Frees_UNP280 in FreeCAD.

[FreesKever]

Een tijdje terug was ik nieuwschierig naar hoe ik een CNC frees machine zou bouwen als ik hem van UNP280 profielen zou maken.
Ik heb toen de tekening gedeeltelijk uitgewerkt in FreeCAD, maar ik ga deze machine niet bouwen, dus een aantal details heb ik niet uitgewerkt.
Het concept ziet er echter veelbelovend uit.

De keuze voor UNP profielen heb ik genomen omdat dit het goedkoopste staal is (per kg), en omdat de flenzen relatief dikwandig zijn.
Op youtube staan een aantal VMC's die van koker profielen zijn gebouwd, met daarop stalen strips om de geleidingen op te monteren. Ik vond dit geen goed idee omdat zulke kokers duurder zijn, (dubbele prijs per kg) en er met de strips vaak veel laswerk aan zit, en dus kromtrekken / uitgloeien en vlakken.

Met de UNP profielen kun je een kant vlakken (b.v met een slijptol en na schrapen op de geslepen basis plaat), en dit is nog minder werk als je eerst b.v. een 30mm brede strip lijmt op de UNP profielen op de plaatsen waar de geleidingen moeten komen.

Ik heb er ook rekening mee gehouden dat hij relatief eenvoudig te bouwen is met weinig gereedschap.
Daarom heb ik als basis een bed genomen van een plaat geslepen C45, die je kunt gebruiken om de rest van de machine te vlakken en uit te lijnen.

Voor de Z-as heb ik een "universele plaat" getekend met een gatenpatroon op een vast raster.
Deze plaat kan geboord / getapt worden op de machine zelf, door b.v. de hoofdspindel tijdelijk op de XY tafel te monteren. Dit kan je ook weer omdraaien. Door de hoofdspindel met een tussenstuk een stukje links of rechts van het midden te monteren kan je met de machine zelf T-gleuven of een gaten patroon maken in de XY tafel zelf.

De UNP280 profielen zweven wat in de lucht op het moment, en moeten nog stevig aan elkaar bevestigd worden.
Een optie is om er kokers van te maken door er staalplaat over te lijmen. een andere optie is om ze (gedeeltelijk) in (epoxy) beton te gieten.
Ook kan het geheel gelast worken, maar dan moet het ook worden uitgegloeid en vlak gefreesd.

UNP280 is vrij willekeurig gekozen. Omdat ik de FreeCAD tekengin bijgevoegd heb, is het vrij eenvoudig de machine te veranderen naar een andere maat profiel.

Ik deel hierbij wat ik tot nu toe getekend heb. Misschien heeft iemand intresse dit verder uit te werken.
Als licentie geef ik hem vrij als "Public Domain". Doe ermee wat je leuk vind.
Als je ermee aan de slag wilt, is een berichtje terug wel leuk natuurlijk.

Mill_UNP280_Screenshot_2021-12-10_10-14-44.png

[FreesKever]

Gereserveed voor opmerkingen.

[keesfrees]

Leuk, ik speel ook al langer met de gedachte om een tafel voor een portaalfrees te maken met gestapelde balken.
Lekker simpel en doeltreffend.
Maar dan met I of H profiel, dat voelt beter wegens symmetrische vervorming bij kracht en temperatuur wisseling.
En dan niet lassen maar bouten, klemmen of ruime gaten met een stukje kunststof plaat er tussen.

Ik heb je freecad tekening kunnen openen, dat werkt dus, ik ben helaas nog niet thuis in freecad.
Er kwam wel een heel aantal regels foutmeldingen onder in beeld tevoorschijn, dat venstertje klikte ik dicht en nu kan ik niet meer vinden hoe dat terug te krijgen.

[Sven]

Houd er rekening mee dat warmgewalste profielen zoals hier toegepast zijn niet vlak, niet recht en niet haaks zijn.

