Komischer CNC-Fräsfehler

[Titan-Jan]

Hey Leute,

habe ein Problem:
Beim Fräsen mit meiner Selbstbau-CNC passen manchmal Maße gar nicht und andere dafür wieder erstaunlich gut. Sehr "schön" kann man das jetzt an dieser Halsschablone erkennen, die gekritzelten Zahlen sind die IST-Maße:

Maße, die sehr nah beieinander liegen (hier am Beispiel des Halskopfplattenübergangs) und auch in der gleichen Dimensionsrichtung liegen, eines passt, das andere überhaupt nicht. Eine Abweichung von bis zu 2mm ist schon heftig.
Woran kann den sowas liegen?
Ich konstruiere in Fusion, importiere das DXF in Estlcam und fräse los.
Material war in dem Fall Fichtenleimholzplatte, gefräst mit einem 8mm Fräser. Noch ein paar Bilder:

[Rallinger]

Messe doch mal aus, auf welcher Seite der Centerline die Verluste entstehen. Meine Vermutung wäre dass es in "Minus X" Richtung auftritt, also rechts von der Centerline. Ergo wenn dein Portal von dir aus gesehen zurück fährt. In dem Fall würde ich darauf tippen, dass dein Querportal verkantet.

Hast du zwei Motoren auf dieser Achse, oder sind die mit einem Riemen synchronisiert?

Falls zwei Motoren könnte es sein, dass der von der Frässpindel entfernte Motor (der dann natürlich weniger Last hat) schneller zurückfährt als derjenige, der gegen die Fräskräfte kämpfen muss.

In dem Fall könnten Schrittverluste der Grund sein - da könnten konservativere Fräsparameter helfen. Glaub ich aber nicht so recht, denn die Rundungen sehen ja an sich gut aus.

[Titan-Jan]

Gute Idee mit der Centerline! Das probiere ich mal herauszufinden!

Es ist ein Motor und das Portal wird über einen Flaschenzug am Riemen beweget (wie bei der Ct'Hack-Fräse). Der Motor ist rechts. Gegen das Verkanten spricht meiner Meinung nach: Warum stimmen dann die 41,4? Müssten die nicht auch falsch sein und dafür auf der anderen Seite (nah am Motor) dafür das Maß richtig (was es ja auch nicht ist)?

Hab auch schon überlegt, ob ich mal etwas ausdrucke, auf Holz klebe und dann mit dem Fräser die gleiche Kontur via dxf fräse und mal gucke, wo er von der Linie abweicht... Aber da kommen so viele Ungenauigkeiten zusammen, das kann eigentlich kein aussagekräftiger Test werden oder?

[Rallinger]

Gegen das Verkanten spricht meiner Meinung nach: Warum stimmen dann die 41,4?

Genau das hat mich überhaupt erst auf die Idee mit dem Verkanten gebracht.

Weil der Fräser da in Richtung der X-Achse zieht, und der Y-Motor so gut wie nicht an der Bewegung beteiligt ist. Da werden die Linearschienen also fast auf 90 Grad belastet. Bei der Rundung bewegen sich dagegen beide Achsen, und die X-Achse wird stark einseitig belastet. Da ist auf dieser Länge schon ein Verkanten drin ...

Ist aber nur ein Verdacht ...

[Titan-Jan]

Also bei mir ist der Weg nach rechts die X-Achse und der Weg nach hinten Y-Achse. Kannst du deinen letzten Post dann nochmal editieren? Sonst verstehe ich es nicht :-D

Also ich habe den Teil der Kopfplatte jetzt mal hochkant gefräst und dabei ca. 70,1mm an der breitetesten Stelle bekommen:

Sollmaß sind ja 70,8. Mit 70,1 könnte ich ja leben, nur 68,5 waren halt arg wenig. Liegt's also an der langen Achse? Vlt tatsächlich das Verkanten?
Daraufhin habe ich das Holz und auch die DXF nochmal um 90° gedreht und nochmal gefräst. Wieder mit ca. 70,1mm Breite. Hä?

[Titan-Jan]

Danke dir jedenfalls schon mal fürs Mitdenken, Ralf!

