Materialauswahl und Konzeptionierung einer CNC-Eigenbaufräse

Hallo Karl,

Beitrag 18 und 19 haben wir annähernd Zeitgleich geschrieben... Habe auch überlegt doch mit einem AL-Profil für den Portalbalken zu arbeiten. Das oder das würde sich anbieten. Was mit dabei nicht gefällt ist, dass es nur in der Mitte geschraubt werden kann. Man könnte vorne eine Platte vor setzen, die dann ebenfalls seitlich mit den Portalwangen verschraubt wird. So ließen sich sowohl Variante 1 als auch Variante 2 umsetzen. Das würde zum Einen etwas Gewicht und zum Anderen Fertigungsaufwand sparen. Hier dann die Anschraubflächen der Führungen und die Seiten bearbeitet.



Zu den beiden Varianten: Die würde ich beide so nicht bauen.

Variante 1:

Anhang anzeigen 1172711

Bei (1) hast Du ein "wunderbares" Gelenk, um das die Z-Achse federt. Wenn Du den Kasten hinten zumachst, wird das etwas besser, aber nicht gut.
Eine bessere Lösung, als die unteren Y- und Z-Lager genau gegenüber an eine Platte zu schrauben, kenne ich nicht. Wenn die Mutter nach hinten soll, würde ich zumindest die untere Y-Führung nach vorne nehmen.

Ich würde sie auch nicht so bauen, da es ja wie beschrieben noch Entwürfe sind. Die Schraubverbindungen in dem Stadium dienen dazu die Aufteilung zu überblicken.

Also die Sache mit dem Gelenk sehe ich nicht so. Eventuell reden wir aneinander vorbei, aber meiner Meinung nach kann man eine stirnseitige Schaubverbindung einer 20mm dicken Platte die sich unmittelbar an der Anschraubstelle des Sets befindet nicht als Feder oder Gelenk betrachten. Wenn man das mal vor sich hat dann merkt man erst wie massiv das ist. Außerdem werden die Kräfte in Z im Verhältnis nun doch nicht übermäßig ausfallen, oder sehen ich das falsch?

Trotzdem werde ich mich noch nicht ganz von der Variante 1 verabschieden. Wenn man es hin bekommt das ohne übermäßige Zwischenplatten zu montieren, dann gibt das eine kompakte Lösung.

Der Abstand zw. den EInspannungen (2) - also die freie (ungestützte) Höhe der Portalwange - ist eines der kritischsten Parameter an der ganzen Fräse. Das Ding ist als Fall1 (einseitig eingespannt) anzunehmen und freie Länge geht ^3 in die Durchbiegung ein.

Das sehe ich ebenfalls nicht ganz so. Ich habe im Bereich der Sets der X-Achse eine feste Einspannung, da bin ich bei dir. Die Verschraubung mit dem Portalbalken ist aber ja kein Gelenk, sondern stützt die Wange nochmal ab was, für sich selbst betrachtet, auch einer festen Einspannung nahe kömmt und sich nicht unerheblich positiv auf die Durchbiegung der Wange auswirken sollte.
Zusätzlich greift die Kraft, die den "Parallelverzug" des Portals bewirkt, ja auch nich oben am Portalbalken an, sondern an der Fräserspitze, die beim Fräsen nicht sonderlich weit vom Set der X-Achse entfernt ist (Abstand in Z-Richtung zwischen Fräserspitze und X-Achsen Set). Die Wirklinie dieser Fräskraft in Y-Richtung bildet doch den Hebelarm zum Set, mit dem die Fräskraft auf die Portalwange wirkt.

..achso - noch die 3:

Anhang anzeigen 1172719

das sehe ich immer wieder und verstehe nicht, warum die Leute sowas machen!? Hat dieser Abstand irgendeinen Sinn?
Kostet Dich minimal 2cm mehr Trägerlänge - sind zugegeben nur 2µ mehr Durchbiegung. Aber unnötige 2µ, wie ich meine.
Da Du sowieso schon um jeden cm Spindellänge kämpfen musst, würde ich genau das Gegenteil tun - überstehen lassen.

So:
Anhang anzeigen 1172718

Ja der hat einen Sinn. Hier habe ich geplant die Blenden, die vorne und hinten den Abschluss des Grundrahmens bilden, überstehen zu lassen und hier Endanschläge zu montieren damit mir die Sets nicht von der Schiene fahren. Damit diese Platz finden und ich mir die Schmiernippel nicht an den Blenden platt fahre, habe ich die Führungen kürzer gewählt. Es wird auch Endschalter geben aber zur Sicherheit möchte ich gern auch mechanisch begrenzen.
Sicher gibt es Leute die hier nicht nachdenken und sie einfach kürzer machen obwohl es vllt nicht not tut. Aber in diesem Fall steckt da ein konstruktiver Ansatz hinter, der in dieser Entwurfsphase noch nicht erschöpfend dargestellt wurde...

Andere Möglichkeit wäre die Blenden überstehen zu lassen, die Schienen an den Blenden abschließen zu lassen und eine Aussparung für die Schmiernippel in die Blenden zu fräsen. Das sind aber Details um die ich mich dann kümmere, wenn das Gesamtkonzept klar ist.

Gruß Marc
 

KarlG

User
Moin Marc,

Habe auch überlegt doch mit einem AL-Profil für den Portalbalken zu arbeiten. Das oder das würde sich anbieten.

Das 120er wird vermutlich nicht reichen - beim 160er müsste man mal rechnen, ob das bzgl. Duchbiegung reicht, wenn die endgültige Breite der Y-Achse klar ist.
Alternativ wäre noch ein Leichtes 160x40 mit einer vorgesetzten Platte (8-10mm) oder ein 80x160 zu betrachten. Da könnte es dann wieder mit der Tiefe eng werden. Für Dich käme evtl. noch ein item 120x60 in frage - bei mir reicht das leider von der Höhe nicht, weil meine Führungen deutlich höher sind - bei Dir könnte das evtl. passen.

Was mit dabei nicht gefällt ist, dass es nur in der Mitte geschraubt werden kann.

Das ist normalerweise kein Problem - wenn Dein Portal aber grenzwertig breit wird, könnte das mit dem einen mittigen Antrieb eins werden.


Also die Sache mit dem Gelenk sehe ich nicht so. Eventuell reden wir aneinander vorbei, aber meiner Meinung nach kann man eine stirnseitige Schaubverbindung einer 20mm dicken Platte die sich unmittelbar an der Anschraubstelle des Sets befindet nicht als Feder oder Gelenk betrachten. Wenn man das mal vor sich hat dann merkt man erst wie massiv das ist. Außerdem werden die Kräfte in Z im Verhältnis nun doch nicht übermäßig ausfallen, oder sehen ich das falsch?

