Meine Platinenfräs/bohrmaschine

[Moritz f.]

Hallo Roboternetz,
Seit diesem letztem Sommer habe ich den Plan eine Platinenfräse zu bauen, ich habe mir unghf 1k Erfahrungsberichte usw. durchgelesen, mich jedoch nicht abschrecken lassen. Ich weiß das Platinenfräsen im Vergleich zum ätzen unrentabel ist, das sich der Aufwand so eine Fräse zu bauen nicht auszahlt usw.

Nichts desto trotz werde ich meine nun bauen!

Hier Infos über die geplanten Features:

Mechanik:

Das Werkstück wird bewegt, nicht der Fräser
Fräser ist ein Dremelclon
Tiefenregelung per Schraube
Vorschub durch M10 Trapezgewinde, 3mm Steigung
Linearführungen mit Stahlwellen und Linearkugellagern
Lagerung des Trapezgewindes auf Kugellagern
Vielleicht werden die Muttern gegeneinander Verspannt?


Bilder des geplanten Aufbaus gibt es unten!


Elektronik:

Verbindung zum PC über serielle Schnittstelle (später USB?)
Vorschub über Schrittmotoren 48Step/u
Schrittmotoransteuerung über L297/L298
Endschalter über Kapazitive/Induktive Sensoren
Ansteuerung der Schrittmotoren über Microcontroller
Grafikdisplay
Über Taster auch Handsteuerung möglich


Software:

HPGL File von Eagle
Zeilenweises übergeben an den Mikrokontroller


So, ich habe von unserem Werkstättenlehrer 2 Linearführungen geschenkt bekommen, dass sind wirklich gute Teile mit Stahlwellen und Linearkugellagern, die sollten für diese geringe Beanspruchung reichen.

Den unteren Rahmen (grün) werden ich aus ITEM Profilen zusammenbauen, da ich jedoch die Bibliothek bei meinem Inventor zur Zeit nicht installiert habe, habe ich diese mal als Festen Block gezeichnet.

Schrittmotoren habe ich auch schon zuhause, diese haben einen Durchmesser von 64mm und einen Montageflansch an der Front, sie machen 48 Schritte/Umdrehung im Halbschrittbetrieb. Womit ich auf eine Genauigkeit von nur 0.0625mm pro Schritt komme, sollte die Fräse aber mal ordentlich funktionieren und ich mit dieser Genauigkeit nicht auskommen werden die Schrittmotoren ersetzt (Die jetzigen habe ich für 3,50€ erstanden) Stark genug sind die Motoren alle Male, habe aber keine Genauen Zahlen für euch.

Ich habe jedoch noch (fast) keine Ahnung wie ich die z-Achse mache, werde am Mittwoch fragen ob ich noch eine kleine Führung bekommen kann. Auf dieser Werde ich dann auch beim konstruieren aufbauen.

Wenn ich eine Digicam organisieren kann reiche ich noch Bilder der Führungen nach!

1. Bild:Ein gerendertes Bild der Fräse, Bauteile farblich hervorgehobe
2.Bild: Ein ungerendertes Bild der Fräse in original Farbe. Der Durchsichtige Tisch wird auf den Seitenteilen der oberen Achse befestigt, auf ihm wird die Platine befestigt

[squelver]

Entweder bin ich zu schwach zum Nachdenken, nach dem heutigen stundenlangen Malern oder der Schlitten haut tatsächlich nicht hin :-k

[Moritz f.]

Hallo,
hättest du eine Begründung für mich? Das sollte eigentlich funktionieren ;) Auch in der "Simulation" (In Inventor) klappt das, habe schon mehrfach durch hin-und-her schieben auf Kollisionen geprüft!

MfG Moritz

[squelver]

Liegen die Schlitten auf Schienen?

[Moritz f.]

Hallo,
. . . Versteh ich nicht . . .

Es ist so: Der untere Schlitten ist auf dem grünen Rahmen Befestigt, Hier bewegt sich das Schwarze Teil. Auf diesem Schwarzen teil ist das Schwarze Teil vom oberen Schlitten befestigt. beim oberen bewegen sich also die Blauen Teile + Motor + Motorhalterung hin und her. Und auf diesen blauen Teilen wird der Aufspanntisch befestigt!

