CNC portaalfrees bouwen | Stalen frame met aluminium substraat

[iKoenvd]

Hallo allemaal,

Ik deel graag de voortgang van mijn zelfgemaakte CNC portaalfrees. Ik documenteer het proces ook op mijn YouTube-kanaal, Krafted by Koen. Hier is een overzicht van wat ik tot nu toe heb gedaan, inclusief links naar video's van het bouwproces.

Het bouwen van het Frame
De eerste stap was het construeren van het frame. Ik heb gekozen voor staal vanwege het gebruiksgemak en de betaalbaarheid. Mijn belangrijkste criteria voor het frame waren dat ik de machine met mijn palletwagen kan oppakken en verplaatsen, de ruimte onder de tafel te maximaliseren voor opslag, en dat hij door de deur van mijn werkplaats past. Daarnaast wilde ik de mogelijkheid hebben om een verticaal montagesoppervlak te hebben.

Om aan deze eisen te voldoen, heb ik het frame in twee delen ontworpen: de tafel met de vier buitenste poten en diagonale verstevigingen, en een binnenframe met de twee binnenste poten en dwarsbalken. Hierdoor kan ik een plaat op de dwarsbalken monteren opslag en tegelijkertijd dienen die dwarsbalken de machine mee op te pakken. Als ik hem ooit uit de werkplaats moet verhuizen, kan ik eenvoudig het binnenframe verwijderen. Ik moet hem namelijk door mijn werkplaatsdeur draaien en de middelste poten en dwarsbalken zitten anders in de weg.

Ik heb het staal op maat gezaagd besteld, wat het voorbereiden en lassen veel gemakkelijker maakte.

Als je geïnteresseerd bent, kun je de video hier bekijken:


Het Installeren van de Lineaire Geleiders
Met het frame klaar, ging ik verder met het installeren van de lineaire geleiders. Dit is een cruciale stap om genoeg precisie en een soepele werking te behalen. Ik wilde een machine bouwen waarbij ik niet afhankelijk ben van perfect gefreesde of geslepen montagevlakken, dus heb ik ervoor gekozen om geëxtrudeerde aluminium sleufprofielen als substraat te gebruiken. Ik heb de profielen aan het stalen frame bevestigd en uitgevuld om een recht en vlak montagesoppervlak voor de geleiders te creëren.

Om de rechtlijnigheid te meten, heb ik een simpel hulpstuk gemaakt om een pianosnaar als rechte referentie te spannen. Met deze opstelling kon ik de profielen nauwkeurig in het horizontale vlak uitlijnen totdat ze recht en vlak waren, en vervolgens afzonderlijk de geleiders in het verticale vlak aanpassen. Ik heb de ene kant op deze manier afgesteld en voor de andere kant heb ik de eerste kant gebruikt als referentie. Voor de brug- en Y-koetsen heb ik onderdelen laten lasersnijden uit 6mm dik staal, wat het lassen makkelijker en nauwkeuriger maakte. De brug zelf is gewoon een groot aluminium sleufprofiel.

Je kunt het volledige installatieproces hier zien:


Toekomstplannen
Om te zien wat voor soort projecten ik met deze machine wil maken, kun je mijn website bezoeken op kimenkoen.nl. In de toekomst zal ik het maken van deze projecten ook documenteren, dus mocht je dat willen volgen kun je abonneren op mijn YouTube-kanaal. Voel je vrij om opmerkingen achter te laten of vragen te stellen. Feedback en suggesties worden gewaardeerd. En hopelijk zijn deze video's en berichten nuttig en inspirerend voor je eigen project.

Dit project werd mogelijk gemaakt door de "makersregeling" van de Gemeente Breda.

[spikee]

Mooie machine, veel plezier er mee!

[iKoenvd]

De volgende fase is afgerond. De mechanische delen.

Ik heb weer een filmpje gemaakt.


De aandrijving gebeurt voor de X en Y as met tandheugels (Moduul 1.5) en tandwielen (20 tanden) en voor de Z as met een balschroef (16x5).
Voor de X en Y as heb ik ook een reductiesysteem ontworpen van 3:1 met een tandriemen.

