CNC für Flächenkerne selber bauen. Anregungen, Erfahrungen?

rosoar

User
Guten Tag an alle,

in der letzten Zeit schwirrt mir die Idee im Kopf herum, mir eine Fräse zu bauen um mir (F3K-)Flächenkerne nicht mehr Heißdrahtschneiden zu müssen und eine freie Geometrieauswahl zu haben.
Gerade habe ich die Zeit dazu und denke dass dieses Projekt gar nicht schlecht für den Anfang wäre. Fertig kaufen möchte ich nichts, ich würde alles gerne auf den alleinigen Zweck von Flächenkernen aus Rohacell oder ähnlichem ausrichten. Balsa sollte auch noch gehen. Dazu würde ich gerne eure Meinung hören, was da

Die Auslegungsparameter wären wie folgt:
- Arbeitsbereich 800x200x100mm
- Vor allem: Sehr schnell und hohe Beschleunigung, vor allem im Eilgang
- Genauigkeit besser 0,1mm überhaupt nicht nötig
- Vakuumansaugung darunter möglich
- so leise wie möglich, wahrscheinlich mit Kasten drumherum
- Nicht alles billig billig, aber auch nicht überdimensioniert sondern genau auf die Aufgabe zugeschnitten

Daraus lässt sich für mich ableiten
- Portalkonstruktion
- T-Nutenplatte nicht unbedingt nötig, aber vermutlich trotzdem am einfachsten?
- Spindel und Portal möglichst leicht, aber steif genug für hohe Beschleunigung
- Schmaler Arbeitsbereich (200mm) mit leichter Spindel, deshalb kaum Durchhang -> Linearwellenführung? (auch leichter)
- Profilschienenführungen für die lange y-Achse

Denkt ihr, das wäre prinzipiell möglich oder hat jemand Erfahrungen mit Kernen gemacht und würde die Auslegung eher in eine andere Richtung tendieren lassen?
Welche Schrittmotoren dafür geeignet wären, keine Ahnung. Gibt es da etwas mit wenig Kraft, aber Schnelligkeit?

Gefräst habe ich leider noch keine Kerne, deshalb weiß ich nicht welche Spindel-Drehzahlen dafür nötig sind. Evtl. würde auch ein hochwertiger, präzise Kugelgelagerter Brushlessmotor ausreichen, da kaum Querkräfte wirken.

Ich bin gespannt auf eure Ratschläge!
 
hallo Rosoar,


schau die mal die Bauweise der CNC14 an. Die wird komplett in Holz aufgebaut (bis auf die Lineartechnik) und ist somit auf Deine Abmessungen sehr gut skalierbar. Auf Youtube findest du eine Menge Videos dazu.
Deine gewünschte Genauigkeit lässt sich auch erreichen
 

rosoar

User
Hallo Uwe,

danke für den Hinweis. Gibt sogar Baukurse in der Nähe, die nun aber leider abgesagt sind. Eine gute Allroundfräse ist es sicherlich. Mir geht es eher weniger um die Konstruktion der Maschine, als mehr um die Auslegung auf Schnelligkeit. Z.b. suche ich nach einer Lösung für eine Spindel, die auch mal 30.000 bis 40.000 U/min schafft, aber kein Monster ist. Daher tendiere ich gerade zu Brushless-Innenläufern aus dem RC-Autobereich, mit denen das problemlos zu erreichen ist. Bei gleichzeitig geringem Gewicht!
Da es sich um Freiformflächen handelt, muss natürlich auch die Steuerung mitkommen und bis zu 5m/min in Styrodur sollte sie auch schaffen.
 
Schnelligkeit,

naja, diese Bauweise verfügt über einen Riemenantrieb. Die max. mögliche Schnelligkeit ist u.a. abhängig vom Durchmesser der Riemenscheiben auf dem Steppermotor.

Das zweite ist die Spindel. Warum brauchst du so hohe Drehzahlen ?

Ansich interessiert doch die Schnittgeschwindigkeit. Die ist Abhängig von der Drehzahl, dem Fräserdurchmesser und der Anzahl der Schneiden.