Würde mich sehr wundern wenn das nicht funktioniert. Hab das schon 1k mal durgesehen, aber vielleicht bin ich ja auch betriebsblind


MfG Moritz

[squelver]

Ich guck mir das am Besten morgen nochmal an, hab wohl zu viel Farbe eingeatmet :mrgreen:
Auf jeden Fall viel Erfolg mit deinem Projekt ;)

[3TageBart]

hängt der obere Schlitten nur auf dem Teil in der Mitte? und der untere Teil ist fest? Wenn das so ist wies für mich immoment aussieht wird da nur eine Bewegung möglich sein. Der untere Schlitten müsste auch beweglich sein. kann mich aber auch täuschen ka. stell doch mal die inventor datei rein.

[squelver]

hängt der obere Schlitten nur auf dem Teil in der Mitte? und der untere Teil ist fest? Wenn das so ist wies für mich immoment aussieht wird da nur eine Bewegung möglich sein. kann mich aber auch täuschen ka. stell doch mal die inventor datei rein.

Das denke ich eben auch \:D/

[BlooD]

Ich blick die Funktion auch nicht...
Eine Richtung okay, aber in die andere kann sich doch nur der Motor verschieben, der Tisch bleibt stehen...

[squelver]

Die Platte könnte eigentlich nur auf den blauen Teile des oberen Schlitten sitzen, dann würde der Motor oben aber komplett mit gehen :-k

[Lenox]

Die schwarze Plattform in der Mitte müsste so größ sein, wie die grüne Platte, und darauf wiederrum müsste sich dann der andere Motor befinden.
So müsste es gehen :-k

[Moritz f.]

hallo,

Corpius du hasts gerissen!

Die Platte wo die Platine aufgespannt wird sitzt nur auf den blauen Teilen, ich hab nur vergessen die Schrauben einzuzeichnen ^^
Und der Motor geht tatsächlich die ganze Länge mit!

Ich glaube die Meinsten vertuen sich daher das die meisten Leute nur das erste Bild ansehen. HIER IST DER TISCH NICHT EINGEZEICHNET! Das schwarze ist NICHT der Tisch!

MfG Moritz

[Lenox]

Achsoo, stimmt jetzt versteh ich es auch ;)

Hab mir das 2. Bild nicht genau angeguckt.
Meine Weise hätte aber auch Funktioniert, ist ja im Prinzip auch das gleich.

Mfg
Stefan

[Moritz f.]

Hallo,

sollte also funktionieren oder ;)
Alle Klarheiten beseitigt?

MfG Moritz

[linux_80]

Hallo,
ich will auch was loswerden :-)
also ich denke schon auch das es funktioniert, AAber ich denke auch das es ziemlich wakelig wird wenn der obere Teil ganz ausgefahren ist. Es könnte da ein paar schiefe Löcher geben. Je nachdem welche ausmasse das ganze hat, und wie schwer die Führungen sind.

Desöfteren wird das ja gerne so gemacht, das man unten zwei solcher Führungen hat, auf beiden Seiten, dann kann sich nix mehr verwinden. Dann kann der obere Motor auch gleich am unteren Schlitten befestigt werden, stelle ich mir etwas wirtschaftlicher vor, als wenn dieser immer mitfahren muss.

[Moritz f.]

Hallo,
Das mit den 2 Schlitten klingt nicht schlecht. Aber ich denke nicht das es mit einem Schlitten wirklich wackelig wird. Und das der Motor mitfährt kann ja auch nicht schaden (ausser das mehr Masse zu bewegen ist)

Die Führungen wiegen 1-2kg (muss noch wiegen) aber der meiste Teil entfällt dabei auf das schwarze Teil. Die Motoren wiegen mit Halterung vielleicht einen halben kg. Ich werde mal berechnen was für ein Moment auf die Schrauben wirkt wenn das Teil ganz ausgefahren ist.

