An unserem neuen Werkstatt-Rechner entstand zwischendurch die Zeichnung Fusion360.

Bearbeitung

Weiter ging es mit der Bearbeitung. Dank Dropbox-Workflow ging der DXF Export gleich an den Laser weiter. Dort folgte in ca. 10 Minuten die Bearbeitung aus 6mm Plexiglas (PMMA).

Biegen

Eine richtige Biegevorrichtung bzw. einen Heizdraht hatten wir nicht. Für kleinere Teile (hier schon grenzwertig) geht auch der Heißluftföhn. Wird es dem Material zu warm beginnt es innerlich blasen zu werfen und irgendwann zu verbrennen.

Das Ergebnis kann sich sehen lassen.

Montage und Vorbereitung

Damit die Abdeckung montiert werden kann musste zunächst das Sensorkabel für den Endlagensensor neu verlegt werden.

Um das Kabel nicht komplett demontieren zu müssen haben wir uns für ein großes Loch entschieden… praktisch wenn man eine Magnetbohrmaschine hat, unpraktisch wenn die Maschine aus Alu ist. Einen Abschnitt Flachstahl und zwei Schraubzwingen später war das Loch dann gebohrt.

Fertig!

Passt auf Anhieb! Vermutlich wird das Material Holzstaub magnetisch anziehen und Fingerabdrücke sind auch schon überall drauf – für den Moment sieht es jedoch gut aus und die Abdeckung erfüllt ihren Zweck.

PS: Der ovale Ausschnitt sollte eigentlich nur Platz für die Schraube bieten. Eventuell schneiden wir ihn noch mal etwas weiter aus, damit der Riemenspanner komplett zugänglich ist. Wirklich oft muss man da eigentlich nicht ran… sieht aber besser aus.

Die meisten der bezahlbaren Lösungen konnte mich keine Lösung so richtig überzeugen. Zuletzt hatte ich mich an einer Kombination aus MeshCam und FreeCAD versucht, was jedoch nur wenig Freude aufkommen ließ.

Eher zufällig habe ich heute Autodesk Fusion 360 gefunden – und bin von der ersten Minute an schwer begeistert. Als CAD/CAM Novize finde ich die Bedienung logisch strukturiert und habe trotzdem die volle Kontrolle über alle mir bekannten (und teilweise noch unbekannten) Parameter.

Fusion 360 ist für Hobbyisten und Startups, welche unter 100.000 USD Jahresumsatz machen, für ein Jahr kostenlos. Erfüllt man weiterhin eines der beiden Kriterien, soll sich die Software danach wieder um ein Jahr verlängern lassen. Download Link bei Autodesk hier.

Schnell zusammen geklickt:

Das erste CAM Tutorial erklärt fix die Basics. Bearbeitungsschritte werden im Browser als “Operations” angelegt. Hier in der Reihenfolge Plan fräsen, Kontur fräsen, Tasche fräsen, Senklöcher bohren und Durchgangslöcher bohren.

Mit den Werkzeugbahnen lässt sich gut simulieren, was die Maschine später machen wird (und was eben nicht).

Mach3 und 3D Druck

Die Probe aufs Exempel steht noch an. Ein Post Prozessor für Mach3 ist vorhanden und liefert laut einigen Foreneinträgen im Netz auch gute Resultate.

Als weitere Gimmick gibt es einen STL 3D Export für 3D Drucke. Was mein Makerbot Replicator dazu sagt, probiere ich in den nächsten Wochen ebenfalls mal aus.

Fazit

Nach den ersten paar Stunden Rumspielerei kann ich keinen einzigen negativen Punkt aufzählen. Zwei kleine Punkte bleiben jedoch: Aktuell scheint es die Software nur in Englisch, Chinesisch und Japanisch zu geben. Das dürfte den ein oder anderen sicher davon abhalten, sie zu benutzen. Außerdem unterstützt das CAM Modul nur 3 Maschinenachsen, was aber zunächst einmal nicht weiter stört.

Spänewanne und Bedienpult

Auf den beiden neu aufgebauten Seitenteilen des Tischs finden nun zwei gebogene Blechtafeln platz und die Linearführungen wurden durch ein L Profil mit Nase überdacht. Zum Schutz der Linearwagen wird auf dem fahrenden Teil des Portals noch ein entgegengesetzt gebogenes Blech montiert.

Das Bedienpult ist erst mal nur “Dekoration” im CAD Modell. Sobald die Fräse bereit ist werden wir uns das Terminal nach eigenen Wünschen und Vorstellungen aufbauen.

Rollen

Die Maschine wird sich die heimische Garage noch mit 3 Motorrändern teilen müssen. Damit wir bei Bedarf die geschätzten ca. 1.000 Kg bewegen können bekommt die Maschine anschraubbare Ausleger mit Lenkrollen. Hoffentlich müssen wir die Maschine nicht all zu oft bewegen.

Energieketten, Schleppketten oder Energierohre

Auch die Y Achse hat jetzt einseitig eine Schleppkette bekommen. Die Kette läuft aktuell noch in der Spänewanne, wird nach Möglichkeit jedoch nochmal mit einem Blech getrennt.

Zur Vereinfachung des CAD Modells sind die horizontalen Kettenglieder teilweise durchgehend dargestellt.

Position der Schaltschränke

Die 2 Rittal AE1050.500 (50x50x20cm) sind gut gefüllt und der Frequenzumrichter und die Pneumatiksteuerung ist noch nichtmal eingebaut.

