Kugelumlaufspindel fuer die Y-Achse?

Fragen, Erfahrungen und Tipps – von Lesern für Leser

Postby root9999 » Sat Jun 19, 2010 12:00 am

Ich habe hier schon einige Diskussionen zum Thema Achsenumbau gelesen und anscheinend wird der Länge der Y-Achse bei dem gegebenen Durchmesser nicht getraut. Tr16x3 gibt es scheinbar nicht und auch Kugelumlaufspindel habe ich mit diesen Parameter nicht gefunden.
Was spricht in diesem Fall gegen 16mm x 4mm Kugelumlaufspindel mit einer Übersetzung mittels Zahnriemen damit keine Software-Anpassungen notwendig sind?

lg. Jarek
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Postby woldig » Sat Jun 19, 2010 12:00 am

Hallo Jarek

Es ist richtig, daß es viel Kritik am Profiler gibt. Dennoch, es sollte bedacht werden der Profiler ist eine Maschine für den Hobbybereich.

Du gibst zu erkennen, Du möchtest an Deinem Gerät die Y-Achse modifizieren. Weshalb, gibt es einen Grund?

Geht man davon aus, die Y-Achse hängt in der Mitte um einen Millimeter (1 mm) durch*, so würde der Verfahrensweg in Y-Richtung um o,o1 mm verlängert werden. D.h. der Fehler nimmt mit der Entfernung ab, ist also bei Y = 400 mm gleich Null. Ob ein Fehler von maximal 0,01 mm tolerierbar ist hängt vom zu erzielenden Ergebnis ab.

„Was spricht … gegen 16mm x 4mm Kugelumlaufspindel mit
einer Übersetzung mittels Zahnriemen damit keine Software-
Anpassungen notwendig sind?“

Grundsätzlich nichts. Zu beachten ist jedoch, es werden neue Fehlerquellen eingebracht und das Problem wird ggf. verschlimmbessert!

Ich würde erstens sicherstellen, daß die Y-Achse (mit allen Bauteilen, einschließlich Motor) kein axiales Spiel hat und zweitens in die TR-Mutter derart zwei Gewinde schneiden, daß zwei Madenschrauben auf die Bolzen treffen, die die TR-Mutter am Schlitten fixieren. Damit ist ein Durchhängen der TR-Spindel bei Y = 200 mm verhindert und der Fehler minimiert.

Gruß, woldig

*Diese Größe ist m. E. eher unwahrscheinlich!
woldig
 
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Postby root9999 » Sat Jun 19, 2010 12:00 am

Ich bin mir noch nicht ganz sicher ob ich es möchte. Ich denke darüber derzeit nur laut in diesem Forum nach
Es hat mich in diesem Zusammenhang vor allem interessiert ob jemand für diese Lösung ein absolutes k.o. Kriterium für den Profiler sieht.

Die Achsen habe ich auf axiales Spiel überprüft. Da scheint alles zu passen.
Die Präzision ist für mich zumindest bei geraden Bewegungen der Frässpindel ausreichend. Gefräste runde Löcher sind bei mir derzeit ohnehin nur Wunschdenken. Ich bekomme immer nur Löcher, die aus einer bestimmten Menge gerader Abschnitte bestehen wobei ich bis jetzt noch nicht herausgefunden habe wo das Problem liegt (TurboCAD? ColiCAM? ColiDrive? der Profiler selbst?). Was mich aber derzeit ebenfalls stört sind die unsauberen Fräskanten, die IMHO auch mit der Spindelqualität und deren gleichmäßiger Rotation zusammen hängt.
Ich habe mich deshalb bereits mit dem Hersteller in Verbindung gesetzt, weil bei mir die X-Achse anscheinend nicht ganz gerade ist, sodass es vor allem beim Fräsen in dieser Richtung zu diesem Problem kommt. Ich hätte gerne ein sauberes Fräsbild ohne die Schnittkanten mit der Feile nachbearbeiten zu müssen.
Im Schnellvorschub verstärken sich die Vibrationen so stark dass man sich Sorgen um den Spindelmotor machen müsste.
Mit abgenommener Abdeckung sieht man eigentlich auch sofort, dass der Schrittmotor Verrenkungen mitmachen muss, für die er eigentlich nicht geschaffen ist.

