Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

[echo.zulu]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hallo Markus.
Ich habe bei Deiner Y-Achse einen Verbesserungsvorschlag. Bei Deiner Konstruktion benötigst Du eine sehr lange Spindel, die über die gesamte Portalbreite geht. Der eigentliche Verfahrweg beträgt aber nur ein Bruchteil der Gesamtlänge. Verlegst Du die Lagerböcke aber nach innen kannst Du erstens eine kürzere und somit günstigere Spindel verwenden und zum anderen wird die Maschine noch etwas schmaler, weil ja der Antrieb innen liegt. Ich habe es jedenfalls so gelöst und den Antriebsmotor auf die Rückseite der Portalbrücke verlegt. Der Spindelantrieb erfolgt mit einem kurzen Zahnriemen HTD3 durch eine ßffnung in der Portalbrücke. Auf dem ersten Foto in diesem Beitrag kannst Du den Antrieb erkennen.

Bei der X-Achse frage ich mich immer noch wozu die Verbindung der Portalwangen unter dem Tisch dienen soll? Wenn Du die Spindeln an den Portalwangen verschraubst sparst Du eine Menge Teile die ja auch sonst wieder zueinander ausgerichtet werden müssten.

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hallo Egbert,

der Verbesserungsvorschlag ist technisch gesehen prima. Meine Spindel an der Y-Achse hat eine Länge von 865mm. Die Breite der Spindelaufnahme hat ca. 220mm. D.h. ich könnte ca. 200mm einsparen käme grob auf eine Länge von ca. 650mm.

Allerdings ist die Konstruktion so ausgelegt, dass die Aufnahme der Frässpindel nur so breit ist wie der Spindelhalter selbst. Und diese Konstruktion der Z-Achse fährt auf beiden Seiten bis auf 5mm an die Wangen heran - ich könnte also gar nicht schmäler bauen.

Da ich keinerlei Möglichkeiten habe Durchbrüche o.ä. in das Aluminiumprofils des Portal zu fräsen, wären die Mehrarbeiten mit hohen Kosten verbunden. Auch bräuchte ich zusätzliche Lagerböcke für die Lagerung der Spindel. Denn aktuell sind die Lager ja in den beiden 20mm breiten Wangen verbaut. Die Kosteneinsparung der kürzeren Spindel wiegt diese Mehrkosten nicht auf.

Einen technischen Vorteil sehe ich bei meiner Konstruktion daher leider nicht.

ßber außen liegende Spindeln in der Nähe der Führungswagen hatte ich auch kurz nachgedacht. Doch mir war der Schutz vor Verschmutzung und Beschädigung wichtiger. Mit einem separaten Schutzblech über den Spindeln wäre dies sicherlich auch zu realisieren, doch das wären zwei zusätzliche Teile die ich aktuell so nicht brauche.

Wenn die Spindelmutter an der Wange wäre, muss der Abstand zwischen Aluminiumprofil und Wange größer werden, da sonst die Spindelmutter nicht dazwischen passt. Oder die Spindelmutter muss oberhalb oder unterhalb des Aluminiumprofils der X-Achse angeordnet werden. Und dann sind die Abstände zur Führungsschiene schon nicht mehr sehr viel kleiner als bei einer Lösung, in der die Spindeln unter dem Tisch angeordnet sind.

Somit klärt sich auch die Frage nach der Verbindungsplatte der beiden Wangen unter dem Tisch. Für diese Lösung der Spindelanbindung wird sie einfach zur Aufnahme der beiden Spindelmuttern gebraucht.

Gruß Markus

[echo.zulu]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hallo Markus.
Es kommt halt drauf an was Du zur Verfügung hast. Da ich damals auch keine Fräse hatte, habe ich den Durchbruch im Profil mit Bohrmaschine, Metallsäge und Feile hergestellt. Geht auf jeden Fall auch.

