Vragen over zelfbouw portaalfrees met servo's en rack/pinion aandrijving

[FreesKever]

Zo een lastafel als inspiratie is wat om over na te denken.
Maar zo een bouwpakket is voor een lastafel, en niet voor een CNC machine, en er moet dus aardig wat aan veranderd worden om er een CNC machine van te maken.
Als je er alleen railzen & kogelomloopspindels en motoren op schroeft dan heb je een niet echt geweldige machine.

Ik heb even naar de site van de lastafelshop gekeken, en een filmpje waarin zo een tafel van een bouwpakket wordt gemaakt, en in elkaar wordt gelast bovenop een rode stalen hefbrug.

er zit erg weinig vlees onder de tafel, en in het midden wordt er een verstevings strip onder gelast.
Het is erg moeilijk om zo een tafel op die manier echt vlak te maken.

Een betere methode:
Pak wat UNP profielen (Ik ben dol op UNP voor CNC machines, omdat het veel stijfheid geeft (per gewicht(=prijs) in een richting, en omdat het gemakkelijk is te combineren in complexere construkties omdat het vlak is aan een buitenkant)

Boor er elke 10 cm een gat in.
Stop dan een bout in elk gat, met aan elke kant een moer.
Las de bout koppen aan de staalplaat.
Draai het om en stel de staalplat vlak door de moeren te verdraaien.
(Variant: stukken draadeind, met 3 moeren, en las dan een moer aan de staalplaat).

Zo een gatenpatroon in een opspan tafel is een veel gebruikte methode, maar ook daarvoor hoef je geen lastafel te kopen.
Maak eerst je machine, en laat hem dan zelf zijn gatenpatroon boren of frezen. Dan zit het patroon ook gelijk recht ten opzichte van de machine assen (of ze zijn allebij even krom :) )

Nog een variant:
Het lijkt er op dat strip aanzienlijk goedkoper is dan plaat.
Ik gebruik Limtrade voor prijs vergelijkingen.
Een staal plaat van 10mm dik kost >>> 336/80 = 4.2 EUR/kg.

https://www.limtrade.nl/wgw-plaat-2000x1000

Strip van 500x10 kost >>> 91/40 = 2.275 EUR/kg (500 is de breedste maat strip).
https://www.limtrade.nl/wgw-strip-500

Met strips heb je ook extra mogenlijkheden. Je kunt er b.v expres een spleet tussen laten, zodat je er bijvoorbeeld T-gleuf moeren of lijmklemmen bij kunt gebruiken. Wat dat betreft zou ik smallere stukken strip nemen, die kombineren met balken er onder en het dan later afstellen. Kijk eens op youtube naar de lastafel van FireBallTool.

Als je meer ruimte laat tussen de strips, dan kun je alle spanen gemakkelijk die gleuven in vegen, wel met een opvang bak eronder natuurlijk.

Als ik naar de prijzen kijk tussen staal strips en zo een lastafel bouw pakket, dan betaal je voor een heleboel onderdelen die je niet wilt hebben voor een CNC machine.

Nog een tip:
De zijkant van WGW strip is niet haaks. Dit kan lastig zijn voor T-gleuf moeren.
Als je T-gleuven wilt, maak ze dan iets te smal, en frees de randen haaks met je eigen machine.

[FreesKever]

Nog een idee.
Als je draadeinden hebt waar strips (of tegels, zoals FireballTool) op zet, dan kun je een tegel vervangen als je hem beschadigd hebt.

Je kunt ook een paar van zulke tegels vervangen door iets met b.v. een vacuum systeem gentegreed in de tafel.

[demian]

Ik heb nu deze spindle (Rattm 2.2KW 220V)

https://nl.aliexpress.com/item/1005003317670214.html

en deze VFD van HuangYang in mijn winkelmandje staan.

https://nl.aliexpress.com/item/1005003638307719.html

Dat is een slechte kombinatie.
De spindel is een 2-polige motor, en die heeft 800Hz nodig om zijn maximale toerental te berijken en die frequentieregelaar gaat maar tot 400Hz.

