CNC-Eigenbau, Bau einer 3-Achsen Portalfräse aus Stahl

Hallo,
ich bin neu hier im Forum und stelle mich erstmal vor...
Ich heiße Marius, bin 17 Jahre alt und Schüler.
Meine Hobbys sind Modellbau und Technik.
im letzten Jahr hab ich mich mit dem Bau einer kleinen 3-Achs Maschine beschäftigt.
Die Einzelteile der Maschine sollten aus 12mm Stahlblech gelasert werden...
Alles wurde von mir mit Rhino 5 gezeichnet..

Im Anhang ein Bild meines Modells...

Wer ist interessiert?.. Dann würde ich hier vom Bau berichten...

schaut auf jedenfall stabiler aus als vieles wo es zu kaufen gibt

Genau das war eines der Dinge die mir für meine Maschine wichtig waren...

Zum Einsatz kam des weiteren übrigens die 2.2 kw China HF-Spindel, um die auch viel diskutiert wird...
Leider muss die Maschine noch in meinen Keller runter und dazu muss ich erst das Geländer vom Kellerabgang demontieren..
Aber ich denke danach kann ich mit verschiedenen Tests beginnen...

Die Steuerungsfrage wurde mit LinuxCNC gelöst und es kamen Nema23 Schrittmotoren zum Einsatz..

Ich bitte weiterhin, die Leute, die interessiert sind sich kurz zu melden...

Konstruktiv hast du die Achsen genau richtig ausgelegt.
Ich würde auf 10mm Stahlblech gehen und wichtig: alles muss verschraubt und nichts geschweisst sein und auch so ausgelegt sein, dass alles einfach bei der Montage mit Messuhr eingestellt werden kann (Langlöcher bei den Verschraubungen).
Ich würde auch die seitlichen Platten für die obere Achse noch quer versteifen. Das bringt enorm viel.
Die Führungen würde ich auf einer Führungsplatte vormontieren (verschrauben und verkleben) und diese dann erst auf dem gelaserten Rahmen verschrauben. So kann sich diese Platte samt der Führungen im Crashfall verschieben und die Führungen und deren Abstand bleibt heil.

Führungen und Spindeln gibts hier: http://www.cnc-shop.mobasi.com/Linearfuehr...Hiwin:::41.html

Und kauf dir auch das Buch von Hr. Selig. Sehr interessant und hilfreich.

Okay ich hab mich wohl etwas undeutlich ausgedrückt...
Den Bau habe ich bereits hinter mir, es geht mir darum, ob die Leute hier eine Dokumentation interessieren würde.
Langlöcher waren nicht notwendig das Spiel einer normalen Durchgangsbohrung (bei M6 6,6mm) reicht komplett aus um alles auszurichten.
Die Bücher von Christoph Selig habe ich schon vor einiger Zeit in meiner Stadtbibliothek gefunden und gelesen.
Trotzdem danke!

Ja dann knall doch den Thread hier mal mit Bildern von der fertigen Maschine voll.

Wenn du nur ein Bild von der CAD-Konstruktion reinstellst, denkt natürlich jeder, das du noch in der Planungsphase bist.

Also ich fang mal von Vorne an...

Anfangs hab ich nach einer Bauform gesucht, die mir gut gefällt.
Die Bauweise mit dem feststehenden Portal kam mir sehr stabil vor und ich habe in Sketchup die ersten Entwürfe gemacht..
Später hab ich mich entschlossen das ganze nochmal neu zu zeichnen, denn wer Sketchup kennt, der weiß, dass es aus einem ganz einfachen grund kein vollwertiges CAD-System ist.... Die Bögen und Kreise in Sketchup sind teilweise Sechsecke...Man kann zwar die Anzahl von Greissegmenten festlegen, jedoch rechnet sich Sketchup an den kleinen Linien zu tode....
So jedenfalls meine Erfahrung.

Also bin ich auf ein CAD-System umgestiegen, welches ich mittlerweile sehr ins Herz geschlossen hab... Rhino 5..
Rhino ist ein Import/Export Genie...