Auserdem werde ich am Mittwoch (Werkstättenuntericht) mal testen um wieviel sich der Schlitten verbiegt, bzw das Spiel nachmessen.

Was es mir leichtmacht ist ja der geringe Stellbereich und die wenige Kraft die für das fräsen gebraucht wird. Deshalb denke ich nicht das sich das viel biegen wird.

MfG Moritz

[squelver]

Aus deinem zweiten Bild konnte ich das nicht entnehmen, wo nun genau die Platte sitzt, da sieht es eher aus, als würde die Platte auf allen Punkten und zwischen den Motoren liegen ;)

[Moritz f.]

Hallo,

so hier mal ein neues Bild, darauf sollte die Funktion der Achsen und die Befestigung des Tisches klarwerden ;)
http://genderbender.lima-city.de/Fr%E4se3.JPG
Sorry das ich das vorher so Unklar gezeichnet habe, aber wenn man die Pläne im Kopf hat denkt man ja nicht das andere das nicht vestehen weil Schrauben fehlen ^^

MfG Moritz

[squelver]

Jetzt sieht man das eher, nur wirkts echt etwas instabil :-k

[Moritz f.]

Hallo,

ihr habe recht es sieht nicht sehr stabil aus, aber ich habe diese Linearführungen vor mir liegen! Ich habe mich grade draufgestellt (ja ich weiß hätt ich lassen sollen :D ) und das Teil hat sich um nicht mal nen halben mm durchgebogen!

Sobald ich ne Digicam zur verfügung hab bekommt ihr ein Bild davon!

Außerdem könnte ich den Tisch in Richtung der unteren Achse um 10 cm kürzer machen, hab nur jetzt diese Maße genommen um ein schönes quadrat zu bekommen. Somit sind schon die ärgsten Stellen stark eliminiert.

Der Tisch ist übrigens 5mm stark, wenn das nicht geht wird auf 8 oder 10 mm geändert. Material: Aluminium

Mfg Moritz

[squelver]

Das wird gut, ich drück dir die Daumen =D>

[Moritz f.]

Hallo,

hier mal Pix von den Führungen, ging schneller als gedacht ;)

http://genderbender.lima-city.de/DSCN1601.JPG
http://genderbender.lima-city.de/DSCN1602.JPG
http://genderbender.lima-city.de/DSCN1600.JPG
http://genderbender.lima-city.de/DSCN1597.JPG

Hoffe ihr seit halbwegs überzeugt von der Stabilität, auf einem Bild sieht man die Führung "belastet" In Wirklichkeit dürfte das zu tragende Gewicht auch nicht viel mehr sein!

MfG Moritz

[BlooD]

Also funktion leuchtet mit dem letzten Bild nun ein ;-)
Zu dünn darfst den Tisch aber auch nicht machen, sonst biegt der sich durch...

[Moritz f.]

Hallo


Der Tisch ist übrigens 5mm stark, wenn das nicht geht wird auf 8 oder 10 mm geändert. Material: Aluminium

Ich glaube nicht das sich das was umbiegt ^^

MfG Moritz

[linux_80]

Was sind da für Führungen in den Wellen, bzw. im Schlitten, schaut nach Kugelumlauf aus, falls ja, kenn ich das so, das sich die Kugeln bei einseitiger Belastung langsam in die Welle drücken. Dauert natürlich einige Zeit, je nach Benutzung.

Ich würde da zumindest aussen so Auflager für den oberen Schlitten machen, aus Kunststoff, Teflon o.ä., auf dem die Endplatten aufliegen.
Es gibt da auch so grünen Kunststoff (Platten), weiss aber jetzt nicht wie der heisst, ist extra für so Lagergeschichten geeignet, und zum selberbauen.

[BlooD]

Sorry, ich hatte was gelesen von wegen den Tisch auf 1mm zu ändern wenn irgendwas nicht geht...
Der lange Urlaub tut mir glaub nicht gut ;-)

Mit 5mm sollte es eigentlich reichen - seh ich auch so, ohne groß nachzurechnen.

