Bouwverslag aluminium CNC-portaalfrees

[Firehunter]

Ik loop al maanden rond met allerlei ideeën, maar ik heb gewoon (nog) niet de middelen om ze uit te werken. Daarom heb ik na heeeeeeeeeeeel lang twijfelen, eindelijk de knoop doorgehakt. Ik ben van plan een CNC-portaalfrees te bouwen die veel aluminium moet gaan verspanen. En misschien wat glas- en koolstofweefselplaten. Mijn budget hiervoor is €2500-3000.

De portaalfrees zal gebouwd worden met aluminium profielen (80x80, brug 80x120) en 6060 aluminium op maat. Een combinatie van 4 NEMA34 4.0Nm stappenmotoren, bijbehorende drivers (welke?) en 16x5mm kogelomloopspindels zal het geheel in beweging moeten brengen. Hiwin HGR20 (x en y) en HGR15 (z) rails gaan alles in goede banen leiden. Het werkbereik zal ongeveer 55x45x17cm zijn.

Ik ben al enkele weken aan het rondkijken op dit forum en heb veel ideeën gejat inspiratie opgedaan. Na vele uren tekenen ben ik op het onderstaande ontwerp uit gekomen.



Het model is niet compleet, o.a. kabelrupsen, eindschakelaars en vele schroefgaten ontbreken.
Voor de loslager kant heb ik gekozen voor Igus glijlagers, is dit een verstandige keuze?
In het model ligt nu nog een dikke plaat als bodem, maar als het budget het toelaat zal dit een T-slot plaat worden.

Een aantal dingen ben ik nog niet helemaal over uit. Zoals hierboven genoemd weet ik nog niet welke drivers ik ga gebruiken. Ook de rest van de elektronica zoals voeding, controller/breakout/interface, eindschakelaars en spindel heb ik nog niet echt naar gekeken. Al denk ik dat de spindel waarschijnlijk zo'n 2.2kw eBay spindel gaat worden.

Wat is jullie mening over mijn ontwerp? Zitten er nog grote en/of kleine fouten in?

============================================================================
============================================================================

Overzicht kosten tot nu toe:
ImpulseCNC.nl

• 4x Stappenmotor NEMA23 3.0Nm
• 4x Leadshine DM556 driver
• 1x 48VDC 320W voeding
• 10m 4 x 0,75mm2 kabel (afgeschermd)
• 3m 6 x 0,14mm2 kabel (afgeschermd)
• 2.2kW watergekoelde spindel
• 230V 2.2kW Yanyang VFD
• 13x ER20 collets

Totaal: €960,-

[rkr]

ziet er allemaal stevig uit, en de X-as motoren zitten ook aan de goede kant

alleen zal je werkbereik tot buiten je werkblad lopen aan de linkerkant

[DaBit]

Overal waar je een koker of driehoek van kunt maken moet je dat doen. Dus de Z-as plaat waar de spindel aan hangt -> koker van maken, minimaal 5 zijden dicht. Het deel waar de Z-as stappenmotor zit->koker van maken, en dicht. Bevestiging X->Y: geen 2 platen met de kopse kanten op elkaar schroeven, maar ook daar een driehoek in maken. De opstaande zijkanten waar je rails op zitten zou ik persoonlijk ook een driehoek van maken of tenminste een paar driehoekige plaatjes monteren (dus de basis breder maken, en die opstaande zijkanten afschoren zoals je dat met een tent ook doet).

Verder zou ik de opstaande zijkanten dicht maken (spanen tegenhouden, stijfheid) en de brug ook 'beplakken' met aluminium plaat zodat dat, jawel, weer een koker word.

[Firehunter]

Op zich begrijp ik wat je bedoelt met het koker of driehoek maken, maar ik begrijp niet helemaal hoe ik dat overal moet toepassen. Hoe zie je dat voor je met de plaat waar de spindel aan hangt? En de bevestiging X->Y?

alleen zal je werkbereik tot buiten je werkblad lopen aan de linkerkant

Bedoel je aan de voorkant, de kant met de 2 stappenmotors? Als het goed is zit de frees nog geen cm er voorbij. Maar ik zou het werkblad inderdaad misschien dan beter enkele centimeters kunnen verlengen. Is ook weer makkelijker met het opspannen van werkstukken.

[DaBit]

Hoe zie je dat voor je met de plaat waar de spindel aan hangt?

Twee platen naar voren toe maken een U. Daar nog een plaat overheen maakt een koker. Plaat er bovenop, en de koker is aan 5 zijden dicht. Eventueel aan de onderkant nog een plaat met gat waar de spindel-as doorheen steekt als je het helemaal netjes wil doen.
De spindel zit dan ingebouwd in een rechthoekige gesloten doos, maar je tekende een watergekoelde, dus dat is geen probleem.

