Ben's kleine CNC portaalfrees

[benkr]

Omdat het topic wat ik gestart was inmiddels zo vervuild is door allerlei ideeën over vooral betonnen constructies begin ik hier dus maar weer opnieuw met een eigen topic over een kleine machine die zoals ik er nu over denk als hoofdbestanddeel uit Trespa plaatmateriaal gaat worden opgebouwd, 20 mm voor de grondplaat en 12 mm voor de meeste andere delen.
Inmiddels heb ik al besloten dat de KO spindels 16 x 5 KO spindels gaan worden.
Voor de motoren denk ik aan kleine servomotoren, b.v. de 78W geïntegreerde servomotor van JMC, type iHSV42-40-07-24, deze dus:

https://nl.aliexpress.com/item/10050056 ... cification

Die motor loopt volgens de Ali advertentie 4000 rpm, volgens de manual 3000 rpm bij 0,185 Nm koppel.
Als ik een snelle machine wil dan loopt die zeg 5 m/min, dat is 5000 mm/min.
4000 rpm geeft 4000 x 5 mm = 20000 mm/min. dit betekent dat ik die motor minimaal 1:4 moet vertragen om er iets zinnigs mee te kunnen doen, dat betekent ook dat het koppel van 0,185 Nm naar 0,74 Nm @ 1000 rpm gaat.
Verder is bekend dat deze motoren makkelijk een factor 3 kortstondig mogen worden overbelast, dat geeft dus zo ongeveer 2 Nm piekkoppel.
Dat zou ruimschoots voldoende moeten zijn om een relatief kleine machine te laten bewegen.
Grote voordeel van deze motoren is dat ze Nema17 afmetingen hebben, en dus makkelijk ergens weggestopt kunnen worden.
Die 1:4 vertraging is relatief simpel te realiseren met b.v. HTD3 of HTD5 tandwielen en tandriemen, dat maakt ook meteen dat de motor parallel aan de KO spindel kan worden gepositioneerd kan worden en daardoor dus weinig extra ruimte vergt.
Voor de spindelmotor denk ik aan een 800W of 1,5 kW HF spindelmotor, ik denk dat zelfs de 800 W versie, met de ER11 spantangetjes voldoende moet zijn voor een machine met een relatief klein bed, 320 x 400 mm in mijn geval. Ik twijfel nog tussen een 800W en een 1,5 kW versie, beiden zijn vrijwel even duur. Ook twijfel ik aan luchtgekoeld vs. watergekoeld, ik vind vloeistof koeling niet bezwaarlijk, mijn ervaring heeft geleerd dat een plastic fles met ca. 1 liter koelvloeistof ruim voldoende is om een 2,2 kW motor koel te houden, dat zal dus voor een kleinere motor dus zeker goed zijn.
De max. opname diameter voor ER11 is in de praktijk 6 mm. Met een goed getuunde VFD zou dit denk ik voldoende moeten zijn om hout en aluminium te kunnen frezen.
De machine gaat verder 20 mm lineaire geleidingen krijgen, dit vanwege de simpele reden dat ik die al heb liggen en het zonde vind om ze hier niet voor te gebruiken.
Het bed is een bestaand 320 x 400 mm machine bed wat ik al had liggen en wat eigenlijk een ideale maat is voor deze machine.

Vanwege de discussie over het gebruik van Trespa als basismateriaal voor de hel constructie ga ik als het even kan voor de winter de X-Z en Y opstelling als proefmodel maken zodat ik gedurende de komende winter kan ervaren of de invloed van temperatuur en rel. vochtigheid binnen acceptabele grenzen blijft.

Hier een plaatje van de opzet van de machine voor zo ver als ik die nu in Inventor heb getekend:

Miniportaalfrees Trespa.JPG

[spinningwheels]

wat betreft het testen van trespa.
Ik weet niet tot welke maat je echt goed kan meten.
Een schuifmaat is natuurlijk maar een ongeveer stokje .
Pak een stuk(je) trespa en mishandel dat eens goed.
Gooi het in de vriezer en dan meten, Leg het op de kachel of stook het in de oven ( als dat mag van de rondborstige directie ) eens op tot een 50 graden en weer meten.
Laat het eens lekker een dag of twee in een emmer water weken, en dan meten.
Dat zijn allemaal extremen, Als dat dan nog allemaal binnen jou tolerantie vat is het goed, En goed is gewoon goed genoeg.
Wil ook wel testje voor je doen, Kan tot 75 mm op 0.001 meten

[benkr]

Ja, dat zou kunnen, alleen wat moet ik met die gegevens?
Ik wil meer weten wat het doet als ik op een stuk 2 geleiders monteer met elk 2 wagentjes er op, en daar dan bovenop dat stalen bed van 320 x 400 mm, idem voor een complete Z-as. Als dat gedurende de komende winter met kou, regen, sneeuw en vocht soepel blijf bewegen is het voor mij goed bruikbaar, de rest van de afwijkingen zijn na een keer homen weg denk ik, als een bepaalde as of dat nu de X-, de Y- of de Z-as is die van lengte veranderd ZONDER krom te trekken is dat geen probleem verwacht ik.

