CNC ontwerp tips

[ElectronicsNerd]

Hoi allemaal,

Ik ben sinds ongeveer een half jaar behoorlijk geïnteresseerd geraakt in CNC machines. Vooral voor het gebruik bij andere projecten waar ik nu vaak vastloop bij mechanische onderdelen.
Op het internet is al heel veel te vinden en heb al aardig wat kennis opgedaan en wil nu zelf gaan proberen een CNC machine te maken. Ik ben al begonnen met het ontwerp en loop tegen wat dingen aan.

Omdat dit een machine is voor thuisgebruik heeft het een aantal eisen:
- Niet te zwaar, elk individueel onderdeel moet met een paar man een trap op te tillen zijn.
- Niet te duur (< 4000 euro)
- Een frees oppervlakte van ongeveer 300x500 mm en een hoogte van ongeveer 150 mm
- Goed aluminium kunnen frezen
- Goed uitbreidbaar zijn (Zoals alu profielen waar gemakkelijk wat bij te bouwen is)
- Werkend op een enkele fase a 16A

Nu heb ik gelezen dat voor metaal frezen er vooral één ding geldt: stijfheid. Als het niet stijf is zal het werk er niet goed uitzien en erg onnauwkeurig zijn. Echter is dat lastig te combineren met een eis van mij: het gewicht. Hier moet dus een goede middenweg in gevonden worden.
Mijn achtergrond is Elektrotechniek dus het nauwkeurig aansturen van de motoren is geen probleem. Het zit hem bij mij vooral in het mechanische stuk.

Dit is mijn voorlopig mechanisch ontwerp. Nog zonder de frees brug/kop maar het idee is duidelijk: Een solide plak metaal als basis waar alles op gemonteerd is.


Nu heb ik een aantal vragen over dit ontwerp:
Ten eerste: Is dit iets waar genoeg stabiliteit inzit om redelijke aluminium mee te frezen?

Daarnaast nog een belangrijke: Ik heb in het ontwerp en aantal grote metaal platen verwerkt zitten: De hoofd plaat waar alles op gemonteerd wordt en de brede plaat van de bewegende tafel.
Deze platen moeten allemaal heel precies gemaakt (afgevlakt) worden om afwijkingen te minimaliseren. Echter heb ik geen idee of dit betaalbaar te maken is? De hoofdplaat is 800x500 mm en de bewegende tafel plaat is 1000x300 mm. Hoe hebben jullie dit gedaan bij jullie freesmachines?

Ook loop ik steeds tegen het stukje aluminium vs staal aan. Staal is sterk maar zwaar en lastiger te bewerken, aluminium zwakker, licht en makkelijk te bewerken.
Ik zit vooral ook vast qua gewicht waarbij de hoofdplaat het zwaarte onderdeel is. Dus dan is de afweging of dun en van staal of drie keer zo dik en van aluminium. Hoe kijken jullie hier tegen aan?

Ben benieuwd naar jullie reacties!

[Sven]

Welkom op ons forum.

Ik vuur vast even wat vragen en opmerkingen op je af.

Je kan precisieplaat gewoon kopen als het van alu mag zijn, dat heet "Tooling plate" en is nauwkeurig tweezijdig vlakgefreest.
Je budget ziet er gezond uit, daar kom je een heel eind mee.
Kan je "uitbreidbaar" wat verder definieren?

dan over je ontwerp:
Je hebt nu geleidingen aan de tafel, daarop weer een tafel met onder karren en boven rails, en dan weer zo'n tafel.

dat kan je beter veranderen in een tafel met rails, daarop een tafel met karren onder en karren boven, en daarop een tafel met onderop rails.

Dan heb je de rails voor de z-as op de zijkant van de plaat gemonteerd, dat kan je vaak beter doen door ze op de vlakgeslepen vlakken van je tooling plate te monteren, dan hoeft die zijkant niet precies gemaakt te worden.

Tenslotte zou ik overal waar je nu een U vorm hebt nog een paneel toevoegen zodat het een koker wordt, dat voegt heel veel stijfheid toe.

[fcnh]

Als de hoofdplaat uit staal 20mm dik zou zijn kom je volgens mij op 63kg, moet te doen zijn toch?

[ElectronicsNerd]

Welkom op ons forum.

Ik vuur vast even wat vragen en opmerkingen op je af.

Je kan precisieplaat gewoon kopen als het van alu mag zijn, dat heet "Tooling plate" en is nauwkeurig tweezijdig vlakgefreest.
Je budget ziet er gezond uit, daar kom je een heel eind mee.
Kan je "uitbreidbaar" wat verder definieren?

dan over je ontwerp:
Je hebt nu geleidingen aan de tafel, daarop weer een tafel met onder karren en boven rails, en dan weer zo'n tafel.

dat kan je beter veranderen in een tafel met rails, daarop een tafel met karren onder en karren boven, en daarop een tafel met onderop rails.