Ik dacht ergens gelezen te hebben dat ik de VFD zwaarder moest kiezen dan het vermogen van de spindle, maar ik twijfel daar ook weer over, ik bedoel, waarom is er dan een 2.2KW VFD die matched met een 2.2KW spindel? Ik zag dat een 4.5KW RATTM met ATC wordt begeleid van een 5.5KW VFD in een pakket wat op aliexpress wordt aangeboden.

Het klopt allemaal, maar verschillende mensen (en bedrijven) kijken er op verschillende manieren tegenaan.
Motoren kun je een korte tijd overbelasten. Na een tijdje wordt hij dan te heet, en als de overbelasting blijft, dan gaat het roken.

Fabrikanten aan de west kant van deze bol begrijpen dat, en een frekwentieregelar van van 2kW, kan dan gedurende een korte tijd 2,5kW leveren.
Bij andere fabrikanten mag je al blij zijn als een frequentie regelaar het vermogen kan leveren wat op het typeplaatje staat.

Bij de "goedkope" frequentie regelaars uit een bekend land is er soms ook twijfel over de kwaliteit van die frequentie regelaars. Over het algemeen is electronica niet blij met warmte. Betrouwbaarheid en levensduur gaat achteruit bij stijgende temperatuur, en je kan er op gokken dat als je een iets grotere frequentie regelaar koopt, dat hij dan langer mee zal gaan omdat hij koeler blijf en niet op het randje van zijn kunnen belast wordt. Maar het blijft een gok, voor een groot gedeelte omdat je niet weet wat de filosofie is van de fabrikant van jouw regelaar.

Voor een eerste motor wil ik aanraden om een set te kopen. Dan hoef je niet na te denken over bovenstaande afweging, en je maakt geen fouten zoals een 2-polige motor met een 400Hz frequentie regelaar.

Hee freeskever, dank voor je uitgebreide toelichtingen!

Maar ik snap iets nog niet helemaal, de regelaar en frees gaan allebei tot max 400hz maar toch zou ik 800hz nodig hebben voor de regelaar omdat de frees tweepolig is?

[hugo stoutjesdijk]

Maar ik snap iets nog niet helemaal, de regelaar en frees gaan allebei tot max 400hz maar toch zou ik 800hz nodig hebben voor de regelaar omdat de frees tweepolig is?

Waarschijnlijk een begripsverwarring over polen en poolparen.
https://nl.wikipedia.org/wiki/Dahlander ... %2050%20Hz.)

[WillyH]

Hmm, dat begrijp ik niet helemaal. Ik heb, ook via Rattm een pakket aangekocht van 2.2Kw spindel (identiek aan deze in de link hierboven https://nl.aliexpress.com/item/1005003317670214.html ) met bijpassende Fuling VFD. Op het typeplaatje van de spindel staat 2poli (driefase aansluiting) en 400Hz, 24.000 rpm. Als ik het goed begrijp zou met de Fuling VFD (max600Hz) slechts 12.000rpm gehaald kunnen worden als die standaard ingesteld staat op 400Hz?

[assink]

Kijk voor dit formaat machine eens naar de mechmate.
Zijn je al velen voorgegaan met bouwen, en het concept werkt nog steeds na 20 jaar blijkbaar.
Hoef je het wiel niet helemaal zelf opnieuw uit te vinden.

[FreesKever]

Oops.
Ik had naar het type plaatje op de foto gekeken, daarop staat "Poli: 2".

Wat voor een idioot heeft het nu voor elkaar gekregen om polen en pool paren door elkaar te halen?
Unipolaire magneten bestaan helemaal niet.

In de omschrijving staat inderdaad 400Hz.

Is het je wel eens opgevallen dat ongeveveer alle inductie motoren op 2800 of 1400 rpm draaien?
Dat is 1 of een halve omwenteling van de net frequentie (met een beetje slip er af, andes zou het 50Hz*60s = 3000rpm zijn.

[FreesKever]

Het bed voor de geleidingen van zo'n frees / router vlak maken is zo gepiept.