Je zal er altijd aan moeten frezen, of heel, heeeeel veel moeten uitvullen of moeten shimmen om het resultaat werkend te krijgen.

[keesfrees]

Inderdaad, zo goed mogelijk uitvullen, dikke plaat MDF er op en vlakfrezen.
In geval van een portaalfrees voor platen dan.

[assink]

En geen van deze profielen zijn erg torsiestijf.
Ze kunnen best zwabberen, let daar maar eens op als ze een staanconstructie aan het opzetten zijn.

Dan zou ik nog het liefst voor HEB/HEM profielen gaan, die zijn nog mooier dikwandig, en dan ribben in het lijf van de balk lassen.

[FreesKever]

Een aantal dingen van mijn idee zijn niet goed overgekomen.

En geen van deze profielen zijn erg torsiestijf.
Ze kunnen best zwabberen, let daar maar eens op als ze een staanconstructie aan het opzetten zijn.
Dan zou ik nog het liefst voor HEB/HEM profielen gaan, die zijn nog mooier dikwandig, en dan ribben in het lijf van de balk lassen.

UNP is beter dan H.
Een UNP profiel op zich is niet torsie stijf. dat is waar.
HE is echter ook niet torsie stijf. Voor torsie stijfheid heb je een gesloten koker nodig.
Maar door er twee tegenover elkaar te zetten, en dan met schetsplaten te verbinden maak je een gesloten koker, en die is wel erg stijf.

Als je van een HE profiel een gesloten koker wilt maken, dan moet je hem aan 2 kanten dicht lassen.
Als je twee UNP profielen aan elkaar last (korte hecht lassen zijn sterk genoeg en met minder warmte inbreng heb je minder vervorming).

De schetsplaten has ik simpelweg nog niet getekend in het bovenvermelde concept, dus dit misverstand is begrijpelijk.

Zelfs zonder lassen (en las vervorming) kun je met UNP vrij gemakkelijk stijve construkties maken, door te lijmen.
De flenzen van UNP profielen geven ook een groot lijm oppervlak. Lijm is niet echt sterk, zeker niet ten opzichte van staal, maar 25N/mm2 is vrij gemakkelijk haalbaar en in combinatie met het oppervlak toch erg sterk.

Stel:
Je neemt 4 UNP profielen en maakt daar een raam werk van.
Dan lijm je daar aan onder en bovenkant een staalplaat op met geschikte lijm.
Dan heb je een doos die aan alle kanten dicht is. en erg stijf.
Het is ongeveer het beste wat je kunt maken. Al het materiaal zit aan de buitenkant, waar het aan de stijfheid bij draagt.

Het is ook erg flexibel. De UNP profielen kun je recht onder geleidingen zetten, je kunt er dwars een diagonaal in zetten, of verder verstevigen waar gewenst.

Omdat UNP ook een vlakke buitenkant heeft, ziet je machine er ook netjes uit als je dit aan de buitenkant doet.

Voor b.v. de brug van een portaal frees komt dit best dicht bij het ideaal.
UNP is (per kg) veel koedkoper als kokers (die zijn 2x zo duur per kg)
Met 2 UNP profielen, en 2 lange platte strips heb je dan snel een koker in elkaar gelijmd op de maat dat je je portaal wilt hebben.
Voor de geleidingen boor je dan gaten door de stalen strip, en je tapt gaten in de UNP. Daarmee klem je gelijk de lijmverbinding vast en daarmee wordt de betrouwbaarheid van de lijmverbinding ook veel minder belangrijk.

Wat opmerkingen van Sven & Keesfrees betreft:
Idd. UNP is niet haaks, vlak of recht. Maar dat heb ik ingecalculeerd.

Het idee onder dit concept is, om zo een machine verder aan z'n eigen schoenveters omhoog te trekken:

Je koopt 1 plaat geslepen C45, iets van 1000x350x50 of zo. Afhankelijk van de machine die je wilt maken. 1000mm is de langste standaard maat voor geslepen staal. C45 (1.1730) is ook het goedkoopste staal dat in vlak geslepen vorm wordt geleverd.
dunne strips geslepen C45 zijn ong. 5x duurder dan WGW plat, maar bij de grotere en dikkere stukken is het prijsverschil met construktie staal een stuk kleiner.

