Platinen für Armbanduhr fräsen - genau genug?

[chipscolaman]

Hallo liebes Forum!

Ich bin neu hier im Forum und möchte mich gerne einbringen!
Ich bin gelernter Uhrmacher und habe vor mir den RF1000 zu kaufen, um damit einige Arbeiten in der Werkstatt durchzuführen. Allerdings war meine Ausbilung sehr "traditionell", und von CNC war kaum die Rede. Alles konzentrisch spannen und ausdrehen...

Aber damit soll jetzt Schluss sein! Der Rf1000 reizt mich, weil er eben auch das Fräsen verspricht. Diesbezüglich habe ich jetzt aber schon viel Kritik gelesen...

Zu meiner Frage:

Meint ihr, der Fräsaufsatz schafft es, genau genug zu fräsen, um die Grundform einer Platine (25-40mm Durchmesser) zu fräsen und mir zuverlässig die Bohrungen für die Steinlager zu bohren?
+- 1-2 Hundertstel Toleranz dürfte die Form haben, Achsabstände müssten aber genauer sein.

Ich dachte mir dass ich STEP programme bzw. G-Codes für jedes Werkzeug schreibe und dann das Werkstück eingespannt lasse und immer das Werkzeug wechsele. Dann, Platine umdrehen und auf der anderen Seite fräsen.

Die Spindel und Leistung des Dremels sind ja nicht mit der Industrie zu vergleichen. Meine Platine wäre aus CuZnPb3. Mein Traum wäre es auch, Grundformen von Gehäusen zu fräsen.

Der 3D drucker soll interessante Uhrenschachteln drucken.

Die 2000 Euro wäre es mir schon wert.

Soll es nun der RF1000 sein oder lieber ein 1000 Euro Drucker UND ein 1000Euro CNC Fräser? Wenn ja, welcher?

Die Antworten sind mir sehr wichtig. Vielen dank!

[rf1k_mjh11]

chipscolaman,

Gut dass du die erwartete Genauigkeit mit angegeben hast (+/- 0.01mm). Der Drucker schafft das.
ABER: das schafft er ohne Last. Beim 3D Drucken wirkt auf den Extruder kaum eine Last (na gut, das Filament von der Spule zieht ein paar Gramm irgendwohin, die Kabelschleppkette zieht ein wenig nach rechts, ...). Das ist aber unbedeutend, was das Ergebnis des Drucks angeht, da die Raupe selbst eine größere Ungenauigkeit aufweist.
Die Platine einer Armbanduhr - das ist eine andere Dimension. Die Rädchen da drinnen, mit Modulen im Zehntelmillimeterbereich, wo der Eingriff insgesamt 0.4mm ist (wahrscheinlich weniger), die erfordern schon einiges an Präzision.

Ich will nicht unbedingt damit sagen, dass man es nicht könnte. Ich kann mir gut vorstellen, eine ganze Uhr mit dem RFx000 zu drucken, a la Schwarzwälder Kuckucksuhr. Da müsste man nicht mal fräsen. Allerdings wird die Uhr auch kaum genauer laufen als die geschnitzte Variante.

Zurück zum Fräsen.
Die Mechanik des RFx000 Druckers/Fräsers basiert in X- und Y-Richtung auf Zahnriemen, die direkt von Schrittmotoren angetrieben werden. Damit kommen zwei Quellen für Ungenauigkeit zusammen:

• Die Elastizität des Riemens
• Die Elastizität des Schrittmotors

Der Zahnriemen ist aus einem elastischen Material, mit einem Kern aus weniger elastischem (dehnbarem) Material. Aber die Zähne bleiben immer etwas elastisch. Auch dadurch, dass der Riemen recht lang ist, wirkt er elastischer. Er kann auch in Schwingungen geraten, was eine Ungenauigkeit hervorruft.
Der Schrittmotor arbeitet mittels Ganz-, Halb- und Mikroschritten. Dabei sind Magnete im Einsatz, die entsprechende Gegenpole anziehen. Da es ein berührungsloses System ist, bleibt aber immer eine elastische Komponente, wo der Motor von seiner Sollposition abweichen kann.
Beide Effekte zusammen können eine Ungenauigkeit verursachen: Siehe hier, als ein Beispiel aus einem Druck. Man kann genau diese Art der Ungenauigkeit reduzieren, indem man mit der Geschwindigkeit herunter geht.
Beim Fräsen kann man nicht immer jede beliebige Geschwindigkeit fahren. Aber dort sehe ich weniger das Problem. Beim Bohren eher. Da muss der Achsabstand der Bohrungen exakt sein. Und da könnte man eine kurze Pause vorsehen, damit die Schwingungen abklingen können, bevor der Bohrvorgang gestartet wird.

