Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Alle in grote lijnen opgebouwde aluminium, stalen en houten cnc-machine`s

Moderators: audiomanics, Moderators

bbg
Berichten: 168
Lid geworden op: 17 sep 2017 21:59
Locatie: drachten/eindhoven

Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door bbg »

Hallo allemaal,

Ik lees al een tijdje mee maar het is nu ook wel tijd om eens iets te delen van waar ik mee bezig ben. Al langere tijd wil ik graag een portaalfrees voor het maken van houten, kunststof en ook aluminium onderdelen. Het afgelopen anderhalf jaar heb ik met name aan gekeken hoe andere bouwden en onderdelen bij elkaar gescharreld. Alles gaat heel langzaam mede omdat veel van mijn (vrije) tijd in een grote klus thuis is gaan zitten. Maar die klus is nu klaar en heb ik iets meer tijd voor deze hobby en kan ik hopelijk wat meer voortgang te boeken.

Wat wil ik uiteindelijk ongeveer hebben? Portaal frees met een bereik van circa 500x600x120mm. Te bewerken materialen kunststof, hout en alu. Nauwkeurigheid zou minimaal een tiende moeten zijn. Ik hoop een paar honderste te kunnen halen (tenminste voor kleinere onderdelen) maar weet dat dat lastig zal worden.

Om te leren (en omdat ik veel kunststofplaatjes moest frezen) heb ik eerst snel (twee weekenden) een portaal frees gebouwd van mdf plaat en 3D geprinte onderdelen. Een watergekoelde 1.5KW spindel (Chinees) en een set van 4 stappenmotoren (3Nm) met besturing had ik al liggen. In plaats van KO gewoon M8 draadeinden gebruikt. Geen lineare geleidingen maar goedkope SBR16 geleidingen die ik snel via 123-3D kon bestellen. Het "ding" doet het beter dan ik verwacht had en ik kon het freeswerk er mee doen. Maar het is natuurlijk verre van wat ik voor ogen heb. Hier een foto van het ding.

18964

Wat ik wel geleerd heb is dat je direct in het ontwerp rekening moet houden met:
- hoe de machine uit te lijnen / af te stellen.
- afscherming voor stof/spanen
- routing van de kabel (kabelrupsen)
- smering van wagentjes/KO

Verder heb ik veel naar de OSPF gekeken. Zo veel posts dat je soms door de bomen het bos niet meer ziet. Maar veel nuttige info. Dus ook van het OSPF ontwerp een boel van geleerd. Omdat er zoveel posts zijn over de OSPF vindt ik het wel heel lastig om sommige onderwerpen (efficient) terug te vinden.

Aluminium profielen, staal of expoxy graniet? Oorspronkelijk wou ik alu profielen gebruiken. Lekker makkelijk en snel. Echter met het simuleren van verschillende belastingen werd ik toch iets minder enthousiast. Dan krijg je met staal toch wat meer stijfheid voor de euro en het volume. Epoxy graniet heb ik overwogen maar ik zie op tegen het handelen van zulke grote gewichten. De machine zal nog wel een keer verplaatst moeten worden. Met expoxy graniet gaat dat wel heel lastig worden. Dus toch maar gaan voor gelaste stalen profielen.

Stalen profielen kunnen kromtrekken tijdens het lassen en interne spanningen kunnen roet in het eten gooien. Volgens de ene valt het mee, volgens de andere moet je er niet mee beginnen. Om de proef op de som te nemen heb ik 3 profielen van 50x50x3 op elkaar gelast als basis voor de brug. Daarop strips van 40x6 aan beide zijden. Op deze strips kunnen (na vlakken) straks de geleidingen (Hiwin HGR20) op gemonteerd worden. Aan de kopse kanten platen van 8mm dik (om later M8 in te tappen). Ik heb alles aan elkaar gelast met alleen hechtlassen. De hecht lassen symmetrisch aangebracht en tussendoor genoeg laten afkoelen (geduld is een schone zaak). Resultaat viel me niet tegen. Gemeten met een rei (DIN874/0) en voelermaatjes kwam ik op afwijkingen van minder dan 0.15. Om een indruk te krijgen van de stijfheid heb ik er een klokje erop gezet en de boel belast met gewicht. Mijn (voorlopige) conclusie is dat hecht lassen alleen meer dan voldoende zijn. Totaal gewicht van de stalenprofielen samen is zo'n 18kg.

