Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

[klarisatec]

Hallo zusammen,

wie ihr in meinem Baubericht der AW609 bereits gelesen habt, baue ich eine eigene Portalfräsmaschine, um bei den Fertigungsteilen flexibler und vor allem schneller zu sein. Auch soll die Fräse Urmodellteile selbst fertigen können.

Da es hier im Forum evtl. ein paar Interessenten gibt, die sich ebenfalls mit dem Bau oder er Beschaffung einer eigenen Fräse beschäftigen frage ich einfach mal in die Runde, ob der Bericht meiner Fräse hier von Interesse wäre, oder eher doch nicht.

So schlage ich einfach mal vo: diejenigen die Interesse an einem Bericht haben klicken einfach den "Danke" Button. Wenn ein paar Leser zusammen kämen, würde ich den Bericht von Anfang an mit den grundsätzlichen ßberlegungen einstellen, die mich zum Eigenbau bewogen hatte.

Wenn das Interesse nicht so hoch ist, ist das kein Problem - dann würde ich mir die Zeit sparen ...

Gruß Markus

[wulpes62]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hallo Markus,
klar besteht da Interresse. Der bau meiner Portalfräse liegt schon einige Jahre zurück (2007) aber dieses Thema ist immer spannend.
Mitlerweile habe ich auch noch meine Opti BF20 auf CNC umgebaut und möchte auf keine meiner Maschinen verzichten müssen.
Ideen lassen sich damit viel schneller und auch flexibeler umsetzen.
Bin also gespannt auf deinen Bericht.

Gruß
Jürgen

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Wow - mit so viel Interesse hätte ich wirklich nicht gerechnet ...

Also los geht´s:

Bei fast allen CfK- und Aluminiumteilen meiner AW609 bin ich auf Zukaufteile angewiesen, da ich keine eigene Fräse besitze. Auch mit genauer Handarbeit an der Bohr- und Dekupiersäge lassen sich manche Teile einfach nicht mit der erforderlichen Genauigkeit herstellen.

Da die Wartezeiten auf neue Teile und die daraus entstehende Unflexibilität immer mehr zum ßrgernis werden, wollte ich mir eine Portalfräse kaufen. Nach vielen Stunden des Lesens im Internet und einschlägigen Foren habe ich mich für die EMS Maschine P2 von Hermann Möderl entschieden.

Mich hatte das Konzept und das Preis- Leistungsverhältnis restlos überzeugt. Diese Maschine sollte meine Bauteile aus ABS, GfK, Holz, CfK, Schaumstoff und vor allem Aluminium problemlos fertigen können. Als Maschinenbauer wollte ich was "gscheits" und die Wünsche wachsen ja bekanntlich mit den Möglichkeiten rapide an ... ... und das häufig exponentiell.

Also hatte ich mich nach einer Budgetklärung mit meiner Liebsten voller Euphorie auf Hermanns Homepage gebeamt und ... Nein!
Er nimmt aktuell auf unbestimmte Zeit keine neuen Aufträge mehr an - die Enttäuschung war natürlich riesig.

Egal dachte ich, schreibste den Hermann mal an. Schnell und bestimmt kam die Antwort, dass die Zukunft völlig offen ist und keine Aufträge angenommen werden.
Nun ging ich davon aus dass ich,wenn es denn überhaupt einmal weitergeht, gaaaaanz weit hinter auf einer Warteliste stehen würde ...

Es folgten ein paar schlaflose Nächte, denn zurück auf eines der unzähligen anderen Portalfräsenkonzepte wollte ich nicht.

Ausschlagebend für die Entscheidung zum Eigenbau war im Grunde ein Eigenbaubericht aus einem Nachbarforum. Das machte mir Mut, einen Eigenbau auch mit einfachen Mitteln zu starten.

Meine Maschine hat einen Namen bekommen, damit ich nicht immer Portalfräsmaschine schreiben muss, hat sie den Namen "Hannah" bekommen.

Der aktuelle Status zu Beginn:
- ich fange ganz von vorne mit dem berühmten weißen Blatt an
- ich habe keine Steuerungs- und CAM Kenntisse
- CAD Kenntnisse sind vorhanden, ich nutze Solid Edge
- Terminwunsch Inbetriebnahme: Weihnachten 2017

Jetzt habe ich genug gequasselt, werde mich ans CAD setzen und berichten.

Viele Grüße und viel Spaß beim Lesen
Markus

[klarisatec]

Der erste Gedanke ...

