CNC Freesmachine SIM Thirío

[Alie148]

Hallo,

In deze topic wil ik me toewijden aan bedenken/oriënteren en later bouwen van een CNC freesmachine.
Ik heb in het kopje, stel je voor, al het een en ander van mn ideetjes verteld. Zie link viewtopic.php?t=20592.

Het gaat om een SIM Thirío 500 ®.
SIM, zelf verzonnen S mijn achternaam, Industry, Machines. Thirío is grieks voor beest, het wordt een beest(je) van een machine of gaat op z'n beestachtig te keer. 500 staat voor de breedte van de tafel (x langslede verplaatsing) ik weet zo niet hoe je dit correct benoemd.
Idee + is om later naast CNC freesmachine ook als precisie 3D printer te gebruiken, maar dat is verdere toekomst.

Zoals benoemd tot nu toe heb ik grof de werkbereik bedacht op 500x300x500, dit zal gedurende tijd misschien veranderen.
Frame uit staal vervaardigen. Stalen vaste brug waar de x-as (horizontaal) verplaatsing over de brug verplaatst incl spindel en motor. De brug staat op 2 poten (vandaar hoogte 500mm of 300) en de gehele werkstuk en y-as verplaatsing (dwarslede/diepte 300mm) wordt opgetild langs de twee poten, weliswaar de z-as. De twee poten worden ondersteund door enkelzijdige schoren. Gewenst om niet perse veel oppervlakte te frezen maar ook hoge voorwerpen.
Ik hoop dat ik het een beetje duidelijk heb beschreven en niet bij jullie begint te tollen.

Te bewerken materiaal aluminium en gewenst staal "op zijn gemakje". Niet gedacht van een beest, maar moet ergens vanuit gaan dat hij in zelfde proportie metaal, hetzij gietijzer of st37, kan verspanen als mijn huidige gemodificeerde BF16-tje (en dat gaat met 0,25-0,5 mm per gang).

Ik ben zeer benieuwd, lijkt me zeer leuk project, wel enige oriëntatie en calculatie benodigd. Heb er al enige tijd in m'n kop en wil keer de stoute schoenen aantrekken. Je bent jong en je wilt wat.

Maar je kunt gerust stellen dat mocht ik ga bouwen kun je de popcorn al klaar zetten. Of al bij uit tekenen van 3D modellen.

[bbg]

Interessant concept. De meeste (portaal) machines die je hier ziet hebben de z-as op de x-as zitten. Als ik het goed begrijp wil je de hele tafel met y-as in z laten bewegen. Wat zijn je overwegeningen om het zo te doen?

[FreesKever]

Als ik het goed begrijp wil je de hele tafel met y-as in z laten bewegen. Wat zijn je overwegeningen om het zo te doen?

Ik ben geen Alie 148 maar de reden om dit te zo te willen doen is me wel duidelijk.
De reden is een combinatie van stijfheid bij lage werkstukken, en toch ook hoge werkstukken kunnen maken.

Als freesmachine had ik deze nog niet eerder gezien, bij 3D printers wel.
Ik vind het concept wel intrigerend.
Intrigerend genoeg om eens dieper over na te denken...

Hoe zwaar wil je het frame maken?
Mogenlijk heb je een contra gewicht nodig om een gedeelte van het gewicht te dragen.
Opties:
* Iets zwaars.
* Gasveren (een aantal, maar 500mm begint lastig te worden (katrollen (ingewikeld))).
* Perslucht cylinder met drukvat om druk ongeveer constant te houden.
* Grote torsieveer, b.v. van een overhead deur.

Ik heb zelf ook al (veel te veel) mogenlijkheden in het CNC bos bedacht.

Vierkante stalen kokers zijn gemakkelijk om te bedenken hoe je iets zou kunnen maken.
Die stalen kokers hebben 2 nadelen.
Ten eerste zijn stalen kokers ong. 2x zo duur dan UNP profielen UNP is ong. 2 EUR/kg, koker is 4 EUR/kg, en bij een machine van een paar honderd kg is dat iets om even over na te denken.