[KNGuitars]

es ist in der tat komisch dass manche maße passen und manche nicht, ich würd daher eher von einem programmierfehler ausgehen.
hab mit estlcam als steuerung noch keine erfahrung, aber wenn du die zeichnung öffnest kannst du mit der mittleren maustaste messen, und die maße aus der zeichnung überprüfen.
wenn da die maße noch passen würd ich mir prüfen was estlcam damit macht, also programm erzeugen, und wenn du das programm dann in der steuerung öffnest kannst du mit doppelklick auf die zeile sehen wo sich die maschine befinden soll, dann die maße die nicht passen raussuchen, und du kannst dir die breite ausrechnen die rauskommen sollte (den fräsduchmesser musst du natürlich noch abziehen)
wenn bis hier hin alles passt würd ich an der maschine weitersuchen

[Rallinger]

Danke dir jedenfalls schon mal fürs Mitdenken, Ralf!

Detektivgeschichten haben mich schon immer gereizt!

Mal ein paar unsortierte Gedanken ins Feld geworfen ...
1. Treten diese Abweichungen erst jetzt auf, oder hattest du schon immer Abweichungen vom Soll?
2. Sind eventuelle Abweichungen vom Soll ggf mit der Zeit größer geworden? -> das würde auf Verschleiß hindeuten.
3. Bei einer solch "kleinen" Abweichung würde ich einen Skalierungsfehler beim Import der DXF-Datei eigentlich ausschließen. Dennoch wäre es einen Versuch wert, deine Fräsbahnen mal direkt in Fusion zu planen. Wenn sich der Fehler dann reproduzieren lässt, wäre das Thema "Dateikorrumption" endgültig vom Tisch. Allerdings: DXF ist ein reichlich schräges Format, ich hab da schon die seltsamsten Dinge gesehen.

Hab auch schon überlegt, ob ich mal etwas ausdrucke, auf Holz klebe und dann mit dem Fräser die gleiche Kontur via dxf fräse und mal gucke, wo er von der Linie abweicht... Aber da kommen so viele Ungenauigkeiten zusammen, das kann eigentlich kein aussagekräftiger Test werden oder?

Das würde ich genauso sehen. Allerdings könntest du deine Fräse testweise als Plotter mißbrauchen. D.h. spanne statt deiner Kress einen dünnen Edding ein. In dem Fall würde deine Fräse praktisch ohne Widerstand laufen.
- bekommst du dann dasselbe Ergebnis, wäre der Fehler bei der Steuerung zu suchen
- sollte es dann passen, oder wäre der Fehler deutlich reduziert, ist das ein Indiz für ein Spiel innerhalb deiner Maschine

Ich hab ja ehrlich gesagt deine Linearführungen im Verdacht. Und zwar insbesondere die Lagerungen der Z- und/oder der Y-Achse. Was mich daran denken lässt:
- deine Teile sind durchgehend kleiner als das Sollmaß, aber offenbar nie größer
- der Fehler tritt offenbar hauptsächlich dann auf, wenn die Fräse in Richtung der Y-Achse fährt.

Nehmen wir mal an, deine Z-Lagerung hätte Spiel. Dann würde deine Z-Achse beim Verfahren in Y-Richtung durch den Fräswiderstand im Holz aus der Lotrechten kippen. In dem Fall würde dein Portal z.B. 3mm Weg zurücklegen, aber unten an der Spitze des Fräsers wären es nur z.B. 2,8mm. Das würde den Fehler erklären. Schau dir mal den Grund der Fräsungen an. Vor allem an den Wendepunkten. Sind da "Spiralmuster" zu sehen? Das wäre ein Indiz für einen Fräser, der nicht genau lotrecht zur Fräsbahn steht.

Ich hab mir auch gerade nochmal deinen Bauthread zu der Fräse angesehen.
- für die Y-Achse verwendest du die einstellbaren IGUS mit 20mm, richtig?
- für die X und Z sind es 16er mit nicht einstellbaren Lagern, right?