Meine Heransgehensweise, um das berühmte "weiße Blatt Papier" auszufüllen, ist zuerst die Festlegung der effektiven Fräsfläche. Auf Grund der Größe meiner Spanten muss ich Sperrholz mit den Abmessungen 1000x500mm² verarbeiten bzw. aufspannen können.

Um die Sperrholzplatten zu spannen und dem Fräsen etwas mehr Platz zu lassen (er muss ja mindestens mit dem Fräs-ß aus der Platte herausfahren, habe ich ringsrum 100mm zugegeben. D.h. ich gehe von Maßen mit 1200x700mm² für die Opferplatte aus. Bei der Dicke wähle ich 30mm, um die Platte mehrere Male abfräsen (richten) zu können.

Für Schaumstoffmodelle wähle ich dann evtl. eine etwas dünnere mit 20mm um den Hub in der Z-Achse nicht unnötig groß machen zu müssen. Denn die Schaumstoffsegmente für die geplanten Urmodelle müssen min. 150mm hoch sein und werden auch über diesen gesamten Weg bearbeitet.

Somit steht der wichtigste Parameter fest: die Größe des Arbeitsraums.

Gruß Markus

[Schraubcopterflieger]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Kann es sein das du den berühmten Gaul von hinter aufzäumst?
Ich würde erst mal schauen in welchen Längen du die Schienen für die Linearführungen bekommst und in welche Längen die Kugelumlaufspindeln zu bekommen sind.
Dann würde ich die Mechanik soweit konstruieren. Und dann weißt du erst wie groß deine Arbeitsfläche sein kann.

Du gibst einer fiktiven Platte pauschal mal rund herum 10cm Freiraum. Auch hier wieder der 5 Schritt vor allen anderen. Seitlich brauchst du vermutlich kaum so viel. Hinten wegen dem Portal reicht es bei weitem nicht, vorn wegen dem Portal kannst du über die Platte hinaus fahren.

Was spricht gegen die Frieda? Die gäbe es auch in den Abmessungen wie du sie gern hättest.
Fräse Frieda | brushless-regler.de

[echo.zulu]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Da kann ich mich nur anschließen. Ich hatte damals günstig Schienen und Laufwagen bekommen. Diese haben die Verfahrwege und die Größe der Maschine vorgegeben. Bei Deiner Planung möchte ich Dir raten, dass Du Dir mehr Zeit lässt. Ich habe damals allein ca. 6 Monate mit der Konstruktion und immer wieder ßnderungen verbracht. Im Nachhinein betrachtet, war diese Zeit jede Minute wert, denn es hat einfach gepasst. Ich habe auch viele Bauberichte gelesen. Dabei ergab sich folgendes Bild:

• Am Anfang völlige Euphorie, weil die Fräse so toll funktioniert
• Danach die ersten Rückschläge, weil Kompromisse zur Einschränkung der Einsatzfähigkeit führten
• Dann wieder völlige Euphorie, weil jetzt mit der Konstruktion der nächsten Fräse begonnen wurde.

Dies war nicht in meinem Sinn, weil mein Hobby nicht die Konstruktion von Fräsen, sondern der Modellbau ist. Deshalb habe ich auch das Geld eher hinten angestellt und mein Augenmerk auf Stabilität und Einsatzfähigkeit gelegt. Was mich bei Deinem Eingangsbild auf jeden Fall schon stutzig gemacht hat, dass Du offensichtlich den Antrieb für die X-Achse mittig unter den Tisch setzen willst. Das kann niemals eine steife Maschine geben und dürfte die saubere Bearbeitung von Aluminium unmöglich machen.

[klarisatec]

Ratschläge

Hallöchen zusammen,

vielen Dank für die gut gemeinten Ratschläge und die Warnungen, letztlich nicht oder zu sehr über´s Ziel hinauszuschießen ...

Mit den Konzepten von "Freida", "Henriette" und co. habe ich mich intensiv beschäftigt - schon vor einigen Monaten. Da gibt es viele kleinere Dinge, die ich gerne anders machen möchte. Lagerungen, Anordnung der axial angebunden Antriebe, Anstände der Führungsschienen / Spindelmutter an der Z-Achse usw.

Also wer jetzt erwartet, das meine "Hannah" vollig anders ausschaut wenn sie fertig ist, der wird enttäuscht werden - denn das Funktionsprinzip bleibt ja sehr, sehr ähnlich.