An der Y-Achse tritt das Problem nicht so stark auf. Da ich in diversen Beiträgen gelesen habe, dass die Länge problematisch ist, bin ich davon ausgegangen, dass hier ein Spindeltausch gegen das gleiche Model nicht viel bringt und so habe ich über einen Umbau nachgedacht. Da es bei den 16mm Spindeln anscheinend keine für den Profiler passende gibt (egal ob Trapez oder Kugel), bin ich auf die Kugelumlaufspindel gekommen (wenn umbauen, dann gleich richtig ).
Es gibt einige Anbieter, die Spindeln nach Vorgabe bearbeiten und Platz sollte unter dem Profiler ausreichend vorhanden sein.
Bleibt eigentlich nur noch die Frage ob man den zusätzlichen Fehler von den Zahnscheiben in Kauf nehmen will.
Nach der Lektüre der "CNC-Fräsen im Modellbau" Bücherreihe von C. Selig ist mir diese Art des Spindelantriebs als eher unproblematisch erschienen, präzise Fertigung aller benötigten Bauteile vorausgesetzt. Ausserdem irgendeine Art der Übersetzung ist notwendig wenn man dickere Spindel will solange
a) es keine 16mm Spindel mit passender Steigung gibt und
b) die Firmware des Controllers nicht als Freeware verfügbar ist oder
c) man sich den Eigenbau einer neuen Steuerung ersparen will.

Die Idee mit den Madenschrauben gefällt mir, damit wird die Präzision verbessert, aber die Vibrationen, die mich derzeit im Schnellvorlauf stören werden genauso auftreten sobald sich die Tr-Schraube nicht mehr in der Mitte der Spindel befindet, oder?

lg. Jarek
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Postby woldig » Sun Jun 20, 2010 12:00 am

Hallo Jarek,

nach der Frustphase kommt die Erfolgsphase.

Eigenbau und Nutzung einer Portalfräse stellen auch an den erfahrenden (Hobby-) Handwerker einige zusätzliche Anforderungen, - sind jedenfalls meine Erfahrungen, die ich gern weitergebe. Eine grundlegende Erfahrung ist, man muß viel dazulernen, d. h. Fragen stellen und/oder lesen (hast Du bereits erkannt).

Deinen letzten Ausführungen entnehme ich, mit den TR-Spindeln des Profilers bist Du grundsätzlich zufrieden, nicht jedoch mit den Vibrationen der TR-Spindeln und den auf dem Profiler gefertigten Werkstücken. Die Ursachen sind noch unklar!?!

… Gefräste runde Löcher …Nicht jedes Fräsprogramm kann ohne „Radiuskorrektur“ des Zeichenprogramms saubere Kreise fertigen. Gibt also das Zeichenprogramm keine fräsbaren Parameter an die Fräse so muß z. B. vor Übergabe eine Anpassung erfolgen.

Zur Radiuskorrektur benutze ich eine freeware (siehe z.B.: BOcnc). D.h. ich lade meine fertigen Zeichnungen in dieses Programm zur Radiuskorrektur, führe die notwendigen Korrekturen durch, z.B. Festlegen der Fräsbahnen usw. und lade dann das korrigierte Zeichenprogramm in den Profiler und erhalte Werkstücke die meiner Zeichnung gleichen.

… die unsauberen Fräskanten …Unsaubere Fräskanten entstehen auch durch die Verwendung von ungeeigneten Fräsern (Werkzeugen) und/oder falschem Vorschub. Hier bitte im www nachlesen, z. B. bei Anbietern von Fräswerkzeugen. Einige Anbieter haben auf ihren Seiten Tabellen/Rechenprogramme mit denen man ermitteln kann welches Material mit welchem Fräser bei welcher Geschwindigkeit bearbeitet werden sollte. Fernerhin gibt es dieses Thema auch hier im Forum.