Wenn man die Platine so konstruiert, dass man alle Bohrungen auf separaten Subplatinen unterbringt, damit man erst bei der Montage den Abstand einstellt - das ginge. Bedeutet aber den doppelten Aufwand, wenn nicht mehr.

Vielleicht findet sich einer hier im Forum, der mehr Vertrauen in die Sache hat und anderer Meinung ist. (Vielleicht aus mehr Erfahrung - ich bin nur Schmelzer).

mjh11

[RAU]

Ich bin auch ausschließlich Schmelzer, wäre aber aus den von mjh11 genannten Gründen sehr skeptisch, besonders wenn ich lese, dass eigentlich noch eine höhere Genauigkeit als 1 Hundertstel verlangt wird:

+- 1-2 Hundertstel Toleranz dürfte die Form haben, Achsabstände müssten aber genauer sein.

Die Motoren werden (in der original FW) mit 4.761875 Full-Steps pro mm konfiguriert. Das heißt ein Full Step macht über zwei Zehntel Fahrweg aus.
Für kleinere Abstände müssen also die Microsteps ausgeschöpft werden, der RF1000 läuft mit 32 derselben. Die theoretische Auflösung ist daher 0.0066mm.
Microsteps funktionieren so, dass die Motorwicklungen zwischen zwei Stellungen sehr schnell hin und hergeschaltet werden. So schnell, dass der Motor nicht folgen kann und in eine Position zwischen den beiden Stellungen gedrückt wird. Man kann sich schon vorstellen, dass dies nicht mit hundertprozentiger Genauigkeit funktioniert und vermutlich auch eine noch höhere Elastizität hat als der Fullstep-Betrieb.

Neben der Genauigkeit des Motors und der Elastizität der Zahnriemen kommt übrigens noch ein dritter Punkt hinzu: Die Plattform wird auf den Z-Spindeln gelagert, und es gibt da wohl eine gewisse Ungenauigkeit in der Zentritizät der Spindelachse. Bei einigen mehr, bei einigen weniger, aber an geraden Seitenwänden kann man eigentlich immer eine kleine Welligkeit sehen. Die Spindel hat eine Steigung von 5mm. Wenn also eine Bohrung 2,5mm höher liegt als eine andere, kann die schon deshalb, weil die Spindeln genau andersherum stehen, einen Versatz haben.

Ich würde den RF1000 ja gerne empfehlen. Aber ich glaube, wenn man solche extremen Anforderung hat, braucht man eine Maschine, die Linearführungen und Spindelantrieb an allen Achsen hat. Als 3D-Drucker wäre die dann nicht mehr geeignet (zu langsam).

[Walkabout77]

+- 1-2 Hundertstel Toleranz dürfte die Form haben, Achsabstände müssten aber genauer sein.

Als Feinmechaniker mit 20 Jahren Berufserfahrung würde ich sagen: Keine Chance...

Die Maschine ist meine Ansicht nach überhaupt nicht ausgelegt für solche Toleranzen, schon der Dremel hat mehr Spiel als deine Toleranzen. Zudem haben die X und Y Achse keine Kugelumlaufspindeln, sondern werden durch "eingeklemmte" Zahnriemen angetrieben. Da bringt eine (theoretisch) noch so hohe Auflösung eines Schrittmotors auch nicht viel. Wenn der Bohrer ansetzt wird sich der Tisch schon im hundertstel Bereich bewegen oder besser gesagt vibrieren.

Schon auf einer teuren Industriemaschine sind solche Toleranzen nicht immer einfach einzuhalten und dort hast du hochauflösende Servomotoren, Kugelumlaufspindeln, Hochpräzise Führungswagen, eine schwere stabile Maschinenkonstruktion (Guss), eine genaue Spindel mit entsprechenden Werkzeugaufnahmen usw...

Ich dachte mir erst auch, dass ich diese Maschine zum Fräsen verwenden möchte. Aber als ich den Drucker dann zusammengebaut hatte, habe ich meine Meinung geändert... Hinzu kommt, dass die Maschine auch von den Abdeckungen her gar nicht zum Fräsen gemacht ist... Öl oder Kühlwasser könnten nach unten in die Elektronik gelangen...