Ähmmm - Du "musst" Dich von der Denke befreien, dass es eine sichtbare Durchbiegung braucht. Wir reden hier über µ, die vorne an der Fräserspitze dann zu hunderstel werden. 20er Alu ist mitnichten besonders "stabil". 40mm freie Länge zw. den Einspannpunkten (Z-Führung zu Y-Führung) bei 160mm Breite kosten Dich 5µ bei 100N - mit 120mm Hebel dran (Z-Achse) werde da mal locker 2-3 hundertstel draus (das hab ich jetzt nicht extra gerechnet)....
..dazu die Schraubverbindungen.


Das sehe ich ebenfalls nicht ganz so. Ich habe im Bereich der Sets der X-Achse eine feste Einspannung, da bin ich bei dir. Die Verschraubung mit dem Portalbalken ist aber ja kein Gelenk, sondern stützt die Wange nochmal ab was, für sich selbst betrachtet, auch einer festen Einspannung nahe kömmt und sich nicht unerheblich positiv auf die Durchbiegung der Wange auswirken sollte.

Nein - Du denkst falschrum. Die Einspannung hast Du oben (Wange zu Portalträger) - unten hast Du ein Gelenk an den Führungswagen zur Schiene. Mal das mal im Querschnitt auf.

Zusätzlich greift die Kraft, die den "Parallelverzug" des Portals bewirkt, ja auch nich oben am Portalbalken an, sondern an der Fräserspitze, die beim Fräsen nicht sonderlich weit vom Set der X-Achse entfernt ist.

Nö! :D
Die Kraft an der Fräserspitze hast Du 1:1 am unteren Einspannpunkt des Portalbalkens. Die Resultierende, die dann die Kräfte in den Grundrahmen leitet, hat vorher die Portalwangen verformt...

..ich habe ziemlich lange gebraucht, bis ich das alles verstanden habe - das ist also sicher keine Schande, wenn das nicht auf Anhieb klar ist :D

Ja der hat einen Sinn. Hier habe ich geplant die Blenden, die vorne und hinten den Abschluss des Grundrahmens bilden, überstehen zu lassen und hier Endanschläge zu montieren damit mir die Sets nicht von der Schiene fahren. Damit diese Platz finden und ich mir die Schmiernippel nicht an den Blenden platt fahre, habe ich die Führungen kürzer gewählt.

Viel zu umständlich. Einfach den unteren Portalquerverbinder von der Breite so dimensionieren, dass es von innen gegen die Stirnplatten fährt.

Es wird auch Endschalter geben aber zur Sicherheit möchte ich gern auch mechanisch begrenzen.

Den mechanischen Anschlag brauchst Du - wozu sollen die "Endschalter" gut sein?


Gruss
Karl
 
Hallo Karl,

...Alternativ wäre noch ein Leichtes 160x40 mit einer vorgesetzten Platte (8-10mm) oder ein 80x160 zu betrachten. Da könnte es dann wieder mit der Tiefe eng werden. Für Dich käme evtl. noch ein item 120x60 in frage - bei mir reicht das leider von der Höhe nicht, weil meine Führungen deutlich höher sind - bei Dir könnte das evtl. passen.

In wiefern würde es bei dem 80x160 mit der Tiefe eng werden?
Welches Maß meinst du mit "Höhe der Führungen"? Kann das nicht ganz einordenen wie du das meinst,dass es bei mir passen könnte und bei dir nicht passt weil deine Führungen zu hoch sind!?


Ähmmm - Du "musst" Dich von der Denke befreien, dass es eine sichtbare Durchbiegung braucht. Wir reden hier über µ, die vorne an der Fräserspitze dann zu hunderstel werden. 20er Alu ist mitnichten besonders "stabil". 40mm freie Länge zw. den Einspannpunkten (Z-Führung zu Y-Führung) bei 160mm Breite kosten Dich 5µ bei 100N - mit 120mm Hebel dran (Z-Achse) werde da mal locker 2-3 hundertstel draus (das hab ich jetzt nicht extra gerechnet)....
..dazu die Schraubverbindungen.

Ok verstehe, hier unterscheidet der "Werkzeugmaschinenbau" sich dann eben von "normalen" Maschinenbau. ;)


Nein - Du denkst falschrum. Die Einspannung hast Du oben (Wange zu Portalträger) - unten hast Du ein Gelenk an den Führungswagen zur Schiene. Mal das mal im Querschnitt auf.

Ok, du betrachtest die Führung als Gelenk, das ist dann aber doch auch eine überschlägige Annahme auf der sicheren Seite oder? In gewissem Maße stützt die Führung doch die Seitenwange, da von einer Kugelumlaufführung ja auch Momente und nicht nur Kräfte aufgenommen werden können (durch die zwei Kugelreihen). Ist warscheinlich von der Steifigkeit gegenüber einer festen Einspannung aber deutlich schlechter.

Nö! :D
Die Kraft an der Fräserspitze hast Du 1:1 am unteren Einspannpunkt des Portalbalkens. Die Resultierende, die dann die Kräfte in den Grundrahmen leitet, hat vorher die Portalwangen verformt...

..ich habe ziemlich lange gebraucht, bis ich das alles verstanden habe - das ist also sicher keine Schande, wenn das nicht auf Anhieb klar ist :D

Ich habe mal gelert, dass sich Hebelarme immer aus dem Abstand der Wirklinie zum Lager ergeben. Ich kann mir aber vorstellen, dass ich bei dem Ersatzmodell auf dem falschen Weg bin. Evtl. kannst du mir da einen Tipp geben? Betrachtest du den Portalbalken als Festlager?

Den mechanischen Anschlag brauchst Du - wozu sollen die "Endschalter" gut sein?

Da der mechanische Anschlag ja nur als "letze Sicherheit" dienen sollte, nutzt man den Enschalter dann doch zum sicheren Begrenzen der Verfahrwege. Dieser dient dann auch als Referenzschalter. Oder setzt man sowohl Referenz, als auch Endschalter ein?

Noch eine Sache zum Vergleich von Variante 1 und Variante 2. Ein Nachteil von Variante 2 ist der größere Abstand und somit der längere Hebelarw zwischen Fräser und Flächenschwerpunkt des Portalbalkens in X-Richtung. Da die Hebelarme bei der Variante 2 gut ein paar mm größer sind, wirkt sich das dann doch negativ auf die Verformung des Portalbalkens aus (Biegung/Torsion). Nun müsste man mal berachten, wie das Verhältnis zwischen diesem Nachteil der 2. Variante und dem Nachteil der längeren Seitenwangen der Variante 1 sich Betraglich gegenüber stehen.