Achso und noch ein Bild von der fertigen Maschine...
Fast hätt ichs vergessen

Der Bau ist noch nicht zu 100% abgeschlossen (falls er das überhaupt jemals sein wird:D)..
Es fehlen noch die Endschalter und ein Staubschutz für alle Schienen und Spindeln, den ich warscheinlich in der Faltenbalg Variante anbringen werde...
Aber auch über ein Kunststoffabdeckband hab ich mir schon Gedanken gemacht...

Nachdem ich alle Laserteile des Modells nach 2D .dxf exportiert hatte, gings ab zum lasern...

Die Körnarbeit für die späteren Bohrpunkte übernahm der laser ebenfalls...
Der gesamte Zuschnitt wegt Schätzungsweise 200-250 kg.... Ich hatte das Glück beim Zuschnitt dabei sein zu können... War sehr beeindruckend zu sehen wie Licht sich durch 12mm Stahlblech brennt... Und das auch noch soo schnell.. Nach ca. einer Stunde war der gesamte Zuschnitt fertig.
Die hälfte der Zeit ging ungefähr allein für die Bohrpunkte drauf...

Für das bohren der Bleche hab ich eine Magnetbohrmaschine benutzt...
Das ist wenn man Niemanden kennt, der eine riesige CNC-Fräse hat der einzigste weg die Löcher in die Platte zu bekommen...
Unter eine Ständerbohrmaschine bekommt man zumindest die Grundplatte meiner Konstruktion nicht...

An einigen Stellen war es gut die Laserkörnungen nochmals nachzuklopfen...

Neugierig ob alles zusammen passt hab ich die Hauptelemente gleich mal zusammengesteckt...
Dann Glücksgefühle:D

Warum hast du die Bohrungen nicht gleich mitlasern lassen ? Wenn man schon lasert sollte man es sich so einfach wie möglich machen.

Zu deiner Idee mit Kunststoffabdeckungen: Kydex 3-4mm dick kann man super Lasern, im Ofen weich machen und formen und dann als Abdeckung verwenden.

Mit dem festen Portal hast du jedenfalls alles richtig gemacht. Das finde ich ist die beste und stabilste Bauart.

Halte uns auf dem Laufenden. Tolles Projekt.

wer erklärt mir den Umweltschutz des Projekts ?

Sehr schön, sieht richtig gut und vorallem auch stabiler als manch andere Eigenbauten hier aus.
Halt uns auf jedenfall auf dem Laufenden.

Aber darf man erfragen, wie man mit 17 auf die Idee kommt, eine eigene Fräse zu bauen? Ich meine, ich bin selbst erst knappe 21 und verbringe auch viel in meiner Freizeit mit der CNC-Fertigung, aber das ist dem geschuldet, das mein Vater eine eigene Firma hat. Aber auf solche Projekte bin ich auch noch nicht gekommen
Ich finds trotzdem top!

zum Lasern... Wenn der Laser sich durch das Metall brennt, so entsteht eine unsaubere Stelle weil das geschmolzene Metall erst nach unten ablaufen kann, sobald der Laser einmal durch ist... Deshalb beginnt der Laser weiter innen in der Öffnung sein Loch zu brennen und fährt danach einmal die Kontur ab.
Lange Rede kurzer Sinn... mit dem Laser mit dem meine Teile gemacht wurden waren in 12mm Blech erst Öffnungen ab 15mm Durchmesser möglich.

Das mit der Umwelt muss ich mir noch überlegen Ich bin wie gesagt neu hier und hab das Thema mehr oder weniger aus Versehen hier aufgemacht...
Also wenn jemand ne Idee hat
Das mit meinem Alter ist etwas, was mich die Leute sehr oft fragen und was ich ehrlich gesagt nicht richtig begreife...
Ich liebe Technik und finde die Vorstellung faszinierend, wie sich etwas virtuelles in etwas reales verwandelt, ohne dass jemand tage lang dafür Feilen muss...
So viel dazu...

Aber vielen Dank für das Interesse!