Dann noch nen kleiner Tipp zum Thema Lagerböcke. Ich kann auf meiner kleinen Drehmaschine nicht gut umspannen um Lagersitze von zwei Seiten herzustellen. So habe ich meine Lagerböcke dreiteilig ausgelegt:

Die Lager selbst sitzen in einem 20mm Aluklotz. Die Lagerpassung habe ich durchgehend auf der Drehmaschine hergestellt. Zwischen den beiden Lagern sitzt ein Distanzring zwischen den Außenringen. Beide Lager schließen bündig mit der Außenkante ab und werden dort mit mit aufgeschraubten Blechen am Herausfallen gesichert. So waren die Lagerböcke auch auf meiner Einfachdrehmaschine leicht herzustellen. Es lohnt sich manchmal etwas um die Ecke zu denken.

Ich habe alle Bauteile meiner Fräse mit Drehmaschine, Schraubstock und Ständerbohrmaschine selbst angefertigt.

[Lucent]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hi

ich weiß nicht, ob ihr es in früheren Punkten diskutiert habt, aber die Fräse hat auf der Y-Achse noch einen massiven Designfehler. Eine Schiene für die Linearführung ist "vorne", eine ist oben. Auch wenn das eine Henriette oder eine Möderlfräse haben, ist es nicht richtig.
Wie stellst Du sicher, das diese Schienen nun in alle Achsen und Abständen richtig justiert werden können? Auf der einen Seite wird eine massive Platte zur Unterlage der Linearschiene gewählt, auf der Oberseite wird die Schiene direkt auf das Profil geschraubt.
Bitte einmal dringend die DIN 12020 verinnerlichen - normale Strangpressprofile haben deutliche Toleranzen, die in dieser gewählten Bauweise die Schienen als sichere Klemmeinrichtung darlegen
Lösung (so macht es z.B. Sorotec) das Profil für die Y-Achse auf eine CNC- Maschine spannen und dann kann sehr einfach in einer Ausspannung der Sitz für die Schienen überfräst werden. Damit stimmen Tiefe und spätere Richtung.
Schaut Euch einmal große CNC Fräsen an - die haben alle diese Konfiguration der parallelen Schienen auf der Y-Achse

[Lucent]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hi

kleines Beispiel

BAVARIA - YARD VIDEO - MOTORBOATS (GERMAN) - YouTube

bei 5:14 sieht man es sehr schön

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hallo Lucent,

vielen Dank für den Link un den Hinweis zu der Anordnung der Führungen an der Y-Achse.

Generell brauchst Du bei den Normen gar nicht so weit schauen. Die Allgemeintoleranz DIN EN ISO 2768 beschreiben bezüglich der Winkligkeit die Güte des Sägeschnittes. D.h. alles was an Winkelfehlern beim Schnitt der Portaltraverse entstanden ist, findest sich an der Lage der direkt verschraubten, seitlichen Wangen wieder. Und dies kann mit +/-0,25° bei 180mm beachtlich sein. Dies kann schon ausreichen um zwischen X- und Y-Achse keinen rechten Winkel einstellen zu können.

Dass das Design der Führungsanordnung ohne zusätzliche Bearbeitung in Werkzeugmaschinen technisch nicht ideal ist, da stimme ich Dir zu. Doch ob es auf Grund der vielen positiven Berichte den genannten Maschinen generell falsch ist, glaube ich ehrlich gesagt nicht.

Der Link der Portalfräse aus dem Bootsbau hat eine geschweißte Traverse. Dass hier die Führungsschienenauflagen gefräst werden müssen, ergibt sich alleine durch den entstehenden Verzug während des Schweißens. Dass beide Schienen in einer Ebene liegen hat oft auch einfach wirtschaftliche Gründe, denn man spart sich bei den großen Bauteilen evtl. eine zusätzliche Aufspannung und Bearbeitungsebene.

Zum Ausrichten werde ich die Schiene verwenden, die auf der zusätzlichen, gefrästen Aluminiumschiene montiert ist. Eine ßberprüfung der Ausrichtung zur oberen Fläche gehört hier natürlich dazu. Die obere Führung wird nach dieser Schiene "eingestellt" und verschraubt. Abgesehen davon, dass die für diese Anwendung überdiemnsionierte Linearführungen nicht so schnell klemmen, würde ich diese Maßnahme nur in Erwägung ziehen, wenn die Profile wirklich so schlecht sind wie evtl. befürchtet.