Zeker bij dikwandige kokers, worden dehoeken erg rond, Railzen met je daardoor vrij ver van de rand af plaatsen, maar profielen zijn stijver op de hoeken. Het midden buigt door.

Als je 2 UNP profielen aan elkaar last heb je een (bijna) vierkante koker met vrij rechte hoeken.
Ook heb je een verschil in stijfheid tussen X en Y richting, wat een voordeel kan zijn.
Het is wel meer werk om af te werken.

De X-as motor steekt een heel eind uit aan de rechterkant.
Ik zou hem 180 graden draaien en een tandriem op zetten.

De diagonale poot aan de buitenkant doet niet veel voor stijfheid, omdat alle verspaningskrachten zich in het vierkante raamwerk bevinden.

[FreesKever]

Variant:

Wat denk je ervan om de tafel op een vaste hoogte te zetten, en dan de hele kolom in de tafel te laten zakken.

Dan kun je de Z-as geleidingen desnoods tot aan de grond door laten lopen, en kan je ook de lagerblokken voor de Z-as gemakkelijk wat verder uit elkaar zetten, en dat is goed voor de stijfheid.

Lagerblokken verder uit elkaar levert:
* Een kleiner moment op de lagerblokken bij belasting.
* Meer vergevingsgezindheid bij de (altijd aanwezige) uitlijn fouten.

Dit houd wel in dat de hele machine een integraal frame krijgt. In de onderkant kun je dan lades o.i.d. maken om je gereedschap op te bergen.

Nog een idee, om "goed en goedkoop" te combineren. (Maten ter indicatie)

Stel je maakt het frame van dunwandige stalen kokers, b.v 150x150.
In die kokers schuif je dan een houten balk, iets van 100x100.
De overgebleven ruimte vul je dan op met een combinatie van UHPC of Epoxybeton, en betonstaal.

Betonstaal is ongeveer het goedkoopste staal dat je kunt kopen (per kg).
Door een aantal stukken betonstaal voor te buigen, kun je hiermee ook de kokers van je frame aan elkaar lijmen.

[FreesKever]

Voor de Z-as heb je 4 lagerblokken, en 4 railzen. Dit is erg lastig om goed uit te lijnen.
Als ik uit ga van 20mm Hiwin (of vergelijkbaar) dan moet alles binnen 0.02mm blijven, alleen al om je lagerblokken heel te houden.
Het is gemakkelijker om 2 lagerblokken op een rails te zetten. (en een stukje uit elkaar).

Hoe zit het met de 500x300x500 Is dat X Y Z?
Het is beter om de machine smaller, maar langer te maken.
In de richting van de portaal heb je dan 300mm (stijfheid gaat geloof ik kwadratisch met lente (of 3e macht?)
Bij kwadratisch is 300mm al meer dan 2x zo stijf dan 500mm (bij gelijk materiaal).

Voor de Y-as maakt het niet uit. Je werkstuk wordt "in het frame" geschoven, dus stijfheid zit op de goede plaats.
Door de grotere Y-beweging heb je wel meer ruimte nodig om de machine weg te zetten.

[FreesKever]

Een nog beter (denk ik) alternatief, is om de tafel op een vaste hoogte te houden, het vierkante frame rondom dicht te maken.
De onderkant van het bed en het vierkante raam is dan een star geheel. , en dan alleen de balk van de de X-as wordt dan in de Z-hoogte versteld.

Het is een stuk conventioneler, maar die bewegende Z-tafel is niet zo en geweldig idee, of: Waarom heb je dit zo ontworpen, en waarom denk je dat dat beter is?

Hier nog een mooie foto van een schaafbank uit 1870 voor inspiratie.

Planer_1870_Restored_Screenshot_2019-11-19.jpg

[bbg]

Als ik het goed begrijp wil je de hele tafel met y-as in z laten bewegen. Wat zijn je overwegeningen om het zo te doen?

