfen wird dann etwas breiter und alles passt wieder.
      Das hatte ich aber bisher nur einmal. Aber auch nur weil ein teil Seiten schon fertig war und eine Woche in
      der Werkstatt lagen. Hätte ich alles in einem Rutsch gefräst, wäre das Problem nicht da gewesen.
      Zölliges Holz, Multiplex, Eiche, Buche.....
      Geschweift, Zinken (Kopfholz), Schwalben......
      Alles kein Problem.

      Mittlerweile habe ich auf einer Spindel umgerüstet ohne die Z-Achse zu verändern.
      Nema23 hat auch mit der Spindel kein Problem.
      Übrigens....
      Auch bei einer Luft-Gekühlten Spindel ist das Fräsgeräusch lauter als die Spindel.
      Gegenüber Kress, Makita etc. ein Hörgenuss.
      Gruß, Georg

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von opiwan ()

    • roland schrieb:

      ....schon mall ein paar mm daneben liegen.
      Absoluter Quatsch. Der Zahnriemen hat eine Stahlgewebeinlage. Der ist nicht vergleichbar mit einen Riemen zum Antrieb einer Wasserpumpe im Auto.
      Wiederholgenauigkeit liegt bei kleiner als 0.1mm oder weniger. Im Metallgewerbe mag die Toleranz eine Rolle spielen, bei Holz ist das schon weniger als die natürliche Schwundmasse.
      Das man ein mm daneben liegt, habe ich noch nie erlebt. Bei 100m vielleicht und üppiger Sonneneinstrahlung.
      Gruß, Georg
    • Für mich und meine Holzbearbeitung waren bisher keine Ungenauigkeiten feststellbar.
      Mir reicht das, was die Fräse hergibt. Es ist auf jeden Fall genauer als mit Hand hergestellt.
      Selbst für mich als gelernter Tischler auch um einiges schneller.
      Man sollte, gerade bei der Holzbearbeitung mit den 0.1mm, schon mal die Kirche im Dorf lassen.
      Gruß, Georg
    • Wenn man wirklich um 5mm vorspannt, kann man diesen Fehler ja auch in den Schritten/mm korrigieren. Wenn man ein gutes Maßband hat, um den Fehler genau zu messen. Aber die geplante Holzfräse (aus Holz!) wird ja auch arbeiten und ihre Länge ändern. Und gegen die auf ihr verschraubten Stahlführungen arbeiten wollen.

      Aber wenn man zuviel nachdenkt, kommt man irgendwann zu zwei Erkenntnissen:
      1) die perfekte Fräse gibt es nicht
      2) ohne Fräse ist auch scheisse

      :)