Wenn Du den zum Profiler gelieferte Fräsmotor benutzt, so mußt Du wissen, daß der mir gelieferte Motor nur unten an der Spannzange ein festes Kugellager hatte und oben das Gegenlager in einer Gummibuchse steckte. Diese Frässpindel konnte keine sauberen Werkstücke fertigen. Heute benutze ich eine professionelle Frässpindel mit 800 Watt Leistung.

… X-Achse anscheinend …Zur X-Achse gehören auch der Motor, die Kupplung und das Gegenlager. Zunächst sollte diese drei Teile fluchten, das Gegenlager fest in seinem Gehäuse sitzen und Welle und Lager fest mit einander verbunden sein. Gleiches gilt für Welle, Kupplung und Motor.

Ob Teile dieser Mechanik schlagen kann man überprüfen, wenn man z. B. in einen Metallwinkel ein Gewinde schneidet (3 mm) eine spitz angeschliffene Schraube hineindreht und beides nahe an der Welle fixiert. Dreht man nun an der Schraube bis diese gerade beginnt ein Stück Papier zwischen Schraubenspitze und Welle einzuklemmen, so kann man die Welle von Hand drehen und dabei den Luftspalt beobachten. Verändert sich der Luftspalt zwischen Welle (Kupplung, Motorachse) und Schraubenspitze so schlägt das gedrehte Bauteil. Oft fluchten die Wellenkupplungen nicht, da sie geklemmt werden. Wechselt man die Kupplungen X gegen Y und der Fehler wandert, so ist die Kupplung die Fehlerquelle.

… Im Schnellvorschub verstärken sich die Vibrationen … Sind die o. a. Fehlerquellen ausgeschlossen, so bleibt als Fehlerquelle nur noch die Schmierung der TR-Mutter auf der TR-Welle übrig. Auch zu diesem Thema gibt es Beiträge hier im Forum.

Sind die genannten Fehlerquellen alle ausgeschlossen so würde ich an Deiner Stelle zunächst die gesamte Mechanik erneut überprüfen und hier nach Montagefehlern suchen. Hilft das alles nichts so sollten die TR-Wellen ausgebaut und geprüft werden ob diese möglicherweise einen Grat haben oder verbogen sind.

Gruß, woldig

P.S.: Trapezgewinde DIN 103 (Fein) endet mit TR 20 x 2 und beginnt bei TR 22 x 3, Trapezgewinde DIN 103 (Regel) endet mit TR 14 x 3 und beginnt bei TR 16 x 4
woldig
 
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Postby root9999 » Sun Jun 20, 2010 12:00 am

Naja, frustriert bin ich noch lange nicht. So leicht gebe ich nicht auf, aber es stört mich wenn etwas nicht so läuft wie es sollte.

Die X-Achse habe ich bereits zerlegt und ich kann es zwar nicht sehr genau messen, aber sie ist IMHO um ca. 0,5-0,8mm verbogen. Sie rollt nicht einwandfrei auf einer garantiert geraden unterlage und sie schlägt stark, wenn ich sie mit einem Akkuschrauber antreibe.

Dass falsche Fräsgeschwindigkeiten oder Werkzeuge sich auch so auswirken können, ist mir klar, aber wenn das bei mir zutreffen würde, dann müssten die Schnittkanten entlang der Y-Achse auch betroffen sein. Sind sie aber nicht.

Eigentlich habe ich erwartet, dass colicam+colidrive damit klar kommen. Ich hatte bisher eher turbocad im Verdacht.
BoCNC mag mich nicht. Beim Versuch eine mit turbocad erstellte DXF-Datei zu öffnen meint es "file open error". Die gleiche Datei im PLT Format hat es zwar ohne Fehler importiert, nur zeigt es mir den Inhalt nicht an...

