Ontwerpen CNC machine, vuistregels?

[0scar]

Na een aantal jaren ervaring met het bouwen en ontwerpen van 3D printers (van o.a. 2020 en 3030 aluminium profielen) wil ik mijn arsenaal uitbreiden met een kleine CNC frees machine als aanvulling op de fabricage hobby. Ik denk aan een 500 x 500 mm oppervlak met een bewegend bed, dus lijkende op een 3D printer zoals het bekende Prusa i3 model. Gezien ik geen CNC ervaring heb (anders dan wat practicums van 30 jaar geleden) hoop ik hier wat informatie te kunnen vinden. Ik denk aan iets als: https://www.thingiverse.com/thing:41594

Ik zou graag hout, PCB's en aluminium willen frezen.

Ik heb al een aantal dagen gezocht op het internet, maar kan geen onderbouwde ontwerpen vinden, of ontwerp regels.

Als werktuigbouwer wil ik proberen om een ontwerp zelf te maken. Gezien de onbekendheid zou het aardig zijn als er informatie is waar rekening mee moet worden gehouden. Bijv, gebruik een geleider rail en waar je die dan het best kan plaatsen. Of, als je voor een portaal gaat dan moet je er voor zorgen dat de frees ongeveer tussen de lineaire geleidingsblokken valt (waardoor het lijkt alsof het portaal naar achter helt). Waar plaats je de balschroefspindel, de lagers, etc.

Is er van dat soort informatie beschikbaar zodat ik niet 12 ontwerpen moet maken voordat ik kan beginnen met bestellen?

Mijn plan is om SBR20, 30x60 en 30x60x60 Aluminium profielen te gebruiken, bijvoorbeeld als bed/frame:

[hfjbuis]

Er is zoiets als een open source portaalfrees (OSPF) die als basis dient voor veel zelfgebouwde machines. Als je daarop zoekt (OSPF in de portal), vindt je wel een paar duizend hits, o.a. deze
viewtopic.php?f=8&t=16849

[Sven]

Zie ook de link in mijn onderschrift.

[benkr]

Vergeet die SBR20 geleiders, anders zal dat het eerste zijn wat je gaat vervangen.
Kijk naar Ballegooijen zijn verslag en je ziet dit bevestigd worden.
Ga voor gerleidingen met kogelomloop wagentjes, die hoeven niet veel duurder te zijn maar zijn wel stukken stabieler.
Idem voor de afweging Kogelomloop spindels of trapeziumspindels, kies voor Kogelomloopspindels, weer om dezelfde reden.

Ik heb geen idee waar je woont, maar een keertje langsgaan bij JVE elektromechanica in Eindhoven is zeker een aanrader als je geleidingen en spindels zoekt.
Je vindt daar topmerken spulletje voor heel redelijke prijzen, als je op zijn website kijkt dan vindt je wel iets maar dat is zelfs geen kleine afspiegeling van wat je daar gaat vinden.

En voor aluminium profiel zou ik een bij Kelders in Boxmeer gaan kijken, groor maar wisselend aanbod tegen schrootprijzen.

Geef in je profiel aan waar jou machine moet gaan wonen, dan kunnen we je gerichter naar zaken en medeforumleden sturen, wellicht woon ik bij jou om de hoek en kan ik je heel veel laten zien bij mij thuis.

[hugo stoutjesdijk]

Geef in je profiel aan waar jou machine moet gaan wonen, dan kunnen we je gerichter naar zaken en medeforumleden sturen, wellicht woon ik bij jou om de hoek en kan ik je heel veel laten zien bij mij thuis.

Dat is inmiddels gebeurd of stond er al.

[0scar]

Bedankt voor de reacties en tips! Dit helpt me uiteindelijk verder in mijn zoektocht!

Ik heb diverse topics gelezen, maar dan nog vind ik erg weinig informatie aan welke ontwerpregels m.b.t. waaraan de constructie moet voldoen. Dit kan volledig liggen aan het niet kunnen zoeken doordat ik misschien de verkeerde termen gebruik. Ook vind ik erg weinig kan en klare tekeningen en plannen voor zelfbouw, wel veel verslagen. Behalve de V-slot CNC machines, maar dat is niet wat ik zoek.

Ik zie veel over materialen en onderdelen, maar weinig over de inhoudelijke opbouw van de machine, dus zeg maar de ontwerpkeuzes m.b.t. stabiliteit, stijfheid, sterkte en bijv. trillingen. Maar misschien pak ik het te academisch aan. My search continues :-).

[0scar]

Geef in je profiel aan waar jou machine moet gaan wonen, dan kunnen we je gerichter naar zaken en medeforumleden sturen, wellicht woon ik bij jou om de hoek en kan ik je heel veel laten zien bij mij thuis.

Dat is inmiddels gebeurd of stond er al.

net gedaan

[DaBit]

Hier het bouwproces van mijn machine destijds: https://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=8410
Daar komen de discussies die je zoekt zo hier en daar wel langs.