Was bearbeitest du mir deiner Fräse auf den Bildern die du hier gepostet hast? Haben die Portalwangen je Seite nur einen normalen Führungswagen oder sind das zwei schmale mit je nur 2 Schrauben?


Gruß Marc
 

KarlG

User
Moin Marc,

In wiefern würde es bei dem 80x160 mit der Tiefe eng werden?

Könnte! Wenn Du ein "übliches" Maß für die Portalwangebreite (um 170-200mm) nimmst und dann schon 80mm davon für den Portalbalken weggehen, dann reicht es evtl. für den Rest nicht mehr bzw. die Fräserspitze kommt vorne zu weit raus. Neigung kannst Du auch nicht beliebig erhöhen.
Ich habe aktuell eine etwas stabilere Fräse mit um 250mm Wangen in Planung - da kommt es gut hin und bring stabilitätsmäßig eine Menge.

Welches Maß meinst du mit "Höhe der Führungen"? Kann das nicht ganz einordenen wie du das meinst,dass es bei mir passen könnte und bei dir nicht passt weil deine Führungen zu hoch sind!?

Bei 30er Führungen unten auf Y in Flanschausführung, nimmt das Ding schon 90mm Höhe weg. Dann muss noch die Mutter und die zweite Führung hinpassen.
Reicht grade so, aber elegant ist was Anderes. Aber nur so kann man schmale Z-Achsen bauen (um 120mm breit), die trotzdem gut funktionieren.

Ok, du betrachtest die Führung als Gelenk, das ist dann aber doch auch eine überschlägige Annahme auf der sicheren Seite oder? In gewissem Maße stützt die Führung doch die Seitenwange, da von einer Kugelumlaufführung ja auch Momente und nicht nur Kräfte aufgenommen werden können (durch die zwei Kugelreihen). Ist warscheinlich von der Steifigkeit gegenüber einer festen Einspannung aber deutlich schlechter.

Öhmmm - also: Die Belastung der Führungen ist hier radial; Du hast also nicht die Stützweiten der Länge des Führungswagens (wie in X oder Y), sondern nur die Breite der Schiene (bei 20er Führungen so um 15mm). Wenn Du mal eine Schiene irgendwo fixierst, einen Wagen draufschiebst und dem eine Platte mit 120mm Hebel "spendierst" - dann radial belasten und messen. Habe ich gemacht mit mehreren langen (mittel vorgespannten) 25er Wagen und an dem Hebel hast Du erstmal 3/100 oder mehr Weg ohne Kraftaufwand ("kippeln"), dann fängt die elastische Verformung an. Die dann nochmal um 6-8/100 bei 100N. Wohlgemerkt lange 25er und 120mm Hebel. Reale Hebel sind so um 180-200mm und was Deine Wagen leisten, weiss ich nicht. Vermute aber, dass die "schlechter" sind.
Konkret ist da sicher 1/10 ohne große Lasten drin und an der Stelle nehme ich dann ein Gelenk an und dimensioniere alles andere unabhängig davon. Die zustätzliche Steifkeit (so vorhanden) ist dann "bonus" :D

Ich habe mal gelert, dass sich Hebelarme immer aus dem Abstand der Wirklinie zum Lager ergeben. Ich kann mir aber vorstellen, dass ich bei dem Ersatzmodell auf dem falschen Weg bin. Evtl. kannst du mir da einen Tipp geben? Betrachtest du den Portalbalken als Festlager?

Ja - genau. Erstzmodell: Unendlich steifer Balken quer und links und rechts zwei Federplatten (Portalwangen). Dann hast Du schlicht eine Parallelverschiebung des Portalbalkens gegen Grundrahmen und es ist ganz egal, ob Du oben oder unten (per Hebelarm) seitlich drückst - der komplette Portalbalken wird sich um den gleichen Wert seitlich bewegen.

Da der mechanische Anschlag ja nur als "letze Sicherheit" dienen sollte, nutzt man den Enschalter dann doch zum sicheren Begrenzen der Verfahrwege. Dieser dient dann auch als Referenzschalter. Oder setzt man sowohl Referenz, als auch Endschalter ein?

Wozu sollen die (End-)Schalter gut sein? Was willst Du schützen und wovor? Ich habe diese Disskussion nun schon etliche male geführt und bisher konnte mir Niemand erklären, was die bewirken sollen. Meist wirds dann unsachlich, wenn die Argumente fehlen.
Meine KIsten haben nur Ref-Schalter (wenn überhaupt).

Noch eine Sache zum Vergleich von Variante 1 und Variante 2. Ein Nachteil von Variante 2 ist der größere Abstand und somit der längere Hebelarw zwischen Fräser und Flächenschwerpunkt des Portalbalkens in X-Richtung. Da die Hebelarme bei der Variante 2 gut ein paar mm größer sind, wirkt sich das dann doch negativ auf die Verformung des Portalbalkens aus (Biegung/Torsion). Nun müsste man mal berachten, wie das Verhältnis zwischen diesem Nachteil der 2. Variante und dem Nachteil der längeren Seitenwangen der Variante 1 sich Betraglich gegenüber stehen.

Torsion zu betrachten, habe ich mir abgewöhnt. Wenn ein Balken vernünftig auf Durchbiegung dimensioniert ist, hat man keine nennenswerte Torsion, die explizite Maßnahmen erfordert. Rechne das mal - ich behaupte, dass Variante 2 effektiv "steifer" ist.

Was bearbeitest du mir deiner Fräse auf den Bildern die du hier gepostet hast? Haben die Portalwangen je Seite nur einen normalen Führungswagen oder sind das zwei schmale mit je nur 2 Schrauben?

Das ist nicht "meine" Fräse - ich habe die nur gebaut. Die Wagen sind lange 25er (105mm) mit mittlerer Vorspannung und es gibt tatsächlich nur je einen davon pro Schiene. Das ist eine kleine Desktopfräse, die mit 6mm Fräser vernünftig Alu bearbeiten kann.

Gruss
Karl
 
Hallo Karl,

erst mal danke für die detallierten Tipps!


Bei 30er Führungen unten auf Y in Flanschausführung, nimmt das Ding schon 90mm Höhe weg. Dann muss noch die Mutter und die zweite Führung hinpassen.
Reicht grade so, aber elegant ist was Anderes. Aber nur so kann man schmale Z-Achsen bauen (um 120mm breit), die trotzdem gut funktionieren.

Was meinst du im Bezug auf schmale Z-Achse? Wenn hier die Breite des Y-Wagens gemeint ist, dann komme ich da nicht hin, da ich zwei Flanschwagen nebeneinander unterbekommen muss.