Wenn das so +/- stimmt, sähe ich zwei mögliche Fehlerquellen:
- die Lager der Y-Achse sind zu fest angezogen. Dann wäre die Reibung zu hoch, der Zahnriemen würde sich dehnen, die Maschine würde dem Bewegungsimpuls des Motors "hinterherhängen".
- die Lagerung der Z-Achse hat das oben beschriebene Spiel. Hast du die Gleiteinsätze mal auf Verschleiß geprüft? Ggf würde ich die mal auf Verdacht austauschen. Diese Plastikclips sind ja zum Glück nicht teuer. Oder ggf durch einstellbare Lager ersetzen.

Halt uns auf dem Laufenden. Das Thema interessiert mich. Und viel Glück!

[Titan-Jan]

Hi Ralf,

also danke für deine guten Anregungen!!!

1. Abweichungen vom Soll sind halt immer schwer zu messen. Da ich kein professionelles Messequipment habe, merkt man einen Fehler ja nur, wenn man zwei Teile hat, die exakt zusammenpassen sollen und feststellt, dass es nicht passt (wie in diesem Beispiel an der Halstasche). Alle anderen Maße sind ja oft auch so schwer zu messen, dass man Abweichungen im Zehntel oder gar Millimeterbereich kaum bemerkt. Wenn ich Rechtecke fräse, stimmen die Maße schon ganz gut (+- wenige Zehntel).
2. Ich fräse noch nicht so lange, dass Verschleiß erkennbar wäre. Im Grunde, sind die Abweichungen immer kleiner geworden, weil ich noch am optimieren bin (Versteifung der Z-Achse, Erhöhung der Riemenspannung,...) :-D


Statt mit Edding habe ich jetzt mal mit nur 1mm Nuttiefe und einem 6er Fräser die gleiche Kontur gefräst: Nun stimmt's ganz gut! Komisch... lag's am Fräser oder an den Parametern?
Vlt sind auch die engen Außenkurven an der Kopfplatte ein Problem an der Fichte, weil es da die Fasern einfach weghaut, habe ich schon überlegt.

Das Verkanten ist eine gute Idee! Ich habe mal bei dem langsamen Vorschub an beiden Lagern "gefühlt" und würde sagen, dass sich beide Seite schön gleichmäßig bewegen - ohne Ruckeln und ohne Verzögerung.

X- und Y-Achse sind beide mit den einstellbaren 20mm Lagern. Die Z-Achse ist ein nicht einstellbares 10er Lager.

Vlt fräse ich solche Genauigkeitsempfindlichen Teile auch einfach mit etwas kleinerem Fräserdurchmesser (zum Beispiel 6er Fräser aber in den Parametern mit Durchmesser 7 eingestellt), damit die Teile ein paar Zehntel zu groß sind und das Einpassen mache ich dann wie "früher" von Hand...

[Titan-Jan]

es ist in der tat komisch dass manche maße passen und manche nicht, ich würd daher eher von einem programmierfehler ausgehen.
hab mit estlcam als steuerung noch keine erfahrung, aber wenn du die zeichnung öffnest kannst du mit der mittleren maustaste messen, und die maße aus der zeichnung überprüfen.
wenn da die maße noch passen würd ich mir prüfen was estlcam damit macht, also programm erzeugen, und wenn du das programm dann in der steuerung öffnest kannst du mit doppelklick auf die zeile sehen wo sich die maschine befinden soll, dann die maße die nicht passen raussuchen, und du kannst dir die breite ausrechnen die rauskommen sollte (den fräsduchmesser musst du natürlich noch abziehen)
wenn bis hier hin alles passt würd ich an der maschine weitersuchen

Danke dir, das habe ich ausprobiert (wusste noch gar nicht, dass man bei Estlcam mit der mittleren Maustaste messen kann, ist ja super!). Im Estlcam stimmt tatsächlich noch alles. Würde auch Estlcam nicht verdächtigen, das liegt garantiert am Holz, der Maschine oder einfach am Anwender

[Rallinger]

Statt mit Edding habe ich jetzt mal mit nur 1mm Nuttiefe und einem 6er Fräser die gleiche Kontur gefräst: Nun stimmt's ganz gut! Komisch... lag's am Fräser oder an den Parametern?

Dann waren wahrscheinlich deine Vorschübe zu optimistisch für deine Maschine. Der Durchmesser des Fräsers sollte damit nix zu tun haben.

