Alternative Frässpindel?

[mhier]

Hallo Martin, folgendes fiel mir bei deinem Entwurf auf. Du nutzt im Modell noch die 4 mm Y-Platte

Nee, tu ich nicht, ich habe die nur nicht im Modell geändert - spielt ja keine Rolle für meine Modifikationen.

Deine Y-Spindel baut hoch auf, soweit ich es erahnen kann (auch ein massiver Unterbau), du verlierst etwas möglichen Druckraum (Ich habe die Spindeln noch nicht plaziert und vielleicht lande ich beim gleichen Ergebnis).

Ja, das geht nicht anders, ohne den ganzen Tisch umzukonstruieren. Ich habe die volle Höhe noch nie gebraucht.

Der Motor ist doch außerhalb vom Gehäuse, ja es ist zu wenig Platz innerhalb und ohne Winkelgetriebe schwer zu realisieren.

Der X-Motor ist außerhalb, aber das ist ja eher ein Vorteil (kein Problem mit Bauraum-Wärme). Der Y-Motor schwebt hinter dem Z-Tisch, ist aber innerhalb der Einhausung (geht ja auch schlecht anders, der fährt ja in Z mit).

Das "Größte Risiko" sehe ich im Moment bei der Anordung deiner Wägezellen, die vermutlich sterben werden über kurz oder lang, weil sie die kompletten X-Y-Kräfte vom Antrieb, die Masseträgheit des Motors und die Schneidkräfte aufnehmen müssen.

Glaube ich gar nicht. Sie nehmen ja auch nicht die kompletten Kräfte auf, sondern nur das, was nicht vom zweiten Führungswagen getragen wird. Die Trägheitskräfte, die man mit so einem NEMA23 Motor erzeugen kann, sind jetzt nicht so gewaltig... Außerdem können die Zellen in seitlicher Richtung erheblich mehr Kraft aufnehmen (schau dir einfach mal an, wie sie konstruiert sind).

Meine Idee zum Auffangen dieser Kräfte ist der Einbau eines kurzen oder zwei einzelne Igus-Linearführungen (bezahlbar und einstellbar und bekommt man oft auf Messen),
https://www.igus.de/drylin/linearfuehrung
damit ist die X-Y-Richtung stabilisiert und die Z-Kraft wird in die Wägezellen geleitet (ggf. noch mit einer Feder unterstützt um das Motorgewicht zu neutralisieren (Teil der vorderen Schienenklemmung). Ggf. zum Messen Bajonet/Klemmverschluss öffnen und nach Einrichten wieder klemmen.
Ich hoffe, ich habe dich nicht zugetextet. Gruß Frank

Kann ich mir gerade nicht so richtig vorstellen. Im Prinzip muss man aber bedenken, dass jede Kraft, die nicht von den Wägezellen aufgenommen wird, die Wägezellen unempfindlicher macht. Meine Befürchtung ist eher, dass ich sie komplett nutzlos mache, wenn ich dem Ganzen die gewünschte Stabilität verpasse... Die Wägezellen sind leicht zu bekommen und kosten nicht die Welt - ich habe einen zweiten Satz, weil ich irgendwann mal dachte, meine wären kaputt (stimmt aber wohl nicht). Das Risiko ist also nicht besonders hoch.

Wenn man die Zellen nicht zum Antasten ersetzen möchte, würde ich sie im Fräsbetrieb komplett ausdesignen. Sie tragen nämlich nicht ganz unerheblich zur Weichheit des Systems bei. In dem Fall müsste man sich evtl. einen 3D-Messtaster besorgen oder bauen. Das wird allerdings nicht ganz billig/einfach, wenn das auch für nicht-leitende Werkstücke klappen soll...

[mhier]

Kleines Update von meiner Seite: Der FU ist inzwischen da und ich habe auch alles schon mal testweise angeschlossen. Läuft soweit, zumindest erstmal ohne Vektorregelung und ohne fancy Modubus-Steuerung vom PC Die Halterung habe ich inzwischen auch gedruckt - leider passt der Motor aber nicht rein Ich hatte extra einen Probedruck gemacht, um den kritische Abstand der beiden Wände vorne und hinten genau auszumessen und Abweichungen vom Modell zu korrigieren. Dabei ist mir aufgefallen, dass der Motor auch etwas größer als angegeben ist (47.5mm sind angegeben, sind eher 47.8mm), auch das habe ich berücksichtigt und noch etwas Luft aufgeschlagen. Naja hat wohl nicht gereicht, oder ich hab irgendwo nen Vorzeichenfehler gemacht... Jetzt muss wohl die Feile ran Ich hoffe, dass ich heute Abend die Spindel dann einbauen und am Wochenende damit fräsen kann.