He moet alleen eerst even een grotere machine bouwen:
download/file.php?id=4924&mode=view

Hier heb ik uitgelegd hoe je met zeer weinig middelen een geleiding van een CNC machine recht kunt krijgen.
viewtopic.php?p=251386#p251386

Een andere optie is om die rei van 3meter (EUR 1500) te kopen...
Er zijn metaal gevulde epoxies. Daarmee kun je een koker insmeren en dan die rei er op zetten.
Als je het goed gedaan hebt, kun je de rei er daarna nog vanaf halen, en dan is de bovenkant van je koker vlak.

[demian]

Je tips mbt kromme en rechte bananen had ik gelezen idd.

Goed beschreven uitleg!

Die stalen profielbalken methode heb ik ook nu de meeste interesse in omdat ik daarme de hoogste stijfheid denk te kunnen bereiken.

Ik moet nu een plan gaan maken hoe ik met mijn kennis en kunde dat zal realiseren.

Eerst maar eens een nieuwe tekening maken van 't weekend. Een aluminium basis gaat t denk ik niet meer worden. Teveel (belangrijke) nadelen.

[Mr.Q]

Ik zou zelf gaan voor een tandriem.
Volgens mij is het simpelweg een betere oplossing dan een hoge precisie planetaire tandwielkast, en daar bovenop is het ook nog een stuk goedkoper.
Het is eenvoudig, goedkoop en betrouwbaar (Wel ervoor zorgen dat er geen vuil tussen komt).

Een nadeel is er ook bij een tandriem, maar het enige nadeel is dat het op je machine moet passen.
Misschien kun je onderhoud als factor noemen, maar een tandriem vervangen is zo gebeurd.
Staat van de tandriem kun je ook eenvoudig controleren. Zo en planetarie tandwielkast gaat wel lang mee (Iets van 10.000 uur geloof ik), maar hoe goed hij nog is kun je niet van buiten zien of inspecteren.

Een tandriem overbrenging tussen de motor en rondsel is heel gebruikelijk op plaatbewerkings machines van b.v. 1.5 bij 2.5meter.
Standaard overbrengingen worden in massa's gemaakt en zijn goedkoop. Zie:
Nema34_Gear_TimingBelt.jpg

Rek van de tandriem is niet relevant vanwege een aantal redenen.
* Je hebt altijd al een heel klein beetje speling op de tandheugel zelf, anders loopt hij vast.
* De stappenmotor zelf heeft alleen een magneetveld tussen stator en rotor, Bij maximale belasting zit er een hele stap faseverschuiving tussen rotor en stator!
* Het is een korte riem, met een nog korter "vrijhanged" stuk. Daar zit niet veel rek op.
* Vanwege de grote poeli direct op het rondsel is de kracht in de riem al vrij laag waardoor rek in de riem nog minder wordt.

Kijk eens naar het diameter verschil tussen het rondsel en de trandriemschijf.
De trek kracht in de tandriem is ong. een factor 5 kleiner dan de kracht o de tanden.

En kijk eens nar het verschil tussen rechte en schuine tanden.
Het prijsverschil is vrij klein, maar je krijgt er wel meer nauwkeurigheid voor terug en het loopt rustiger (minder kabaal).

Misschien is dit idee wat voor je:
https://www.avidcnc.com/standard-rack-a ... 46_39.html
Ook een Step-file of IGES-file van te downloaden.
Let op: inch-maten

Greetz, Q

[FreesKever]

Misschien is dit idee wat voor je:
https://www.avidcnc.com/standard-rack-a ... 46_39.html

Greetz, Q

Deze demo is erg pijnlijk om te zien:
https://www.youtube.com/watch?v=BbSN-jbr7xs&

Ten eerste gebruik hij niet de volle breedte van zijn tandheugel waardoor hij meer slijtage zal hebben .

Ten tweede is die hele brug erg slap en wiebelig. Je ziet het rondsel millimeters omhoog gaan tijdens accelleratie.

Ten derde is afstellen met een veer geen goed plan, en al helemaal niet zoal hij het doet.
Er zit een hele grote hoek tussen de richting van de tandheugel, en de lijn tussen scharnierpunt en hart rondsel.
Gevolg is dat zijn hefboom precies verkeerd werkt.