Je hele Z-as zou ik nog eens goed onder de loep nemen met de gedachte 'gesloten vormen zijn stijf, open vormen niet' in het achterhoofd. Da's wat simpel gesteld, maar ik vind het wel een heel bruikbaar handvat.
Die haakse verbinding tussen de twee platen waar de karretjes die over de brug lopen aan vast zitten is bijvoorbeeld ook niet geweldig als je het mij vraagt, maar aan de andere kant zijn die karretjes+rails knap stijf. Toch kunnen daar makkelijk nog 2 zijplaten tegenaan, en die hoeven niet eens dik te zijn om al fors bij te dragen aan de stijfheid.

(maar zoveel weet ik nou ook weer niet. 't is dat ik ook met mijn eigen frees bezig ben)

En de bevestiging X->Y?

Ik weet niet of het past, maar ook daar kun je volgens mij nog wel een driehoekig plaatje tussen 'horizontale' en 'verticale' plaat kwijt. Maar nu ik goed kijk: als je het brugprofiel op beide platen vastschroeft doe je hetzelfde, dus ik was wat te snel.

[hugo stoutjesdijk]

Als het goed is zit de frees nog geen cm er voorbij. Maar ik zou het werkblad inderdaad misschien dan beter enkele centimeters kunnen verlengen. Is ook weer makkelijker met het opspannen van werkstukken.

Daar moet je even over nadenken. Afhankelijk wat je er mee wilt maken, kan het ook heel makkelijk zijn als je een stukje buiten je tafel kunt frezen.( maar dan denk ik aan toch wel 150mm )
Werkstuk aan de voorkant tegen de machine spannen, en de zijkant bewerken. Of een elektronica-doos, aan de zijkant de connectors uitfrezen.

[rverhag]

Werkstuk aan de voorkant tegen de machine spannen, en de zijkant bewerken. Of een elektronica-doos, aan de zijkant de connectors uitfrezen.

Dit is absoluut het overwegen waard. Spijt dat ik hier in mijn eigen ontwerp geen rekening mee heb gehouden.

[Firehunter]

Ja, dat is inderdaad veel handiger. Ik heb het meegenomen in de wijzigingen. Ook heb ik de basis verbreed en verstevigd en twee 5mm platen toegevoegd aan de zijkant van de z-as.
Één van de redenen waarom ik dit nog niet had gedaan is, omdat ik dit allemaal door iemand anders moet laten frezen. Mijn ervaringen met cnc-frezen tot nu toe is dat het ongelofelijk duur is, vooral voor de hobby. En dat is dus weer één van de redenen waarom ik zelf een portaalfrees wil maken. Ik heb in het ontwerp dan ook zoveel mogelijk gebruik gemaakt van standaard aluminium staf-maten. Ik bedacht me echter net pas, dat ik extra verstevigende onderdelen en bijzondere vormen zelf kan frezen, zodra de machine grotendeels in elkaar zit. Dit geeft dus weer wat meer vrijheid met het ontwerpen.

De plaat waar de spindel op zit laat ik eerst nog zo, deze lijkt me stijf genoeg met de 2 rails op de achterkant.



Misschien een vreemde vraag, maar waarom zie ik de wijzigingen zoals het "overstek-frezen" en de verbrede basis niet veel op dit forum? Ondanks dat het toch wel belangrijke/handige uitbreidingen zijn.

[janplastiek]

zoek hier op cnczone eens op kopbed, zijn er toch enkele die dit op hun machine hebben

bijvoorbeeld Sven zie topic
http://www.cnczone.nl/viewtopic.php?f=8 ... bed#p69380


en ikzelf

[DaBit]

Één van de redenen waarom ik dit nog niet had gedaan is, omdat ik dit allemaal door iemand anders moet laten frezen. Mijn ervaringen met cnc-frezen tot nu toe is dat het ongelofelijk duur is, vooral voor de hobby.

Mwoah, als je het hier lief vraagt is er vast iemand die wil helpen. Het bereik van mijn huidige machine is maar 280x150mm, maar als je daarmee uitkomt....

Buiten dat is een figuurzaag of decoupeerzaag ook prima bruikbaar voor dit soort werk.

De plaat waar de spindel op zit laat ik eerst nog zo, deze lijkt me stijf genoeg met de 2 rails op de achterkant.

Mjah, ik denk daar anders over als ik zie hoe makkelijk ik een meetklokje in beweging kan krijgen op een substantieel stuk ijzer.
Die driehoekjes aan de zijkanten, waarom laat je die niet tot bovenaan toe lopen trouwens? Dan doen ze meer.