Eine Kress oder Maffel dreht so um die 24000 U/min. Wenn Du jetzt z.B. den gängigen Zweischneider durch einen Fräser mit z.B. 4 Schneiden ersetzt hast Du schon die Schnittgeschwindigkeit verdoppelt.

Ich hab mal Styrodur gefräst und dafür so einen Fräser von Proxxon verwendet. Der hatte glaub ich 6 Schneiden. Das war eine schei.. äh dumme Idee. Der Styrodur ist mir am Fräser geschmolzen.
 

Marc25

User
Hallo,

Wie hoch ist denn das Budget angesetzt? Willst du Aufwuchspotential? Sprich, welche Materialien willst du fräsen? Hat mal mal so ne Maschine kommen der Hunger beim Essen ganz schnell.
Gruß
Marc
 

rosoar

User
Die hohen Drehzahlen habe ich aus dem Thread, wo zwischen 20-30K gearbeitet wird: https://www.rc-network.de/threads/eigenbau-mit-cnc-gefrästen-kernen.568542/post-6199411

Kleine Kress etc. Spindeln sind gewichtsmäßig schon weit außerhalb von dem, was ich angedacht habe.

Das Budget würde ich zwischen 1000€-2000€ ansetzen, vor allem weil ich denke dass die Steuerung da schon gut mithalten können muss. Bei Freiformflächen kommt da doch schon einiges an Durchfluss zusammen der verarbeitet werden muss.

Aufrüstbar muss es nicht sein, ich möchte ganz bewusst Alu oder Hartholz raushalten. Eine Fräse kann Schnell sein, sehr steif (und auch präzise) und eine Menge Power haben. Eins davon gibt es hinterhergeschmissen, zwei sind eine Herausforderung und für alles zusammen müsste ich erstmal einen Kredit aufnehmen. Materialien also wie gesagt Styrodur,Rohacell (u.ä.), Balsa. Wenn Acryl oder Ureol für kleine Formen auch gehen, umso besser. Mehr muss aber definitiv nicht sein.

Der Hunger wird bestimmt kommen, aber dann kann man sich immernoch was besseres bauen. Auf 3 Jahre rumtüfteln habe ich keine Lust 😄

Christopher
 

Micha

User
Moin,

bei dem was du vor hast spielt der Rundlauf eine große Rolle!

Daher würde ich eher auf eine Spindel mit mindestens ER16 Spannzange setzen. 800w reichen locker.

Schrägverzahnte Zahnstangen und Schrittmotoren.

Oben laufendes Portal.

MfG Micha
 

rosoar

User
Hallo Micha,

meinst du wegen des Fräsergebnisses oder der hohen Drehzahlen? Ich tendiere zu ER11 Spannzangenhaltern, einfach weil ausreichend.

Tut mir leid wenn ich erstmal auf viele Vorschläge nicht eingehe, bzw. etwas "stur" meine Linie fahren möchte. Eine schwere Spindel drauf ist natürlich super, skaliert aber auch alles andere hoch! Mehr geht immer, aber ich habe schon viele Projekte gesehen bei denen das mehr kein Ende nahm! Dann dauert es Jahre, weil das Teil am Ende doch noch viel mehr können soll.

Zahnstangen sind mir noch nie begegnet, sieht interessant aus! Danke für den Tipp!
 

Jan Henning

User †
Moin
Wenn du nur Flächenkerne und Holz fräsen willst wäre auch eine Shapeoko gut
Mein Freund Gerald hat eine sie ist sau schnell bis 20m die min
 

rosoar

User
Tag,
Die Shapeoko läuft auf Riemen, was auch eine alternativ wäre. (Leider) möchte ich aber selber bauen. Mit herkömmlichen 1610 Kugelgewindespindeln komme ich auf X/Y bei NEMA 17 mit sagen wir mal 600 U/min (mehr wird schwierig oder?) bei ganzen oder halben Schritten auf höchstens 6m/min. Soll es mehr sein, dann sehe ich für X-Y momentan folgende Möglichkeiten:

- Riemenantrieb (einfach und ausreichend)
- Zahnstangen (wo krieg ich die als Privatperson her, vor allem schrägverzahnte???)
- evtl. NEMA 23 Servomotoren

Gibt es da Gute Gründe, wieso etwas rausfallen sollte?