@linux80:
Wo ist da nun die einseitigt Belastung - oder versteh ich schon wieder was flasch? Ich glaub auch nicht, das sich bei der geringen Belastung die gehärteten Kugeln in die gehärtete Welle eindrücken...
Außerdem sind es Trapezgewindespindeln, wenn ich es diesmal korrekt wiedergebe :)

[Moritz f.]

Hallo,

ja BlooD es sind Trapezgewinde, das schaut nur nach Kugelumlauf aus weil Inventor das so schleißig darstellt. . .
Oder meinst du die 2 Führungsstangen? Wenn ja, da sind Lineargugellager drin, aber ich glaube, wie BlooD nicht das sich das was reindrückt, vor allem bei der geringen Belastung. . .

Das mit den Platten kling interessant, werde ich aber nur machen wenns anders nicht mehr geht oder ich schlechte Erfahrungen ohne Sammle. Eventuell kämen auch Schubladenführungen in Frage.

Weiß jemand eine gute bezugsquelle für Schrittmotoren mit 64*64er maßen und 200 Steps/u?

MfG Moritz

[linux_80]

Halo,
ich bin evtl. auch etwas übervorsichtig, hab früher nur solche Dinger gebaut, die Pneumatisch angetrieben waren und deshalb etws kräftiger hin- und herfuhren.
Da Du hier aber relativ langsam fährst, lass ich mal davon ab Dir meinen Schwerlastschlitten aufzudrängen :-)


@BlooD
Das mit der gehärteten Welle glaub ich aber nicht aufs erstemal, denn entweder ist die Welle hart und die Büchse weich (Messing), oder die Büchse Hart (Kugeln) und die Welle Weich.
Die Führungswellen schauen eher gewalzt aus (spiegelglatt), als geschliffen, deshalb ist meine Meinung die sind weich.

[BlooD]

Bezugsquelle Schrittmotor:

http://www.pollin.de/shop/shop.php
http://www.mir-elektronik.de/index1.html
http://www.robotikhardware.de
http://www.nanotec.de
und natürlich http://www.ebay.de

64x64 - ich kenn nur 56x56 als gängiges Maß und die haben zum Teil schon mächtig Power.

@linux_80:
Ich hab hier ne Kugelumlaufspindel in Betrieb, bei der definitiv die Kugeln, als auch die Spindel und die Mutter gehärtet ist. Bei Trapezspindeln ist normalerweise die Mutter aus Rotguß - also weich, da stimm ich dir zu.

[Moritz f.]

Hallo,

mir ist dieses Maß auch komisch vorgekommen, aber für 3,50 frag ich nicht nach ^^

www.mir-elektronik.de ist DER Tipp gewesen ;)

Dickes Dankeschön!

MfG Moritz

[chaser]

Hallo sieht gut aus

Ich will auch schon seit längeren eine PCB mill Maschine zu bauen und mehr,

auch so in der art wie bei dir, nur mit einer m6 Gewindestange steigung 1mm und das alles Schall dicht das man sie auch nachts benutzten kann 8-[

bin bis jetzt leider zu nichts gekommen lol

hab über 30 gebrauchte schritt motoren liegen mit 1,8 grad /4 bis 6 volt und so 1,1 Ampere

falls einer welche brauch ich tuh auch tauschen O:)

[Moritz f.]

Hallo,
ich würde gerne so 3 Schrittmotoren von dir haben ;)
Kannst du mir ein paar Daten geben? vor allem ob das bipolare sind?