Falls jemand anders sich ebenfalls entscheidet, diese Spindel zu kaufen: Sorotec liefert eine ganze Reihe wichtiger Dokumente zum Download mit, allerdings fehlt leider die Anleitung von Teknomotor (https://www.teknomotor.com/eng/manuale.php). Dort steht drin, wie man die Spindel beim ersten Mal warmlaufen lassen soll, und wie vor jeder Nutzung.

Die Spindel wird übrigens recht warm im Betrieb, ich hoffe, nicht zu warm für ABS... Naja, anfassen ging immer noch, und ABS sollte ja 90 Grad abkönnen... Im schlimmsten Fall muss ich erstmal mit niedrigere Drehzahl (= weniger Wärme) arbeiten und gleich eine Alu-Halterung fräsen.

[mhier]

Das war ja jetzt gar nicht so schwer

Im Prinzip kann das jeder hinbekommen, selbst ohne vorhandenen Original-Fräsumbausatz. Die 2. Führungsschiene bekommt man ja vermutlich noch aus anderer Quelle.

[zero K]

Guten Morgen Martin

Mit der voluminösen gedruckten Motorhalterung wird die Wärmeabfuhr des Motors behindert - auch wenn der Lüfter eigentlich schon durch das Gehäuse bläst.
Bei 90 ° C fällt ein ABS-Bauteil nicht auseinander aber er verformt sich, bzw. es beginnt zu fließen.
Das bedeutetet unter anderen, dass die Schraubenspannung, die die Bauteile in der Baugruppe zusammenhalten geringer wird.
Möglicherweise so gering, dass die Ausrichtung z.B. der Spindelachse nicht mehr stimmt.
Wenn dann noch die Schnittkräfte wirken wird es fast nicht kalkulierbar.

Die Schraubenköpfe sollten sich über möglichst große Scheiben auf den Kunststoffteilen abstützen.
Für Metall reichen Scheiben etwa im Durchmesser der Schraubenköpfe.
Hier aber sollten sich die Schrauben auf Scheiben des doppelten oder gar dreifachen Durchmessers der Köpfe abstützen.
Damit kann man dann auch die Anzugsmomente für die Schrauben reduzieren.

Gruß, zero K

[mhier]

Mit der voluminösen gedruckten Motorhalterung wird die Wärmeabfuhr des Motors behindert - auch wenn der Lüfter eigentlich schon durch das Gehäuse bläst.

Ich bezweifele, dass das eine Rolle spielt. Die Oberfläche im Lüftungskanal ist eher größer als außen, außerdem näher an der Wärmequelle. Der Luftstrom durch den Lüfter ist ordentlich. Inzwischen habe ich auf den Elektrolüfter umgebaut, da ist der Luftstrom noch größer und vor allem drehzahlunabhängig. Die Kühlung über die äußere Oberfläche dürfte kaum einen Beitrag haben. In der Anleitung wird auch nichts davon erwähnt, sehr wohl weisen sie aber darauf hin, dass ein Mindestabstand zum Lüftungsgitter einzuhalten ist.

Wenn dann noch die Schnittkräfte wirken wird es fast nicht kalkulierbar.

Genau das ist meine Befürchtung. Allerdings sollte die Spindel eher nicht 90 Grad warm werden. Die Anleitung spricht eine Warnung aus, dass man die Spindel nicht anfassen soll, weil sie >50 Grad werden kann. Was auch immer das konkret heißt...

Die Schraubenköpfe sollten sich über möglichst große Scheiben auf den Kunststoffteilen abstützen.

Das ist platzmäßig schwierig. Die kleineren Schrauben sind die kritischen in der Hinsicht, und da ist definitiv kein Platz.