An meiner Frässpindel sollte es nicht liegen. Das war das erste was ich ausgetauscht habe. Das Plastikspielzeug das mit dem Profiler geliefert wurde ist lächerlich. Jetzt habe ich eine Kress 800FME Fräse drauf. Würde es an der liegen, dann sollte ebenfalls auch die Y-Achse betroffen sein, oder? Ist es aber nicht.

Die sonstigen Fehlerbehebungsmaßnahmen, die u.a. auch hier im Forum in diversen Disskusionen auftauchen, habe ich ebenfalls hinter mir. Alles andere scheint zu passen.

Wie ist Dein P.S. zu verstehen? Soweit ich hier im Forum gesehen habe wird für den Profiler Tr16x3 benötigt, oder?

mit freundlichen Grüssen
Jarek
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Postby woldig » Mon Jun 21, 2010 12:00 am

Guten Abend Jarek!

Sorry!!! Bisher hatte ich Dich so verstanden, daß Deine Probleme erstens die Y-Achse und zweitens die unsauberen Fräskanten sind.

Wenn Du die Y-TR-Spindel nur aus Sicherheitsgründen verstärken willst, das Hauptärgernis aber die Fräskanten in X-Richtung sind, konzentriert man sich richtigerweise auf die X-Achse. Ein Accuschrauber ist gelegentlich ein hilfreiches Werkzeug. Ob er jedoch geeignet ist die Linearität einer TR-Spindel zu bewerten stelle ich in Frage.

Ich fahre BOcncV2, Version 4.8 vom 13.10.2007 ohne Probleme. Zugegeben es hat seine Eigenarten, importiert aber CAD (.dwg), CAD (.dxf), HPLG (.plt), HPGL (.prn), HPGL (.*) und CAD (.BOcnc). Der Autor hat zwischenzeitlich eine neue web page und ggf. eine neue BOcnc-Version. Mit Deinem BOcnc-Problem würde ich mich direkt an ihn wenden. Mir gegenüber war er stets sehr hilfreich.

Mit meinem Nachtrag wollte ich zum Ausdruck bringen, daß die DIN 103 keine TR 16 x 3 kennt. Selbstverständlich findet man im www Anbieter die aussagen sie könnten jeden Spindelwunsch erfüllen. Ich habe an meiner Maschine nur die Z-Achse und die Frässpindel erneuert. Für einen Austausch von X- oder Y-TR-Spindel sehe ich an meinem Gerät keine Notwendigkeit.

Mit freundlichen Grüßen,
woldig
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Postby root9999 » Mon Jun 21, 2010 12:00 am

Ja, mein Hauptproblem ist IMHO die X-Achse.
Der Test mit dem Accuschrauber war nur ein Zusatztest. Die ist definitiv nicht gerade.

Auf präzisere Spindeln würde ich gerne gehen um die Vibrationen in den Griff zu bekommen und dabei anfangen würde ich bei der Y-Achse.
Meine Z-Achse funktioniert einwandfrei und absolut Vibrationsfrei. Da sehe ich derzeit keinen Handlungsbedarf. Bei der X-Achse hoffe ich dass das Problem gelöst wird, sobald die Spindel gegen ein gerades exemplar ausgetauscht wurde. Primär geht es mir hier aber tatsächlich um die Sauberkeit der Fräskanten entlang der X-Achse.

Eine Frage habe ich aber noch zur Radius-Korrektur: Was meinst Du mit diesem Begriff konkret? Mir ist der Begriff bis jetzt vor allem im Zusammenhang damit bekannt gewesen, dass das Werkzeug eine gewisse Breite hat. Um trotzdem ein Loch mit dem gewünschten Durchmesser fräsen zu können muss der Loch-Radius um den Werkzeug-Radius gekürzt (korrigiert) werden.
Das kann auch colicam, aber das ändert nichts daran, dass meine Löcher eckig sind. Auch wenn es vielleicht 40 Ecken beim Durchmesser 40mm sind, IMHO ist es kein sauberer Kreis.