Die plaat gebruik je voor 3 doeleinden.

Ten eerste misbruik je hem als vlakplaat.
Er zijn technieken waarmee je de referentie kunt controleren, ook al heb je geen andere referentie.
B.v: meten, 180 graden draaien, nog een keer meten.

Ten tweede, Hier schroef je de geleiders op. Dit is de langste geleiding van de machine.
Deze geleiding gebruik je als referentie om de andere geleidingen zelf recht te frezen.
Je hebt dus een "een-assige-freesmachine" gebouwd. Die je kunt afstellen door b.v. een frees spindel met bouten vast te schroeven op de "schetsplaat". Afstellen doe je met een meetklok. Het is een gepruts, maar je hoeft het maar een paar keer te doen.

Met de 180 graden techniek kun je een geleide rails samenstelling maken voor een andere as, en dan de 2 geleidingen met elkaar vergelijken.
De eerste keer dat je een geleiding op bouwt op de C45 plaat, heb je een vlakke referentie in een richting. Als je een tweede hebt gemaakt, dan kun je die haaks monteren, en die dan gebruiken om de geleidingen op de C45 plaat in de andere richting uit te lijnen, en de 180 graden methode gebruiken om jezelf te controleren.

Ten derde:
Als de machine klaar is, dan is deze plaat de opspan tafel geworden.

Nog even ter duidelijkheid:
Dit is geen methode die een commerciele machinebouwer normaliter toe zal passen, want het kost veel te veel tijd, en is daardoor erg duur.
Normaliter wordt een freesmachine vlak gefreesd op een grotere frees machine.

Portaalfrees_Okuma.jpg

Maar ergens houd dit concept op.
De allergrootste Freesmachines beginnen met een hele zware betonnen fundering (echt meters de grond in), en daar bovenop wordt dan de machine opgebouwd in kleine stukken die dan onderling ten opzichte van elkaar worden uitgelijnd.

[hugo stoutjesdijk]

Ten tweede, Hier schroef je de geleiders op. Dit is de langste geleiding van de machine.
Deze geleiding gebruik je als referentie om de andere geleidingen zelf recht te frezen.
Je hebt dus een "een-assige-freesmachine" gebouwd. Die je kunt afstellen door b.v. een frees spindel met bouten vast te schroeven op de "schetsplaat". Afstellen doe je met een meetklok. Het is een gepruts, maar je hoeft het maar een paar keer te doen.

Bij deze stap vraag ik me af hoe je die geleider recht vastgeschroefd krijgt.
Rechtheid meten zonder echte hulpmiddelen is punt 1 van de lastige punten bij het bouwen van een machine.

En zoals je weet, als de fundering niet klopt.....

[andrefc101]

Een machine bouwen met als uitgangspunt dat de profielen lekker goedkoop zijn, vind ik nu niet echt een goed onderbouwd motief.
En zeker al geen garantie voor een goede machine!

[FreesKever]

Een machine bouwen met als uitgangspunt dat de profielen lekker goedkoop zijn, vind ik nu niet echt een goed onderbouwd motief.
En zeker al geen garantie voor een goede machine!

Wil je dan beweren dat prijs geen enkele rol speelt bij het bouwen van een machine?

[FreesKever]

Ten tweede, Hier schroef je de geleiders op. Dit is de langste geleiding van de machine.
Deze geleiding gebruik je als referentie om de andere geleidingen zelf recht te frezen.
Je hebt dus een "een-assige-freesmachine" gebouwd. Die je kunt afstellen door b.v. een frees spindel met bouten vast te schroeven op de "schetsplaat". Afstellen doe je met een meetklok. Het is een gepruts, maar je hoeft het maar een paar keer te doen.