Habe heute ein paar Sachen an der Fräse weitergebaut, kann euch aber im Mom nix erzählen, muss ein bisschen lernen :(


MfG Moritz

[chaser]

moin nach der arbeit holl ich mal alle ausm keller und mach mal ne liste mit denn daten und nen paar bilderchen O:)

[chaser]

so hab mal nen paar daten

2x Vexta 4-Phase 0,9DEG/STEP 17v 0,21A /8kabel
Vexta 2-Phase 0,9DEG/STEP 2,9v 0,8A /4kabel bipolar
Step-Syn 1,8DEG/STEP 4,6V 1.1A 6 Kabel
Step-Syn 1,8DEG/STEP 4,2V 1A 6Kabel
Tec 1,8DEG/STEP 6V 1,2A 6Kabel

sind überwiegend alle Unipolare stepper die man auch bipolar anschliessen kann

ich hab noch nen zollstock mit ins bild gelegt um die größen zu schätzen O:)
http://freenet-homepage.de/las_freak/step1.JPG

http://freenet-homepage.de/las_freak/step2.JPG

die anderren daten werd ich noch schreiben aber nicht mehr heute :-s

[chaser]

ach ja als Steuerrung hab ich auch schon ne schaltung fertig der port ist optokopler getrennt .

Verbaut hab ich tip120 die langen O:)
und denn cd4093 hab ich wech gelassen brauch man nicht :-k

http://freenet-homepage.de/las_freak/stepper.jpg

hab ich schon fast 1 jahr fertig liegen lol

[Moritz f.]

Hallo,

nene Ansteuerung brauch ich keine, das mach ich schon selber ;)

Nun mal wieder zur Fräse ansich:
Gestern wurde mir von nem Freund der gerade in der Fräswerkstatt ist das Loch für die Trapezgewindemutter im Schlitten gebohrt, Ansich kein Probem, nur hat der Spack es geschaft 1mm danebenzubohren ^^
So, nun erst mal Mutter reingesteckt und . . . Tja nix gibts.
Ich habe mal meinen Lehrer gefragt, der hat mich erstmal n bisschen demotiviert indem er meine ganze Planung n bisschen kritisert hatte.

Nun haben wir aber doch eine Lösung gefunden, und zwar wird das Kugellager nicht wie geplant direkt in das "Seitenteil" der Führung eingebaut sondern in eine Lagerbuchse mit einem Langloch auf jeder Seite mit dessen Hilfe die Mutter in jede Richtung in 1mm verschoben werden kann. Zeichnung werde ich noch nachreichen. Diese sind auch schon gedreht. Leider hat das mit der Presspassung des Kugellagers nicht so ganz hingehaut, da ich doch noch zu wenig Übung an der Drehmaschine habe um das hinzukriegen, aber die Lager lassen sich so gut wie nicht verschieben, ich habe 0,06mm Übermaß ^^

Außerdem wurden kleine M3 Gewinde in den Schwarzen Schlitten geschnitten um die 2 Muttern für den Vorschub gegeneinander Versannen zu können.

Wärend ich nicht in der Werkstätte bin eine Seite des Schwarzen Schlittens abgefräst da diese viel zu lange ist, und es werden die Langlöcher in den Buchsenhaltern gerfräst.

Außerdem werde ich, wenn alles glatt geht meine Trapezgewinde und die 2 Muttern die ich noch nicht habe von der Schule bekommen.

Nächste Woche, Mittwoch Abend darf man sich also auf neue Infos zu meiner Fräse freuen.

Ich hoffe bis 2.2 die x- und y-Achse der Fräse fertig zu haben, da meine Schule an diesem Wochenende Tag der offenen Tür haben und ich meine Fräse ausstellen kann.

Geplant habe ich das ganze so das, da ich ja noch keine z-Achse fertig haben werde, ich mir ein Kleines Gestell anstelle dessen mache, und dort wo normalerweise der Fräser wäre werde ich einen Fototransistor anschließen. Anstatt des Werkstücks wird nun eine Europlatine mit vielen 3mm Leds befestigt. Unter Diesen leuchtet nun zufällig eine. der "Spieler" hat 4 Taster zur verfügung mit denen er die Schrittmotoren ansteuert und muss versuchen in 30 Sekunden möglichst of mit dem Fototransister über die leuchtende Led fahren.

Ich weiß das ist nicht wirklich spektakulär aber da meine Klasse kein Projekt vorzustellen hat, und das Vorstellobjekt der letzten zweiten Klasse dermaßen mies war. . .

MfG Moritz

[Moritz f.]