Vlt fräse ich solche Genauigkeitsempfindlichen Teile auch einfach mit etwas kleinerem Fräserdurchmesser (zum Beispiel 6er Fräser aber in den Parametern mit Durchmesser 7 eingestellt), damit die Teile ein paar Zehntel zu groß sind und das Einpassen mache ich dann wie "früher" von Hand...

Aber geh! Doch ned wirklich, oder? Komm, schmeiß die Flinte nicht ins Korn. Das kriegst du hin!

[100WChris]

Statt mit Edding habe ich jetzt mal mit nur 1mm Nuttiefe und einem 6er Fräser die gleiche Kontur gefräst: Nun stimmt's ganz gut! Komisch... lag's am Fräser oder an den Parametern?

Zeig doch mal Deine Fräse. Und mit was für Parameter (Zustellung, Vorschub, Drehzahl, Gleich- oder Gegenlauf) hast Du gefräst?
Wenn Du einen 8mm Fräser im Gleichlauf durch Holz jagst, sollte die Macheine schon recht steif sein.

[Titan-Jan]

Ich war im Gegenlauf unterwegs. Habe jetzt mal auf Gleichlauf umgestellt. Ist das generell zu empfehlen bei einer CNC?

Aber beim Fräsen einer Nut sollte Gleich- und Gegenlauf ja keine Rolle spielen oder?

[Titan-Jan]

Zeig doch mal Deine Fräse. Und mit was für Parameter (Zustellung, Vorschub, Drehzahl, Gleich- oder Gegenlauf) hast Du gefräst?
Wenn Du einen 8mm Fräser im Gleichlauf durch Holz jagst, sollte die Macheine schon recht steif sein.

Meine Fräse hatte ich hier mal vorgestellt:
https://www.gitarrebassbau.de/viewtopic.php?f=82&t=6951

Gefräst hatte ich mit ca. 1.200 mm/min und 2mm Tiefenzustellung.

[dieratec]

Kann das sein, das der Schlupf aus den Zahnriemenantrieb kommt?
Die haben ja schon eine gute Länge und geben unter Belastung etwas nach.
Die scheinen mir auch noch nicht richtig gespannt zu sein. Kannst du die nicht noch mehr vorspannen?

[Rallinger]

Gefräst hatte ich mit ca. 1.200 mm/min und 2mm Tiefenzustellung.

Ich hab das mal mit den Werten verglichen, die Sorotec in seiner Liste für Vorschübe und Drehzahlen angibt. Das zugrunde gelegt, sind deine Werte korrekt. Allerdings hab ich mich bisher auch an dieser Liste orientiert, und da waren meine Fräser voll am Limit. Ich hab sogar schon 2x einen 6er Fräser abgerissen. Daher habe ich bei meinen letzten Versuchen "aus dem Bauch heraus" 40% von diesen Werten abgezogen und damit gute Ergebnisse erzielt.

Was solche Dinge angeht, bin ich ein kompletter Anfänger. Aber das mal zur Orientierung. Ich glaub du solltest langsamer fräsen, kannst aber mehr Tiefe zustellen.

Kann das sein, das der Schlupf aus den Zahnriemenantrieb kommt?

Ich glaub ehrlich gesagt auch dass ein solcher Antrieb für eine solch große Maschine suboptimal ist. Wenn ich die Konstruktion richtig verstanden habe, dann summiert sich die Ansteuerung für deine X-Achse auf ca 2 Meter Zahnriemen und 8 Umlenkungen. Wenn du da nur 0,1% Fehler anhäufst, dann sind das 2mm Abweichung. Und einen solchen Fehler halte ich für realistisch (bis sehr optimistisch geschätzt), zumal ja auch deine Linearführungen eine sehr hohe Reibung produzieren.

So ein NEMA23 Motor von ACT kostet ja als Kit mit Endstufe maximal so um die 50 Euro. Schlimmstenfalls brauchst du ein zusätzliches Netzteil. An deiner Stelle würde ich mir ernsthaft überlegen, die X-Achse mit zwei Motoren anzutreiben. Das würde die Länge der Zahnriemen wesentlich reduzieren. Und du hättest wesentlich mehr Dampf, um gegen deine Linearführungen zu halten.