Was sagst du zu der Variante mit einer Führung oben auf dem Portalbalken?

Ja - genau. Erstzmodell: Unendlich steifer Balken quer und links und rechts zwei Federplatten (Portalwangen). Dann hast Du schlicht eine Parallelverschiebung des Portalbalkens gegen Grundrahmen und es ist ganz egal, ob Du oben oder unten (per Hebelarm) seitlich drückst - der komplette Portalbalken wird sich um den gleichen Wert seitlich bewegen.

Ok und dann ist der Abstand der Wirklinie der Fräskraft zur unteren Schraube des Portalbalkens der Hebelarm, der mit halber Fräskraft pro Wange das Biegemoment ergibt, was an besagtem Festlager maximal ist?

Wozu sollen die (End-)Schalter gut sein? Was willst Du schützen und wovor? Ich habe diese Disskussion nun schon etliche male geführt und bisher konnte mir Niemand erklären, was die bewirken sollen. Meist wirds dann unsachlich, wenn die Argumente fehlen.
Meine KIsten haben nur Ref-Schalter (wenn überhaupt).

Also mal angenommen man positioniert bei einer geplanten Bearbeitung den Werkstücknullpunkt zu weit am Rand, dann würden die X-, und Y-Achse doch in die Endlage fahren. Wenn ich nun nur mechanische Anschläge habe dann fährt sie auf Block. Wenn man nun aber Endschalter hat dann schalten die Achsen einfach ab. Oder lernt man die Verfahrwege vorher ein und so ein Fall kann garnicht eintreffen, wenn die Steuerung nicht spinnt?

Torsion zu betrachten, habe ich mir abgewöhnt. Wenn ein Balken vernünftig auf Durchbiegung dimensioniert ist, hat man keine nennenswerte Torsion, die explizite Maßnahmen erfordert. Rechne das mal - ich behaupte, dass Variante 2 effektiv "steifer" ist.

Werd mich bei Zeiten mal in meiner Exeltabelle austoben. Und mich an einen neuen Entwurf machen. Welche Verfahrwege planst du bei deiner neuen Fräse?

Gruß Marc
 

KarlG

User
Was meinst du im Bezug auf schmale Z-Achse? Wenn hier die Breite des Y-Wagens gemeint ist, dann komme ich da nicht hin, da ich zwei Flanschwagen nebeneinander unterbekommen muss.

Ja - genau. Mit 2 Wagen pro Schiene schafft man es kaum unter 160mm (ausser, man nimmt 15er). Mit einem langen 30er kommt man auf 120-125 - so breit muss dann auch nur die Z-Achse werden (da kriegt man senkrecht 25er Blockwagen unter) und das kommt dem effektiven Verfahrweg zugute. D.h.: Man schafft mehr Verfahrweg aus "weinger" Portalbreite und stößt so "später" auf Problem, dass man zwei Antriebe braucht. Platz spart es sowieso. :D
Das System hat natürlich seine Grenzen (Leistungszerspanung) - da kommt man im Hobbybereich aber kaum Jemals hin.

Was sagst du zu der Variante mit einer Führung oben auf dem Portalbalken?

Ich mag das und bis auf wenige Sonderfälle wird das idr. gut passen. Lässt sich auch viel besser einstellen. Der obere Wagen kriegt eh kaum Kräfte ab. Da reicht auch einer.


Ok und dann ist der Abstand der Wirklinie der Fräskraft zur unteren Schraube des Portalbalkens der Hebelarm, der mit halber Fräskraft pro Wange das Biegemoment ergibt, was an besagtem Festlager maximal ist?

Jupp!

Also mal angenommen man positioniert bei einer geplanten Bearbeitung den Werkstücknullpunkt zu weit am Rand, dann würden die X-, und Y-Achse doch in die Endlage fahren.
Wenn ich nun nur mechanische Anschläge habe dann fährt sie auf Block.

Wenn man nun aber Endschalter hat dann schalten die Achsen einfach ab.

Oder lernt man die Verfahrwege vorher ein und so ein Fall kann garnicht eintreffen, wenn die Steuerung nicht spinnt?

Regel No 1 beim Konstruieren - so einfach wie möglich und alles Unnütze weglassen.

Endschalter klauen Verfahrweg und sind zusätzliche Störquellen. WENN man Antriebsleistung hat, die irgendwas zerstören könnte, müssen die natürlich sein. So ab Servoantrieb mit 400W würde ich das schonmal rechnen (grade, wenn der auch noch untersetzt ist). Mit so einem albernen NEMA23 kannst Dir zwar übel die Finger quetschen, aber bei einem vernünftig dimensionierten Antrieb nix kaputtmachen.

WENN man unbedingt verhindern will (warum auch immer), dass das Ding mal auf Block fährt, werden die Softlimits entsprechend eingestellt. Dann wird Mach nie über die eingestellten Grenzen hinausfahren. Ich arbeite ohne Softlimits und nehme das einfach in Kauf, dass es mal kracht. Ein vernünftig dimensionierter Antrieb kann das ab. Man macht es ja ja nicht absichtlich und andauernd und selbt das wäre NICHT schädlich (alles innerhalb der specs). Viel wahrscheinlicher ist übrigens eine Kollision mit Werkstück/Schraubstock und dabei nützen Dir die Enschalter nullkommanix...

Welche Verfahrwege planst du bei deiner neuen Fräse?

Steht noch nicht endgültig fest - werden vermutlich so um 600x1000x150 werden. Würde gern auf 1300 dimensionieren, aber da stoße ich an massive Grenzen und bin noch nicht sicher, ob ich die Nachteile in Kauf nehmen möchte.

Gruss
Karl
 
Nabend,

nach dem reichlichen Input der letzten Beiträge habe ich, um die Proportionen zu definieren, erst mal einen neuen Y-Z-Achs Wagen konstruiert.


Y-Z-Achse_4.jpg

Y-Z-Achse_5.jpg

Y-Z-Achse_1.jpg

Y-Z-Achse_3.jpg

Y-Z-Achse_2.jpg



Verbesserungen:

- Statisch günstigere Anordnung der Führungswagen
- Konstruktion vereinfacht
- Materialstärken etwas reduziert
- oben nur noch ein Linearset
- Gewicht eingespart
- Breite des Y-Wagens von 186mm auf 160mm reduziert
- Abstand der Z-Wagen etwas reduziert (116 mm Mitte/Mitte) und diese etwas nach oben gezogen
- Wenn ich nichts übersehen habe, sollte es zu montieren und auszurichten sein

Der Lagerbock für die Spindelmutter der Y-Achse wird als Flanschausführung realisiert und dann von innen gegen die Y-Wagenplatte geschraubt.
Der Abstand der Unterkante der oberen Schiene zur unteren Seitenkante der unteren Führungsschiene beträgt 156,5 mm. Somit könnte es auf ein 160 ger AL Profil hinauslaufen. An den Maßen kann noch etwas gedreht werden, aber viel ist nicht mehr drin. Als nächstes wird geschaut, welches I für 1/10 Durchbiegung bei 100 N benötigt wird und dann das Passende Profil raus gesucht.

