CNC Selbstbau: Mechanik

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CNC Selbstbau: Mechanik

#1

Beitrag von Rallinger » 17.03.2020, 08:35

Vorab: dies wird kein Bauthread für eine CNC-Maschine.

Wie schon öfter in periodischen Abständen gehe ich mal wieder mit dem Wunsch schwanger, eine eigene CNC-Maschine zu besitzen. Zum aktuellen Zeitpunkt weiß ich nur, dass ich mir den Kauf einer fertig aufgebauten Maschine nicht leisten kann/will. Es läuft also entweder auf den Kauf eines Bausatzes oder den kompletten Selbstbau hinaus.

Bei Bausätzen spart man gegenüber derselben, fertig aufgebauten Maschine Geld - zudem hat der Anbieter einem bereits viel Denkarbeit abgenommen und man bekommt mit hoher Wahrscheinlichkeit eine funktionierende, in der Praxis erprobte Maschine. Das ist viel wert, aber meist trotzdem nicht billig. Wenn das Budget begrenzt ist, kommt man daher schnell an den Punkt, an dem man sich den kompletten Selbstbau überlegt.

Dann aber stellen sich bald Fragen über Fragen und man fühlt sich schnell wie in einem dieser Labyrinthe, in dem man eine Tür öffnet und dahinter drei weitere Türen findet. An diesem Punkt bin ich gerade. Ich habe mich halbwegs eingehend mit dem Thema befasst, Konzepte gesichtet und verglichen, und langsam kristallisiert sich ein Plan heraus. Aber Fragen stellen sich trotzdem noch mehr als genug.

Meine Überlegung ist an diesem Punkt, die Schwarmintelligenz und die Erfahrungen des Forums zu nutzen, verschiedene Konzepte für den mechanischen Aufbau einer CNC-Maschine zu diskutieren und das Für und Wider dieser Konzepte in einem Thread zu sammeln, so dass diese Informationen als Ressource zur Verfügung stehen.

Wer also bereits ein wenig Erfahrung (oder noch lieber: viel ;-)) mit dem Selbstbau von CNC-Maschinen gesammelt hat, oder wer sich einfach nur dafür interessiert und Fragen hat, ist hiermit herzlich eingeladen mitzudiskutieren, Meinungen einzubringen, Teilaspekte zu beleuchten.

Da die Teilaspekte sehr unterschiedlich sind, soll es hier nur um den mechanischen Aufbau von CNC-Maschinen gehen. In einem separaten Thread können wir dann über Dinge wie Software, Steuerung und Elektronik reden.
Diesen Thread findet ihr hier: https://www.gitarrebassbau.de/viewtopic.php?f=82&t=8905

Ich freue mich auf einen fruchtbaren Austausch!

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#2

Beitrag von Rallinger » 17.03.2020, 08:57

Dann fang ich hier auch mal an ... Thema Linearführungen

Zentral für die Praxistauglichkeit einer CNC-Maschine ist natürlich die Qualität der Lagerungen. Grundsätzlich kommen hier aus meiner Sicht zwei Konzepte infrage: Supported Rails und Profilschienenführungen.

Die Unterschiede liegen hier auf den ersten Augenschein vor allem im Preis und im benötigten Bauraum.

Mit einem Set aus Supported Rails kann man gegenüber den Profilschienenführungen einiges an Geld sparen. Dafür bauen Sie höher und benötigen deutlich mehr Platz. Bis an diesen Punkt stellt sich nur die Frage, welchen Tod man sterben will.

Aber wie unterscheiden sich diese beiden Optionen im Hinblick auf die Präzision der Führung und die Langlebigkeit bzw Störungsanfälligkeit? Lohnt es sich, den Aufpreis für Profilschienenführungen zu schultern, oder nicht? Aus welchen Gründen? Lasst doch mal hören, welche Erfahrungen ihr in der Praxis gemacht habt.

