Portaalfrees in staal (concept)

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

Moderators: audiomanics, Moderators

Gebruikersavatar
Kars-cnc
Donateur
Berichten: 1765
Lid geworden op: 07 okt 2015 05:33
Locatie: Heerde (Gelderland)

Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door Kars-cnc »

Ik ben bezig met het ontwerpen van een portaalfrees waarbij het streven is:

Een werkbereik van ca. 600 x 400 x 200 mm
Voldoende stabiel om staal en RVS te kunnen frezen, in ieder geval t/m 6mm freesjes.
Nauwkeurigheid ca. +/-0.02mm binnen 100 x 100 x 100 mm en +/-0.05 over het hele bereik.

Hieronder wat plaatjes uit Fusion 360. Het is nog niet af, sommige dingen zweven in de lucht en er zijn nog geen boutjes of montage gaten getekend. Ik krijg echter steeds meer problemen in Fusion wat denk ik komt door mijn onervarenheid waardoor een wilde mix van Bodies, Componenten en geïmporteerde modellen ontstaan is. Ik wil daarom opnieuw beginnen waarbij elk deel ook meteen van de juiste gaatjes e.d. voorzien wordt zodat er bruikbare werktekeningen van elk object gemaakt kunnen worden.

Voordat ik dit doe zou ik graag de mening van forumleden horen: ziet een en ander er realistisch uit? Zitten er rare dingen in of zijn er gemakkelijk verbeteringen mogelijk?

20541

20542

20543

20544

De basis ideeën zijn:
Opbouw in staal, want "een frees kan frezen waar die van gemaakt is" ;-)
Veel massa om flex. en resonanties zo veel mogelijk te beperken.
De momenten die ontstaan doordat de frees-spil niet in lijn ligt met het vlak van de geleidingen en aandrijving zo klein mogelijk houden.
Rails en KO spindels een maatje groter dan nodig met de gedachte; hoe groter hoe minder flex.

Ik heb er voor gekozen om een gietijzeren vlakplaat als basis te gebruiken. Daarmee heb ik de eerste 150kg (met onderstel 200kg) aan massa binnen. Verder leek mij een vlakplaat handig omdat je in ieder geval vlak begint 8)
Dat de vlaktafel een vreemde vorm heeft, met aan een kant een schuin stuk, is eenvoudig omdat ik deze op MP op de kop heb kunnen tikken.

Voor de opbouw wil ik precisie geslepen staf materiaal kopen bij Hersbach of Abrams. Ik hoop daardoor weinig te hoeven corrigeren om een en ander parallel en vlak te krijgen.

De kleurtjes geven de materiaal dikte aan: paars is 25mm, oranje 20mm, rood 15mm, licht beige 12mm, geel 6mm. De rest (Fusion-grijs) is 10mm behalve de plaat waar de X-rails opzitten, die is 12mm maar Fusion heeft deze plaat op wonderbaarlijke wijze (voor mij dan) versmolten met de steunplaten er achter zodat ik die niet meer apart kan kleuren.

De lineaire rails worden 25mm en voor de spindels wil ik TBI klasse C5 kopen. Voor de Y-as 2 stuks 2005, de X-as 2505 en de Z-as weer 2005. Op de brug worden de KO moeren uitgefreesd in de tussenplaten om de hoogte te beperken tot de hoogte van de wagentjes. Verder plan ik 180W JMC servo's met een 1:2 riemaandrijving naar de KO spindels te gaan gebruiken. Over de freesspindel heb ik nog niet serieus nagedacht maar ik denk dat een 12000 toeren exemplaar het meest voor de hand liggend is.
Gebruikersavatar
serum
Berichten: 5413
Lid geworden op: 08 mar 2008 20:37
Locatie: Zwolle

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door serum »

Ik zou de iele plaatjes waar de lagering voor de KO's inzitten heroverwegen; die wil je zo dicht mogelijk bij de bevestiging hebben, want daar gaat het leeuwendeel van de stijfheid teleur van de Y as (of x, hoe je hem wilt noemen).

25mm ko voor de X is niet nodig, gebruik gewoon 20; is meer dan genoeg.