De juiste manier is zonder hefboom en het goed op elkaar afstellen. Zeker als je liniaire rails gebruikt is dat goed te doen.
Met een veer heb je ten eerste altijd een hogerere belasting van je tandheugel en rondsel en daarmee slijtage.
Bij belasting heeft het snel de neiging om uit elkaar gedrukt te worden, wat vraagt over meer drukkracht van de veer, en dus weer meer slijtage.


Edit:
In deze video zit het scharnierpunt in lijn met de tandheugel.
https://www.youtube.com/watch?v=J0AMdboJ2U0
Dat is al minder slecht en ik heb niet helemaal helder wat het verschil in opbouw is tussen die twee.

Als je echt een veer wilt gebruiken om hem "spelingvrij" te maken, zet dan de motor in het midden en gebruik twee tandwielen, en maak twee wippen. Een naar links en een naar rechts en zet ze op een hoek van 20 graden met de tandheugel, dus precies haaks op de flanken.
Op die manier wordt altijd een van de twee hefbomen zo belast dat hij niet uit de tandheugel gedrukt wordt bij belasting.
Je zou het zelfs zo kunnen maken dat een van de twee altijd (een klein beetje extra) in de tandheugel gedrukt wordt bij belasting.

Zulke construkties worden al snel te ingewikkeld om nog praktisch te zijn.

DamenCNC heeft iets ontwikkeld (en verkoopt het ook) met twee rondels in een kastje. Ze beweren zelf dat het goed werkt

[FreesKever]

Het is erg gemakkelijk om Aluminium profielen aan elkaar te schroeven om iets te maken wat er leuk uit ziet en redelijk werkt, en 't roest niet. maar dat zijn de grootste voordelen.

Ik zou zelf geen machine van Alumium kokers maken.
Met die extrusie profielen met T-gleuven over de hele lengte ben je nog meer stijfheid kwijt.

Ik weet niet eens wat Aluminium kost, Even heel kort door de bocht:

Koker 50x50x5 -1000
EUR 34 https://ijzershop.nl/304-vierkante-koker
EUR 21 https://ijzershop.nl/321-koker-vierkant

Houd er ook rekening mee dat die stalen koker 2x zoveel weegt, maar ook 3x zo stijf is.

Het ontwerp van UNP profielen is helemaal goed.
Meer hoogte geeft meer stijfheid. en daarom hebben ze bij UNP het materiaal naar buiten gebracht, de flenzen in.
En in die dikke flenzen kun je ook goed draad tappen.

Ik heb een matige intresse in vergelijking tussen een standaard UNP profiel, en een aluminium profiel van hetzelfde gewicht.
Door het Aluminium profiel hoger te maken kun je hem misschien ongeveer even stijf maken, maar prijstechnisch is het niet interesant.

Nadeel van staal is dat het krom is, en nog krommer wordt als je er aan gaat lassen.
Standaard oplossing is dus strips op lassen, dan uit gloeien en nabewerken, en schilderen tegen roest en voor 't oog dat ook wat wilt.

Een tijdje terug werdt de "PrintNC" hier de grond in geboord, en een heleboel nadelen opgesomd.
Ik vind het echter een redelijk ontwerp voor een goedkope lichtgewicht machine.
Hij is duidelijk gebaseerd op de Shapeoko en ik vermoed een veel betere prijs/kwaliteit verhouding.

PrintNC_v3_Router.png

Kokers zijn ook niet recht of vlak. bij PrintNC houden ze hier rekening mee door de railzen express in het midden van de kokers te zetten, zodat de railzen vrij recht zitten, ook als de koker wand een beetje hol of bol is. Er zit ook een beetje "flex" in het systeem ingebouwd, zodat een uitlijn fout niet gelijk lijkdt to overbelasting van de lagers (Dat is ook een typische beginners fout)

Met 3D printen is hij gemakkelijk te maken, maar ik zou zelf iets van houten klosjes pakken, daar een stalen strip overheen om kracht te verdelen en dan de lagerblokken er op zetten. Ik zou zelf ook de motoren 180 graden draaien, in de kokers stoppen, en de spindels met tandriemen aandrijven.