Bij deze stap vraag ik me af hoe je die geleider recht vastgeschroefd krijgt.
Rechtheid meten zonder echte hulpmiddelen is punt 1 van de lastige punten bij het bouwen van een machine.

En zoals je weet, als de fundering niet klopt.....

Stap 1:
Een setje HGR20 railzen heeft 6mm gaten, maar is voor M5 bouten bedoeld.
De eerste keer dus een rij gaten boren & tappen die goed genoeg zitten is niet zo een probleem.

Stap 2:
Je legt de plaat C45 van oost naar west op de grond, en schroeft de railzen vast en bouwt een as op.
De rails ligt hoog / laag goed, ik ga er even vanuit dat een geslepen plaat C45 vlak is.

Stap 3:
Je rails is zo krom als een banaan met rheuma, maar hoe krom weet je nog niet.

Stap 4:
Je pak een stalen koker, beetje stevig, b.v. 50x50x5, en daarop schroef je een enkele HGR rails met een wagen. Die rails leg je ook van oost naar west aan de noord kant van de C45, en je stelt de rails zo af dat bijde railzen gelijk lopen. Je hebt nu twee identieke bananen.

Stap 5:
De rails die op de 50x50x5 koker zit draai je om. Hij blijft oos-west, (met dezelfde kant oost), maar de wagen hangt nu aan de rails, richting aarde i.p.v. de sterrenhemel.

Stap 6:
Die twee bananen liggen nu dus niet meer lepeltje-lepeltje, maar met de punten tegen elkaar. (of in 't midden, maakt niet uit).

Stap 7:
Je maakt een tabel en shrijft de verschillen op in een tabel. Je meet b.v. bij elke bout (60mm op een HGR20 rails).

Stap 8:
De railzen op de C45 schroef je los, en je stelt hem weer opnieuw af, maar op de helft van het gemeten verschil. want tussen die twee bananen ligt een rechte lijn.

Stap 9:
De rails op de 50x50x5 koker stel je weer gelijk af met de railzen op de C45.

Stap 10:
Terug naar stap 5.
Dit blijf je herhalen tot je geen verschillen meet na het omdraaien. Je hebt nu twee rechte bananen.

Stap 11:
Zelfcontrole.
Je draait de 50x50x5 koker om. Oost naar West, en West naar Oost en je meet het nog een keer met de wagen naar de hemel, en met de wagen naar de aardbol. Als er iets nog krom was dan meet je dit.

Je hebt nu ook een rails op een 50x50x5 koker die (in een richting!) recht is afgesteld.
Je kunt deze koker 90 graden draaien in de lenge as (Oost-West) en dan meten of de C45 plaat zelf wel vlak is.

Normale mensen kopen een rechte rij, maar voor een hobbyist die onder de plak zit en het met een klein budget moet doen is dit een methode die goed kan werken.

---------------------------
Ik heb al een bosje video's gezien over schapen, o.a. de "Richard King" video's, maar ik had eigenlijk geen idee wat zo een rechte rij eigenlijk echt kost.
Afgelopen middag was ik toevallig aan het snuffelen bij Hogetex (via een link vanaf dit forum) en daar verkopen ze die dingen.
Ik heb vanmiddag gelijk een composiet screenshotje gemaakt voor mijn eigen verzameling.

Montage_Rei_DIN874_Hogetex.png

Ze hebben ook kortere reien van een simpeler model.

Ik heb geen enkele affiliatie met die winkel. Ik wil ook niemand aanraden om bij die winkel iets te kopen. Het plaatje is niet als reclame bedoeld.
Het plaatje is alleen bedoeld als hoe zo een rei er uit ziet en als een prijsindicatie voor dergelijke dingen.