@ Karl

Du sagtest du hast dir abgewöhnt auf Torsion zu rechnen. Nimmst du die Fräskraft nun vereinfacht als Kraft an, die in X- und Z-Richtung auf die MItte des Portalbalkens wirkt? Rechnest du den Portalbalken als Fest/Loslager? (Wäre auf der sicheren Seite, da er ja von den Seitenwangen noch stabilisiert wird)

Ich werde den Y- Verfahrweg noch mal überdenken. Ich denke es wird dann eher auf 550 mm hinauslaufen.

Gruß Marc
 
Y und Z

Y und Z

Hallo Marc,
Sieht ganz toll aus, aber wenn Du die Z-Platte montiert hast, kannst Du meines Erachtens an der Z-Platte nichts mehr einstellen, da die Verschraubung der Wagen in Z ja von hinten geschieht.
@ Karl
Muss man im Vorfeld darauf achten, noch etwas justieren zu können, oder kann man das vernachlässigen?

Beste Grüsse aus Köln

Ralf
 
Sieht ganz toll aus, aber wenn Du die Z-Platte montiert hast, kannst Du meines Erachtens an der Z-Platte nichts mehr einstellen, da die Verschraubung der Wagen in Z ja von hinten geschieht.

Hallo Ralf,

in die Z-Platte sind für beide Schienen Anlagekanten gefräst. 2 der 4 Sets der Z-Achse haben auf der Y-Achs Platte ebenfalls senkrechte Anlagekanten und die unteren Y-Sets haben ebenfallsgefräste Anlagekanten. Somit stehen die Führungen von Z und die Sets von Y schon mal genau orthogonal zueinander. Die untere Führungsschiene des Portals (Y-Achse) bekommt ebenfalls eine Anlagekante die zu den Plangefrästen Seitenflächen des Portalbalkens ebenfalls orthogonal steht. Das obere Set der Y-Achse kann über die Platte eingestellt werden.

So der Plan. Kommentare erwünscht.

Gruß Marc
 

KarlG

User
Moin,

das wird so (gut) funktionieren und sieht meinem Entwurf für die neue Fräse verdammt ähnlich. :D

Ein paar kleine Änderungen würde ich trotzdem noch machen:

Schmiernippel in die Mitte (dann kann die Unterseite der Wagen gleich als Anschlag für die Z-Achse genutzt werden) und die oberen ganz auf Anschlag nach oben.
Mutter auf den Kopf und auch so weit als möglich nach oben - dann gewinnst Du den Platz oberhalb der der unteren Führung, die Y-Mutter (statisch günstig) von vorne anschrauben zu können. Die kommt ja in der Montagereihenfolge relativ spät und von hinten kommst Du dann nicht mehr ran.

Hab mal was in Paint zusammenmontiert....

marc.jpg

Die unteren Wagen dürfen gern noch ein Stück hoch, wenn der Platz reicht....

Als nächstes wird geschaut, welches I für 1/10 Durchbiegung bei 100 N benötigt wird und dann das Passende Profil raus gesucht.

Wenn Du Dir da 1/10 gönnst, reicht es nicht mehr. :D Sage mal 2/100 max. Ist ja nicht der einzige EInflussfaktor. Wenn man 550mm Verfahrweg nimmt und 160mm Breite der Z-Achse (bzw. der Z-Y-Platte), dann muss der Portalbalken 710 werden.
Mit einem schweren 160x40 wäre das mittig bei 100N 2/100 mm bei 6,2kg Gewicht; ein leichtes 160x80 hätte 0,4/100 bei 7,3kg. Das wäre meine Wahl, wenn Du es unterbringst.

Nimmst du die Fräskraft nun vereinfacht als Kraft an, die in X- und Z-Richtung auf die MItte des Portalbalkens wirkt?

Ja.

Rechnest du den Portalbalken als Fest/Loslager? (Wäre auf der sicheren Seite, da er ja von den Seitenwangen noch stabilisiert wird)

Das habe ich nicht verstanden.

Ich werde den Y- Verfahrweg noch mal überdenken. Ich denke es wird dann eher auf 550 mm hinauslaufen.

Gute Idee!

Gruss
Karl
 

KarlG

User
@ Karl
Muss man im Vorfeld darauf achten, noch etwas justieren zu können, oder kann man das vernachlässigen?

Würde ich auf jeden Fall einplanen. Man kann noch so genau arbeiten - aufs µ ist das nicht hinzubekommen (schon die Toleranzen der Alu-Profile sprechen dagegen).

Marc P. schrieb:
in die Z-Platte sind für beide Schienen Anlagekanten gefräst. 2 der 4 Sets der Z-Achse haben auf der Y-Achs Platte ebenfalls senkrechte Anlagekanten

Agree

und die unteren Y-Sets haben ebenfallsgefräste Anlagekanten.

Das würde ich nicht machen, denn dann kannst Du (im Falle des Falles) die Z-Achse nicht mehr senkrecht stellen. Das setzt nämlich voraus, dass die Schienen der langen Achse absolut identisch aufs 100 gleich hoch sitzen und alle Schrauben (Portalseitenwände und Führungen) auch. Denke, das ist kaum hinzukriegen.

Die untere Führungsschiene des Portals (Y-Achse) bekommt ebenfalls eine Anlagekante die zu den Plangefrästen Seitenflächen des Portalbalkens ebenfalls orthogonal steht.

Wird schwierig bei einem leichten Profil. Grundsätzlich finde ich Anschlagkanten zwar praktisch zum einstellen, aber statisch nötig sind die imho bei unseren Zerspanungskräften nicht. Soll heißen: macht die Montage zwar leichter, aber Klimmzüge würde ich dafür nicht unternehmen...

Gruss
Karl
 
Hallo Karl,

das wird so (gut) funktionieren und sieht meinem Entwurf für die neue Fräse verdammt ähnlich. :D

Das freut mich!

Schmiernippel in die Mitte (dann kann die Unterseite der Wagen gleich als Anschlag für die Z-Achse genutzt werden) und die oberen ganz auf Anschlag nach oben.
Mutter auf den Kopf und auch so weit als möglich nach oben - dann gewinnst Du den Platz oberhalb der der unteren Führung, die Y-Mutter (statisch günstig) von vorne anschrauben zu können. Die kommt ja in der Montagereihenfolge relativ spät und von hinten kommst Du dann nicht mehr ran.