Gruß Markus

[klarisatec]

Spindelantrieb der X-Achse

Sodele,

die bereits gezeichneten Lagerteile, das Spindel CAD Modell usw. habe ich eingezeichnet. Auch die Zahnriemenscheiben konnte ich unverändert verwenden.

Lediglich beim Zahnriemen musste ich ein wenig probieren um auf eine angebotene Normlänge zu kommen. Es gab zudem einige Folgeänderungen an der Befestigung der stirnseitigen Platten (bei der Verbindung mit den Aluminium Profilen).

Die grobe Konstruktion und das geplante Konzept ist somit in groben Zügen abgeschlossen.

Folgende Punkte fehlen allerdings noch:
- eine zusätzliche Aussteifung der Z-Achse
- Energiekettenanbindung
- Anbindung der Referenz- und Endschalter
- CAD-Modell der Frässpindel
- Ergänzen noch fehlender Verschraubungen
- Abdeckungen der Riemengetriebe (zumindest die konstruktive Planung)
- Festlegung der Kabelführung (evtl. Durchführungen vorsehen)
- Ideen für eine zusätzliche Verkleidung

Als nächstes werde ich mich um die elektrischen Komponenten und eine passende Steuerung kümmern.

Gruß Markus

[Lucent]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Moin

Doch ob es auf Grund der vielen positiven Berichte den genannten Maschinen generell falsch ist, glaube ich ehrlich gesagt nicht.

glauben heisst nicht wissen

was sind denn die faktischen Vorteile dieser Anordnung?

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hallo Lucent,

ganz einfach - die Lösung ist preiswerter, da ich das Profil nicht zu einem Fertigungsbetrieb bringen muss um die Bearbeitung fertigen zu lassen ...

Ich muss auch nicht wissen ob es in dieser Form wirklich besser oder schlechter ist. Denn um das mit Fakten zu belegen, müssten zwei ähnliche Maschinen mit unterschiedlicher Führungsanordnung in einem Zerspanungstestbetrieb verglichen und vermessen werden. Alles andere ist eine Glaubensfrage.

Ab und zu verlasse mich an der einen oder anderen Stelle auch einmal ganz gerne auf die Erfahrung anderer Anwender, die die Maschinen für ähnliche Anwendungen und Genauigkeiten einsetzen, so wie ich sie brauche.

Wenn jemand für mich Teile fertig, der so eine Maschine hat, Teile fertigt die bei mir passen und keine Wünsche offen lassen, Stelle ich kein Führungsprinzipien in Frage.

Ob die Ausrichterei ein Problem wird, muss ich zeigen ...

Gruß Markus

[Lucent]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Hi

wer fertigt denn dann den Rest der Fräse?

[klarisatec]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

So, jetzt ist aber wirklich gut mit dem theoretisieren und dem ganzen CAD gemale ...

Zum Abschluss habe ich noch ein paar Abdeckungen gezeichnet, die evtl. später als GfK-Teile gefertigt werden könnten.

Doch nun geht es an die Stückliste, die Fertigungszeichnungen und die Anfrage / Bestellung der Linearführungen und Kugelumlaufspindeln, die sicherlich ein paar Tage dauern wird.

Parallel starte ich mit dem Bereich, bei dem ich mich am wenigsten Auskenne - der Elektrik und der Steuerung. Doch man wächst ja bekanntlich mit den Aufgaben ...

Hierzu habe ich in den letzten Wochen jede Menge Bauberichte gelesen, in Shops gestöbert und Angebote im Internet durchforstet. Wie immer scheiden sich hier die Geister und es entstehen (wie hier im Forum auch) an einigen Stellen kleine (bis gewaltige) Glaubenskriege.

Die Aufgabe wird hierbei sein herauszufinden, was für mich persönlich und meine Anwendungen am besten dazu passt.