Ik ben geen Alie 148 maar de reden om dit te zo te willen doen is me wel duidelijk.
De reden is een combinatie van stijfheid bij lage werkstukken, en toch ook hoge werkstukken kunnen maken.

Dank je voor het laten weten wat jij denkt. Ik ben echter ook geinteresseerd in wat de overwegingen zijn van TS. Ik vermoed dat hij er wel al over nagedacht heeft. Vandaar de "open vraag".

Het is namelijk op meerdere manieren in te vullen. Je kan bijvoorbeeld ook de brug op en neer laten gaan (zoals gebruikelijk is bij 3D printers).

Dus Alie148, als je ze wilt delen ben ik geinteresseerd in jouw overwegingen.

[Markus]

Zoek eens op

Koordinatenbohrwerk

Koordinatenbohrmaschine

JIG BORING Machine



Vele voorbeelden te vinden voor inspriratie, en zo te zien is mischien een dergelijke brok staal uit de tachtiger jaren kopen en dan ombouwen wellicht makkelijker dan zelf vanaf nul iets opbouwen.

Greezt,

Markus

[Alie148]

Tof dat jullie meedenken en jullie ideeën en linkjes delen!

De schets is een idee die ik zaterdagnacht.... of al bijna zondag ochtend heb getekend om weer te kunnen slapen (niet gelukt ;).
Dus kortom concept is vere van definitief.

Ik had eerder al andere opstellingen even grof uitgetekend. En het leek mij dat als het even kan zo min mogelijk bewegend massa wilt verplaatsen waar de verspanend gereedschap over de werkstuk raast. Een stilstaande brug leek mij echter stabieler dan een bewegende portaal die ik veel op het web tegen kwam.
Het idee met beweegbare tafel op de z-as, zat ik ook aan een contragewicht te denken. Maar niet ideaal betreft toevoegende massa van te frezen materiaal en opspan tools.

2x UNP ja dat lijkt me wel wat, goed dat je dat je dat benoemd.

Het idee van bijvoorbeeld een koker/UNP te vullen met beton of epoxy is zeker een aanrader. Echter wel veel gewicht als je de brug als y-as wilt bewegen en de tafel wilt fixeren, maar met 8Nm steppers in combinatie met ook een contragewicht (?) moet dat wel te fixen zijn.

Voor rails voor X-as lijkt me handig om 1 aan voorzijde te monteren en een aan de bovenkant van de brug. Rails worden gemonteerd op een gefreesd strip die op de brug wordt gelast, wel rekening houden dat dit mooi haaks wordt gefreesd.
Met de gedachten dat ten eerste de freeskop combi met motor een grotere lengte wordt ondersteund. En tweede dat de motor die boven de brug zal hangen ook zo verticaal op de bovenste rails ondersteund kan worden.
Als je in de lengte richting van de machine (y-as) de freeskop beweegt, dan is de doorbuiging meer opgevangen door de rails aan de bovenkant van de brug. Misschien geeft een plaatje meer duidelijkheid.

Mee eens, ik denk dat je echt de tafel moet fixeren en de brug beweegbaar moet maken voor z-as. Klopt ik dacht eerst om beide kanten van de brug poten te frezen en zo 4 rails te monteren. Dat is wel vragen om problemen net als 3 of meer kogellagers in lijn op een as construeren.

De gestuurde video en foto van de schaafbank kan wel eens een mooi voorbeeld zijn!

[Alie148]

Ohja, machine komt op een bestaande werktafel te staan, kan daar wel gaten in boren om bijvoorbeeld de brug poten in te laten zakken. Maar zie denk ik liever pijlers en dat de brug zo verticaal kan bewegen.

Bij een beweegbare brug is een eventuele schoor vanuit het midden dan niet mogelijk, dat is wel een voordeel bij een vaste brug.

Wat betreft die schoor van de poten/pijlers van de brug die ik getekend had, er zou overdreven gezien wel trillingen kunnen ontstaan. Bij mijn huidige BF16 heb ik het een frame onder gemaakt en hieraan een schoor bevestigd aan de kolom, wat voor veel minder trillingen en stabiliteit heeft gezorgd (maak wel keer foto waar machine komt te staan, dan zie je ook deze aanpassing, praat wat makkelijker).

