Steckverbindung (Zapfen in Loch) wackelt

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    • Steckverbindung (Zapfen in Loch) wackelt

      Moin,

      Bei meinem aktuellen Projekt soll ein Biertragerl aus Holz Plattenmaterial entstehen. Die Holzteile sollen aus der Platten ausgefräst werden (wie überraschend ;) ) und so konstruiert sein, dass man sie einfach zusammenstecken kann.
      Nebenbei wollte ich noch 3D Konstruktion mit FreeCad lernen. 3D lohnt sich für sowas vermutlich nicht, aber das Tragerl erschien mir ausreichend Simpel um es als 3D Neuling hinzu bekommen.


      Gesagt getan und so sieht das Ergebnis in FreeCad aus:




      Meine Toolchain sieht so aus:
      • Freecad (0.17): 2D, 3D, aus 3D die erzeugten Flächen (inkl. Zapflöcher) in 2D, das dann als DXF exportiert.
      • Deepnest.io um die Einzelteile Platzsparend auf der Platte zu positionieren und Ergebnis wieder DXF exportieren
      • Estlcam (11,108) DXF importiert, Teile, Ausschnitte inkl. Freifräsungen erstellt, Fräder ausgewählt (2,5 mm spiralverzahnt)
      • Estlcam zur Steuerung des Fräsvorgangs mit meiner CNC14
      Das Fräsen lief echt gut, da meine typischen Fehler (Falsch den Nullpunkt gesetzt, vergessen Spindel zu starten, falscher Fräder noch eingespannt...) diesmal ausblieben.

      Zwischenfrage: Ist es normal, dass ein spiralverzahnter Fräser eher Staub als Späne erzeugt?

      Ergebnis:


      Ich war schon ein bisschen Stolz :thumbup:

      Aber nun zum großen ABER:
      Meine Erwartung war, dass sich die Holzteile ohne Nacharbeit nur schwer bis gar nicht zusammen stecken lassen, da ich keine Passungstoleranzen berücksichtigt hatte.
      Also ein 30 mm Zapfen auf ein 30 mm Loch traf.
      (Für mich) überraschen lies sich aber alles locker zusammen stecken; eher zu locker. Wenn ich es nicht verleime wird es beim hochheben und ein bisschen wackeln auseinander fallen. :(

      Hat jemand eine Idee wo das Problem entstanden sein könnte?

      Mein bisherigen Vermutungen:
      • Materialstärke real ungleich Konstruktion.
        Das ist tatsächlich so. das holz ist keine 10mm sondern nur 9,85 mm.
        Das erklärt aber halt nur die Stellen bei denen die Holzstärke überhaupt zum tragen kommt.
        Das ist aber maximal nur bei je einer Dimension des Zapfens so und bei den Löchern nie.
        Beispiel Tragegriff: Der Zapfen des Griff ist wie das Loch in der hohen Seitenwand 30mm hoch. Die Dicke des Zapfen ist die reale Materialstärke. Die Breite sind die angenommene Materiaslstärke (10 mm).
        Ich würde daraus schließen, dass die dünnen Seiten müssten klemmen und die langen haben Luft. Der Zapfen hat aber rund herum Spiel.
      • Es stimmt die Parameterisierung in Estlcam für meine Fräse nicht (mm/Schritt). Das sollte sich aber doch auf Zapfen und Löcher gleich auswirken und damit wieder passen, oder hab ich da einen Denkfehler.
      • Fräser ist nicht genau 2,5 mm sondern z.B. 2,54 mm (1/10 Zoll). Würde den Fehler meiner Meinung nach erklären, aber im Rahmen meiner Messschieberfähigkeiten hat der Fräser eher gerade so 2,5 mm. Nur ein zu großer Fräser würde zu wackeligen Passungen führen. Aber auch da kann ein Denkfehler drin stecken und es ist genau umgekehrt.
      • Fräser Parameter ist falsch (also ich hab 2,3 mm) angegeben und der Fräser hat 2,5 mm. Zumindet als die Estlcam Projekdatei nochmal geöffnet habe war das nicht so.
      • Eines der Werkzeuge versemmelt die Maße. Am ehesten käme da mal DeepNest in verdacht (bzw. der DeepNest verwendet und nicht weiß wie man's richtig macht).
        Ich weiß nicht ob DeepNest noch eine Schnittbreite des Lasers zugibt (wobei sich dabei der Frage stell woher es wissen will ob es ein Teil oder eine Aussparung ist) oder vielleicht die Strickstärke im exportierten DXF (fallse sowas gibt) ein Rolle spielt.
      • Fräser/Spindel läuft unrund. Wäre der gleiche Effekt wie zu großer Fräser.
      • Schrittverlust: Klar kann immer passieren. Dann wäre aber doch nur ein Loch/Zapfen falsch?
      Hat jemand eine Idee wo sich mein Fehler versteckt?