... Ich würde erst mal schauen in welchen Längen du die Schienen für die Linearführungen bekommst und in welche Längen die Kugelumlaufspindeln zu bekommen sind ...

Also hier kann ich Euch beruhigen - es gibt Kugelumlaufspindeln und Linearführungen genau in den Abmessungen in denen sie in der Konstruktion benötigt werden - preiswert, neu und vor allem zeitnah. Somit gibt es absolut keinen Grund eine Fräse nach verfügbaren Komponenten zu konstruieren - diese Zeiten sind (zum Glück) vorbei.

Also ihr macht das ernsthaft so, dass ihr nach Spindellängen konstruiert und dannach eine Fräse baut? Was ist, wenn ihr die anfangs gewünschten Abmessungen nicht bearbeiten könnt? Zukaufen?

... was mich bei Deinem Eingangsbild auf jeden Fall schon stutzig gemacht hat, dass Du offensichtlich den Antrieb für die X-Achse mittig unter den Tisch setzen willst. Das kann niemals eine steife Maschine geben und dürfte die saubere Bearbeitung von Aluminium unmöglich machen

Wow, mir war nicht bewusst, was man an dem ersten Bild alles an konstruktiven Details herauslesen kann ...

Ja natürlich kommt der Antrieb mittig unter den Tisch - die Frage ist nur zu was der Antrieb mittig ausgerichtet sein wird, oder ...

Wartet doch einfach noch ein paar Beiträge ab ...

Also ich schlage die Warnungen, das Pferd von hinten aufzuzäumen, einmal sehr höflich aber bestimmt in den Wind ...
Und nein, ich werde mich nicht beschweren wenn ihr zum Schluss recht behalten solltet ...

Das schöne ist ja bei einem CAD Entwurf dass er sich entwickelt. Wenn also etwas nicht passt, kann man das bis zum Schluss anpassen. Und anfangen muss man ja mit etwas - bei mir ist es der Wunscharbeitsbereich.

Gruß Markus

[klarisatec]

CAD Bibliothek

Vielleicht für diejenigen, die nicht ganz so fit am CAD sind, beschreibe ich das Erstellen von einem Alu Profil einmal ein wenig genauer.

Zuerst einmal bin ich an dieser Stelle sehr bequem (o.k., vielleicht auch ein wenig faul ... ) und nutze eine der vielen Hersteller Datenbibliotheken, die die Hersteller mittlerweile fast ausnahmslos als Service auf ihren Homepages anbieten.

Ein Alu Profil im Querschnitt selbst aufzuzeichnen geht natürlich auch, doch es dauert um einiges länger und die Maßangeben in den Datenblättern sind diesbezüglich bei den Herstellern unvollständig.

Somit entschied ich mich für das fertige und genauere CAD-Modell eines entsprechenden Herstellers. Von einem Kollegen bekam ich den Tipp, die Firma Kritec GmbH.

Ein Tipp noch: denkt daran, dass nicht alle Hersteller alle Rastermaße im Programm haben - also z.B. haben manche Hersteller die Abmessung 90x90mm² nicht, dafür jedoch die Abmessungen 80x80mm². Andere wiederum haben sich auf ein Rastermaß 30mm eingeschossen, andere auf 50mm.

Für mich habe ich nach einem Hersteller gesucht, der alles in seiner CAD Bar hat, was ich für den Grundrahmen brauche. So passen die CAD Teile auch nachher im Zusammenbau wunderbar zusammen. Bis auf die Abdeckkappen hat Kritec alles verfügbar und so habe ich losgelegt.

Für die Abmessungen der Profile habe ich mich im ersten Schritt nach den Angaben von Herrn Möderl und deren vielen Nachbauten gehalten. Ich werde somit das Aluprofil 90x90mm schwer für die Längsträger (x-Achse), und das 90x45mm leicht für die Querverbinder verwenden.

Auf der Kritec Homepage muss man nun einfach das entsprechende Profil auswählen - bei mir das in diesem Beispiel 90x90mm² schwer. Bei der markierten Stelle könnt ihr das Profil im step-Format downloaden.

So kann man die wichtigsten Bauteile schnell und unkompliziert ins CAD übernehmen.

Gruß Markus

[klarisatec]

Aluminiumprofile

Im CAD System hat man ja das Problem mit dem Ausrichten der einzelnen Profile zueinander nicht (außer man zeichnet seine Teile etwas "schlumbrig"). Denn im CAD passen die Winkel ja im Grunde immer.