Zu BoCNC: Ich habe exakt die geliche Version installiert.

Ich habe eigentlich nicht gemeint, dass ich mir eine Spindel mit meinem Wunsch-Gewinde fertigen lassen will. Ich habe es eher so gemeint, dass man sich die Bearbeitung der Spindelenden erspart, weil das viele Firmen anbieten. Ohne dieses Angebot würde ich den Umbau nicht mal in Erwägung ziehen weil ich keine Möglichkeit habe gehärtete Materialien zu verarbeiten.
Alle anderen Bauteile halte ich für weniger problematisch.

lg. Jarek
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Postby woldig » Tue Jun 22, 2010 12:00 am

Hallo Jarek

Radiuskorrektur, absolut richtig. Die Werkzeugbahn führt in einem Abstand um das Werkstück herum der dem Radius des Werkzeuges entspricht.

Wo immer ich den Begriff Radiuskorrektur gebraucht habe geschah dies in Bezug auf meine Anwendungen. Ich benutze ein professionelles Zeichenprogramm, lasse die Zeichnungen von BOcnc aufbereiten und fräse anschließend mit ColiDrive. Dieses Verfahren koste Zeit spart aber Geld. Ein universelles Programm CAD/CAM das alles kann von der Zeichnungserstellung bis zur Herstellung des Werkstücks ist m. E. im Hobbybereich überdimensioniert.

Mein BOcnc mußte ich für meine Bedürfnisse konfigurieren. Unter: CONFIG / EINSTELLUNGEN / UMWANDLUNG VON KREISSEGMENTEN kann man so nachregeln, daß Kreise bzw. Kreisbögen gleichmäßig rund gefräst werden. D.h. in der Zeichnung dürfen nur Kreise oder Kreissegmente erscheinen. Splines z. B. müssen (mühsam) in Kreissegmente zerlegt werden.

ColiCam kenne ich nicht, daher vermute ich, Du mußt auch in diesem Programm eine Einstellung vornehmen, die beim Fräsen aus eckigen Figuren runde Werke entstehen läßt.

Gruß, woldig
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Postby root9999 » Mon Jul 05, 2010 12:00 am

Danke sehr für die bisherigen Tipps.
Inzwischen steht fest, dass die Spindel nicht einwandfrei gerade ist. Lt. Colinbus Support soll ich die manuell gerade biegen. Das ist angeblich das Standardverfahren, dass bei allen Spindeln zur Anwendung kommt.
Hat so etwas jemand hier schon mal gemacht?!

lg. Jarek
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Postby pk1 » Tue Jul 06, 2010 12:00 am

Hallo Jarek,

meine seinerzeit ziemlich verbogene Y-Spindel habe so gerichtet:
Die 12 mm-Spindel wird, geschützt durch ein geschlitztes Alurohr mit 12 mm Innendurchmesser, in das auf Rundlauf geprüfte Dreibackenfutter der Drehmaschine so eingespannt, dass nur wenige Zentimeter der Spindel aus dem Futter herausschauen. Das Futter wird per Hand gedreht und das Spindelende mit einer Messuhr auf Schlag kontrolliert.

Ein festgestellter Schlag kann durch maßvollen Druck mit einem statt eines Drehmeißels eingespannten Hartholzstück gegen die Spindel beseitigt werden.

Die Spindel wird weitere zwei bis drei Zentimeter aus dem Futter gezogen und wieder wie oben auf Rundlauf geprüft und gerichtet.

Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die Mitte der Spindel erreicht ist. Danach wird die Spindel gewendet, und die komplette Prozedur beginnt von vorne.

Je weiter die Spindel aus dem Futter ragt, umso mehr macht sich ihr Eigengewicht als Messfehler bemerkbar, wenn die Messuhr vertikal montiert ist.

Gruß

Peter
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