[FreesKever]

Ik ben vandaag wat aan het tekenen geslagen...

Eerst: Mag ik u hartelijk bedanken voor de inspiratie.
Pasgeleden heb ik een set HGR railzen (+kogelomloopspindels & meer) gekocht, en ik probeer nu ook te bedenken wat ik ermee wil gaan doen. Ik had het in mijn hoofd zitten om een zo klein mogenlijke machine te bouwen met een zo groot mogenlijk werkberijk, en in die tekening liep ik tegen wat problemen en compromissen aan.
De tekening die ik nu heb ziet er beter uit. Veel stijfheid, en toch relatief gemakkelijk te maken.

Ik heb het UNP idee wat verder uitgewerkt.
Ik wist niet precies welke maat ik wilde, dus ik ben maar begonnen met UNP160.
Tekening is nog niet klaar. Motoren zweven in de lucht, schetsplaten ontbreken, en vele andere details.I
Ik heb nu een 4060 getekend. 400mm in X en 650mm in Y richting. Z-berijk is ong.500 zoals getekend, maar een meter ekstra rails en UNP is niet zo moeilijk om erbij te tekenen :)
De Frees kan 500mm in X richting bewegen, maar er zit maar 410mm tussen de poten. Het is een afweging tussen werkberijk en stijfheid.

Er zitten 14 stukken in en ik heb tot nog toe een totale lengte van 8.3 meter getekend.
UNP160 weegt 18,8kg per meter, dus 155 kg voor de UNP.
Voor schetsplaten en ander klein staal komt er denk ik nog 50kg bij, Exclusief de bewegende tafel.
Die bewegende tafel kan erg in gewicht varieren, afhankelijk van de dikte, T-gleuven (heeft dik nodig) of draad gaten, enz...

UNP-160 kost EUR 33/m en EUR8.5 voor het zagen.
https://www.limtrade.nl/unp-160
Subtotaal dus ongeveer EUR 400 voor alle UNP profielen.

In deze tekening ben ik ervan uitgegaan dat het frame gelast word.
Daar zit dus vrij veel laswerk aan :)
Als alternatief kun je onder en bovenop de onderste driehoek doos een plaat lijmen, als alternatief voor het lassen

Mill_Portal_4060_2022-02-08.png

Wat gewicht en bewegende massa betreft...
De hele tafel in Z-richting bewegen is ook een forse bewegende massa.
In mijn tekening beweegt alleen de bug in Z-riching, en de tafel in de Y riching.
Bewegende massa is voor een gedeelte ook goed. Ten eerste heb je gewicht nodig om stijfheid te kreeren (Tenzij je de hele machine van berylium maakt). Koolstof is ook wat prijzig :)

Ik moet deze tekening nog een tijdje laten sudderen, maar ik denk dat het de beste machine is die ik tot nog toe heb getekend.
Het portaal is aan 4 kanten dicht, en daardoor stijf voor z'n gewicht (bovenkant is nog niet klaar).
Op het basis frame aan de onderkant, worden alle krachten overgedragen via deh HGR railzen, en daarom heb ik die UNP profielen schuin gezet. Daardoor leveren ze stijfheid waar het nodig is. Een belangrijk detail is dat bij een konstruktie zoals dit, de plaats waar de horizontale en vertikale kokers bij elkaar komen een gesloten kubus moet zijn. Het vertikale profiel mag b.v. het midden van een horizontaal profiel niet in kunnen drukken. Daar komen dus 4 schetsplaten in. Misschien 6, om er recht onder de Y-as railzen ook 2 te zetten.

X-as motor heb ik er achter gehangen om hem smaller te maken.
Y-as motor zit in het frame (Nu Nema23 getekend, maar misschien neem ik Nema34).
Z-as motor komt ergens aan de bovenkant. Misschien in een van de kolommen, (of 2 Z-as motoren) Er komen 2 kogelomloopspindels op de Z-as, naast de railzen. Misschien moet ik de buitenste 2 UNP profielen wat naar achteren schuiven om daar plaats voor te maken.