Besteht die möglichkeit die Schmiernippel mit Schläuchen nach aussen zu führen? Ich denke da an Festoanschlüsse in den Sets und dann mit z.b. Pneumatikschläuchen nach aussen führen!?

Wenn Du Dir da 1/10 gönnst, reicht es nicht mehr. :D Sage mal 2/100 max. Ist ja nicht der einzige EInflussfaktor. Wenn man 550mm Verfahrweg nimmt und 160mm Breite der Z-Achse (bzw. der Z-Y-Platte), dann muss der Portalbalken 710 werden.
Mit einem schweren 160x40 wäre das mittig bei 100N 2/100 mm bei 6,2kg Gewicht; ein leichtes 160x80 hätte 0,4/100 bei 7,3kg. Das wäre meine Wahl, wenn Du es unterbringst.

Ok, hab mich vertan, es war von 1/10 bei 100N an der Fräserspitze die Rede.

Ich denke ein 160x80 unter zu bekommen sollte möglich sein. Da ich die Anschraubflächen der Linearschienen jedoch überarbeiten möchte, sind die leichten Profile doch sehr dünnwandig. Das gefällt mir noch nicht so. Eine Möglichkeit wäre eine Platte vor das Profil worauf die Führungen sitzen. Eine oben drauf und eine vorne davor. Das leichte 160x80 wird dahinter geschraubt.


Das würde ich nicht machen, denn dann kannst Du (im Falle des Falles) die Z-Achse nicht mehr senkrecht stellen. Das setzt nämlich voraus, dass die Schienen der langen Achse absolut identisch aufs 100 gleich hoch sitzen und alle Schrauben (Portalseitenwände und Führungen) auch. Denke, das ist kaum hinzukriegen.

Daher möchte ich den Portalbalken ja mit einer Anlagekante für die untere Schiene versehen, dann ist gewährleistet, dass die Y und die Z-Fühung im rechten Winkel zueinander steht. Problem ist, dass man bei montierter Y-Platte nicht mehr wirklich an die Schrauben der unteren Wagenplatte kommt. Zumindestens nicht an die oberen inneren.


Wird schwierig bei einem leichten Profil. Grundsätzlich finde ich Anschlagkanten zwar praktisch zum einstellen, aber statisch nötig sind die imho bei unseren Zerspanungskräften nicht. Soll heißen: macht die Montage zwar leichter, aber Klimmzüge würde ich dafür nicht unternehmen...

Ich habe momentan eine 20 ger AL Platte im Sinn, die mit dem AL-Profil verklebt und verschraubt wird. 20 ger deshalb, da die obere Schiene dann auf der oberen Stirnseite montiert werden kann. Unterhalb könnte die Platte abgefräst werden und eventuell mit einer ca. 5-10 mm tiefen Tasche versehen werden, indem die Spindelmutter läuft. Unten dann komfortabel eine Anlagekante für die untere Schiene, damit gewährleistet ist, dass die im hundertstelbereich gerade sitzt.

Meine Frage war, wie der Lagerfall des Ersatzmodells für den Portalbalken aussieht. Der Fall Fest/Los Lager würde in meinen Augen nicht ganz passen, da wir ja durch die Portalseiten kein Gelenk haben. Könnte mir aber trotzdem vorstellen das es so gerechnet wird, um auf der sicheren Seite zu sein.

Gruß Marc
 

KarlG

User
Moin Marc,

Besteht die möglichkeit die Schmiernippel mit Schläuchen nach aussen zu führen? Ich denke da an Festoanschlüsse in den Sets und dann mit z.b. Pneumatikschläuchen nach aussen führen!?

Ja - dafür gips eine Menge. Such mal nach Zubehör für Zentralschmieranlagen.

Ich denke ein 160x80 unter zu bekommen sollte möglich sein. Da ich die Anschraubflächen der Linearschienen jedoch überarbeiten möchte, sind die leichten Profile doch sehr dünnwandig. Das gefällt mir noch nicht so. Eine Möglichkeit wäre eine Platte vor das Profil worauf die Führungen sitzen. Eine oben drauf und eine vorne davor. Das leichte 160x80 wird dahinter geschraubt.

Dann wirds aber nochmal dicker. Evtl. wäre dann ein schweres 80x160 gleich die bessere Wahl. Das wiegt ca. 2,2kg mehr


Daher möchte ich den Portalbalken ja mit einer Anlagekante für die untere Schiene versehen, dann ist gewährleistet, dass die Y und die Z-Fühung im rechten Winkel zueinander steht.

Ich würde das nicht zu hoch hängen - also nicht viel Aufwand dafür treiben. Wie schon geschruben bezweifle ich, dass das per "Zwang" alles so aufgeht und Du gar nix einstellen musst. DENN: Wenn Du musst, dann fängst Du an, die Anschlagkanten wieder wegzufräsen.

Problem ist, dass man bei montierter Y-Platte nicht mehr wirklich an die Schrauben der unteren Wagenplatte kommt. Zumindestens nicht an die oberen inneren.

Die inneren oben kannst Du doch von vorn verschrauben. Im Grunde sinds eigentlich nur die äußeren oben, wo das nicht geht und die kannst Du per abgesägtem Inbusschlüssel von der Seite vernünftig erreichen.

Meine Frage war, wie der Lagerfall des Ersatzmodells für den Portalbalken aussieht. Der Fall Fest/Los Lager würde in meinen Augen nicht ganz passen, da wir ja durch die Portalseiten kein Gelenk haben. Könnte mir aber trotzdem vorstellen das es so gerechnet wird, um auf der sicheren Seite zu sein.

Verstehe immer noch nicht, was Du meinst! Fest/Loslager wogegen? Ich betrachte beim Portal eigentlich nur Duchbiegung mittig (Lastfall 2), Kippmoment gegen Grundebene, Seitenverzug und evtl. Verdrehung bei mittigem Antrieb. Wenns präziser werden soll, dann ist das imho nur per FEM zu machen. Das kann ich nicht.

Gruss
Karl
 
Dann wirds aber nochmal dicker. Evtl. wäre dann ein schweres 80x160 gleich die bessere Wahl. Das wiegt ca. 2,2kg mehr

Ich denke das sollte hinkommen, Anschraubflächen dann 5/10 abarbeiten und dann wirds gut. Werde dann auf Anlagekanten verzichten, da man dafür zwangsläufig eine Platte bräuchte.

Die inneren oben kannst Du doch von vorn verschrauben. Im Grunde sinds eigentlich nur die äußeren oben, wo das nicht geht und die kannst Du per abgesägtem Inbusschlüssel von der Seite vernünftig erreichen.