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#3

Beitrag von Yaman » 17.03.2020, 10:44

Supported Rails werden vielfach in der Industrie eingesetzt. Das spricht für mich für Langlebigkeit und Störungsunanfälligkeit. Ich habe bei diesem Hersteller mal eine Linearführung für Fotozwecke gekauft. Da gibt es auch weitere Informationen: https://www.igus.de/drylin/linearfuehrung

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#4

Beitrag von Rallinger » 17.03.2020, 14:58

Yaman hat geschrieben:
17.03.2020, 10:44
Supported Rails werden vielfach in der Industrie eingesetzt. Das spricht für mich für Langlebigkeit und Störungsunanfälligkeit. Ich habe bei diesem Hersteller mal eine Linearführung für Fotozwecke gekauft. Da gibt es auch weitere Informationen: https://www.igus.de/drylin/linearfuehrung
Nun ja, Fotoausrüstung ... meine ist ja eher expansiv, aber selbst mit dem dicksten Objektiv bleib ich unter 5kg. Ein Fräsportal das sich durch Hartholz nudelt dürfte da schon eine andere Nummer sein.

Nur, damit wir nicht aneinander vorbeireden - ich meine sowas hier:
supported Rail
supported Rail
Im Vergleich dazu:
Profilschienenführung
Profilschienenführung
Wie gesagt, Supported Rails sind günstiger zu haben, brauchen aber auch mehr Bauraum als Profilschienenführungen. Aber wie sieht's mit der Präzision aus? Sind die beiden Konzepte vergleichbar? (Klar können gute supported Rails besser sein als schlechte Profilschienenführungen - ihr wisst schon was ich meine ...)

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#5

Beitrag von 100WChris » 17.03.2020, 19:58

Hi Ralf,
jetzt geb ich hier auch noch meinen Senf dazu :D
Das Betrachten der Führung losgelöst vom Rest der Mechanik und dem Antrieb finde ich etwas schwierig. Da sind ja Deine Anforderung sehr wichtig: Welche Materialien gefräst werden sollen, die Größe der Bearbeitungsfläche, die Bearbeitungsgeschwindigkeit, die gewünschte Präzision, etc… Bzgl der Präzision ist ja der Antrieb mit beteiligt, das muss zusammenpassen.
Auch wenn der Umgangston und die Kommunikation nicht so angenehm ist wie hier: Ich mich diesbezüglich ans cncwerk-Forum wenden. Da sind Konstrukteure aktiv, die wissen wovon sie reden (das nur nicht immer nett und diplomatisch rüberbringen).

Edith: Ohne es genau zu wissen, nur weil ich schon Profilschienenführungen und entsprechende Linearwagen in der Hand hatte, würde ich sagen, die sind sicherlich stabiler als Rundführungen
beste Grüße
Chris

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#6

Beitrag von Rallinger » 17.03.2020, 20:26

100WChris hat geschrieben:
17.03.2020, 19:58
Das Betrachten der Führung losgelöst vom Rest der Mechanik und dem Antrieb finde ich etwas schwierig.
Da hast du natürlich Recht - einerseits. Klar, eine CNC-Maschine ist ein Gesamtsystem. Auf eine Frage wie "ich möchte eine Gitarre die richtig knackig klingt - soll ich Ahorn oder Mahagoni nehmen?" würde sich hier wohl auch niemand ohne viele Abers einlassen.

Aber. Die Führungen einer CNC sind ein zentrales Bauelement. Wenn man sich für supported Rails entscheidet statt für Profilschienenführungen, kann man viel Geld sparen. Die ganz grundsätzliche Frage ist: handelt man sich mit dieser Einsparung Probleme ein, und wenn ja, welche?

Sind Supported Rails z.B. anfälliger für Verschmutzungen und Holzstaub? Haben Sie z.B. bei gleicher Reibung mehr Spiel auf der Achse? Oder sind sie halt einfach größer, einfacher konstruiert, daher leichter herzustellen, und daher billiger, aber in der Funktion im Grunde (bei vergleichbarer Fertigungsqualität) gleichwertig?

Ich denke diese Frage kann und muss man schon unabhängig von den anderen Aspekten stellen. Denn das ist eine ganz grundsätzliche Entscheidung, die ganz am Anfang der Planung liegt, und sich auf die Bauform und viele andere Dinge direkt auswirkt.

Klar, die Frage ist ggf etwas speziell - die Cracks in einem Spezialforum können das vielleicht eher beantworten. Ggf stelle ich sie auch dort. Aber einen Versuch ist es wert. Und uninteressant finde ich es auch nicht, denn manche Bausätze unterscheiden sich neben dem Preis eben im Wesentlichen in diesem Punkt ...