Mfg

Stefan

[chipscolaman]

@rf1k_mjh11, RAU und Walkabout77:

Ich liebe hilfreiche Foren. Vielen dank für die sachkundigen und objektiven Antworten.

Sie bestätigen was ich schon befürchtet hatte, ein ernüchterndes "naja"

Ich habe gelesen dass die sogenannten "Kugelumlaufspindel" auf der Z-Achse "nur" den preis rauftreibt und eigentlich gar nicht nützlich ist. Scheint aber in meinem Fall gerade notwendig zu sein! Zahnriemen sind also nicht auf eine solche Belastung ausgelegt.

Zusammenfassend kann man also sagen:

Für Ausfräsungen an einer einer Holzbox ist es okay, für Platinen aus Messing oder gar Stahlgehäuse nicht.
Das wäre ja schon etwas, ich hatte nämlich vor, Chinesische anlieferer komplett zu umgehen und die Holzbox selber aus verschnitt zu fräsen und zu behandeln, und dann mit 3D gedruckten Ornamenten zu schmücken.

Was haltet ihr von grösseren, stählernen Teilen? Kreuzsupport für die Drehmaschine? Teilscheibe?


Sollte das alles nicht gehen, mit dem 2000 Euro Budget, was wäre denn eine alternative? Gibt es handliche Fräsmaschinen für 1000 Euro auf dem Markt, die so etwas packen?

[RAU]

In Stahl fräsen geht auch mit teureren Hobbyfräsen nur sehr eingeschränkt. Schau mal hier:
https://www.cnc-step.de/1330-edelstahlb ... tschraenke
Selbst wenn es nicht mehr so sehr um die Genauigkeit geht. Dafür treten sehr hohe Kräfte auf, für die man eigentlich die massiven Profimaschinen braucht.

Was stellst du dir unter den 3D-gedruckten Ornamenten vor? Wenn es dabei sehr filigran wird und auch noch toll aussehen soll, bist du mit dem FFF Druckverfahren ohnehin schlecht bedient. Das ist kein spezielles RF1000-Problem. Was für Strukturbreiten möchstest du erzeugen?

Was aber vielleicht für deine Holzbox nützlich sein könnte, wäre eine Lasergravur. Suche mal, es gibt schon zwei komplette Entwicklungen hier im Forum von Georg-AW.

(Übrigens ist die Kugelspindel am RF1000 gar nicht so dumm, da sie Lager und Antriebsspindel in einem ist. Wenn es auf sehr hohe Genauigkeit ankommt, ist das aber gerade der Nachteil. Ich habe damit keine Probleme, bei einigen Usern ist der Schlag aber scheinbar etwas heftiger als bei mir.)

[chipscolaman]

Als ich angefangen habe, mich für einen 3D Drucker zu entscheiden, fiel mir auf dass ich wohl wieder nach der Eier legenden Wollmichsau gesucht habe.

beim 3D drucken möchte ich dreierlei:

1) Ornamente für die Schachtel Drucken:

Die eigentliche STL gibt es noch nicht, es soll aber eine mischung aus

http://www.shapeways.com/product/49GE6J ... d=43040716

und

http://files.newsnetz.ch/story/1/9/5/19 ... lement.jpg

aussehen. Strukturbreiten zwischen 0.4 und 2 mm.

2) Werkzeuge drucken:
Ich dachte an das Gehäuse eines Spindelstocks, griffe für Werkzeuge, Halter usw.

3) Am besten noch das potential haben, unglaublich genau zu drucken:
kleine, filigrane teile für Uhrenteile, Räder, federn, Werkhalteringe usw.


Das Fräsen sollte:

Hölzerne Uhrenboxen
Uhrengehäuse
Platinen

und so weiter fräsen. Wir hatten früher eine manuelle fräsmaschine in der Werkstatt, immer wenn wir Stahl gefräst haben haben wir einfach ganz langsam zugestellt und gehofft

Und das alles für rund 2000 Euro.

Ich hatte mich schon gefreut, das alles im RF 1000 zu bekommen.

Ich bekomme aber das Gefühl, dass es nicht ganz so einfach ist...