Bisher habe ich ja noch recht wenig eigene Teile im CAD zeichnen müssen, da ich die Dateien der Hersteller nutze. Zur Kontrolle nehme ich jedoch immer ein paar "Stichmaße", um zu überprüfen ob die Teile auch im Maßstab 1:1 gezeichnet sind, bzw. im richtigen Maßstab übernommen worden sind.

Nun hatte ich einfach die einzeln geladenen Bauteile zusammengebaut. Ihr seht, auch mit wenig CAD Erfahrung kommt man bis zu diesem Punkt relativ schnell.

Auf die gefräste Nut im langen Aluminiumprofil (wie sie bei der P2 von EMS gefräst ist) zur Positionierung der Seitenplatte werde ich verzichten, doch darauf komme ich später noch einmal zurück.

Gruß Markus

[Christian Gans]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hallo Markus,
du wirst es bestimmt nicht hören wollen aber...
die Maschine, die du selber baust, wird nicht billiger als eine gekaufte. Möglicherweise noch am Anfang.
Bis dann diverse Verbesserungswünsche auftauchen weil die Maschine nicht die gewünschten Eigenschaften hat. Du möchtest ja Rumpfformen fräsen ( wenn ich das richtig verstanden habe ) Das bedeutet, Du brauchst einen sehr großen Verfahrweg in Z-Richung. Bei Fräsen von Alu bauchst du eine hohe Steifheit in der Maschine, die ist aber mit größerer Z-Achse schwieriger zu realisieren. Der Verfahrweg der Y-Achse ist nicht unbedingt der nutzbare Verfahrweg, die Breite des Schlittens geht hier ab ( oder y-Achse um Schlittenbreite breiter als Frästisch. Kugelumlaufspindeln und Linearschlitten sollten schon "drin" sein.
Es tauchen beim Bauen immer wieder Probleme auf, die man vorher nicht auf dem Schirm hatte. Ich nutze momentan eine Steuerung von Letmathe und estlcam. Habe mit gerade eine Kühlmittelanlage fürs ALU fräsen gebaut. Ohne Kühlung ist mir der Verschleiss an Fräsen ein wenig zu hoch
Die Einarbeitung ins CNC Fräsen ist fast ein Hobby für sich. "Mal eben" ist nicht so einfach.

Ich habe auch mal "günstig" was selber gebaut und bin mittlerweile jenseits der 3000 Euronen ( und rechne nicht mehr nach . Jetzt geht allerdings auch 3D Fräsen und die Genauigkeit ist auch recht passabel. Alleine Heben kann ich meine Maschine mittlerweile nicht mehr.

Bin aber gespannt, wie es bei Dir weitergeht!

Grüße
Christian

[klarisatec]

Grundrahmen

Hallo Christian,

doch, ich möchte alles hören - sonst würde ja keinen Bericht schreiben ...
Dass die Größe des Verfahrwegs der Z-Achse einen maßgeblichen Anteil auf die Steifigkeit hat, ist mir schon bewusst. Aus diesem Grund soll die Achse nicht zu groß werden und die Urmodellformen werden eben mehrteilig ausgeführt ...

Nun ja, die Möderl Maschine ist auch kein Schnäppchen doch sie ist anscheinend jeden € Wert. Wenn ich billig suchen würde, gäbe es genug Anbieter für einen Einstieg.
Doch wie heißt es: billig bauen kann ich mir nicht leisten ... Mein geplantes Budget liegt über den genannten 3.000,- €, da ich ja viele Fertigungsteile zukaufen muss. Eigene Fertigungsmöglichkeiten habe ich leider nicht - ich bräuchte eine Fräse ...

Mein Ziel ist eine Maschine mit den genannten Eigenschaften und den geforderten Genauigkeiten zu einem Preis unter 5.000,- €. Das ist sicherlich sportlich doch nicht ganz unmöglich.

Um den Grundrahmen ein Stückchen weiter zu bringen habe ich anschließend die beiden Seitenplatten eingezeichnet, in denen später die Spindellagerung eingebaut wird. Allerdings ganz grob und unverbindlich. Die Spindellagerung ja noch völlig offen. Auf die seitlichen Nuten in den 90x90mm² Alu-Profilen in denen diese beiden stirnseitigen Platten bei der EMS Maschine geführt werden habe ich verzichtet.