De Z as loopt ook op lineaire geleiders (15mm), maar de geleiders zijn bevestigd aan de Z plaat (gemaakt van een 150x50x10mm Alu U-profiel) en de lagerblokken zitten op de Y loopwagen. Dit is niet gangbaar, maar levert wel een aantal voordelen op nml. De geleiders geven wat extra stevigheid aan de Z plaat (hoewel ik niet denk dat dit nodig is vanwege dat ik dat flinke U-profiel gebruik) en de afstand tussen de frees en het eerste lagerblok is altijd zo klein mogelijk i.p.v. een constante afstand (altijd op zijn verste).
De Y as loopwagen heb ik zo compact mogelijk ontworpen. Dit is een beetje een gepiel met assembleren, maar is wel goed gelukt.

Voor de Z as heb ik een closed-loop 2Nm NEMA23 stappenmotor gebruikt.
Voor de X en Y as heb ik closed-loop 12Nm NEMA34 stappenmotors gebruikt.

Dat zijn geloof ik zo'n beetje de belangrijkste punten om te benoemen bij deze fase van het project. De volgende fase is de elektronica.

[Superkees]

Indrukwekkend. Maar wat ik mij afvraag: je lijnt de geleiders horizontaal uit, maar hoe heb je ze verticaal uitgelijnd?

[iKoenvd]

Indrukwekkend. Maar wat ik mij afvraag: je lijnt de geleiders horizontaal uit, maar hoe heb je ze verticaal uitgelijnd?

Dankjewel! Een goede vraag wel. Ik heb daar ook nog niet dé manier voor gevonden (daarom heb ik het ook niet getoond in de video).
Ik heb twee snaren diagonaal, gekruist gespannen. Een snaar op een hoogte van X tov een referentiepunt op het frame en de andere op X+snaardikte. Als ze in het midden op het kruispunt precies raken weet je dat de 4 referentiepunten in één vlak liggen. Zo niet kun je de X afstand uitvullen tot de twee snaren raken en als je dan de gebruikte vulplaatjes op de referentiepunten achterlaat is dat je vlak.
Ik had geluk en mijn referentiepunten waren goed. Die punten heb ik vervolgens weer gebruikt om de snaar paralel aan de rails te spannen en zo de hoogte van de rails goed te krijgen.
Na het plaatsen van de brug heb ik nog een digitale hoekmeter gebruikt om te controleren of de brug overal hetzelfde was en dat was zo.
Het zijn geen ideale methodes, want ik kan moeilijk zeggen wat nu de graad van precisie is. Maar ik verwacht dat het goed genoeg is voor mijn doeleindes.

[Arie Kabaalstra]

Leuk gevonden om een tandwieltje te gebruiken voor de spatiëring van de gaten in je Tandheugels!..

't is een indrukwekkend formaat machine aan het worden, zeker vergeleken met mijn freesbankje van amper 28 x 14 Cm... , maar nou heb ik ook nog een portaalmachientje staan die 45 x 27 Cm meet..
de portaalsteunen, met die ribben erop, dat geeft een stijf geheel zonder al te veel lasnaden, dat is altijd goed voor de nauwkeurigheid.

[hfjbuis]

Mooie bouw en handig gevonden die pianosnaar om de uitlijning te controleren.

[Arie Kabaalstra]

Mooie bouw en handig gevonden die pianosnaar om de uitlijning te controleren.

echter blijft dan wel de vraag.. tot welke toon moet je em dan stemmen?.. Ik zou me niet kunnen beheersen denk ik.. als er ergens een snaar op zit, dan moet ie spelen.. :)
Maar zonder gekheid.. er zijn machines die voor de uitlijning gebruik maken van een snaar.. een Railstopmachine werkt voor zover ik begrepen heb ook met een snaar om de uitlijning van de rails goed te krijgen..
en een meting over 2 punten, en daarvan de lengte.. is ook een bekend trucje om dingen uit te lijnen, of om te kijken of ze nog recht zijn.. kijk maar eens in een autoschadebedrijf.. daar gebruikt men vaak een soort Stokpasser om referentiepunten in een auto te controleren, en zo te zien of ie recht is.. of nog niet..

[André-R]

Wauw dat wordt een mooie machine. Dank ook voor de goede filmpjes, heel inspirerend !