De plaat tussen de X en de Z zou ik iets steviger/dikker maken. Op mijn grote machine is deze van 30mm dik gietijzer. Dit geldt ook voor de plaat waarop de spindel komt.

En maak de brug aan de achterkant dicht, zodat je weer een koker hebt; de manier hoe hij nu getekend is voegt niet veel stijfheid toe; een gesloten koker is vele malen sterker dan een U vorm.

Wat Fusion aangaat;

Inderdaad, ik zou vanuit Fusion je machine een keer of 3 opnieuw opbouwen.

Als je een nieuw onderdeel maakt, selecteer dan eerst 'create new component', activeer die en maak daarin de tekening die je zoveel mogelijk baseert vanuit de origin van je project. Wat ook goed werkt is de 'project' feature om maten vast te zetten. Eerstgenoemde is het mooiste en leer jezelf aan om zo parametrisch mogelijk te te tekenen. En als je onderdelen 'mirrored' en je wilt iets aanpassen, sleep je history marker dan zover mogelijk terug tot in ieder geval voor de mirror actie. Sowieso; veranderingen aan een onderdeel; selecteer dan altijd eerst het actieve onderdeel, zet je history marker dan terug tot waar het nodig is.
"een frees kan frezen waar die van gemaakt is"
Meh. de frees kan tot de limieten van de intelligentie van de huidige CAM en het poppetje achter de knoppen. (Ik krijg op mijn aluminium machientje een hardstalen tandwiel binnen 0,01mm nauwkeurig met spannend vormpje voor de meenemer) (waarbij het meer zegt over de kwaliteit van de CAM dan mijn kundigheid)
Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 12054
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door hugo stoutjesdijk »

Zou je die ko spindels niet buiten de portaal brengen.dan kan de verbinding portaal rolvoeten ook wat directer.
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.
Gebruikersavatar
Kars-cnc
Donateur
Berichten: 1765
Lid geworden op: 07 okt 2015 05:33
Locatie: Heerde (Gelderland)

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door Kars-cnc »

Serum, bedankt voor je uitgebreide reactie! Maar ehhh..., minstens drie keer tekenen in Fusion... je weet mijn goeie humeur wel te bederven zeg :mrgreen:
serum schreef: 25 apr 2020 22:08 Ik zou de iele plaatjes waar de lagering voor de KO's inzitten heroverwegen
Nu ik er nog eens naar kijk heb je daar wel een punt. Ik kan in ieder geval dikker staal kiezen en verder kan ik misschien deze steuntjes met de servo montage plaat combineren tot één breder geheel. Ik ga dat in ieder geval heroverwegen.
serum schreef: 25 apr 2020 22:08 De plaat tussen de X en de Z zou ik iets steviger/dikker maken
Mijn streven was om het montage vlak voor de freesspindel zo dicht mogelijk bij de X-rails te houden om moment-krachten tijdens frezen minimaal te houden. Omdat de X en Z wagentjes vrijwel bovenop elkaar staan leken mij de torsie krachten op de tussen-plaat beperkt. Maar goed, 12mm of 15mm is meteen al flink steviger en dat beetje extra afstand tot de brug zal het ook niet doen.
serum schreef: 25 apr 2020 22:08 En maak de brug aan de achterkant dicht, zodat je weer een koker hebt
Hmm... ik was al bang voor deze opmerking. Ik vond een schuine achterkant wel mooi staan, maar weet je wel hoe lastig het is om daar een plaat op te monteren :mrgreen:

Bedankt voor je Fusion adviezen, ik kan niet direct alles plaatsen wat je noemt maar ik ga daar eens rustig voor zitten en een en ander uit proberen.
Ik was voor mijn tweede poging van plan om voor elk onderdeel een apart bestandje aan te maken en daarna alles te assembleren in een bestand. Is dat een goede werkwijze denk je?
Gebruikersavatar
Kars-cnc
Donateur
Berichten: 1765
Lid geworden op: 07 okt 2015 05:33
Locatie: Heerde (Gelderland)