[FreesKever]

Volgens Ali, is het piek koppel ven die motor 1.45Nm. en met een tandriemppje erbij kun je daar aardig mee vooruit. Aan de andere kant, het prijsverschil met de zwaardere motoren is maar klein. Dan heb je meer reserve (Ik weet ook niet wat je precies nodig hebt) en kun je eventueel een lagere overbrengingsverhouding kiezen waardoor je machine sneller wordt (maar wel minder resolutie heeft). Maar voor zo een klein machientje zal het allemaal niet veel uitmaken.

Ik vind zelf ER11 een nogal ongelukkige maat. Die gaat maar tot 7mm, terwijl er met 8mm heel veel meer frezen in je spindel passen. (Er zijn wel overmaatse spantangen voor ER11 waar 8mm in past, maar dan heb je niet meer de volle diepte van de spantang).

Ik ben zelf ook wel nieuwschierig naar gebruik van Trespa (HPL) Uitzettings cooficient is geloof ik ongeveer hetzelfde als van Aluminium.

de rest van de afwijkingen zijn na een keer homen weg denk ik, als een bepaalde as of dat nu de X-, de Y- of de Z-as is die van lengte veranderd ZONDER krom te trekken is dat geen probleem verwacht ik.

Dat zijn wel wensvolle gedachten, maar je moet wel heel hard kunnnen wensen om dat voor elkaar te krijgen. De stalen railzen hebben een andere uitzettingscooficient dan je trespa, en dus zal het altijd kromtrekken bij temperatuur verschillen. De vraag is dan hoeveel. En met zo'n klein machientje zal dat ook wel meevallen. en als je stalen geleidingen op een Aluminium (extrusie) profiel schroeft heb je hetzelfde. Blijkbaar is het gebruikelijk dat de krachten zo groot zijn dat de railzen schuiven i.p.v. dat de portaal krom trekt.

Maar je kunt het ook uitbalanceren...
Ten eerste, zulke dunne platen zijn niet buigstijf, en bovendien, als de hartleinen van je staal en Trespa dicht bij elkaar liggen, wordt trekken ze meer krom. Voor de portaal zou ik zelf een koker maken van 4 hoekprofielen en 4 platen trespa. De extra dikte en het staal zorgt voor extra stijfheid. En je kunt hem zo maken dat de hartleinen een spiegelbeeld worden. Als je construktie symmetrisch is, trekt het niet krom bij temperatuurverschillen. Maar volgens mij gaat het wel meevallen met kromtrekken. Stijfheid is bijna altijd het belangrijkste mankement bij zelfbouw machine's.

[hugo stoutjesdijk]

Ik zou de KO spil van de X-as toch directer monteren.
Je kunt die brug (groen) breder maken naar boven, en daar de lager blokken op zetten.
Of de verticale grijze strippen hoger uit laten steken, dan win je ruimte door de dikte van de groene plaat.

Elk plaatje wat er bij geschroefd wordt is werk en kans op instabiliteit lijkt me.
Mijn voorkeur zou zijn, direct op de brug. Kun je helemaal vooraf maken, als het op z'n plek zit heb je een werkende brug zonder dat je andere onderdelen nodig hebt.

[xander janssen]

Wat betreft krom trekken, daar kun je in 1e orde deze berekening wel voor gebruiken.

https://www.technik-consulting.eu/en/sc ... metal.html

In het echt zal de radius (veel) groter worden door (1) schuiven van onderdelen tov elkaar, (2) doordat materialen onder spanning komen te staan i.e. samengedrukt/uitgerekt worden, (3) trespa veel dunner dan rails (beetje afhankelijk van design) waardoor metaal gaat dominieren over "bi" gedrag i.e. een dunne aluminiumfolie op een zeer dikke stalen plaat zal weinig bi-metaal gedrag vertonen.

Als je de radius weet, dan weet je ook hoeveel "hoogte" verschil dit over de koorde van de cirkel met straal R doet.

[benkr]

Ik zou de KO spil van de X-as toch directer monteren.
Je kunt die brug (groen) breder maken naar boven, en daar de lager blokken op zetten.
Of de verticale grijze strippen hoger uit laten steken, dan win je ruimte door de dikte van de groene plaat.

Elk plaatje wat er bij geschroefd wordt is werk en kans op instabiliteit lijkt me.
Mijn voorkeur zou zijn, direct op de brug. Kun je helemaal vooraf maken, als het op z'n plek zit heb je een werkende brug zonder dat je andere onderdelen nodig hebt.

Ik snap denk ik wat je bedoeld, alleen dan kan ik niet meer direct bij de schroeven van de wagentjes van de Z-as.
Dat is wel weer op te lossen door op een bepaalde plaats gaten te boren om die schroeven weer bereikbaar te maken.
Ik zal het eens gaan tekenen en dan bekijken of ik daar meer blij van wordt dan zoals ik het nu heb getekend, ik zie nog niet veel verschillen.