18965

Bij de lokale hobby club heb ik toegang tot een conventionele freesbank (Abene VHF2B). Daarmee heb ik heb een deel van de strips als proef na gefreesd (kan helaas net niet in 1 opspanning). Afwijkingen daarna waren kleiner dan 0.05 (dunste voelermaat die ik heb) ten opzichte van de rei. Het afmaken van de brug moet even wachten want de hobby club is dicht tot eind augustus vanwege de vakantie. In september kan ik verder en zal alle referentie vlakken gaan na bewerken.

18960

18962

Ondertussen kan ik verder met het ontwerp. Hier is een plaatje met een idee hoe ver ik ben.

18966

Ik heb een aantal specifieke vragen maar zal die in aparte posts stellen zodat ze terug te vinden zijn. Het idee is om onderdelen (zoals de brug) zo veel mogelijk van staal te maken. En de platen met veel bewerkingen uit 20mm alu tooling plate. (Ik heb een vierkante meter 20mm tooling plate uit de bak bij Teunissen in Eindhoven gescoord :-) ).

In grote lijnen, wat ik nu heb liggen:
-1.5KW watergekoelde spindle (ER16, HY VFD) (Chinees)
-4x nema 23 stappenmotoren, 3Nm. Met drivers (open loop) en voeding (Rattm motor). De steppers hebben wel doorlopende assen zodat eventueel encoders gemonteerd kunnen worden.
-Hiwin HGR20 geleidingen (2x 840mm, 2x 740mm, 2x300mm) met wagentjes (8X HGH, 4x HGW) (DamenCNC)
-KO 1605 via Ali. Volgens de verkoper zijn ze C7 maar heb ze nog niet gemeten. Op eerste gezicht (langs de rei) lijken ze redelijk recht. Geen voelbare speling in ieder geval.
-T-sleuven plaat (Vacuumtisch.de)

Voor de besturing zit ik te denken aan LinuxCNC. Ik wil op elke as een linear encoder monteren (bv Ditron DC10/DC11, Trabiss) en zien of ik die encoder signalen in LinuxCNC kan gebruiken. Dan kan ik de linear encoders naast het positioneren ook gebruiken om scheeftrekken van de brug te detecteren (in geval van een fout).

Dus nog genoeg te doen de komende tijd. Ik zal af en toe de voortgang melden.

-- bbg
Gebruikersavatar
WillyH
Donateur
Berichten: 658
Lid geworden op: 22 dec 2018 09:35
Locatie: Zuiderkempen (B)

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door WillyH »

Mooi, dat lijkt me helemaal goed te komen! Ik vraag me af, waarom geen stalen koker van pakweg 150x50x5? Dan heb je toch niet het risico van kromtrekken met lassen.
bbg
Berichten: 168
Lid geworden op: 17 sep 2017 21:59
Locatie: drachten/eindhoven

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door bbg »

WillyH schreef: 17 aug 2019 09:03 Mooi, dat lijkt me helemaal goed te komen! Ik vraag me af, waarom geen stalen koker van pakweg 150x50x5? Dan heb je toch niet het risico van kromtrekken met lassen.
Goed punt. Ik heb gekozen voor losse kokers vanwege de stijfheid in y-riching (links naar rechts in plaatje hieronder). Hieronder is een dwars doorsnede van de brug. Door de opbouw met losse kokers zijn er in het horizontale vlak nu "intern" schotten dicht bij de geleidingen. Bij 1 grote koker zouden die er niet zijn.

18973
TimFaber145
Berichten: 47
Lid geworden op: 05 aug 2017 15:14
Contacteer:

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door TimFaber145 »

Ziet er goed uit!
Ik zou persoonlijk twee platen gebruiken ipv 1 (waar je nu de karretjes van de Z en X as op monteert. Het lijkt er nu op dat je niet bij de binnenste bouten van de Z karretjes komt.
Hier liep ik met mijn frees ook tegen aan, hierdoor het haaks afstellen van de Z tov de X vrijwel onmogelijk werd.
Door twee platen te gebruiken kun je de geleiding van z en x apart uitlijnen om vervolgens met een bout of 4, op goed bereikbare plaatsen, de tweede platen tov van elkaar haaks af kunt stellen en vast zetten
Daarnaast vraag ik me af waarom je twee platen naast de spindel hebt geplaatst, waar dienen die voor?
bbg
Berichten: 168
Lid geworden op: 17 sep 2017 21:59
Locatie: drachten/eindhoven

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door bbg »