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door Kars-cnc »

hugo stoutjesdijk schreef: 25 apr 2020 22:16 Zou je die ko spindels niet buiten de portaal brengen.dan kan de verbinding portaal rolvoeten ook wat directer.
Dat had ik in eerste instantie ook zo bedacht, de steun voor de brug op de plek waar nu de KO zit en de KO aan de buitenkant. Maar ik wilde op een of andere manier de KO spindel en de rail afschermen voor spanen en koelvloeistof. Voor de X-as kan ik zo'n harmonica afscherming toepassen maar voor de Y-as kwam ik daar niet uit. Toen heb ik de huidige constructie bedacht waardoor er een kap overheen kan.
20545
De Z-vorm van deze brug ondersteuning is inderdaad niet ideaal, maar het leek mij met de staaldiktes die ik gekozen heb ook weer niet zoveel uit te maken?
Laatst gewijzigd door Kars-cnc op 26 apr 2020 13:58, 2 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
Sven
Berichten: 6010
Lid geworden op: 24 sep 2008 09:13
Locatie: Arnhem
Contacteer:

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door Sven »

Kars-cnc schreef: 26 apr 2020 09:19 Ik vond een schuine achterkant wel mooi staan
Is mooi een belangrijker argument dan goed? ;)
Zelfs al schroef je 'm op de meest lullige manier achterop dan is het al beter, en het werkt al met een plaatje van 3 mm.
350 kilo 1250x1250 aluminium portaalfrees:
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=13039
Beginnen met CNC? Ontwerpen, bouwen, of toch kopen?
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=15481
buckfast_beekeeper
Berichten: 46
Lid geworden op: 14 aug 2017 18:07

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door buckfast_beekeeper »

Kars-cnc schreef: 26 apr 2020 09:19 [...]
Ik was voor mijn tweede poging van plan om voor elk onderdeel een apart bestandje aan te maken en daarna alles te assembleren in een bestand. Is dat een goede werkwijze denk je?
Zo doe ik het alleszins in sketchup. Je onderdelen worden dan herbruikbaar. De verschillende onderdelen zet ik dan in een aparte layer (weet niet of dit kan in fusion). Heel gemakkelijk om bepaalde zaken voorlopig uit te zetten of net aan.
Gebruikersavatar
andrefc101
Donateur
Berichten: 3733
Lid geworden op: 26 dec 2007 08:39
Locatie: Bergen op Zoom
Contacteer:

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door andrefc101 »

Kars-cnc schreef: 26 apr 2020 09:19 Ik was voor mijn tweede poging van plan om voor elk onderdeel een apart bestandje aan te maken en daarna alles te assembleren in een bestand. Is dat een goede werkwijze denk je?
wanneer je een nieuw onderdeel tekent klik je eerst op "new component" en zorg dat deze geactiveerd is (rechts op het ronde selectievak klikken). Dan zijn alle bijbehorende sketches en bodys en wat al niet meer in dit component verankerd.
Kjelt
Donateur
Berichten: 6324
Lid geworden op: 14 jun 2007 21:51
Locatie: Eindhoven

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door Kjelt »

Kars-cnc schreef: 25 apr 2020 21:42 Een werkbereik van ca. 600 x 400 x 200 mm
Voldoende stabiel om staal en RVS te kunnen frezen, in ieder geval t/m 6mm freesjes.
Nauwkeurigheid ca. +/-0.02mm binnen 100 x 100 x 100 mm en +/-0.05 over het hele bereik.
Disclaimer: ben een mechanische newbee

Wat ik me serieus afvraag: wil je voornamelijk hout en aluminium gaan frezen en zo nu en dan ijzer en rvs ?
Of wil je ijzer en rvs gaan frezen zoals hierboven vermeld ?