[mhier]

Also als ganz unmöglich würde ich das nicht einschätzen. Ich habe ein bisschen experimentiert mit dem Fräsen von Elektronik-Platinen, d.h. also Fräsen der Isolations-Kanäle für die Leiterbahnen (beidseitig), Bohren der Löcher und Fräsen der Aussenkonturen. Da habe ich aktuell noch das Problem, dass der Oberflächen-Scan nicht funktioniert (Firmware-Problem) und deshalb die Eintauchtiefe des Gravier-Bits für die Isolationskanäle nicht stimmt (die Platine ist einfach nicht eben genug). In X-Y-Richtung ist die Genauigkeit aber durchaus ausreichend, um sehr feine Leiterbahnen zu fräsen. Ich brauche hier natürlich quasi gar keine Kraft, da die Eintauchtiefe nur ~50um beträgt.

Probleme sehe ich folgende:

1. Ein Dremel vibriert ziemlich stark. Das macht besonders Probleme beim genauen Bohren von Löchern. Evtl. sollte man versuchen, eine bessere Spindel einzubauen. Die Frage ist nur welche? Die kleinste Kress hat schon erheblich zu viel Leistung (bis 200W wäre ok laut Conrad)... Sehr kurze Bohrer helfen natürlich das Problem zu verringern, aber ob du damit wirklich unter 0.1mm Genauigkeit kommst, wage ich zu bezweifeln. Das liegt aber eben am Dremel, nicht am RFx000.

2. Um die Kraft zu verringern wirst du sehr wenig Material abtragen müssen. Wenn du also viel Zeit mitbringst und akzeptierst, dass deine Fräser immer nur ganz vorne benutzt werden (und damit sich schnell abnutzen), kann das funktionieren. Leider lässt sich die Verfahrgeschwindigkeit beim RFx000 nicht beliebig reduzieren (Tipp: Beschleunigung auch reduzieren hilft wenigstens ein Stück weit, damit kommt die Firmware weiter runter in der Geschwindigkeit!).

Ich schätze, die größten Probleme wirst du mit den Achsabständen haben...

Übrigens werden die meisten Hobby-CNC-Fräsen ähnliche Probleme haben. Ich hatte auch überlegt, ob für mich nicht eine Stepcraft die bessere Wahl wäre, aber die Dinger sind erheblich instabiler als der RF1000 (hab da mal ein Video gesehen, wie jemand die Schraube anzieht, mit der die Spindel gehalten wird - dabei verbiegt sich die ganze Spindelhalterung sichtbar - bei Youtube-Qualität!). Ich glaube nicht, dass du mit einem 1000 EUR CNC-Fräser da weiter kommst.

[chipscolaman]

Ich denke, der RF 1000 wird es trotzdem sein.

Wenn ich alles oben erwähnte bedenke, (besonders das Budget) ist der RF1000 wirklich nicht verkehrt.

Drucken passt, und Fräsen ist immerhin die hälfte

Ich wollte nur überprüfen ob ich nicht vielleicht noch ein besseres Preis-Leistungsverhältnis bekomme.

So lange die Druckqualität an andere Drucker herankommt (ich denke z.B. an den Ultimaker 2,) und ich Holz und vielleicht Messing ganz langsam fräsen kann, ist alles gut. Der Formlabs F1,2 ist vielleicht genauer, kommt aber nicht in Frage.

Mir ist bewusst, dass sich im FFF Verfahren nicht alles kompromisslos Drucken lässt. Ein STL Drucker ist aber einfach zu teuer und übertrieben. Ich möchte auch im Thingiverserse (kennt ihr bestimmt) sachen Drucken und dafür muss es einfach FFF sein.

So wie ich das lese ist der RF auch mit verschiedenen Filamente - Stärken kompatibel, was super ist, weil ich da gerne experimenteren würde.

Hat jemand Erfahrung mit flexiblem Filament?


Ich bin die nächsten 4 wochen nicht in Deutschland, aber danach hoffe ich ja, mich mit Bildern wieder melden zu können!


Vielen, vielen Dank an euch alle!

[chipscolaman]

Achso, was den Dremel angeht:

Ich habe noch einen recht feinen Mikro-Motor-System mit dem ich poliere oder schleife. Kennt jemand die Josten & Kettenbaum Eneska?
Die dreht auch mit 25.000 UPM und hat so 70 (?) watt. Die kriege ich bestimmt irgendwie gespannt, und habe da wenig sorge.