Der Beitrag wurde von dermitderkapp bearbeitet: 14.07.2014, 19:54 Uhr

Hi,
ist schon richtig gut gemacht. Das mit dem Lasern ist so ne Sache, wenn du nen guten Bediener hast ,bekommt der auch das mit den Bohrungen so hin das es nicht so schlimmen Abbrannt gibt,ist halt die Erfahrungssache. Ich lass mir die Bohrungen oder Linien immer mit dem Laser eingravieren und Körne dann auf dem Angravierten. Als alternatieve wär ja noch Wasserstrahlschneiden,da haste gar keinen Verzug in den teilen und halt auch nicht den Abbrant.
Bin auf jeden fall mal begeistert
Gruß
Domteur

Oder man kombiniert die Technik indem man eine Platte Wasserstrahlschneiden / BohrFräsen lässt auf der die Führungen montiert werden und diese dann auf die Grundkonstruktion geschraubt wird. So kann man auch noch nachträglich schön ausrichten.

Geplant war alles mit M6 zu verschrauben....
Was die Führungswägen und Schienen betrifft hab ich Star (also Bosch Rexroth) verwendet...
Für die X- und Y-Achse 20er Schienen und für die Z-Achse 15er.
Für X und Y kamen Kugelgewindespindeln 1610 und für Z 1605 zum Einsatz...
Alle Antriebe erhielten eine 1:2 Untersetzung für etwas mehr Drehmoment..
Das war gleichzeitig eine optisch schönere Lösung die Wellen der Schrittmotoren mit den Zapfen der Spindeln zu verbinden...
Die Synchronscheiben sind T5 für 16mm Riemenbreite und haben 20 bzw 40 Zähne...
Falls ihr euch fragt weshalb ich so große Synchronscheiben verwendet habe, das liegt daran, dass ich auf der Schrittmotorwelle unbedingt mit Spannsätzen arbeiten wollte, da das für mich die schönste Lösung zu sein schien. Die Motoren haben alle eine 8er Welle und der passende Spannsatz hatte einen Außendurchmesser von 18mm... Deshalb musste ich Synchronscheiben nehmen, die ich so weit aufdrehen konnte.

Dummerweise hatten meine Motoren sehr kurze Wellen und ich musste die Spannsätze sehr tief in die Synchronscheiben setzen...
Muss aber sagen das ich damit jetzt sehr glücklich bin und bisher keine Probleme damit hatte...

Der Beitrag wurde von dermitderkapp bearbeitet: 15.07.2014, 12:39 Uhr

Alle Fest- und Loslagergehäuse wurden ebenfalls von mir in Rhino gezeichnet, und dann aus Aluminium gefräst....
Immer wieder schön für mich zu sehen, wie sich virtuelle Zeichnungen in Realität verwandeln...

Hier mal der rohe Block, den ich auf der Bandsäge zurechtgesägt habe und danach das fertige Festlagergehäuse der X-Achse...

Der Beitrag wurde von dermitderkapp bearbeitet: 15.07.2014, 20:50 Uhr

Ich erstarre in Ehfurcht: was für ein Projekt !
Tolle Leistung soweit.
Wenn ich bedenke, an was ich so mit 17 gedacht habe...

Die Bearbeitungsfläche sollte etwa 750x380x150 betragen.
Die Grundmaße der gesamten Maschine sind 1000mmx1000mm.

Die Bearbeitungsfläche, die gleichzeitig den beweglichen Teil der Y-Achse darstellt wurde wie fast alle Teile der Maschine mit zusätzlichen Verstärkungen versehen, wie auch unter der Grundplatte, an den Seiten und an der X- und Z-Achse...
MikeE25 hat weiter oben vorgeschlagen die Seiten für die obere Achse noch zu verstärken...
Ich glaube was er meint ist bereits getan, aber vlt auf dem Bild der Zeichnung nicht gleich zu erkennen...

Deashalb hier noch ein Paar Bilder von meinem Grundgerüst in der Anfangsphase des Baues...

Der Beitrag wurde von dermitderkapp bearbeitet: 16.07.2014, 13:43 Uhr

Hier mal noch der Kugelgewindetrieb der Y-Achse...
Die Sindel geht durch eine Öffnung in einer der Verstärkungen unter den Bearbeitungstisch...
Das Loslager und die Mutter befinden sich ebenfalls darunter, weshalb man von dem Kugelgewindetreib von der anderen Seite überhaupt nichts sieht, und die gegenüber liegende Verstärkung nicht mit einer Öffnung geschwächt werden musste...