Want ik zou zeggen dat als je doel ijzer en rvs is je veel beter een conventionele freesmachine kunt bouwen, je weet wel met zo'n enorm zware en stabiele kolom voor de Z as en een beweegbaar bed voor X en Y .
Zoals ik het heb begrepen althans is een portaal frees een compromis om (zeer) grote oppervlaktes te kunnen frezen. Nou vind ik 400x600 een tussengeval vandaar de vraag.
Gebruikersavatar
serum
Berichten: 5413
Lid geworden op: 08 mar 2008 20:37
Locatie: Zwolle

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door serum »

In fusion hoef je niet persé alle componenten maken en te assembleren, je loopt dan snel tegen de limieten van de link met het moederontwerp. (ik kies ervoor om dit juist niet te doen)
Aangezien je nog niet al te gemotiveerd bent om te tekenen moet je er wat meer lol in krijgen door de software wat beter te leren kennen.

Op een bepaald moment in je ontwerp moet je toch assembleren vanuit bestaande ontwerpen, (lineaire geleiders, motoren, whatever) maar die kan je allemaal weer importeren in 1 (heb je hem weer) 'new component' die je weer 'imported parts'
of 'lineaire geleiders' oid noemt. Houdt het overzicht. Ook handig is om rechtsonderin op het tandwieltje te klikken en 'component swatch color' aan te zetten. Dan zie je welke feature/actie bij welk component hoort.

En nog een ubertip, omdat je een component met een muisklikje kan bewegen gebruik 'ground' op niet bewegende delen, daarmee fixeer je ze en kan je ze niet meer per ongeluk verslepen.

Misschien is het het waard om de motoren te heroverwegen; ik vind de NEMA24 200W versie een stuk zinniger qua afmetingen. Met name voor de Z as kan in dit huidige ontwerp je motor in de weg gaan zitten als je er een langere spindel op wilt zetten. Mijn 'uitwijkmogelijkheid' voor een ATC spindel van ruwweg een halve meter lengte is een kortere motor.

Ik bejubel je plan voor de reden om je platen zo dun mogelijk te houden; dat is ook de reden dat ik mijn machine relatief compact heb gebouwd. Maar je kan een dikkere plaat nemen en deze uitsparingen geven voor de wagens/ko zodat je per saldo nog compacter bouwt? je hebt de wagens voor de X toch relatief ver uit elkaar, doe er een paar cm bij en de wagens kunnen naast elkaar en verdiept.
nico
Berichten: 81
Lid geworden op: 16 apr 2011 12:55
Locatie: Nuenen
Contacteer:

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door nico »

serum schreef: ↑
25 apr 2020 22:08
En maak de brug aan de achterkant dicht, zodat je weer een koker hebt.

De freeskrachten veroorzaken voor het meren deel torsie belastingen op de brug.
Een koker is niet torsie stijf, een pijp wel, las een pijp aan de achterkant in de koker om dit op te lossen.
M.V.G. Nico
17889
Gebruikersavatar
Sven
Berichten: 6010
Lid geworden op: 24 sep 2008 09:13
Locatie: Arnhem
Contacteer:

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door Sven »

nico schreef: 26 apr 2020 12:18 Een koker is niet torsie stijf, een pijp wel
Zoals ik het heb begrepen is het juist andersom... Pijp minder stijf dan koker.
Er wel van uit gaand dat de zijkanten van de koker dicht zijn.

Of bedoel je de weerstand tegen parallelogramvorming worden?
350 kilo 1250x1250 aluminium portaalfrees:
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=13039
Beginnen met CNC? Ontwerpen, bouwen, of toch kopen?
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=15481
buckfast_beekeeper
Berichten: 46
Lid geworden op: 14 aug 2017 18:07

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door buckfast_beekeeper »

Driehoeken brengen maximale stijfheid met een minimum aan materiaal. De eifeltoren is niks anders dan driehoeken.
nico
Berichten: 81
Lid geworden op: 16 apr 2011 12:55
Locatie: Nuenen
Contacteer:

Re: Portaalfrees in staal (concept)

Bericht door nico »

Sven schreef:
Zoals ik het heb begrepen is het juist andersom... Pijp minder stijf dan koker.
Er wel van uit gaand dat de zijkanten van de koker dicht zijn.

Vierkant voor buiging en voldoende vlees voor tapgaten, rond voor de torsie krachten.
Kies voor warmgewalst i.v.m materiaalspanningen.
zie ook zelfbouwdraaibank 14 nov 2015 17:33
M.V.G. Nico
Plaats reactie