Gruß Markus

[echo.zulu]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Also was mich bei Deiner Konstruktion massiv stört ist das Vertrauen, dass die Bohrungen in den Aluplatten wirklich 100% deckungsgleich sind. Sollte beispielsweise die Lagerpassung für die beiden Antriebsspindeln nur geringfügig voneinander abweichen hast Du keine Chance das einzustellen. Des weiteren befinden sich die Schienen der X-Achse und die Lager der Antriebsspindeln an verschiedenen Bauteilen. Du musst bedenken, dass Theorie (CAD-Konstruktion) und Praxis (Fertigung) zwei verschiedene Paar Schuhe sind. Bei Deiner Konstruktion addieren sich zudem noch die Toleranzen, was das Ganze nicht einfacher werden lässt. Gerade wenn Du Bauteile zur Fertigung weggeben musst, solltest Du für die spätere Montage Ausrichtungsmöglichkeiten vorsehen.

[klarisatec]

[echo.zulu]

AW: Baubericht meiner Portalfräse "Hannah"

Ok, die Lagerflansche hatte ich in der Tat übersehen. Da wäre es manchmal einfacher, wenn Du ne Explosionszeichnung machen würdest. Ich habe aber nach wie vor Bedenken bei der Lagerung der Y-Schienen. Aber baue es erst einmal und berichte dann ob es funktioniert hat. Wichtig ist in meinen Augen, dass der Lohnfertiger weiß auf welche Maße es wirklich ankommt, denn er kennt höchstwahrscheinlich nicht Deine Konstruktion. Ob die Toleranz eines Schraubenlochs ausreichend Freiheiten zum Ausrichten bietet würde ich zwar bezweifeln, aber lasse mich auch gern vom Gegenteil überzeugen. Denke daran, dass die Ausrichtung der Schienen zueinander im Raum erfolgen muss. Du hast also 6 Freiheitsgrade, 3x Verschiebung und 3x Drehung.

[klarisatec]

Die Steuerung

Nach einem netten Telefonat mit dem Verkauf von Sorotec, habe ich die Steuerungskomponenten bestellt. D.h. die Theorie im CAD wird endlich durch etwas zum Auspacken, Schrauben, Crimpen und Löten ersetzt ...

Die Steuerung wird aus folgenden Kernkomponenten bestehen:
- Tripple Beast
- 3x digitale Endstufen 5,6 A
- 48V Spannungsversorgung
- BOB Interface inkl. Optionaler, nachrüstbarer 4-ter Achse
- EdingCNC Ethernet
- Handrad EdingCNC
- Nanotec Schrittmotoren 3Nm

Zum Thema Frässpindel sind die Antworten auf meine Fragen, wie sie unterschiedlicher nicht sein könnten. Beim Lesen der verscheidenen Foren wird man als Techniker schnell ernüchtert. Die preiswerten, sogenannten "Chinaspindeln" sind laut der Anwender mit den zuverlässigen Eigenschaften gekennzeichnet wie:

- es iss wie es iss ...
- kannst de Glück haben, oder auch nich ...
- Rundlauftoleranz am Spindelkonus zwischen 5 - 120µm ...
- den Konus kannste ja für wenig Geld ausschleifen lassen...
- die von dem Chinesen xy sind viel besser...
- usw.

Im Grunde kampeln sich im Netz hier einige Religionsminderheiten mit angegliedertem Glaubenskrieg. Man kann, wenn denn alles zufällig passt, sehr viel Geld sparen. Ob die gewünschte Laufzeit und Zuverlässigkeit erreicht wird - bleibt in vielen Berichten unbeantwortet. Doch man kann ja im Fall der Fälle wieder neue Lager einbauen, denn die sind ja auch wieder billig - in China ...

Klar ist das jetzt alles etwas spitz ausgedrückt. Doch wenn man als Hobbyist auf jeden Euro schauen muss, stellt sich die Frage nach einer teuren Spindel gar nicht.
Unterm Strich hat anscheinend jeder so seine eigene Vorlieben (und auch Zwänge). Fakt ist: zwischen Service / Garantie in Deutschland und "lucky china" liegen z.T. 1000,- €.

In meinem Projekt ist noch etwas Zeit um sich endgültig für einen Spindelhersteller zu entscheiden. Doch nun warte ich gespannt auf die Steuerungsteile, damit die Finger auch etwas zu tun bekommen. Und dann gibt´s auch wieder neue Bilder.

Gruß Markus