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#7

Beitrag von jhg » 17.03.2020, 20:34

Ich tendiere zu einer Fräse die ähnlich wie die cnc14.de aussieht (ursprünglich ein Plan von c't hacks). Die Leute fräsen da allem Mögliche drauf und von der Stabilität her scheint das kein Problem zu sein. Man darf das natürlich nicht mit einer professionellen Fräse für Metall vergleichen. Insbesondere die Fräsgeschwindigkeiten und Zustellungen sind natürlich nicht so hoch anzusetzen wie bei größeren und stabileren Fräsen. Aber es geht ja um eine Fräse im sub 1k€ Bereich und da muss man schauen was geht.
Entscheidend sind dann noch die Bearbeitungsgrößen und die sind für mich z.B. nicht ganz unerheblich - ca. 60x50cm.

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#8

Beitrag von 100WChris » 17.03.2020, 21:17

Rallinger hat geschrieben:
17.03.2020, 20:26
Aber. Die Führungen einer CNC sind ein zentrales Bauelement. Wenn man sich für supported Rails entscheidet statt für Profilschienenführungen, kann man viel Geld sparen. Die ganz grundsätzliche Frage ist: handelt man sich mit dieser Einsparung Probleme ein, und wenn ja, welche?
Profilschieneführungen sind sicherlich stabiler als Wellenführungen. Das geht schon mal damit los, dass sie sich nur linear in einer Richtung bewegen können, währen sich die Wagen um die Wellenführung ja drehen können. Ich denke auch durch das Profil selbst wird die Schiene steifer sein als eine Welle. Die Frage ist, ob Du diese Steifigkeit brauchst? Da wären wir wieder bei den Anforderungen…
Rallinger hat geschrieben:
17.03.2020, 20:26
Sind Supported Rails z.B. anfälliger für Verschmutzungen und Holzstaub? Haben Sie z.B. bei gleicher Reibung mehr Spiel auf der Achse? Oder sind sie halt einfach größer, einfacher konstruiert, daher leichter herzustellen, und daher billiger, aber in der Funktion im Grunde (bei vergleichbarer Fertigungsqualität) gleichwertig?
Linearwagen für Profilschienen sind aufwendig gegen Verschmutzung geschützt, wie's bei den Wellenführungen aussieht weiß ich nicht. Die, die ich kenne sind die offen. Was das Spiel angeht, kann ich nur sagen, dass ein Profilschienen-Linearwagen mit Vorspannung spielfrei läuft. Aber für die Präzision müssen die anderen Bauteile auch dazu passen. Es nützt ja nix, wenn die Führung spielfrei ist, aber der Antrieb nicht.
Rallinger hat geschrieben:
17.03.2020, 20:26
Ich denke diese Frage kann und muss man schon unabhängig von den anderen Aspekten stellen. Denn das ist eine ganz grundsätzliche Entscheidung, die ganz am Anfang der Planung liegt, und sich auf die Bauform und viele andere Dinge direkt auswirkt.
Ich glaube es ist eine Budget-Frage. Profilschienenführungen sind mMn für den Einsatzzweck CNC-Fräse den Wellenführungen überlegen.
beste Grüße
Chris

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#9

Beitrag von Poldi » 18.03.2020, 05:39

Wir haben beides hier auf der Arbeit, einmal die Linearführung als Schienenführung mit Wagen. Diese gibt es mit Rollen- oder auch mit Kugelführung. Wobei ich die Kugelführung bevorzuge.
Aber auch bei den Schienenwagen gibt es verschieden Genauigkeitsklassen oder auch Vorspannungen der Systeme. Ohne Vorspannung ist besonders leichtgängig, mit hoher Vorspannung ist z.B. für Präzisionswerkzeugmaschinen. Dann gibt es noch zusätzlich zwei Genauigkeitsklassen.
Dann die Kugelbüchsenführung, hierbei ist auch eine Spielfreiheit möglich, es gibt von Bosch Rexroth Kugelbüchsen für den Toleranzbereich H7, genauso gibt es aber auch Kugelbüchsen mit Fluchtungsausgleich.
Ich würde, wenn ich das nötige Kleingeld übrig hätte, die Schienenführung mit kugelgelagerten Wagen bevorzugen.
Man bekommt aber auch, auch als Heimwerker, mit den Standartkugelbüchsen und den Linearsets wirklich brauchbare, belastbare und spielfreie Führungen hin. Wir haben hier auf der Arbeit reichlich Kugelbüchsenführungen im Einsatz und die halten, auch als Standardausführung, richtig was aus.
Google einfach mal auf den Seiten von Bosch Rexroth nach Linearführungen oder auch bei Igus