Dan heb je de rails voor de z-as op de zijkant van de plaat gemonteerd, dat kan je vaak beter doen door ze op de vlakgeslepen vlakken van je tooling plate te monteren, dan hoeft die zijkant niet precies gemaakt te worden.

Tenslotte zou ik overal waar je nu een U vorm hebt nog een paneel toevoegen zodat het een koker wordt, dat voegt heel veel stijfheid toe.

Bedankt voor de tips!

Ik zie bijvoorbeeld bij Salomons-metalen dat ze tooling plate verkopen met een vlakheid van 0,15 mm/m. Volgens mij betekent dit dan ook dat mijn minimale nauwkeurigheid ook rond dit getal zit (of eigenlijk de helft: 0.075mm/m), is dit niet veel te hoog? Of verkopen zij hier gewoon 'pruts' tooling plate? Ook zie ik niet direct wat de kosten van deze platen zijn. Zijn er nog meer adressen waar deze platen te koop zijn (bij voorkeur in de buurt van Amsterdam)?

Met uitbreidbaar bedoel ik het feit dat ik er gemakkelijk dingen omheen kan bouwen zoals een bak/omhulsel om de spanen op te vangen en later mogelijk wat geluidsdemping te geven.

De rails en karren kan ik inderdaad beter omdraaien. Ik was eerst in de veronderstelling dat ik dan een stuk minder frees oppervlak zou hebben maar dat is helemaal niet waar als ik er beter over nadenk. Scheelt een hoop, alleen al met het aantal metaal stof / spanen die op de rails komen te liggen.

Ik zal binnenkort kijken of ik deze dingen kan verwerken en wat meer U-profielen dichten tot een koker profiel.

Als de hoofdplaat uit staal 20mm dik zou zijn kom je volgens mij op 63kg, moet te doen zijn toch?

Klopt, ik zat zelf te denken aan 25-30 mm wat naar mijn schatting echt op het randje zit van hanteerbaar (80 - 96 Kg). Maar ik vraag me af of dit voldoende stijfheid biedt? En of ik qua stijfheid niet beter een aluminium plaat van 75-90 mm dikte kan gebruiken?

[K.J.]

Dikker is niet per definitie stijver volgens mij.
Als je aluminium basis plaat hebt van 30mm en je bouwt er een goede constructie op kun je het zelfde of beter resultaat halen.

[Sven]

Ik heb mijn tooling plate gekocht bij http://www.cmd-aluminium.nl

prijzen liggen zo tussen 6.5 en 8 euro per kilo, afhankelijk van de dikte, ex btw.

Ik weet alleen niet of ze ook via particulieren leveren.

Met uitbreidbaar bedoel ik het feit dat ik er gemakkelijk dingen omheen kan bouwen zoals een bak/omhulsel om de spanen op te vangen en later mogelijk wat geluidsdemping te geven.

Het kan zinnig zijn vooraf na te denken over wat je later misschien nog wil toevoegen maar het kan je ook nodeloos hinderen.
Ik zou zeggen, zorg dat je een goede machine bouwt, die je daarom nooit meer weg wilt doen. Dan volgen die uitbreidingen uiteindelijk ook wel.
Zonder nadenken over toekomstige uitbreidingen is dat al een hele uitdaging.

[FSSF]

In het ontwerp wat je hebt gemaakt is het idee zichtbaar maar daar blijft het ook bij. Kan vast werken in combinatie met de nodige verstevigingen die zijn niet te zien en waarschijnlijk ook nog niet bedacht.

Een vlakke vlakke metalen plaat op deze manier op het onderstel gaat niet echt werken, net als de naar onder doorlopende kolom. Je zal toch iets van een raster/vakwerk als basis moeten maken, dan is de kolom ook beter te bevestigen.

Je kan de platen laten watersnijden en later de essentiële kanten/vlakken laten nabewerken. Wat de kosten hier exact van zijn weet ik niet maar het zal je ongetwijfeld tegenvallen ben ik bang voor

[Sven]

Ik heb even een snel schetsje gemaakt voor jouw frees met hoe ik mijn portaalfrees heb gebouwd op basis van Hans' (Linki) ideeën.

Deze kan helemaal uit tooling plate verlijmd en gebout worden en het zuiver krijgen doe je door een combinatie van stelboutjes en epoxy tussen kolom en basistafel:

Deze opzet heeft nergens* (!) zuiver freeswerk nodig om 'm goed te krijgen.
Enkel het goed plaatsen van de rails is lastig, maar te doen.