Ich habe mir länger den Kopf zerbrochen, da ich ja bei montierter Z-Achs Platte ausrichten, also die Schrauben lösen muss. Die Z-Achs Platte bekommt Montagebohrungen damit man an die inneren oberen Schrauben der Y-Wagen Platte und an die Schrauben für den Lagerbock der Spindelmutter kommt.

Verstehe immer noch nicht, was Du meinst! Fest/Loslager wogegen? Ich betrachte beim Portal eigentlich nur Duchbiegung mittig (Lastfall 2), Kippmoment gegen Grundebene, Seitenverzug und evtl. Verdrehung bei mittigem Antrieb. Wenns präziser werden soll, dann ist das imho nur per FEM zu machen. Das kann ich nicht.

Hat sich soweit erledigt, habs ganz normal als Balken mit Fest/Los Lagerung und mittigem Kraftangriff gerechnet.

So, nun ist alles ausgequetscht. So geht es recht gut auf. Die Z-Wagen sind nach oben gewandert, der Lagerbock der Y-Spindelmutter ist knapp aber statisch günstig untergekommen und die Abstände der Führungen passt perfekt für die Nuten eines 160x80 AL-Profils. Lediglich die Y-Wagenplatte musste ich auf 166 mm berbreitern, da ich sonst mit den Schrauben der Spindelmuttern nicht zwischen die Sets gekommen wäre.
Da der Platz sehr knapp ist, werde ich wohl noch mal detailliert die Montage und Ausrichtungsreihenfolge durch gehen.


Y-Z-Achse_5.jpg

Y-Z-Achse_6.jpg

Y-Z-Achse_7.jpg

Y-Z-Achse_8.jpg

Y-Z-Achse_9.jpg


Gruß Marc
 

KarlG

User
Anschraubflächen dann 5/10 abarbeiten und dann wirds gut.

2/10 sollten auch reichen.


So geht es recht gut auf.

Jupp!

werde ich wohl noch mal detailliert die Montage und Ausrichtungsreihenfolge durch gehen.

mm quälen. :D

Hast Du auch mal eine Variante mit vorderen Führung auf dem Steg (nicht auf der Nut) betrachtet? Wird vermutlich nicht aufgehen, aber ich würde das zumindest überschlägig mal kalkulieren. Mit 25er Flanschwagen gehts prima auf. Mit 30er sowieso.

Die Y-Mutter besser drehen (Zugänglichkeit Schmiernippel)

Gruss
Karl
 

Tolit

User
Moin,

ich verfolge dieses Thema seit Beginn und finde es wirklich toll mal genauere Überlegungen zu Eigenbau CNC zu finden. Befinde mich seit einiger Zeit selbst in der Planung und bei wenigen Dokumentationen findet man deratige Detailbetrachtungen wie hier. Ich hoffe das geht so weiter.

Bevor ich meine kleine Frage stelle ein kleiner Haftungsausschluss meinerseits: Ich bin selbst kein Maschinenbauer sondern Informatiker. Mein Wissen in diesem Feld ist im Eigenstudium angelesen und ich übernehme daher keine Haftung für dumme Fragen :D

Bei den meisten CNC-Fräsen die ich bisher gesehen habe, wurde der Motor nicht wie bei euch auf dem Z-Wagen sondern auf dem Y-Wagen positioniert (Die Kugelumlaufmutter dementsprechend ebenfalls umgekehrt). Das führt zu einem größeren Y-Wagen, da man den Motor ja entsprechend des Fahrweges nach oben hin versetzt platzieren muss verringert aber im Gegenzug sowohl das Gewicht des Z-Wagens als auch die Vibrationen die der Motor direkt in die Fräse übertragen kann. Was meint ihr dazu? Hat das anders verteilte Gewicht eine Auswirkung, geschweige denn die Vibration, um die man sich sorgen muss oder habt ihr diese Anordnung aufgrund weiterer Überlegungen gewählt?

Grüße,
Chris
 

KarlG

User
Moin Chris,

Ich bin selbst kein Maschinenbauer

Ich auch nicht. :D

...verringert aber im Gegenzug sowohl das Gewicht des Z-Wagens als auch die Vibrationen die der Motor direkt in die Fräse übertragen kann. Was meint ihr dazu? Hat das anders verteilte Gewicht eine Auswirkung, geschweige denn die Vibration, um die man sich sorgen muss oder habt ihr diese Anordnung aufgrund weiterer Überlegungen gewählt?

Das Thema hat (imho) eine vielzahl von Facetten. Hier mal auf die Schnelle, was mir dazu einfällt:

Gewicht
- Mehr Masse; mehr "Ruhe" im Fräsprozess - würde ich positiv bewerten
- Der Antrieb der Z-Achse mus mehr "heben". Das ist mMn. zu vernachlässigen. Im Normalfall wird sich das Mehrgewicht bei etwa 2-3kg bewegen. Ein 1Nm-Stepper hebt mit 5mm Spindelsteigung um 50-60kg. DIe "übliche" Konfiguration mit 2-3 Nm juckt das also gar nicht.
- Selbsthemmung bei stromlosem Antrieb: Hier könnte das Mehrgewicht in Grenzfällen dazu führen, dass man eine Bremse braucht

Vibrationen
- Im 2,5d-Betrieb steht die Z-Achse nach dem Einfahren im Fräsprozess selbst meist still
- Die erhöhte Masse ist auch hier eher vorteilhaft zu bewerten
- Im Verhältnis zu den Rundlauffehlern der (für uns) bezahlbaren Frässpindeln, würde ich vermuten, dass die Vibrationen aus dem Antrieb eine relativ unbedeutende Rolle spielen

Persönlich mag ich einfache Konstruktionen und man "spart" ja auch noch eine Kabelkette, da man Z-X (bzw. Z-Y) gar nicht anbinden muss. Andererseits hat man schonmal Probleme, die Ref-Schalter sinnvoll unterzubringen.

Gruss
Karl
 

Tolit

User

Also ich finde es ist äußerst unhöflich von dir meine Ausredeversuche zu zerstören :P Dann muss ich mich wohl doch anstrengen.


- Selbsthemmung bei stromlosem Antrieb: Hier könnte das Mehrgewicht in Grenzfällen dazu führen, dass man eine Bremse braucht

Was Bremsen angeht würde ich mir keine sonderlichen Gedanken machen. Zumindest sind selbst die größeren Eigenbau-Fräsen die ich kenne (selbst aus Stahl) ohne Bremsen ausgekommen.