[benkr]

Wat betreft krom trekken, daar kun je in 1e orde deze berekening wel voor gebruiken.

https://www.technik-consulting.eu/en/sc ... metal.html

In het echt zal de radius (veel) groter worden door (1) schuiven van onderdelen tov elkaar, (2) doordat materialen onder spanning komen te staan i.e. samengedrukt/uitgerekt worden, (3) trespa veel dunner dan rails (beetje afhankelijk van design) waardoor metaal gaat dominieren over "bi" gedrag i.e. een dunne aluminiumfolie op een zeer dikke stalen plaat zal weinig bi-metaal gedrag vertonen.

Als je de radius weet, dan weet je ook hoeveel "hoogte" verschil dit over de koorde van de cirkel met straal R doet.

Als je er van uitgaat dat het allemaal harpstijf op zijn plek blijft kun je er inderdaad prima aan rekenen, maar ik denk dat in de praktijk dit niet zo gaat zijn, en dan is het opeens allemaal erg 'soft' geworden. Daarom ga ik toch gewoon voor proberen en ervaren.

[hugo stoutjesdijk]

Ik snap denk ik wat je bedoeld, alleen dan kan ik niet meer direct bij de schroeven van de wagentjes van de Z-as.
Dat is wel weer op te lossen door op een bepaalde plaats gaten te boren om die schroeven weer bereikbaar te maken.
Ik zal het eens gaan tekenen en dan bekijken of ik daar meer blij van wordt dan zoals ik het nu heb getekend, ik zie nog niet veel verschillen.

Als de lagerblokken maar materiaal hebben, daartussen kun je een flinke hap materiaal wegnemen.
Lagerblokken tegen de achterzijde van die groene plaat kan ook, hou je dezelfde brug constructie om die moer aan vast te maken.

[benkr]

Ik snap denk ik wat je bedoeld, alleen dan kan ik niet meer direct bij de schroeven van de wagentjes van de Z-as.
Dat is wel weer op te lossen door op een bepaalde plaats gaten te boren om die schroeven weer bereikbaar te maken.
Ik zal het eens gaan tekenen en dan bekijken of ik daar meer blij van wordt dan zoals ik het nu heb getekend, ik zie nog niet veel verschillen.

Als de lagerblokken maar materiaal hebben, daartussen kun je een flinke hap materiaal wegnemen.
Lagerblokken tegen de achterzijde van die groene plaat kan ook, hou je dezelfde brug constructie om die moer aan vast te maken.

Precies dat ben ik nu aan het tekenen, maar gisteren wilde het even niet zoals ik wilde, ga vanavond verder.
Die plaat is nu 12 mm getekend, ik overweeg om die 20 mm dik te maken, dit is echter puur gevoel, ik heb er geen duidelijke reden voor, de stijfheid moet toch komen uit de dwarsstukken die een koker gaan vormen en de rest van de constructie.

[benkr]

En dit is het dan geworden, nu weer verder met de details.

Ben's kleine CNC frees.JPG

[benkr]

Gisteren lag er een pallet met alle gezaagde stukke Trespa voor mijn schuurtje, daarom vandaag terwijl ik eigenlijk wachtte op bezoek begonnen met als eerste de gietijzeren tafel aan de onderkant uit te frezen zodat daar een plaat in past die de KO moer vasthoudt.
Was een boel freeswerk maar dat stuk is klaar.
Voor de volgende dingen heb ik eigenlijk mijn nieuwe portaalfrees nodig dus dat moet nog even wachten, of ik moet het op de handmatige boor/freesmachine doen en dan de maatvoering met de uitlezing van de glaslinialen doen, kan wel maar geeft wel grote kans op fouten schat ik in.

[benkr]

Ik heb toch alvast een paar dingen handmatig gemaakt, ik heb nu het bed op 2 20 mm geleiders gemonteerd op de toekomstige onderplaat, er moeten nog een paar schroefjes bij komen maar het bed kan bewegen, dat is bijna voldoende om gedurende de komende maanden te achterhalen of rek en krimp door temperatuur en vochtigheid samen met Trespa voor problemen gaan zorgen.

Bed met geleiders kleine machine 1.jpg

Bed met geleiders kleine machine 3.jpg

Zodra de cnc portaalfrees goed is uitgelijnd ga ik ook de X- Z-as opbouwen en kijken wat die de komende maanden gaan doen.

[benkr]

Ik heb nu zowel de tafel als de het X- en Z-as even snel in elkaar gefrutseld, die kunnen de komende maanden laten zien of het blijft werken onder invloed van temperatuur en vochtigheid, ik ben benieuwd.

Verder zoek ik nog steeds een 800W of 1,5 kW HF spindelmotor, evt. samen met een passende VFD, laat maar horen als je wat hebt liggen.