Ich probiere das erstmal so, im schlimmsten Fall bricht mir halt ein Fräser, wäre nicht der erste

[mhier]

Also, ich habe das inzwischen ausprobiert. Zuerst habe ich die Spindel länger bei voller Drehzahl laufen lassen in der Halterung, um zu sehen, ob die Wärme ein Problem ist. Auch wenn man die Spindel nicht mehr länger anfassen kann und die Halterung auch schon merklich warm ist (und gefühlt nicht mehr wärmer wird), sitzt die Spindel weiterhin fest und wackelt nicht. Jetzt habe ich auch schon Alu damit gefräst. Verglichen mit dem Dremel geht das wie Butter Wobei man schon bei längeren Fräsern und evtl. zu hoher Eintauchtiefe dann merkt, dass die Spindel doch nicht absolut starr gehalten wird. Vor allem die DMS können etwas nachgeben und die Spindel kann dann in einer Richtung leicht verkippen. Das ist vor allem für Schwingungen ein Problem.

Was anscheinend auch besser funktioniert, ist das Kanten antasten. Ich vermute, das liegt daran, dass die DMS jetzt in einem Winkel zueinander stehen. Dadurch ist die Empfindlichkeit anscheinend deutlich besser.

[zero K]

Guten Abend Martin

Es ist schön, zu lesen, dass es funktioniert.
Trotzdem glaube ich noch nicht, dass Deine gedruckte Motorhalterung eine langfristige Lösung darstellt.
Solange sie aber funktioniert sollte sie zur Produktion einer Halterung aus Alu verwendet werden.

Auch wenn Du möglicherweise ein Fan des Fräsen aus dem Vollen bist, möchte ich Aluprofile empfehlen.
Die geschickte Anlage eines L- oder T-Profils und Ausrichtung an und mit Spannpratzen ist sicher etwas mühsam, aber z. B. nur 4 mm Materialstärke des Profils würden durch geringe Schnittkräfte die vorhandene Kunststoffhalterung etwas schonen.

Mein derzeitiger 1000 g Dualdruckkopf steht auf einem 60 x 60 x 4 T-Aluprofil - 3 mm hätten dicke ausgereicht - war aber nicht in 60 x 60 mm zu bekommen.

Ich freue mich auf die nächste Episode.

Gruß zero K

[mhier]

Trotzdem glaube ich noch nicht, dass Deine gedruckte Motorhalterung eine langfristige Lösung darstellt.

Glaube ich auch nicht. Es gibt aber erstmal kein großes Risiko, damit weiter zu fahren. Ich muss eben regelmäßig kontrollieren, dass nichts lose ist. Gerade aber bei kleineren Fräserdurchmessern (<= 3mm), was ich überlicherweise verwende, ist eigentlich das größte Risiko, dass mir der Fräser bricht. Wenn die Halterung irgendwann nicht mehr funktioniert, kann ich mir ja eine neue drucken, und dann damit direkt eine Alu-Version fräsen.

So absurd kann eine 3D-gedruckte Halterung übrigens ja gar nicht sein, schließlich funktioniert eine MPCNC auch ganz gut (und manche drucken die sogar nur aus PLA - da braucht man wohl eine sehr kühle Spindel )... Ich glaube weniger, die Haltbarkeit ist kritisch als die Stabilität. Im Moment ist mein Flaschenhals eher noch der Zahnriemen auf der y-Achse. Und die DMS sind auch eher ein größerer Schwachpunkt als die Halterung. Daher sehe ich in einer Alu-Version im Moment kaum nennenswerte Vorteile.

Auch wenn Du möglicherweise ein Fan des Fräsen aus dem Vollen bist, möchte ich Aluprofile empfehlen.

Ich habe nicht so die Angst davor, Alu-Profile einzuspannen, das kriege ich schon hin (gute Spannpratzen und ein Maschinenschraubstock sind vorhanden). So richig sehe ich aber nicht, wo die mir helfen würden. L- oder T-Profile sind nur in einer Richtung steif. Ich muss mit der Halterung aber Kräfte "um die Ecke" führen. Dann gibt es aber z.T. Kräfte, die auf den Winkel des L bzw. T wirken, und das ist denkbar ungünstig. Und auf die Stirnseite eines Profils kann man ja nicht so gut was schrauben (vielleicht M2.5 bei 4mm Wandstärke, mehr aber doch lieber nicht)... Hinzu kommt noch, dass Profile i.d.R. aus weicheren Legierungen hergestellt werden und dadruch nicht so gut gefräst werden können und Kräfte auf kleinen Flächen (Stirnseiten!) nicht so gut aufnehmen, ohne zu verbiegen.

Wenn dann müsste man sich für mehr Stabilität eine komplett neue Konstruktion für den X-Schlitten überlegen, die wohl eher ohne DMS auskommen muss. Dann verliere ich aber das Antasten und müsste mir da was überlegen (oder für viel Geld einen 3D-Messtaster kaufen).

