@Manf: Endlich mal einer, der keinen Stress macht.
P.S.: Könntest Du ggfs. das Einstiegsposting löschen? Ich vermute mal, dass Du im Besitz des Admin-Kennwortes bist.

@opl: Klar! Ich mach jeden Unsinn mit !
Ich gehe gleich nochmal auf Dein Posting ein, ich will nur kurz mein hochnotpeinliches Einstiegsposting von Montag ersetzen:


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Hallo zusammen !

Nachdem ich 1994 meine erste CNC-Steuerung (CNC-Power von D.Werner) ausprobierte schwelte in mir die Idee, eine große und gleichzeitig stabile Mechanik zu bauen, mit der auch Formate von 200cm x 60 cm bearbeitet werden können: Lochbohrungen, Dübel setzen, Nuten fräsen, Konturen und Rundungen herstellen an Schrankseiten; Treppenwangen und -stufen fräsen.

Nachdem ich das Forum nun halbwegs erkundet und durchforstet habe stelle ich fest, dass die meisten hier besprochenen Mechaniken für sehr filigrane Arbeiten wie Gravieren, Fräsen und Bohren zB von Leiterplatten oder Aluminiumhalbzeug mit gleichzeitig sehr geringen Fräserdurchmessern verwendet werden (sollen).
Nun ist die Mechanik, die ich realisieren will zum einen hinsichtlich der Abmessungen außerhalb dieses Rahmens, da sie voraussichtlich 3000x800mm groß werden wird, ganz einfach weil der Anwendungszweck ein ganz anderer ist. Zum anderen ist da der Punkt Motorleistung der Fräse, die hier bei 800-1100 Watt liegen muss um auch große Fräser sicher an- und durch den Werkstoff zu treiben. Damit sind auch die Vorschubkräfte höher.

Nachfolgend möchte ich jetzt gerne einige von mir erwartete Probleme, welche diese CNC-Mechanik betreffen, umschreiben und auch kurz erläutern, wie ich diese zu lösen gedenke.
Und natürlich meine Vorschläge begründen.



Etwas Grundlegendes zum Thema Führungen
Weit verbreitet sind die Linearführungen, die aus den geklemmten oder gefrästen Wellen und zugehörigen Laufwagen bestehen. Ich möchte davon absehen, diese zu verwenden, weil zum einen die Dimensionen der Anlage die Kosten für entsprechende Profile explodieren lassen würden. Zum anderen glaube ich nicht, dass eine ungünstige Maschinengeometrie, die allenfalls mit entsprechend gewaltig dimensionierten Führungen ausgeglichen werden kann, das Schicksal aller Tüftler sein soll.
Egal, wie massiv eine Maschine ausgeführt würde: Der Elastizität der Metalle, aus der die Führungssysteme hergestellt sind, wird man nicht entkommen - vor allem, wenn zB. die Frässpindel hoch oben auf der X- und Y-Achsen-Führung thront wie ein Gummiball auf der Nasenspitze eines Seehundes. Es erscheint mir schlicht unlogisch, die geometrische Frage mit einer Materialschlacht zu beantworten. So unlogisch, wie eine 10 Meter hohe Leiter an der untersten Sprosse senkrecht halten zu wollen, statt sie einfach an die Wand zu lehnen. Ist die richtige Lösung denn nun, dass man die Leiter bis zur 1sten Sprosse in ein Spezial-Stahlbetonfundament eingießt und die Leiter selbst aus 20mm starkem Karbonfaser-Stahl fertigt??


Entsprechend einem Fahneneid des Politikers (hust, hust..) habe ich mir also gelobt, folgende Dinge unbedingt zu tun bzw. zu lassen:

1. Der Fräser, an dem die Schubkräfte und Vibrationen auftreten, soll möglichst dicht an (und soweit als möglich in einer Linie mit) den jeweiligen Führungen liegen. Das Fräswerkzeug befindet sich idealerweise auf gleicher Höhe zwischen den Führungen, um Hebelwirkungen zu vermeiden. Also: möglichst flach bauen.

2. Statt mich für die Mechanik, und insbesondere für Mega-Ultra-Teuer-Linearführungen finanziell zu ruinieren, will ich Low-Cost & "Low-Tech" mithilfe von selbstgebauten Rollenführungen praktizieren. Das begründe ich damit, dass die Industrieführungen zwar theoretisch hochgenau sind, aber bei entsprechenden Belastungen (wie zB eine 13x26mm Nut in Buche-Massiv mit einem 30mm Fräser ziehen) eher wie Bambus im Wind aussehen. Die Genauigkeit ist also im engeren Sinne nur theoretisch, denn durch die auftretenden Kräfte in der Praxis werden diese relativiert. Zudem weist zB THK in seinem Katalog ausdrücklich darauf hin, dass starke Vibrationen und Stösse die Lebensdauer und Präzision der Führungssysteme stark beeinträchtigen.
Vibrationen und Stösse kann ich aber nicht ausschliessen: wenn mal ein ausbrechender Ast im Werkstück dem Fräser eine Ohrfeige verpasst oder ein sich aufrollender Aluspan die Fräserschneiden wegschleudert? Dann darf ich mir neue Führungen kaufen? Tut mir leid, aber ich hab mit meinem Geld noch was anderes vor, gelle ?