Hallo,
so es ist Freitag und das bedeutet ich hätte schon vor 2 Tagen Infos bringen sollen ^^

Es sieht gut aus sag ich nur.
Ich habe aus der Schule ein Schönes M10 Tapezgewinde mit 2mm Steigung bekommen, und werde mir (eventuell von chaser wenn er mal antwortet) Schrittmotoren mit 1,8° Schrittwinkel besorgen.
Ergibt also eine Theoretische genauigkeit von 0,01mm!

Außerdem wurden die beiden Schwarzen Schlitten auf das richtige Maß abgefräst. Das hat 6 Stunden gedauert ^^ Zum Glück hab ich das machen lassen ;) Auch die Bohrung für die Muttern wurde gebohrt.

Der erste Schlitten ist fast fertig, es fehlen nur noch die Montagebohrungen für die 2te Achse.

Ich habe auch meine Lagerbuchsen fertig gestellt und mal provisorisch die erste Achse zusammengeschraubt. Ergebniss: alles passt optimal zusammen. Ich kann wirklich die 2 Muttern gegeneinander Verspannen.

Was ich nächste Woche noch machen muss ist:

Halterungen für die Motoren bauen
Die x und y Achse aufeinanderschrauben
Das Trapezgewinde auf die Richtige Länge bringen und einen Sitz für die Kupplung aufdrehen
Ein Gestell aus Item Profilen bauen


Bilder kann ich euch, bei Interesse erst am Sonntag abend liefer.

MfG Moritz

[Moritz f.]

Hallo Leute,
nach längerer Pause hab ich mal wieder eine Frage an euch, ich bin gerade dabei die Motoren mit dem Trapezgewinde zu verbinden, nun habe ich ein Problem. . Ich hab einen relativ großen axialen Versatz der beiden Wellen, gibt es da eine Möglichkeit den auszugleichen?
Ich habe an eine Doppelgelenkkupplung gedacht, aber ich würds gerne anders lösen!

MfG Moritz

[Socke]

Hallo Moritz,
wie groß ist denn Dein Versatz?
für minimalen Versatz kann man z.B. ein Stück Gartenschlauch als Kupplung nehmen. bei größeren Strecken dann eher den Motor so versetzen, daß das mit Zahnriemen geht.

Gruß Socke

[Moritz f.]

Hallo,
der Versatz is unghf einen mm groß :(
Die beiden Wellen haben einen Durchmesser von 4mm

Mfg Moritz

[Klingon77]

hi,

Du könntest sogenannte Klauenkupplungen verwenden.

Noch ne andere Idee:
Wie willst Du die Platinen auf dem Tisch aufnehmen?
Mit einer gelochten Platte und Unterdruck würde der umgebende Luftdruck die Platinen festhalten. Sollte zum Platinenfräsen eigendlich reichen.

Gruß, Klingon77

[user529]

bau den kardan raus, eine zwischenplatte mit langlöchern ein und verwende eine oldham kupplung, damit wirst du auch die langen streben zwischen motor und spindel los, die mir dem motormoment nicht gewachsen erscheinen. da du scheinbar so und so ein CAD programm verwendest, kann ich dir anbieten teile und baugruppen auf festigkeit/ verformung nachzuprüffen.
http://img-europe.electrocomponents.com/images/C359730-21.jpg
alternativ könntest du den einfachkardan zu einem doppelkardan erweitern, wobei die gelenke aber um 90 grad versetzt angeordnet werden müssen, da das ding sonst nach/voreilt
(http://www.imw.tu-clausthal.de/fileadmin/Bilder/Forschung/Publikationen/Mitt_2005/Ring_Sch_fer-Drehmomnet.pdf) (halte aber sehr wenig von solchen pfuschlösungen, da diese eine schöne arbeit total runterziehn.)

[Moritz f.]

Hallo,
eure Lösungen sind alle nicht schlecht!, aber ich habe mich nun entschieden die ganze Motorhalterung neu\anders zu machen da es sonst nur wieder zu neuen Problemen kommen würde ;). Ich werde euch bald mal Inventorskizzen zeigen!


MfG Moritz