[zero K]

Hallo Martin

Unterschätze die Festigkeit der Stangpressprofile nicht, selbst die im Bau (auch Baumarkt) verwendeten einfachen AlMgSi Legierungen haben eine Zugfestigkeit von über 200 MPa (N/mm²). Schau mal nach einem Zugang zum Instrumente- und Gerätebau, die haben sicher ganz edle Reste in der Schrottkiste.

Möglicherweise kannst Du die beiden Wagen mit einer Aluplatte verbinden - mit dem Vorteil mal eben Modul Fräsen gegen Modul Drucken zu tauschen.
In dieser Platte ist eine zentrale Öffnung für die Spindel.
Auf der Platte werden die vorhandenen DMS und zwei zusätzliche DMS-Balken senkrecht also parallel zur Spindelachse angebracht.
Jeweils zwei DMS stehen sich in X und auch in Y gegenüber und zwischen denen ist am anderen Ende der Balken der Spindelmotor befestigt.

Vorteil wäre, Kanten antasten würde lagegerecht zur Messrichtung der DMS jeweils in x und Y geschehen, und du könntest möglicherweise eine qualifizierte Vorschubkraftbegrenzung programmieren. Mir ist klar dass die Masse des Motors ständig in Druckrichtung auf den DMS lastet - das sollte aber weg zu nullen sein und Deine Fräser werden auch keine Tonnen wiegen.

Schwierig sehe ich, den Motor richtig zu befestigen ohne die DMS unzulässig zu verspannen.
Auch handwerklich ist das sehr anspruchsvoll wenn die Teile noch nicht CNC gefertigt werden können.

Vielleicht findest Du etwas was umsetzbar ist - sonst muss Digibike den Text löschen.

Gruß zero K

[mhier]

haben eine Zugfestigkeit von über 200 MPa (N/mm²).

Nur dass die Zugfestigkeit gar nicht relevant ist... Wichtiger wäre die Biegesteifigkeit.

Möglicherweise kannst Du die beiden Wagen mit einer Aluplatte verbinden - mit dem Vorteil mal eben Modul Fräsen gegen Modul Drucken zu tauschen.

Ich denke über die Geometrie des X-Wagens schon seit ein paar Jahren nach, und hab wahrscheinlich schon alle Varianten im Kopf durch. Den zweiten Wagen starr mit den DMS auch im Druckbetrieb zu verbinden legt essentiell die DMS still. Beide Wagen miteinander zu verbinden und an dem Rahmen dann die DMS anzubringen macht effektiv den zweiten Wagen nutzlos. Wahrscheinlich würden 4 statt 2 DMS weiterhelfen, so wie du es beschreibst, oder auch anders, aber das wird in jedem Fall kompliziert. Der Platz ist nicht gerade üppig.

So oder so kann der Umbau Fräsen - Drucken kaum einfacher werden als aktuell. Ich habe lediglich jeweils 4 Schrauben - weniger würden wohl die Stabilität verringern oder die Entkopplung zwischen DMS und Stepper im Druckbetrieb aufheben, was beides nicht gewünscht ist und sich auch einfach nicht lohnt.

Schwierig sehe ich, den Motor richtig zu befestigen ohne die DMS unzulässig zu verspannen.

Das ist grundsätzlich ein gewisses Problem, wobei da tatsächlich die Kunststoffhalterung hilft. Je starrer die Verbindung zwischen den DMS untereinander und zum 2. Wagen ist, desto propblematischer ist das.

Auch handwerklich ist das sehr anspruchsvoll wenn die Teile noch nicht CNC gefertigt werden können.

Na, dafür taugt ja die Druckversion schon mal, das ist also eher nicht das Problem.

Vielleicht findest Du etwas was umsetzbar ist - sonst muss Digibike den Text löschen.

Gelöscht werden muss ja nichts, vielleicht will es ja jemand anders umsetzen Ich bin für meinen Teil erst mal zufrieden und versuche jetzt, die angefangenen Baustellen abzuschließen (Y-Kugelumlaufspindel, Klipper, Z-Schalter-Elektronik vernünftig...). Wenn ich dann irgendwann wieder an Grenzen stoße, denk ich noch mal drüber nach. Ansonsten hab ich durchaus auch noch einige "echte" Projekte, die ich mal angehen wollte