[100WChris]

Hi,
ich bin da voll bei Ralf: 1200 mm/min mit einem 8er Fräser auf dieser Mechanik ist sportlich. Ich würd mal bei 400 mm/min anfangen, das ganze mit einem 6 mm Fräser und schauen, ob die Maß besser werden.
Auf der CNC fräst man eigentlich immer im Gleichlauf, weil die Oberfläche besser wird, da der Span von Dick zu dünn geht. Klar, bei Nuten ists im Prinzip egal, aber auch treten Kräfte auf, welche die Maschine aushalten muss.
Für uns Holzfräser wird die Berechnung von Drehzahl, Vorschub und Zustellung hier ganz gut erklärt, ist halt auf Englisch und gerechnet wird mit diesem völlig irrsinnigen Inch-Zeugs

https://www.youtube.com/watch?v=NZ9Ko62GcJg

[Titan-Jan]

Für uns Holzfräser wird die Berechnung von Drehzahl, Vorschub und Zustellung hier ganz gut erklärt, ist halt auf Englisch und gerechnet wird mit diesem völlig irrsinnigen Inch-Zeugs
https://www.youtube.com/watch?v=NZ9Ko62GcJg

Hi Chris,

danke für deinen Input und das Video.
Entweder verstehe ich da noch etwas falsch oder er fräst in völlig anderen Dimensionen (was ja gut sein kann, er hat natürlich einen anderen Maschinenpark). Seine "Feedrate" von 600 ist ja in "IPM", ich denke das heißt "inch per minute" oder? Denn das entspräche ja sagenhaften 15.000 mm/min... Meinst du seine Werte und Berechnungen sind für uns überhaupt anwendbar?

Offensichtlich kann ich jedenfalls noch deutlich tiefer eintauchen. Das probiere ich mal aus!

[Titan-Jan]

@dieratec @Rallinger
Vielen Dank für eure Hinweise auch zur Maschine! Bin auf jeden Fall dankbar für euer Feedback!

Zur Maschine nochmal in Kürze (ohne jetzt eine Grundsatzdiskussion über Sinn und Unsinn so eines Geräts lostreten zu wollen):
Mir ist klar, dass die Maschine nicht "optimal" ist. War auch nicht das Ziel, eine "optimale" Maschine zu bauen. Ich wollte eine zweckmäßige Maschine mit möglichst geringen Mitteln bauen und dann erst mal sehen, wie weit man damit kommt. Klar, kleine Verbesserungen lasse ich gerne einfließen aber den Grundaufbau will ich nicht mehr ändern, das käme ja fast einem Neubau gleich. Im Grunde funktioniert die Maschine auch sehr gut - ich bin durchaus zufrieden! Es gibt aber immer mal wieder Verunsicherung und ich möchte das dann mit vertretbarem Aufwand verbessern oder zumindest die Ursache vollumfänglich verstehen.

Die Riemenspannung der Y-Achse will ich tatsächlich noch erhöhen. Allerdings zieht die dann halt auch direkt an der Motorwelle, das gefällt mir nicht so richtig gut. Hatte schon mal überlegt, das noch durch eine zusätzliche 1:1 Übersetzung zu lösen aber habe ich bisher halt noch nicht gemacht.

Ich fräse damit vlt durchschnittlich 2-4 Stunden pro Woche und habe jetzt ca. 1-2 Jahre daran gebaut. Die soll sich jetzt also erstmal "amortisieren". Das, was damit machbar ist, will ich machen und im Rahmen von Fräsern, Parametern, Aufspannung etc. versuche ich möglichst Verbesserungen einfließen zu lassen. Habe aber einfach weder Bock noch Budget jetzt das Konzept nochmal in Frage zu stellen, sondern will lieber endlich mal wieder Gitarren bauen und mich weniger im CNC-Optimierungswahn verlieren (wenigstens für eine Weile...)

Deswegen, nichts für ungut, haltet mich für beratungsresistent aber ich will jetzt wirklich erstmal das vorhandene versuchen sinnvoll einzusetzen Zumindest bis ich eine gewisse Machbarkeitsgrenze erreiche und dann wieder Lust auf "mehr" habe.