Aus meiner Sicht bringen sie nicht den Vorteil, den sie versprechen. Wenn die Platte umlaufend in einer Nut geführt wäre und somit die Befestigungswinkel um die Spindellagerstelle entfallen könnten, wäre das eventuell etwas anderes. Die Nuten müssten zudem schon sehr genau gefräst werden, ansonsten ist die Einstellung eines genauen 90° Winkels zwischen Platte und Spindel gar nicht möglich - zumindest nicht an beiden Seiten gleichzeitig.

Zum Schluss der Baugruppe habe ich die Abdeckkappen gezeichnet, da diese nicht in der Bibliothek der Firma Kritec vorhanden waren.

Gruß Markus

[echo.zulu]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hallo Markus.
Warum die Antriebsspindel in der Mitte? Nur mal zum Nachdenken: Wenn Du das Portal in der Mitte antreibst und möchtest am Rand etwas fräsen, so verkantet das Portal unweigerlich. Zum einen durch die Verbiegung der Antriebsspindel und zum anderen durch die relativ geringe Steifigkeit des Profils. Des weiteren brauchst Du auch noch einen stärkeren Antriebssmotor, da dieser ja auch noch die durch die Verbiegung hervorgerufene Verspannung überwinden muss. Baust Du aber zwei Spindeln an und koppelst diese über einen Zahnriemen, so gibt es diese Probleme gar nicht. Mittige Antriebsspindeln sind m.E. nur bei kleineren Maschinen brauchbar.

Weißt Du denn schon welche Lagerböcke Du verbauen willst? Da musst Du aufpassen, dass diese zum Raster der T-Nuten passen. Ich hatte damals beispielsweise das Problem, dass meine Schienen und Laufwagen von THK, die Antriebsspindeln von Isel und die Profile von THK stammen. Ich musste mir zum Anpassen einige Adapterplatten anfertigen.

Außerdem sind die Profile im Bereich der T-Nuten nicht plan, sondern ein bisschen nach innen gewölbt. Das ist bewusst so gemacht worden, damit eine Vorspannung der Verschraubung gegeben ist. Hier ist es dann recht schwierig die Schienen wirklich parallel zueinander zu verschrauben. Ich habe es damals mit mit zeitintensivem Ausrichten geschafft, aber besser wäre es gewesen, wenn ich die Schienen nicht längs auf eine T-Nut geschraubt hätte, sondern entweder das Profil vorher plangefräst, oder eine Platte dazwischen geschraubt hatte, die mindestens zwei T-Nuten überbrückt.

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hallo Egbert,

hier schneidest Du einen ganz wichtigen Punkt an. Doch lass Dich von dem ersten CAD Entwurf der stirnseitigen Platten nicht ganz auf die falsche Fährte locken. Was, wenn die einfache Bohrung die Position des Antriebs markiert und nicht einer einzigen, mittig angeordneten Spindel?

Hier kann ich Dich beruhigen, es werden definitiv zwei Spindeln werden - auch über Zahnriemen gekoppelt ...

Lagerböcke werde ich nicht zukaufen, sondern selbst konstruieren. Genau aus den von Dir angesprochenen Adaptionsproblemen. So bleibe ich bei dem oder den Lieferant(en) der Aluminium Profile flexibel.

Die nicht parallelen Flächen werden aller Voraussicht nach etwas überfräst werden.

Gruß Markus

[Amplifier]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Mal so als Hinweiß, wenn die Führung was taugt,und die Maschine Steif ist, dann ist es überhaupt kein Problem die Kugelumlaufspindel in der Mitte zu haben. Wenn die Führung und das Bett allerdings eher windig ist, macht es natürlich viel Sinn, 2 Spindeln zu verwenden.

Aber kommt natürlich immer darauf an was man für Ansprüche hat, und was man bearbeiten möchte.

Muss aber auch noch erwähnen, daß vermutlich 99 Prozent der selbst gebauten Mini cnc eher in die windige Kategorie gehören.

Aber trotzdem cool wenn man es selber macht. Meine wiegt etwa 250 kg und hat nur ca 600mm in X und etwa 400 in Y.
Ist aber auch keine Aluprofile verbaut. Und fertig ist sie auch noch nicht

Gruß Stefan

[Schraubcopterflieger]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Eben, eine Spindel mittig ist kein Problem, wenn die Maschine so weich ist das es ein Problem wäre, wäre es dann auch wieder egal. Bei der Länge der Spindel würde ich aber mal über eine angetriebene Spindelmutter nachdenken. Bei über 1m fängt die irgendwann schon mal an zu schwingen. Daher besser dann stehende Spindel und angetriebene Mutter.