TimFaber145 schreef: 17 aug 2019 10:04 Ziet er goed uit!
Ik zou persoonlijk twee platen gebruiken ipv 1 (waar je nu de karretjes van de Z en X as op monteert. Het lijkt er nu op dat je niet bij de binnenste bouten van de Z karretjes komt.
Hier liep ik met mijn frees ook tegen aan, hierdoor het haaks afstellen van de Z tov de X vrijwel onmogelijk werd.
Door twee platen te gebruiken kun je de geleiding van z en x apart uitlijnen om vervolgens met een bout of 4, op goed bereikbare plaatsen, de tweede platen tov van elkaar haaks af kunt stellen en vast zetten
Goede tip! Zal er naar kijken. Ik heb nu HGW20CC karretjes voor de z die van de voorkant kunnen worden vastgezet. Ik had het idee om extra gaten in de z-carriage (plaat waar de z-rails op zitten) te maken . Door die gaten kan dan een imbus sleutel om de z-karretjes vast te zetten. Maar met twee platen zal het afstellen veel makkelijker zijn.
TimFaber145 schreef: 17 aug 2019 10:04 Daarnaast vraag ik me af waarom je twee platen naast de spindel hebt geplaatst, waar dienen die voor?
De twee platen naast de spindel zitten er voor extra stijfheid. Als de z-carriage in de onderste stand staat zit er een behoorlijke hefboom en wordt de z-carriage uit het vlak belast (zie plaatje onder van een oude simulatie). Met die extra platen aan de zijkant te bouten worden die in het vlak belast en wordt het geheel een stuk stijver. Misschien overkill. Maar het is nu nog een kleine moeite om extra gaten te boren en tappen aan de zijkant.

18974
Gebruikersavatar
WillyH
Donateur
Berichten: 658
Lid geworden op: 22 dec 2018 09:35
Locatie: Zuiderkempen (B)

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door WillyH »

bbg schreef: 17 aug 2019 09:33
WillyH schreef: 17 aug 2019 09:03 Mooi, dat lijkt me helemaal goed te komen! Ik vraag me af, waarom geen stalen koker van pakweg 150x50x5? Dan heb je toch niet het risico van kromtrekken met lassen.
Goed punt. Ik heb gekozen voor losse kokers vanwege de stijfheid in y-riching (links naar rechts in plaatje hieronder). Hieronder is een dwars doorsnede van de brug. Door de opbouw met losse kokers zijn er in het horizontale vlak nu "intern" schotten dicht bij de geleidingen. Bij 1 grote koker zouden die er niet zijn.

18973
Dat begrijp ik, maar gelet op de positie van de lagerkarretjes (tegen de rand) lijkt me een koker met 150x50 met 5mm dikte weinig te zullen meegeven in de Y-richting. Desnoods zou ik overwegen om er een 50x40x4 koker in te schuiven en vast te schroeven tegen de voorzijde. Lassen is leuk maar kan voor afwijkingen blijven zorgen lang na montage en afstelling. Uitgloeien is wel een remedie.
Gebruikersavatar
Swets
Berichten: 2661
Lid geworden op: 09 feb 2007 21:49
Locatie: krimpen aan den IJssel
Contacteer:

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door Swets »

locatie drachten/eindhoven ..... jij heb een grote tuin?
http://www.arjan-swets.com (met cnc filmpjes)
benkr
Donateur
Berichten: 7725
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door benkr »

Die kan ik even niet volgen.

Maar.... ja, wij hebben een flinke tuin.
bbg
Berichten: 168
Lid geworden op: 17 sep 2017 21:59
Locatie: drachten/eindhoven

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door bbg »

WillyH schreef: 18 aug 2019 09:29 Dat begrijp ik, maar gelet op de positie van de lagerkarretjes (tegen de rand) lijkt me een koker met 150x50 met 5mm dikte weinig te zullen meegeven in de Y-richting. Desnoods zou ik overwegen om er een 50x40x4 koker in te schuiven en vast te schroeven tegen de voorzijde. Lassen is leuk maar kan voor afwijkingen blijven zorgen lang na montage en afstelling. Uitgloeien is wel een remedie.
Inderdaad mogelijk een betere oplossing. Ik heb het echter niet overwogen op dat moment en ben voor de kokers gegaan.
bbg
Berichten: 168
Lid geworden op: 17 sep 2017 21:59
Locatie: drachten/eindhoven

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door bbg »

Swets schreef: 18 aug 2019 12:37 locatie drachten/eindhoven ..... jij heb een grote tuin?
Gelukig niet zo'n grote tuin. Ik ben meer van in de tuin zitten dan van in de tuin werken :lol:

Door de week zit in Eindhoven (werk) en in het weekend in Drachten (gezin). Vandaar.
bbg
Berichten: 168
Lid geworden op: 17 sep 2017 21:59
Locatie: drachten/eindhoven

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door bbg »

Alles gaat langzamer dan ik gehoopt had. Maar de afgelopen week in ieder geval alle oplegvlakken van de brug kunnen nabwerken op een conventionele machine. Ik ga van het weekend alles nog eens nameten. Maar op het eerste gezicht ziet het er goed haaks en vlak uit. Volgende stap is de gaten voor de HGR rails en andere bevestigingen boren en tappen.