[hugo stoutjesdijk]

Ik heb diverse topics gelezen, maar dan nog vind ik erg weinig informatie aan welke ontwerpregels m.b.t. waaraan de constructie moet voldoen. Dit kan volledig liggen aan het niet kunnen zoeken doordat ik misschien de verkeerde termen gebruik. Ook vind ik erg weinig kan en klare tekeningen en plannen voor zelfbouw, wel veel verslagen. Behalve de V-slot CNC machines, maar dat is niet wat ik zoek.

Ik zie veel over materialen en onderdelen, maar weinig over de inhoudelijke opbouw van de machine, dus zeg maar de ontwerpkeuzes m.b.t. stabiliteit, stijfheid, sterkte en bijv. trillingen. Maar misschien pak ik het te academisch aan. My search continues :-).

Een CNC verspanende machine is een heel andere uitdaging dan een 3D printer, die heeft alleen snelheid nodig, dan is stijfheid natuurlijk ook handig, maar het gewicht en een freesspil inclusief allerlei vervelende effecten daaruit voortvloeiend heb je geen last van.
Daarnaast is de diversiteit bij frezen veel groter, dus eigenlijk de constructie waar je van uit gaat, en die hangt vaak ook nog samen met het geen je wilt gaan doen.
Een portaal met bewegend bed vind ik persoonlijk wel een mooie keus, is misschien iets minder universeel dan een bewegend portaal (stilstaand werkstuk heeft soms grote voordelen, vooral als het ruim buiten de machine steekt), maar je hebt wel 2 bewegingen los van elkaar gekoppeld waardoor je naar mijn idee minder 'stapel' fouten inbrengt en ook stabieler kunt zijn.
Maar ook het soort producten wat je wilt frezen, een stoomlocomotieven bouwer heeft andere wensen dan een houten speelgoed bouwer.

Ik heb me er nooit in verdiept, maar :"ontwerpkeuzes m.b.t. stabiliteit, stijfheid, sterkte en bijv. trillingen" vind je daar voor 3D printers wel informatie over? En 3D printers zijn natuurlijk in verhouding tot een CNC-freesmachine veel laagdrempeliger, veel sexyer.

[DaBit]

die heeft alleen snelheid nodig, dan is stijfheid natuurlijk ook handig.

Mjah, mijn ideeen daarover beginnen langzamerhand toch wat te veranderen. Mijn freesmachine is sneller dan de gecomputeriseerde kitspuit, en ik hou bij frezen soms hogere voedingssnelheden aan dan ik de kitspuit een rups plastic uit laat poepen. G1/G2/G3 op 120mm/s is een vrij normale bovengrens voor zo'n kitspuit, dat is ook maar 7,2m/minuut. En als het netjes of degelijk moet dan gaat de buitenste laag al gauw terug naar 30-50mm/s, dus beneden de 3m/minuut. Voor een beetje zelfbouw portaalfrees ook geen bijzondere snelheden.

Stijfheid is niet alleen handig, maar even noodzakelijk als bij een freesmachine. Zo'n kitspuit moet ook heel consistent precies passende laagjes op elkaar leggen terwijl er van alles heen en weer staat te bonken. Als ik overnieuw zou beginnen aan een 3D-kitspuit dan zou die toch meer op een freesmachine gaan lijken en til je 'm niet zomaar meer op.

De enige zaken die imho wezenlijk anders zijn:
- De schaal. De krachten zijn bij frezen groter en je hebt ze deels in de vorm van trillingen. Verder is het bereik en daarmee overspanningen groter wat het stijfheidsprobleem er niet makkelijker op maakt.
- Bij een 3D-printer is het min of meer geaccepteerd dat het ding na een jaar ketsversleten is, van een verspanende machine accepteren we dat niet.
- Smeerlapperij. CNC-frezen zijn viespeuken en produceren een hoop afval. V-groef+wieltje zou bij frezen vollopen met spanen en dan loopt je wieltje niet meer.
- 3D-printer besturingen zijn veel beter in compenseren van mechanisch ongemak door middel van slimme software; assen die niet exact haaks staan zijn in software makkelijk te corrigeren bijvoorbeeld. Freesmachinebesturingen in het hobbysegment lopen toch wat achter wat dat betreft.

Voor al die zaken moeten we freesmachines degelijker en nauwkeuriger bouwen; precisie bij het bouwen zorgt niet alleen voor goed functioneren, maar ook voor een lange levensduur en je hebt geen functies van je software nodig die er niet zijn.

[Markus]

Mijn tip gebruik TBR rail in plaats van SBR. TBR20 rails past namelijk mooi op 40mm aluminium profiel.

Greetz,

Markus

[nico]

m.v.g/ nico

[chimaerion]

Vuistregel 1: Hoe stijver, hoe beter.

[DaBit]

boel plaatjes

Dat rechthoekige profiel met een ronde buis erin blijft toch een van de optimalere constructies imho, mits je die twee delen goed aan elkaar kunt bevestigen. Niks wat een zwikje proplassen niet op kan lossen.
Vierkantprofiel pakt mooi de buigbelastingen, het ronde deel de torsie.