Z-Achse schwebt mir eine T8 - Gewindespindel aus dem 3D-Druckbereich vor. Hohe Steigung bei kleinem Durchmesser. Für Z auch völlig ausreichend.
 
Zahnstangen habe ich bisher nur bei sehr großen Maschienen gesehen. Bei denen würden sich die KUS beim Eilgang sonst aufschwingen.
z.Bsp. hier Lt. seinem Baubericht hat die Fräse eine Größe von 2500 x 1250 mm

Vergleich doch mal die Bauweise der Shapeoko mit der Bauweise der CNC14. Gut, die Shapeoko ist aus ALU. Wenn man als Modellbauer selbst bauen möchte ist doch eine Holzbauweise erst einmal recht sympatisch...

Mit dieser Bauweise ist eine Genauigkeit im Hundertstel-Bereich möglich. Für Holz mehr als Ausreichend

Er hier macht auch recht interessante Experimente

Und Uncle Phil hat in dieser Bauweise Alu-Profile zusammengeschraubt.

Du musst halt wissen wass Du willst. Besser und teurer geht immer...

Und lass Dich von diesem ständigen weiter, besser größer, schneller nicht verrückt machen
mit 20m fährt keine Hobbymaschiene 90Grad um die Ecke, dass sind Eilganggeschwindigkeiten.

Auf der Z-Achse brauchst Du meiner Meinung nach keine hohen Geschwindigkeiten. Wie dick sind denn die Flächenkerne die Du fräsen willst? 30 mm ? oder vieleicht sogar dünner???

Schnell geht nur schruppen, das anschließende Schlichten dauert...
 

Micha

User
Moin,

Riemen bringen viele Problemchen mit. Elastizität, die mit der Länge zunimmt plus den lästigen Polygonaleffekt bei großen Teilungen.

Zahnstangen gibts bei zig Händlern z.B. bei der Mädler Apotheke es gibt aber auch günstige aus Fernost. Für deine Zwecke würde eine Weiche Zahnstange und ein Rad aus Pom völlig ausreichen.

Zanhstangen werden immer dann eingesetzt wenn es schnell gehen muss oder die Achsen länger werden. Bei Holz BAZ ist das z.b. die Regel.

Meine große 2512 läuft auch mit vorgespannten spielfreien Zahnstangenantrieben.

ER16, weil der ER11 Konus einfach aus Erfahrung oft schlechter läuft. Bei solchen Drehzahlen ist der Rundlauf extrem wichtig, sonst kannst du dir die Drehzahlen auch sparen. ER 16 geht bis 10mm Durchmesser, was recht Praktisch für den Zweck ist.

Denn wenn das Werkzeug eiert ist nur die Schneide im Eingriff, die am weitesten aus der Mitte steht.

Abgesehen davon das da auch die Lager sehr schnell sterben.

Ich schlichte Kerne mit 9-10m/min bei 18000 1/min mehr ist mit 10mm Steigung und Steppern nicht drinn.

Die Spindeln machen das aber auch nicht ewig mit. Desto günstiger, desto schneller sterben die bei solchen Drehzahlen...

MfG Micha
 

Jan Henning

User †
Moin
Kauf dir lieber vernünftige Kugelumlaufspindeln für z und y schau mal bei Lethmate
Zur Geschwindigkeit bei 3m/min braucht eine Seite eines F3K Kerns bei 0.56 Bahnabstand auf x gefräst 1St 15min
Gruß Jan Henning
 
Auf der Z-Achse brauchst Du meiner Meinung nach keine hohen Geschwindigkeiten.

Hallo Uwe,
hier bin ich mit dir nicht einverstanden, ist Z Achse langsamm, dann ist ganze Job langsam, da die andere zwei Achsen Y,X , die warten auf Z, dann machen die weiter, geht Z-Achse schneller , dann wird auch ganze Job schneller
Besonders merkt man das, wenn man 3D Relief bearbeitet

Gruß
Waldemar
 
Kommt halt auf den Geschwindigkeitsunterschied an.
Du must bedenken das man ja zum Beschleunigen eine Rampe hat und zum Bremsen auch. Wenn ich nun einen Flächenkern für eine F3K Tragfläche fräsen möchte bleibt nicht wirklich viel Strecke zwischen Bescheunigen und bremsen.
 

rosoar

User
Tag,

vielen Dank für die guten Antworten, jetzt ist mir einiges klarer. Vor allem, dass es wohl keinen wirklichen Sinn macht das ganze weiter zu verfolgen.