Het ontwerp idee is ook vrij gemakkelijk te modificeren voor gebruik met tandheugels en rondsels.
Je kunt ook met een lange as en twee rondsels daarop de Y-as met een motor aandrijven.

Bedenk ook:
Stalen kokers zijn ong. 2x zo duur per kg als UNP profielen, en hebben minder buig stijfheid bij hetzelfde gewicht.
Ze hebben wel veel minder torsie stijfheid.

En je kan combineren.
Bij b.v. de PrintNC als voorbeeld, gebuik een koker voor de brug, maar do UNP (vanaf 80mm) onder het bed. Als je daar aan twee kanten een plaat over heen legt en goed vast maakt (staal, of zelfs gewoon MDF of multiplex) dan heb je een hele stijve doos.

Je kunt het ook kombineren. Lijm b.v. een 2mm staalplaat eerst op een houten plaat, en gebruik die als deksel en bodum voor de doos.

Dit concept hebben ze ook toegepast bij de CNC Shark HD500 van grizzly:
https://www.grizzly.com/products/next-w ... ule/t32611

De poten van die machine zijn 2 (staal of aluminium?) platen met kunstof ertussen. Een goede manier om relatief veel stijfheid te krijgen voor minder gewicht en materiaal (en dus goekdoper) Het is ook gemakkelijk te maken. 3mm staalplaat is heel goed (2x) te doen op een plasma snijder, maar voor massief staal had je waarshijnlijk een plaat van 10mm of 12mm nodig gehad (te lui om het uit te rekenen, Ik weet ook niet hoe dikhet plastic is). Om 12mm staalplat te snijden heb je al ander gereedschap nodig (of het gaat erg langzaam en de randen worden lelijker)

Plasma snijden heeft ook mijn intresse.
Simpelweg een buis van een meter of meer aan je machine schroeven en dan de plasma toorts naast je machine zetten, of je maakt je machine zo dat je er een (water?) opvangbak in kunt integreren.

[demian]

Qua idee, een tafel zoals uit dit topic lijkt me perfect voor mijn toepassing, hier ga ik een ontwerp op baseren, denk ik..) uiteraard met de tussen balken op gelijk hoogte als de zijbalken.

https://www.cnczone.nl/viewtopic.php?p= ... 64#p186808

Lijkt me heel geschikt en enigszins goed te doen, ik ken iemand die erg goed kan lassen en boren / zagen als t moet, anders zou het niks worden vrees ik.

[FreesKever]

Kijk, nog een liefhebber van UNP.
Ook mooi hoe ze de holle kant gebruiken om de railzen af te schermen en wat schoner te houden, en dat kan op diverse manieren nog worden uitgebreid (rubber of EPDM "tochtstrip" flappen, borstel strip) Wel goed om daar gelijk bij het ontwerp al over na te denken.

Ik zou niet al te snel zijn met

uiteraard met de tussen balken op gelijk hoogte als de zijbalken.

Eerst bedenken op wat voor manier je de bovenkant van de tafel wilt maken, en daarna pas de hoogte van de profielen daarop aanpassen.
Das ook het mooie van parametrisch 3D tekenen. Je begint ergens, breid het uit, en als het nodig is kun je overal net zo lang mee schuiven tot alles op elkaar past. B.v. liniaire geleidingen wat uit elkaar zetten, omdat er ook nog een glasliniaal tussen moet,

Nog zo een afweging:
Als de tanden van de heugels onder het kleine UNP profiel uitsteken, is dat gemakkelijker met onderhoud en schoonmaken. In de foto is elke tand een vuilnest. Ik vermoed dat ze het gedaan hebbem om de gaten gemakkelijker te kunnen boren en tappen. In het "ronde" stuk van de UNP hoek heb je wel meer vlees, maar je boor en tappen komen dan schuin uit het gat.

Voor de afmetingen vind ik het nog wel een vrij lichte construktie. Geen metaal, maar houtbewerkings machine zo te zien.
Hij is ook niet torsie stijf, dus je hebt een stevige vloer en goede stelpoten nodig.