Misschien een vreemde vraag, maar waarom zie ik de wijzigingen zoals het "overstek-frezen" en de verbrede basis niet veel op dit forum? Ondanks dat het toch wel belangrijke/handige uitbreidingen zijn.

Dat 'overstek-frezen' hebben de meeste machines als bug ingebouwd zitten. Ik overdrijf:



Maarja, de tafel is 800x800mm, de rails waren 960mm lang. Afzagen is ook zo zonde he?

[Firehunter]

Buiten dat is een figuurzaag of decoupeerzaag ook prima bruikbaar voor dit soort werk.

Dat zou op zich wel kunnen voor het afkorten of voor simpele vormen/contouren. Maar het gaat mij vooral om de positionering van de schroefgaten. Dit lijkt mij belangrijk voor een nauwkeurige machine. Dat ga ik niet proberen met een duimstok een een boormachine (m'n vader is bouwvakker).

Die driehoekjes aan de zijkanten, waarom laat je die niet tot bovenaan toe lopen trouwens? Dan doen ze meer.

Ik heb er nu standaard hoekjes in gezet die bij die profielen horen, die zijn helaas niet hoger. Dan kom ik weer bij het probleem dat alles wat niet standaard is, door iemand gemaakt zal moeten worden. Ik kan dit bij één van jullie heen leggen, maar ik zou ze eventueel ook later zelf kunnen maken.

Maarja, de tafel is 800x800mm, de rails waren 960mm lang. Afzagen is ook zo zonde he?

Beter te lang dan te kort

Maar de wijzigingen die ik heb gedaan zijn dus wel zoals jij ze bedoelde?

[DaBit]

Ja, het is wat ik bedoelde. Alleen zou ik die driehoekjes van je verbrede basis dus verder omhoog laten lopen. Tenzij de profielen vreselijk haaks gezaagd worden is die schroefverbinding tussen 'staanders' en het profiel waar de rails op zitten nou net wat je wil ondersteunen zou ik zeggen. Zo kort als de hoekjes nu zijn doen ze niet zo heel veel lijkt me. Maar ik heb de wijsheid ook niet in pacht, en al helemaal geen jarenlange ervaring met het construeren van machines.

Dan zou ik ze eerder nu weglaten en naderhand toevoegen als je ze zelf kunt maken of als een ander ze voor je wil maken; die standaardhoekjes kosten immers ook niet niks.

En zijplaatjes maken, de gaten daarin boren, etc. kan prima met normaal boor/meetgereedschap. Hoe denk je anders dat de gaten voor de rails in mijn tafel en ondersteunende strips komen? Juist ja, accutolletje. De laatste 15% van de gaten heb ik met een magnetische-voet boormachine kunnen doen, maar daar word je alleen wat minder moe van.

De truuk die voor mij werkt is dat je niet aftekent met een duimstok, maar een malletje maakt zodat je in het midden van de kopse kant van de plaat een centerpuntje kunt zetten bijvoorbeeld. Dat malletje kun je omdraaien en zo zien of je ook goed zit. Maar zelfs al zit je er iets naast, dan nog zit je er telkens hetzelfde naast.

Deze is niet helemaal eerlijk, want ik heb dus wel een freesmachine:

Maar je moet me maar op de blauwe ogen geloven dat ik dit met een winkelhaak, accutol, geodriehoek en willekeurig stukje staal/alu/kunststof/hout/whatever ook kan.

[Firehunter]

Misschien ben ik te perfectionistisch, maar wat is er mis met perfectie?

Ik zal dan proberen alles zoveel mogelijk zelf te doen. Al zullen er wel enkele delen zijn die gefreesd moeten worden.
In ieder geval bedankt voor de tips tot nu toe! Heeft iemand anders nog op/aanmerkingen over het ontwerp?

Ook ben ik benieuwd wat jullie mening is over het gebruik van Igus glijlagers aan de loslager kant voor de kogelomloopspindels.

[DaBit]

Misschien ben ik te perfectionistisch, maar wat is er mis met perfectie?

Niks, zolang het tenminste niet voorkomt dat je ook eens wat maakt. Sommige mensen zijn zo perfectionistisch dat een ontwerp nooit van papier af komt.

Ik zal dan proberen alles zoveel mogelijk zelf te doen. Al zullen er wel enkele delen zijn die gefreesd moeten worden.

Gewoon even hier vragen.

Ook ben ik benieuwd wat jullie mening is over het gebruik van Igus glijlagers aan de loslager kant voor de kogelomloopspindels.

Ik zie er zo geen bezwaar tegen, maar ik zie ook niet wat er mis is met een gewoon BK12/15/whatever lagerblokje.