[skillalot]

Stap 1, maak een paar overuurtjes voor wat extra budget
Stap 2, las een frame in elkaar, als je een beetje kan lassen dan valt dat kromtrekken reuze mee. Al dat gekloot met alles in elkaar bouten altijd, snap dat echt niet dat mensen daar voor kiezen. En bij t minste of geringste verschuift de boel en ben je weg...
Stap 3, laat de boel uitgloeien, dat zijn echt de kosten niet, om en nabij de 150 euro heb je de boel wel uitgegloeid
Stap 4, nabewerken die handel, als je machine niet te gek groot is kan dat vaak wel bij iemand met een degelijke freesbank thuis. En dan gewoon nette aanslagen frezen waar je de boel zo tegenaan kan trekken, ipv tot in den treuren gaan zitten stellen en doen.

Een hoop gaan altijd zo liggen beknibbelen op een paar kilo ijzer, of wat andere kosten, en uiteindelijk ben je zo ontzettend veel extra tijd kwijt en heb je iets wat het net niet helemaal is. Dan kun je beter in de helft van al die extra tijd wat overuurtjes maken en het gewoon goed doen!

[andrefc101]

Een machine bouwen met als uitgangspunt dat de profielen lekker goedkoop zijn, vind ik nu niet echt een goed onderbouwd motief.
En zeker al geen garantie voor een goede machine!

Wil je dan beweren dat prijs geen enkele rol speelt bij het bouwen van een machine?

Ik denk inderdaad dat een fatsoenlijk budget wel helpt…

[FreesKever]

Willen jullie alsjeblieft stoppen met die negatieve prut.

Er zijn een heleboel redenen waarom mensen liever iets leuks maken voor zichzelf in plaats van geld bij elkaar harken als een loonslaaf.
Dan zijn er ook nog studentjes met een krantenwijk, gepensioneerden met een AOW en mensen die een baan hebben waar ze blij zijn als ze om 17:00u weer naar huis mogen.

Wat is het nut van een model draaibank maken van 3cm lang, zoals Joe Pi doet?
Mensen verschillen nu eenmaal en als je liever voor de baas gaat werken dan prutsen met schroefjes dan raad ik je aan om dat te gaan doen zonder er hier over te zeuren.

En wat budget betreft.
Je hebt inderdaad een redelijk budget nodig om een "fatsoenlijke" machine te bouwen, maar wat een "fatsoenlijke" machine is, en wat voor budget je daarvoor over hebt is ook voor iedeen anders.

De machine die ik wil bouwen gaat vermoedelijk 300kg tot 400kg wegen. En of je staal dan 2EUR/kg of 4EUR/kg kost is dan toch een verschil dat op kan lopen tot 800EUR. Dat is niet schrikbarend veel geld, maar die 800EUR vind ik niet echt verwaarloosbaar, en best de moeite waard om eens diep over na te denken.

Daar komt ook nog bij dat ik al lang geleden heb besloten dat deze machine het niet gaat worden voor mij.
Ik wil geen "standaard" machine ontwerpen.
Ik wil ook geen "standaard" machine kopen.
Iets wat je op de hobbie markt nauwelijks ziet zijn kombinatie machines waarop je kunt frezen, en waarmee je ook kunt draaien.
Er zijn wel wat "draaibanken met freeskolom" maar dat zijn vrij hopeloze compromissen.
Op de professionele markt zijn er wel CNC machines die kunnnen draaien en frezen, maar die ga je niet bij elkaar sparen met een paar uurtjes overwerken.

Voor mij is het een hobbie.
Ik vind het leuk om uit te vogelen hoe je met minimale middelen zelf tot een resultaat kunt komen dat (bijna) gelijkwaardig is aan een "professionele" machine. In het ideale geval ontwerp ik een machine die:
* Kan draaien & frezen, zonder het slechte compromis van die hobby machientjes.
* Redelijk goed is na te bouwen met een beperkt budget en ruimte (kleine schuurtjes in de achtertuin enzo)

Als je dat niet interessant vind, ga dan gewoon ergens anders je eigen ding doen en negeer deze draad, in plaats van commentaar toevoegen wat niets toevoegt.