* bij nader inzien, misschien wel om de spindeldrager goed te krijgen

[karangetang]

Mijn machientje is gemaakt van UNP staal profiel 20 cm breed . ( 40 euro/m') Werk berijk 66x21cm tafel is 80 cm lang
Ik had hem achter af iets breder willen hebben bv 24 cm
DIt voorjaar ga ik de boel in UHPS beton storten zodat ik ook staal kan frezen

[ElectronicsNerd]

In het ontwerp wat je hebt gemaakt is het idee zichtbaar maar daar blijft het ook bij. Kan vast werken in combinatie met de nodige verstevigingen die zijn niet te zien en waarschijnlijk ook nog niet bedacht.

Een vlakke vlakke metalen plaat op deze manier op het onderstel gaat niet echt werken, net als de naar onder doorlopende kolom. Je zal toch iets van een raster/vakwerk als basis moeten maken, dan is de kolom ook beter te bevestigen.

Je kan de platen laten watersnijden en later de essentiële kanten/vlakken laten nabewerken. Wat de kosten hier exact van zijn weet ik niet maar het zal je ongetwijfeld tegenvallen ben ik bang voor

De vlakke plaat wordt via het onderstel ook iets verstevigd, het is een 8080 aluminium profiel, inderdaad een stuk minder dan staal maar het doet wel iets toch? Of zou jij nu al aanraden om bijvoorbeeld de vlakke plaat nu al te verstevigen met stalen balken aan de onderkant?

Ik heb even een snel schetsje gemaakt voor jouw frees met hoe ik mijn portaalfrees heb gebouwd op basis van Hans' (Linki) ideeën.

Deze kan helemaal uit tooling plate verlijmd en gebout worden en het zuiver krijgen doe je door een combinatie van stelboutjes en epoxy tussen kolom en basistafel:

Deze opzet heeft nergens* (!) zuiver freeswerk nodig om 'm goed te krijgen.
Enkel het goed plaatsen van de rails is lastig, maar te doen.

* bij nader inzien, misschien wel om de spindeldrager goed te krijgen

(afbeelding)

Interessant idee! Heb mijn ontwerp hier deels op aangepast.




De spindle en hoe ik die vast heb gezet is er even snel bijgedaan ter illustratie. Ik heb nog niet echt een goed idee hoe ik dit vast ga zetten op een manier dat hij nog uit te lijnen is.

De kolom wordt nog mooi afgesloten met een plaatje maar omdat ik nog niet precies heb gekeken hoe de lead scew en motoren geplaatst worden heb ik dat nog achterwegen gelaten.

Mijn machientje is gemaakt van UNP staal profiel 20 cm breed . ( 40 euro/m') Werk berijk 66x21cm tafel is 80 cm lang
Ik had hem achter af iets breder willen hebben bv 24 cm
DIt voorjaar ga ik de boel in UHPS beton storten zodat ik ook staal kan frezen
(afbeelding)

Ik zie dat de overbrugging van de z-as naar de spindle relatief zwak gebouwd is (in vergelijking met de rest) heeft dit nog merkbare nadelige effecten?

[audiomanics]

Ik zie dat je de rails naar de bovenste plaat gebracht hebt, Helemaal prima, maar ik zie toch een klein probleempje zoals je de wagentjes nu geplaatst hebt... En met name hoe je ze vast wil gaan zetten...


Kees

[karangetang]

Die overbrugging van de frees spindel naar de Z as is maar tijdelijk Het is een 30 jaar oud boormachine houder voor een AEG boormachine. Die is stabieler als je zou denken . Als je goed kijkt ze dat de 'montageplaat as nog van MDF is, Dit omdat ik nog niet precies weet hoe ik de frees spindel ga uitvoeren.. Project heeft door jaartje stil gestaan. toch kan ik zo al heel goed Aluminium en ook messing frezen. De bedoeling is dat ik er iets beters op krijg bv Iso 30. Eerst ga ik in de lente de boel in beton (ducrete) zetten voor meer stijfheid en demping .
Ik liet de foto zien als voorbeeld hoe eenvoudig het kan.

Wanneer ik naar de ontwerpen kijk zie heb ik een paar vragen

Waarom staan de railsen van de y richting zo ver uit elkaar? Je X lengte wordt wel erg kort zo . 20 cm uit elkaar of even ver als je z as railsen is al heel mooi lijkt me.
De grond plaat lijkt me erg dun vlak voor de kolom, die zal dan daar een heel zwak punt zitten

In mijn ontwerp is de U balk in 45 graden gezaagd en daarna tegen elkaar gelast

[Sven]

Zo, dat heb je snel gedaan ;)



Ik zou de dragerplaat van de 8 karren wat dikker nemen (30 mm of zo), dan kan je de karren verspringend monteren.
Dan, basisplaat wat dikker of veel dikker en torsion box er van maken.

Verder, de spindlearm kan je op de zelfde manier maken als de kolom, dan is ie ook weer te stellen (sommige dingen bedenk je pas als je er een beetje tegenaan hebt gekeken)

Voor de kolom zou ik de zijplaten tussen de voor- en achterkant in plaatsen.
Misschien was je het al van plan maar doe ook een plaatje bovenop de kolom.