Ik vraag me af wat er gebruikt kan worden tussen de HGR20 rails en de (blank) stalen oplegvlakken kan worden gebruikt om corrosie tegen te gaan. Gewoon leibaan olie of zo? Of dikker vet?


19230
assink
Berichten: 2472
Lid geworden op: 03 mar 2009 09:06
Locatie: Twente
Contacteer:

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door assink »

Zijn speciale conserverings oliën voor, maar een dunne olie lijkt mij voldoende.
bbg
Berichten: 168
Lid geworden op: 17 sep 2017 21:59
Locatie: drachten/eindhoven

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door bbg »

Hier nog een update over de bouw. Het gaat traag maar gestaag. Het blijft hobby dus ik geniet er extra lang van :lol:

Ik heb nu het onderstel in Fusion staan en wil komend weekend beginnen met het in elkaar te lassen. Hier onder een aantal plaatjes hoe een en ander in elkaar moet gaan zitten. Opmerkingen en suggesties voor verbeteringen zijn welkom.

"Verhuisbaar"
Het onderstel gaat gemaakt worden van 50x50x3 staal koker. De frees zal in principe op 1 plek blijven staan en niet verplaatst worden. Maar de ervaring leert dat de frees toch ooit wel eens verhuisd zal moeten worden naar een andere plek. Gezien het gewicht en formaat wil ik iets maken dat uitneembaar is: gelaste frame delen die met elkaar verbonden worden met M8 bouten.

Opbouw
De "staanders" voor aan de zijkanten wil ik lassen. Zie plaatje hier onder. De machine komt op machine voetjes te staan om de geleidingen in 1 vlak te stellen. Maar ik het er een aantal 125mm zwenkwielen ondergezet. Als de machine verplaatst moet worden kunnen de voetjes worden ingedraaid zodat de machine op de wielen komt te staan. Na verplaatsing moet de machine uiteraard wel weer worden gesteld.

19627

De staanders aan de zijkant wil ik verbinden door aan aan de voor en achterkant balken met schoor er tussen te schroeven. Deze worden met M8 bouten tegen de zijkanten aangetrokken. Aan de voorkant is de schoor weg gelaten zodat er goede toegang is naar de ruimte onder de frees. Daar kan dan de nodig electronica etc.

19626

De balken met de y-geleidingen (de "schouders") worden rechtstreeks op de poten geschroefd met M8. Zie plaatje hieronder. De gaten zullen ruim genoeg zijn zodat de balken parallel kunnen worden gesteld. Eventuele fijnafstelling kan later door de geleidingen op de schouders te schuiven.

19625

De basis van het bed (kokers en plaat) wordt vervolgens tegen de onderkant van de schouders geschroefd. Zie plaatje hier onder. De schouders van y-geleidingen kan ik nabewerken op een conventionele freesbank. De aanlegvlakken aan de onderkant zullen dan redelijk parallel lopen met de oplegvlakken van de y-geleidingen. Daarom heb ik er voor gekozen om de kokers van het bed tegen de onderkant van de y-geleiding balken te schroeven. De kokers van het bed zijn verbonden met een gelaste plaat (2mm) om de boel torsie stijf in Rz te krijgen. Boven op deze plaat zal een T-slot plaat bevestigd worden (staat nog niet in CAD).

De kokers van het bed lopen aan de linkerkant zo'n 100mm verder door. Het is de bedoeling dat hier een plaat opkomt waar de kabelrups over kan lopen.

19624

Het geheel komt er dan ongeveer zo uit te zien:

19628

Hopelijk volgende week wat plaatjes van de eerste gelaste delen van het onderstel.

Opmerkingen en suggesties voor verbeteringen zijn welkom!

bbg
Gebruikersavatar
Bjornski1976
Berichten: 1127
Lid geworden op: 01 feb 2013 14:10
Locatie: Gorinchem

Re: Begin van portaal frees uit staal en alu platen

Bericht door Bjornski1976 »

Leuke post om te lezen en te zien dat het vorm begint te krijgen.
Als je de gelegenheid nog hebt zou ik verstevigingen aanbrengen op de Y-schouders of onderling met elkaar verbinden.
Ga zo door en succes met de bouw.
Kennis en wijsheid zijn relatief, gevormd door perceptie & invloed van anderen, Ik wens je veel wijsheid toe bij het toepassen van je kennis.
Plaats reactie