[Rallinger]

Das, was damit machbar ist, will ich machen und im Rahmen von Fräsern, Parametern, Aufspannung etc. versuche ich möglichst Verbesserungen einfließen zu lassen. Habe aber einfach weder Bock noch Budget jetzt das Konzept nochmal in Frage zu stellen, sondern will lieber endlich mal wieder Gitarren bauen und mich weniger im CNC-Optimierungswahn verlieren (wenigstens für eine Weile...)

Mehr als verständlich. Mir ging's auf jeden Fall auch nicht darum, das Konzept deiner Maschine schlechtreden zu wollen. Ich hoffe das hast du auch nicht so verstanden. In deinem Thread kommt eine gewisse Unzufriedenheit mit der Performance deiner Maschine rüber. Es ging nur um ein Brainstorming, woran das liegen könnte. Und wie du ggf mit überschaubarem Aufwand an Arbeit und Kosten ein besseres Ergebnis erzielen könntest.

Dabei ist natürlich die Maschine eins, die berühmten "Speeds & Feeds" das ganz andere. Und wahrscheinlich der Punkt an dem man - unabhängig von der Maschine - am ehesten ansetzen sollte, um das Ergebnis zu optimieren. Vermutlich werden hier auch die meisten Fehler gemacht.

Das von Chris verlinkte Video hat mir jedenfalls schon ein bisschen weitergeholfen. Ich glaub ich hab bisher schon einiges falsch gemacht. Wenn ich z.B. die Geschichte mit dem "Chipload" richtig verstanden habe, dann lässt sich der z.B. auch über eine Reduzierung der Drehzahl am Fräsmotor verbessern. Ich bin da bisher immer Vollgas gefahren, und habe alle anderen Parameter auf dieser Grundlage berechnet. Vermutlich war das der Grund, aus dem ich mir schon 2 Fräser abgerissen habe ...

Ich hab im Netz übrigens noch ein Excel-Sheet gefunden, auf dem diese Berechnungen auch in metrischen Einheiten zu finden sind. Ich stehe selber mit Excel auf Kriegsfuß, aber es scheint ganz gut durchdacht zu sein:
https://www.nyccnc.com/NYC%20Uploads/Sp ... sheet.xlsx

Hier noch das dazu passende Video als Grundlage:
https://www.youtube.com/watch?v=uw8uL2j ... e=emb_logo

Lass doch mal hören welche Erfahrungen du gemacht hast, solltest du von den verlinkten Inputs etwas umsetzen. Vielleicht bleibt euch dann ja ein ähnlich lautender Thread von mir in ein paar Wochen erspart

[cabriolet]

Entweder verstehe ich da noch etwas falsch oder er fräst in völlig anderen Dimensionen (was ja gut sein kann, er hat natürlich einen anderen Maschinenpark). Seine "Feedrate" von 600 ist ja in "IPM", ich denke das heißt "inch per minute" oder? Denn das entspräche ja sagenhaften 15.000 mm/min... Meinst du seine Werte und Berechnungen sind für uns überhaupt anwendbar?

Bin nicht zu Hause und habe das Video deshalb ohne Ton geschaut, aber er benutzt den Begriff "FeedRate" offenbar für zwei Dinge: Einerseits für die Schnittgeschwindigkeit und andererseits für den Vorschub.
Deutlich wird das in dem Beispiel ab ca 6:55, die 600 IPM sind die Schnittgeschwindigkeit, die resultierenden Vorschübe 40 bzw. 80 IPM (je nach Schneidenanzahl). Beides wird aber "FeedRate" genannt

Auf deutsch finde ich das gut erklärt in Heiko Rechs Blog Mathe für Holzwerker, mit dem Resumee: Drehzahl und Schneidenanzahl hoch, Vorschub gering. Also das, was auch @100WChris schon sagte.

Gruß
Markus

[jhg]

Hier ist das auch ganz schön erklärt:
https://www.sorotec.de/webshop/Datenbla ... twerte.pdf

Da kann man sich noch eine Exceltabelle basteln und dann rechnet dir dir alle Werte aus.