Aan de achterkant zou er nog een diagonaal schoortje bij kunnen (maar de X-as motor zit dan in de weg). Ik denk niet dat dit erg nuttig is, omdat de frees krachten aan de voorkant zitten, en het driehoekige frame ook geen vertikale schoren heeft.
Als het stijver zou moeten, dan is het handiger om over te stappen naar UNP180 of UNP200.

Het is voorlopig ook nog maar een concept met alle UNP profielen van dezelfde maat.
Als ik deze machine ga maken, doe ik het misschien in 2x. Eerste keer van houten balken of multiplex platen, met wat stalen hoekprofielen op de hoeken. Ik vermoed dat deze machine dan al goed genoeg is voor CNC werk met relatief klein gereedschap, en zo kan hij z'n eigen onderdelen maken.

[bbg]

2x UNP ja dat lijkt me wel wat, goed dat je dat je dat benoemd.

Een alternatief dat je zou kunnen overwegen is om plaat (met locatietabs) te laten snijden en dan in elkaar te lassen op een aantal punten.

Ik heb zelf het frame van mijn cnc machine gelast uit koker en strips (zie https://www.cnczone.nl/viewtopic.php?p=204741#p204741) waarna ik de oplegvlakken heb nabewerkt. Dit was nog voordat de staalprijzen de pan uitrezen. De koker koste toen iets van 1 euro per kg bij de locale metaalhandel (in lengtes van 6m).

Echter, als ik het weer zou doen zou ik platen laten snijden (prijzen ten opzichte van standaard koker bij een ander project vielen mij erg mee). In het ontwerp van de platen moeten dan tabs/slots worden meegenomen voor het positioneren van de platen ten opzichte van elkaar. In elkaar zetten en op een aantal (strategisch gekozen) punten vast lassen. Moet je (waarschijnlijk) als nog nabewerken maar het geheel in elkaar zetten kost veel minder tijd. En je hebt meer vrijheid om het materiaal ("vlees") daar te plaatsen waar je maximale stijfheid krijgt ("vezelafstand").

Aangezien stijfheid belangrijk is (en in veel mindere mate sterkte) zijn een aantal "hecht lasjes" meestal al meer dan voldoende. Het hoeft niet door en door gelast te worden. Met hechtlasjes wordt ook veel minder warmte in het materiaal gebracht en dus minder interne spanningen. Ik weet dat veel mensen hier bang zijn voor vervormingen in de tijd ten gevolge van de warmte inbreng. Zelf ben ik daar wat minder bang voor als je hechtlasjes gebruikt. Maar uitgloeien is natuurlijk altijd beter.

[Goudgele]

@freeskever, maak anders even een eigen topic aan voor je eigen machine ipv deze te kapen? Danku

[hugo stoutjesdijk]

Bij al dit soort ideeën begin ik me altijd af te vragen : Waarom ?

Gewoon omdat het kan, en je eens iets anders wilt uit proberen. (goed argument)
Heb je het idee dat al die 100+ jaar gevestigde machine bouwers iets over het hooft zien, kans lijkt me klein.
Wil je een machine voor een heel specifiek doel, dan zou een bijzondere constructie een oplossing kunnen zijn.
Van een bestaand frame iets anders maken, dan heb je soms wat extra creativiteit nodig.

Ik denk dat je moet beginnen met een keuze maken, moet het opspanvlak stilstaan of mag het bewegen.
Dan moet je kijken welke snelheden je per as denkt te gaan maken. (Bij een 3D printer heb je snelle X en Y, maar de Z is helemaal niet zo belangrijk)
Vervolgens is het handig als je een beeld hebt bij het soort freesspindel wat je hoopt te gaan gebruiken.

Als je dat op een rijtje hebt, vallen er waarschijnlijk een hoop ideeën af en komen andere ideeën heel duidelijk naar boven als zijnde een betere oplossing.