Der Antrieb für die X-Achse ist etwas anders aufgebaut... Seine Spindel geht einmal quer komplett durch die ganze Maschine durch, und endet in einem kleinen Loslager auf der anderen Seite.

hi,

tolle maschine!
wie hast du den festlager konstruiert bzw. mit welchen lagern ausgestattet?

lustigerweise bin ich auch 18 jahre alt und bau gerade eine cnc maschine :doch:

habe allerdings ein bisschen ein anderes konzept. die maschine ist noch nicht ganz fertig, sollte aber diesen sommer noch fräsen.


lg Tim

Der Beitrag wurde von spike_logan bearbeitet: 16.07.2014, 17:04 Uhr

Hey Tim,
respekt!!
Sieht sehr stabil aus!
Da ich nur 16er Spindeln verwende und die Festlager nicht allzu hohe Vorspannung benötigen, habe ich ganz normale Rillenkugellager verwendet.
Der Lagerblock an sich ist ja ein recht einfaches Teil... Er besitzt auf beiden seiten ein Lagerbett mit einer Passung... Die Maße sind abhängig von dem Zapfen, den du auf die Spindel drehst bzw. der sich schon auf der Spindel befindet...
Dann die Lager einpressen und fertig...

Selbst konstruiert hab ich die Lager eigentlich aus Platzgründen...
Hier z.B das Festlager für die Z-Achse... So kompakt gab es nichts fertiges...

Die Zeichnung für die Lager ist wie der Rest in Rhino entstanden...

hi,

ich hatte eine menge teile aus einer geschlachteten erodiermaschine zuhause die ich soweit wie möglich verwenden wollte, deshalb musste ich bei der konstruktion in vielen fällen kompromisse eingehen (zB. linearschienen der größe 45 in der x achse, oder zu kleiner linearschienenabstand bei der z achse -> kein platz für den kugelgewindetrieb).

ich empfehle dir anstatt der normalen rillenkugellagern schrägkugellager (druckwinkel 45°) zu verwenden, diese sind in axialer richtung um einiges steifer als rillenkugellager und eigentlich kommt es nur darauf an bei einem kugelgewindetrieb. funktionieren wirds wohl mit den rillenkugellagern auch.


lg Tim

Sicher bin ich mir bewusst, dass Schrägkugellager viel besser für axiale Belastungen taugen und auch notwendig sind, wenn man dem Festlager eine morts Vorspannung geben möchte...
Ich habe mich in der Hinsicht für den leichteren Lauf entschieden...
Die Muttern habe ich auf 5 Tausendstel Spiel eingekugelt, sodass sie ebenfalls leicht Laufen und eine lange Lebensdauer haben werden...
Und was die Belastbarkeit von den normalen Rillenkugellagern angeht muss ich mir mit meiner kleinen Maschine keine Sorgen machen... Und falls jemals doch, so kann ich ja immernoch umrüsten...

@Tim...Ist dein Maschinenbett selbst gegossen?

Weiß irgendjemand, wo man günstig T-Nutenplatten herbekommt??...

Grüße!

hi,

mein maschinenbett habe ich selbst aus dem werkstoff mineralguss (polymerbeton) gegossen. habe im internet davon gelesen und gleich mal probiert.
von da an war ich von dem werkstoff komplett fasziniert und habe geschätzte 50 proben gegossen, rüttler gebaut, mit verschiedenen füllstoffen rumprobiert, verschieden rüttelfrequenzen getestet und und und. irgendwann hatte ich dann ein konzept mit dem ich mg herstellen konnte der meine ansprüche erfüllte.
im anhang sind ein paar bilder.

bezüglich aufspannplatten würde ich mir einfach eine präzisionsnormplatte beim meusburger bestellen und da ein gewinderaster reinbohren und passbohrungen zum ausrichten reinbohren, je nach genauigkeitsanforderung kann man das ganze ja noch überschleifen. so habe ich es gemacht, da t-nuten in meinen augen ein "luxus" sind und die platte dadurch geschwächt wird.


Grüße Tim

Der Beitrag wurde von spike_logan bearbeitet: 17.07.2014, 19:16 Uhr