      Was ich mal versucht habe nachzumessen:
      Zapfen Griff: 29,8 mm
      Loch für Griff: da fehlt etwas Idee, wie ich das "richtig" messe. Die Innenmaß "Messfühler" eines Messchiebers sind ja seitlich versetzt und sind auf der gesamten Länge geschliffen. D.h. ich messe vermutlich immer etwas schief. Also meine Schätzung 30,1.

      Was mir auch aufgefallen ist: An einem Loch war an einer Ecke die Freifräsung unvollständig. D.h. sie war nur in den oberen paar Milimeter vorhanden und darunter nicht mehr. Da ging dann der Zapfen nicht ein. Das war natürlich gleich beim ersten Verusch etwas zusammen zu stecken. Ich wollte dann schon alle Zapfen etwas kleiner schleifen/feilen. Hab aber noch mal das Loch angeschaut und da ist es aufgefallen, dass eben eine Ecke noch rund und nicht eckig ist.


      Falls noch jemand interessiert wie das Vorgehen in Freecad war
      Vorgehen FreeCad in aller Kürze:
      • Jedes Einzelteil (Boden, hohe Seiten, niedrige Setien, Griff) in 2D als Sketch erstellen
      • dann auf Materialstärke aufpolstern
      • alles in einem 3d Body poistionieren
      • von den Teilen die benötigte Anzahl Kone erstellen
      • und dann mit den Clonen der Teile mit Zapfen in den Gegenstücken die Löcher schneiden
      • Flächen dann wieder in 2D aus dem 3D abgeleitet (hat lange gedauert bis raus bekommen habe wie das geht und ich habe leider schon wieder vergessen in welcher Workbench sich das versteckt) und als DXF exportiert.
      Ich hatte versucht alle Maße in einem Spreadsheet einzugeben um auch verschiedene Tragerl z.B. 3x2 (Sixpack), 3x3, 6x1, ... erzeugen zu können.
      Hat leider nur im Prinzip geklappt, da trotz vollbestimmter Sketches beim Ändern von Maßen teils die Zapfen in das Teils stehen, als draus hervor.
      Ich habe aber auch schon eine Idee wie man das konstrutiv heilt ... .

      Grüße

      Martin
    • Hallo Martin,

      ich kenne Deepnest nicht, ich positioniere selber. Vielleicht nicht optimal, aber ich bin zufrieden und brauche nicht noch einen Bearbeitungsvorgang.

      Lade doch mal die fertige DXF in ein Programm (CAD) wo Du nachmessen kannst. Es geht wohl auch irgendwo in EstlCam, ich finde es aber nie.
      Da Du was von Laser schreibst, vermute ich dort (Deepnest) den Fehler.

      Gruß
      Stefan
    • Hi,

      könnte auch ein Verziehen des Fräsers oder der Mechanik aufgrund der Fräskräfte sein. Wenn sich hier dann noch Gegenlauf und Gleichlauf ungünstig "ergänzen", kann es u.U. auch zu solchen Phänomenen kommen... Ich fräse Innenkonturen meistens so, dass der Fräser vom Werkstück weggedrückt wird.
      Gruß

      Andreas
    • Danke Stefan,

      werd ich machen.

      In Estlcam kann man durch drücken und halten der mittleren Maustaste messen. Wenn ich es richtig erinnere rasten die Messpunkte nicht auf Punkten oder Linien ein der Zeichnung ein.

      Einen Deckfehler hab ich gerade bei einem Ausflug mit meinen Mädels endeckt:
      >Es stimmt die Parameterisierung in Estlcam für meine Fräse nicht (mm/Schritt).
      >Das sollte sich aber doch auf Zapfen und Löcher gleich auswirken
      > und damit wieder passen, oder hab ich da einen Denkfehler.
      Die Aussage simmt nur für einen Fräser mit 0 mm Durchmesser. Den hab ich leider nicht ;)
      Dann würden die Proportionen stimmen. Die absoluten Maße aber nicht. Da das CAM den halben Fräserdurchmesser je nach dem ob Teil oder Aussschnitt gefräst wird dazuzählen oder abziehen muss, würde eine Abweichung entstehen.
      Da hilft wohl nur Referenzteile fräsen, vermessen, Parametrisierung neu berechnen, und das ganze von vorn. Das Problem ist dann schon mal bei Schritt 2. Ich und etwas ausmessen ... .

      Ich glaube ich habe die Parameter aus den GRBL-Werten, die noch aus dem Workshop auf den Arduino gepeichert waren ausgelesen und dann umgerechnet.

      Mach mich auch gleich mal auf die Suche bisherigen CNC14/Estlcam Parameter Threads.

      Martin

      P.S.: hier meine EstlCAM Einstellungen mit denen gefräst wurde:

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