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#10

Beitrag von Rallinger » 18.03.2020, 08:10

Danke für euren Input, das ist alles absolut nachvollziehbar und klingt logisch. Was Produkte wie die von Bosch Rexroth oder Igus angeht ... ich bin ja eigentlich eher ein Freund von "Made in Germany" denn von Chinaware, aber in diesem Fall lautet die Entscheidung eher "Chinaware oder keine CNC".

Hier wird's also auf ein Set aus Profilschienenführungen (Hiwin Klon) und Kugelumlaufspindeln hinauslaufen, das mir @Alex empfohlen hat und in der "24h CNC" zum Einsatz kam. Original Hiwin wäre sicher hochwertiger, aber wenn ich mir ansehe was @Haddock damit so fabriziert scheint die Präzision ja ausreichend gut zu sein ...
100WChris hat geschrieben:
17.03.2020, 21:17
Die Frage ist, ob Du diese Steifigkeit brauchst? Da wären wir wieder bei den Anforderungen…
Nun ja. Steif genug für Gitarren und Bässe aus einheimischem Hartholz soll sie sein und genügend Präzision bringen dass die Bünde an der richtigen Stelle sitzen und die Halstasche passt. Wenn Dinge wie Pickguards aus Alu gingen wäre es schön. Meine eigene Hardware zu schnitzen habe ich eigentlich eher nicht vor.

Auch eine Kleinserienfertigung ist nicht geplant, es soll halt hie und da ein Instrument von der Werkbank purzeln. D.h. wenn die Maschine mal eine halbe Stunde länger läuft als das mit einer absoluten Profimaschine der Fall wäre, trink ich halt eine Tasse Kaffee mehr.

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#11

Beitrag von Bermann » 18.03.2020, 12:06

Ralf,
schreib Dir mal ein Anforderungs-Profil für Deine Zwecke auf mit allen Anforderungen die "Das Dingen" erfüllen muss, damit Du Deine Wünsche realisieren kannst.
Realistischer Preisrahmen
Fräsbereich und -höhe (minimal und maximal)
Genauigkeitsanforderungen
Gefrästes Material
Frässpindel (auch das Gewicht beachten)
USW.

Das wird Deine Entscheidungsfindung bestimmt leichter machen.

Gruss
Hermann

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#12

Beitrag von Haddock » 22.03.2020, 14:05

Hallo,
Rallinger hat geschrieben:
18.03.2020, 08:10

Hier wird's also auf ein Set aus Profilschienenführungen (Hiwin Klon) und Kugelumlaufspindeln hinauslaufen, das mir @Alex empfohlen hat und in der "24h CNC" zum Einsatz kam. Original Hiwin wäre sicher hochwertiger, aber wenn ich mir ansehe was @Haddock damit so fabriziert scheint die Präzision ja ausreichend gut zu sein ...
Für meine Zwecke reicht das allemal, kann ich so bestätigen!

Gruss
Urs

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#13

Beitrag von atomicxmario » 23.03.2020, 10:25

Hi,
hättet ihr für die bei der 24h Fräse verwendeten Hiwin Klons eine Bezugsquelle/Link...? Oder zumindest die Specs - damit man dannach entsprechend suchen kann... das Angbot ist ja relativ vielseitig...

Ich hab bisher eigentlich immer auf supported Rails geschielt - die SBR20... massiv sind die ja eigentlich schon...

LG Mario
Gruß Mario

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Re: CNC Selbstbau: Mechanik

#14

Beitrag von Rallinger » 23.03.2020, 10:30

Ich schreib's dir als PM. Bringt nix wenn ich hier einen Link poste der ggf in einer Woche nicht mehr aktuell ist. Wer den Link noch haben will, kann mich gerne anschreiben.

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