Wie seht ihr die "Problematik", dass die höhere Masse des Z-Wagens dazu führt, dass man einen beweglichen Schwerpunkt hat? Je nachdem wo sich der Z-Wagen gerade befindet haben wir immerhin 2-3kg mehr die entweder über oder unter der "Rotationsachse" der Y-Achse liegen. Diese Schwerpunktverlagerung trifft sowohl die Linearführungen der Z-Achse als auch die der Y-Achse.

... man "spart" ja auch noch eine Kabelkette, da man Z-X (bzw. Z-Y) gar nicht anbinden muss.

Wo genau spare ich da eine Kabelkette? Wir haben eine an der X-Achse, eine an der Y-Achse (für Z-Motor und Spindel) und eine für die Z-Achse (mindestens die Spindel).

Grüße,
Chris
 

KarlG

User
Was Bremsen angeht würde ich mir keine sonderlichen Gedanken machen.

Ich schon. So ab 15kg Z-Achse wirds "kitzlig" und ab 20kg schon fast ein Muss. Kommt auch auf die Leichtgängigkeit (z.B. die Vorspannung der Führungen) an und wie "sauber" (spannungsfrei) alles montiert ist. Natürlich hat auch ein 4Nm-Stepper stromlos mehr Halterkraft, als ein 1Nm.
Das Gewicht hat man schnell beisammen - da reicht schon eine "dicke" Spindel....
...ich würde das dann auf jeden Fall vorsichtshalber einplanen - reicht ja ein Z-Stepper mit dual-shaft und ein dünnes zweipoliges Kabel dahin.

Wie seht ihr die "Problematik", dass die höhere Masse des Z-Wagens dazu führt, dass man einen beweglichen Schwerpunkt hat? Je nachdem wo sich der Z-Wagen gerade befindet haben wir immerhin 2-3kg mehr die entweder über oder unter der "Rotationsachse" der Y-Achse liegen. Diese Schwerpunktverlagerung trifft sowohl die Linearführungen der Z-Achse als auch die der Y-Achse.

Meine Meinung: Wenn das zum "Problem" wird, hat man vorher in der Dimensionierung was falsch gemacht und daraus resultierend eine vielzahl anderer Baustellen....

Wo genau spare ich da eine Kabelkette? Wir haben eine an der X-Achse, eine an der Y-Achse (für Z-Motor und Spindel) und eine für die Z-Achse (mindestens die Spindel).

Nö! EIne vom Grundrahmen zum Portal und eine vom Portal zur Z-Achse.

Gruss
Karl
 
Moin,

ich verfolge dieses Thema seit Beginn und finde es wirklich toll mal genauere Überlegungen zu Eigenbau CNC zu finden. Befinde mich seit einiger Zeit selbst in der Planung und bei wenigen Dokumentationen findet man deratige Detailbetrachtungen wie hier. Ich hoffe das geht so weiter.

Bei den meisten CNC-Fräsen die ich bisher gesehen habe, wurde der Motor nicht wie bei euch auf dem Z-Wagen sondern auf dem Y-Wagen positioniert (Die Kugelumlaufmutter dementsprechend ebenfalls umgekehrt). Das führt zu einem größeren Y-Wagen, da man den Motor ja entsprechend des Fahrweges nach oben hin versetzt platzieren muss verringert aber im Gegenzug sowohl das Gewicht des Z-Wagens als auch die Vibrationen die der Motor direkt in die Fräse übertragen kann. Was meint ihr dazu? Hat das anders verteilte Gewicht eine Auswirkung, geschweige denn die Vibration, um die man sich sorgen muss oder habt ihr diese Anordnung aufgrund weiterer Überlegungen gewählt?

Moin Chris,

danke, da noch einige Details zu klären sind, wird es hier wohl noch ne Weile weiter gehen.

Gewicht
- Mehr Masse; mehr "Ruhe" im Fräsprozess - würde ich positiv bewerten

Moin Karl,

der Punkt "mehr Masse" geht im Ganzen betrachtet aber wieder als Nachteil in die spätere Dynamik der Maschine ein.

Persönlich mag ich einfache Konstruktionen und man "spart" ja auch noch eine Kabelkette, da man Z-X (bzw. Z-Y) gar nicht anbinden muss. Andererseits hat man schonmal Probleme, die Ref-Schalter sinnvoll unterzubringen.

Mir ist grad nicht ganz klar welche der beiden Varianten du nun bevorzugst. Ich bin der Meinung das die Vorteile der Positionierung des Z-Stepper auf der Z-Achse überwiegen. Mein Hauptargument ist der Bauraum, da die Y-Wagenplatte sehr zugebaut ist, würde der Lagerbock der Mutter hier nicht zwischen den Flanschwagen der Z-Führungen durch passen. Somit bietet sich an, den Lagerbock auf dieser Seite fest zu montieren. Um möglichst flach bauen zu können, ist die Einfräsung der Anschraubfläche des Lagerbockes auf der Y-Wagenplatte 4mm tief. Darüber hinaus bekommt die Z-Platte eine 10mm tiefe Nut, in der der Lagerbock der Spindelmutter eintaucht. Wenn ich das nun umdrehen sollte, dann müsste ich die Führungswagen der Z-Achse wieder ein gutes Stück auseinander setzen.
Das zweite Argument ist das geringere Gewicht, da die Y-Wagenplatte kompakt ausfällt. Die Z-Platte hat bei beiden Varianten annähernd die gleich Länge.

Alles in allem Baut die Variante "Z-Stepper auf der Z-Platte" deutlich kompakter und ist in meinen Augen nicht unbedingt die aufwendigere Konstruktion. Die Energiekette gabs auf der diesjahrigen Hannovermesse als Werbegeschenk von Igus gratis und ist somit auch schon vorhanden ;-)

Wie seht ihr die "Problematik", dass die höhere Masse des Z-Wagens dazu führt, dass man einen beweglichen Schwerpunkt hat? Je nachdem wo sich der Z-Wagen gerade befindet haben wir immerhin 2-3kg mehr die entweder über oder unter der "Rotationsachse" der Y-Achse liegen. Diese Schwerpunktverlagerung trifft sowohl die Linearführungen der Z-Achse als auch die der Y-Achse.

Da es für den Portalbalken wohl auf ein schweres 160x80 mm AL-Profil hinausläuft, ist dies auf Grund der sehr hohen Torsionssteifigkeit dieses Profils wohl zu vernachlässigen. Darüber hinaus ändert sich der Hebelarm der Masse zum Portal nicht, da die vertikale Wirklinie der Gewichtskraft in jeder Stellung der Z-Achse den gleichen Abstand zum Flächenschwerunkt des Portalbalkens hat.

Wenn Zeit ist, werde ich die Z-Platte konstruieren. Dann können wir uns das ganze noch mal genauer angucken.

Gruß Marc
 
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