Gute Erfahrungen gemacht habe ich mit dem, auch in der u.g. Zeichnung dargestellten, System der gegeneinander verspannten Kugellagerführung. Die Probleme bei der Präzision und Leichtgängigkeit habe ich dabei umgangen, indem ich
· die Führungsnut, auf der die Kugellager aufliegen mit einem 4,0 mm starken Edelstahlblech versehen habe und
· die Edelstahlbleche zunächst auf eine exakt parallel geschnittene Leiste verschraube und diese erst anschliessend in die große Nut verschraube. (Bild)
· Die große Nut unterstützt dabei an den Auflageflächen die Aufnahme der Andruckkraft der Rollen durch den großen Querschnitt des genuteten Profiles.

Verwendet habe ich (bzw. 'wir') dieses Prinzip zB für einen Schiebeschlitten für eine Formatkreissäge mit dem Format LxBxH 2400x300x80mm und einer effektiven Schublänge von 2600mm. Die Edelstahlnuten befinden sich dabei im Schiebeschlitten, während die Kugellager in einem 1200mm langen U-Profil (B=220mm, H=80mm) aus 10mm Schwarzstahl montiert sind.
Die Konstruktion ist hinsichtlich Laufruhe, Leichtgängigkeit und Präzision gegenüber dem Schlitten einer professionellen Formatkreissäge wie zB MARTIN oder ALTENDORF hoch überlegen! Die guten Erfahrungen mit dem Schiebeschlitten und seine inzwischen bewiesene Praxistauglichkeit und Robustheit sind der ausschlaggebende Punkt dafür, dass ich mit Linearführungen via THK etc. nicht mehr arbeiten möchte. Ein vergleichbares Modell mit Elementen der Firma "MayTec" hätte übrigends schlappe 800 Euro gekostet- ohne Kleinteile!
So waren es, für die Kugellager-Version, 12.- für Kugellager bei Ebay, 70 Euro für Birken-Multiplex, ~40 Euro für Edelstahl und Halbfabrikate und ein paar Schweisselektroden. Gespart: mal eben 680 Euro. Und ob die teure Variante bei diesen Belastungen tatsächlich noch so präzise ist wie meine "Low-Tech-Version" bezweifle ich stark. Zumal MayTec seine Aluprofile ja schon mit Toleranzen von 2/10 angibt.


Nachfolgend also erstmal die Skizze zum Aufbau des X-Achsenprofils:
(Maßstab etwa 1:1)

Bild hier  

Erläuterung zur Skizze:
Das feststehende Blockprofil (orangefarben, L=3000mm) nimmt in seinen beiden stramm gefrästen Nuten die Halteprofile auf, die bereits mit den Edelstahllaufblechen zu einem festen U-Profil verschraubt sind. An der Seite, die zur Mechanikmitte zeigt ist eine Hohlkehle in das Stammprofil und in die Passleiste eingefräst, die eine Antriebsspindel mit D=20mm aufnimmt und mit 0,5mm Spiel führt. Damit schlägt und eiert die Spindel trotz ihres geringen Querschnittes nicht, die Masse (und damit die Trägheit der Spindel) kann gering bleiben. Die Laufflächen, in denen sich Spindel dreht werden vernünftig geschliffen, mit PUR-Lack versiegelt und dann mit PowerGreen (Keramik-Gleitmittel) oder Silbergleit abgerieben - dann ist auch die Reibung kein Problem mehr Die Übertragung der Bewegung von der Trapezspindel auf den Laufwagen (=das "Portal") wird durch einen Mitnehmer realisiert, der auf der Unterseite des Laufwagens eingelassen ist und per Federdruck in die Trapezspindel gedrückt wird.

Die Teile des Laufwagens sind, da die Arbeitsfläche 2000mm betragen soll, maximal in L=1000mm ausführbar. Aus Gründen der Festigkeit will ich dieses Potential auch gerne voll ausnutzen, zumal Werkstücke über 2000mm auch gerne gedreht oder durchgeschoben werden können. Indem der Fräser ebenfalls recht tief liegt (in etwa in Höhe der Kugellager) entsteht faktisch auch bei hohen Vorschüben keine Neigung oder Biegung des auf den seitlichen Laufwagen aufsitzenden Traggefaches, welches die Y-Achse aufnimmt.



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So, bis hierhin erstmal meine Überlegungen.
Jetzt könnt ihr mich in der Luft zerreissen..

@opl: Für Teamwork bin ich gerne zu haben - nur für's Geldausgeben halt nicht. Ich habe gelesen, dass Du Alu fräsen möchtest. Das sollte eigentlich auch auf der CNC problemlos sein, denn die CNC-Mechanik nimmt mir ja nur die Führung der Fräse ab. Das Zerspanen von Alu mit der Oberfräse ist ja auch von Hand möglich und tägliche Praxis, wenn man Drehzahl, Vorschub, Schneidengeometrie (neg. Schnittwinkel!!!) u -material, Zustellung etc. entsprechend wählt. Dann geht es sogar durch das Alu wie Butter. Auch das Problem der Faserrichtung wie beim Holz, welches den Fräser tangential wegzudrücken versucht, ist beim Alu nicht gegeben. Aluminium ist wirklich ein tolles Material (wenn man den richtigen Fräser hat)!

Ob man auch Stahl mit einer Fräse bearbeiten kann - das wüsste ich auch zu gerne. Auf der InterModellbau habe ich mal einen Messestand gesehen, der entsprechende Fräser zu haben schien, allerdings führte er sie nicht vor. Mann! - das wäre ja was !

Mich würde Deine bisherige Planung sehr interessieren. Auch und gerade weil Du einen ganz anderen Lösungsweg im Auge hast. Vielleicht kann man voneinander abgucken? Und wie funzt das mit dem Digitaldrucker?

Grüße,
Michael