Meine Idee war, durch das verzichten auf wesentliche Eigenschaften (Stabilität, Steifigkeit) in dem anderen Bereich (Geschwindigkeit) etwas dazu zu gewinnen. Viel Geld ausgeben, um nachher etwas zu haben was es gekauft günstiger gäbe ist ja auch nicht der Zweck. Wie im letzten Post Uwe, geht es eben zum großen Teil um Beschleunigung. Darum hatte ich mir eine sehr leichte Alu-Portalkonstruktion (selber gefräst, aber nicht mit eigener Maschine) mit leichter Spindel vorgestellt um hohe Beschleunigungen ohne Schrittverluste hinzubekommen. Wenn da natürlich eine normale Spindel mit 1-2kg dran hängt braucht die Z-Achse mehr Kraft, das Portal muss versteift werden und am Ende ist es eigentlich eine 0815 DIY-Käsefräse, die alles so halb kann. Das ist nicht Sinn der Sache.

Brauche ich das um ein Material zu fräsen, durch das ich mit dem Finger Löcher machen kann? Oder mit Drehzahl 0 im Eilgang durchrasen kann ohne was kaputtzumachen? Ich glaube nicht.
 

dodo

User
Tag,

vielen Dank für die guten Antworten, jetzt ist mir einiges klarer. Vor allem, dass es wohl keinen wirklichen Sinn macht das ganze weiter zu verfolgen.

Meine Idee war, durch das verzichten auf wesentliche Eigenschaften (Stabilität, Steifigkeit) in dem anderen Bereich (Geschwindigkeit) etwas dazu zu gewinnen. Viel Geld ausgeben, um nachher etwas zu haben was es gekauft günstiger gäbe ist ja auch nicht der Zweck. Wie im letzten Post Uwe, geht es eben zum großen Teil um Beschleunigung. Darum hatte ich mir eine sehr leichte Alu-Portalkonstruktion (selber gefräst, aber nicht mit eigener Maschine) mit leichter Spindel vorgestellt um hohe Beschleunigungen ohne Schrittverluste hinzubekommen. Wenn da natürlich eine normale Spindel mit 1-2kg dran hängt braucht die Z-Achse mehr Kraft, das Portal muss versteift werden und am Ende ist es eigentlich eine 0815 DIY-Käsefräse, die alles so halb kann. Das ist nicht Sinn der Sache.

Brauche ich das um ein Material zu fräsen, durch das ich mit dem Finger Löcher machen kann? Oder mit Drehzahl 0 im Eilgang durchrasen kann ohne was kaputtzumachen? Ich glaube nicht.

Ist das Projekt eingestampft? Schade, ich hätte gerne gesehen was daraus wird. Ich denke eine für Kerne spezifische Fräse hätte durchaus Potential. Dass du auf die kurzen Distanzen die Schallmauer knackst ist natürlich eher unwahrscheinlich, dennoch gehe ich davon aus dass das Projekt in einer sehr günstigen, kompakten und leisen Fräse resultieren könnte.

Ich habe in letzter Zeit eine Heissdrahtschneide für ~120€ sowie eine Portalfräse ( Alu 800*400*150mm , Profilschienenführungen, KUS , Closed-Loop Stepper, 2,2kw WaKü Spindel ) ready to run für <2000€ gebaut. Dein Vorhaben würde ich intuitiv Preislich eher in Richtung der Heissdrahtschneide einordnen. Bei der geringen Anforderung an die Steifigkeit aufgrund des zu spandenden Materials und der bewegten Massen kannst du dich wahrscheinlich sowohl bei der Elektronik als auch Mechanik eher in der 3D Drucker / Laser Cutter Ecke umsehen als bei den Fräsen, es geht schließlich nur um Styrodur.
 
Ansicht hell / dunkel umschalten
Oben Unten