Um die Schaltschränke gut in die Struktur des Tisches einzubinden haben wir uns eine etwas komplexere Lösung überlegt. Über 2 im ausgefahrenen Zustand 1200mm lange Schwerlastführungen wird jeder der Schaltschränke bei Bedarf aus der Front der Maschine geschoben. Die Kabel hängen entsprechend unter dem Tisch in einer Schleppe oder einer günstigen offenen Energiekette.

Hier eine schematische Darstellung aus dem “Ghetto CAD” (PowerPoint).

Wir haben uns für Modell A entschieden mit Einzelaufhängung für jeden Schaltschrank. Ein Mitnehmer wird dafür sorgen, dass beide parallel ausfahren und als Kabelbrücke zwischen den Schränken dienen.

Im CAD Modell sieht das dann etwa so aus. Der Platz ist jedenfalls optimal genutzt und die ohnehin schon große Maschine wird nicht unnötig größer.

Nach Rücksprache mit dem Lieferanten der Antriebskomponenten sind wir bei den Zahnstangen geblieben. Für eine Maschine mit 2.300mm Verfahrweg macht die Zahnstange viele Dinge einfacher, wenn sie auch nicht für alle Anwendungszwecke perfekt sein mag.

Übersicht

Im voll eingefahrenen Zustand der Z Achse ragt der Galgen der Energiekette fast 2m hoch. Um bei möglichst geringe Platzbedarf die Biegeradien von Kette und Leitungen (u.a. Pneumatikleitungen und Leitungen für die Spindelkühlung) bei abgesenkter Z-Achse einzuhalten, war der hohe Galgen nötig.

Hier noch ohne Antrieb der 2. Y-Seite!

Y-Achse: Vereinfachungen

Um die Umsetzung zu vereinfachen und Kosten zu sparen, wurde hier eine Menge angepasst

• Wegfall der Anschlagkanten für die Linearführung und die Zahnstange
• Keine Überarbeitung der Auflageflächen
  Das verwendete Material, feingefrästes Gussaluminium, ist Spannungsarm und weist ab Werk eine hohe Parallelität auf, weswegen wir auf die Überarbeitung erst einmal verzichten werden
• Flachere Flanken (Auflagefläche Führung Y)
  Zur Materialeinsparung

Zu Gunsten der Steifigkeit werden die Portalseiten jetzt als Kasten ausgeführt.

X-Achse: Das Portal

Links: Die optimierte Verkleidung des X-Antriebs mit innen angebrachtem Motor

Rechts: Eng! Durch die 4 massiven 65er Linearwagen bleibt nicht viel Platz für die Aufnahme der Spindelmutter

Detailansicht von der Seite

Update: Geänderter Zahnriemenspanner, welcher nun von Außen (glatte Seite) spannt.

Update: Auch hinter dem Portal hat sich zu Gunsten der Stabilität noch einmal etwas getan. 2 Stege versteifen das Portal zu den Wangen hin und geben der Auflagefläche der X Führung Unterstützung.

Z-Achse

Hier mal in voll abgesenkter Ansicht. Staubgeschützt und Wartungsfreundlich befindet sich der Antrieb oben auf der Achse hinter einer Blechabdeckung.

Das größere Loch oben und unten im Deckel ist zur Durchführung einer Absaugung oder Schmierung gedacht. Auch eine Beleuchtung wäre denkbar.

Durch Veränderung der Spindelabdeckung lassen sich auch größere Spindeln einbauen

[toc]

Stabilisierung des Portals

Durch den Aufbau der Portalträger als Kasten ergibt sich ein deutlich steiferer Aufbau. Als hübscher Nebeneffekt lassen sich hier auch Kabel und Leitungen verstecken. Hinter einer Stahlblechverkleidung verschwindet der X Antrieb.

Umhausung für die Z Achse

Zum Schutz von Z Antrieb und der Spindel bekommt die Achse eine Umhausung aus Stahlblech. Jeweils oben und unten im Spindelkasten finden sich 2 Löcher zum Einbau einer Absaugung.

Die Frässpindelmutter hat bei voll ausgefahrener Z Achse noch einen Abstand von 10-20mm zum Tisch.

So zusammengebaut wirkt die 2,2KW Spindel dann doch wieder winzig klein. Der Wunsch nach einer größeren Spindel mit pneumatischem Werkzeugwechsel steht jedenfalls schon länger.

[toc]

Hinzugekommen sind neben einem verbreiterten Rahmengestell die Z Führungen sowie Abdeckungen auf der Y Achse. Nach der Portalverbreiterung auf 130cm wurde die Konstruktion dann doch etwas zu kopflastig.

Bis jetzt fand ich die 2,2KW Spindel groß genug… Doch bei dem Anblick steigt der Wunsch nach einer HSD Motorspindel (mit pneumatischem Werkzeugwechsel).

Durch das “Stückeln” der übrigen Linearführungen haben wir auf X und Y jeweils ca. 40cm Verfahrweg gewonnen. Beim horizontalen Einspannen der Spindel und beim X Aufbau mit 4 Linearwagen ist jeder Zentimeter willkommen.

(Hier noch mit 2 Wagen auf X)

Auch beim Portal hat sich wieder einiges getan.

• 4 Linearwagen für mehr Steifigkeit
• Verringerte Portalhöhe
• Darstellung der Antriebsspindel
• Einbau der Hybrid Servos im inneren des Portals. Die Vorspannung des Riemens erfolgt über Langlöcher in der Aufnahme.

Die Schaltschränke werden auf Vollauszug-Schienen montiert und können einseitig ausgezogen werden. Rücken an Rücken montiert können auch die Leitungen zwischen den Schaltschränken sauber verlegt werden. Insgesamt wird so die Gesamtkonstruktion nicht breiter und die Maschine bleibt kompakt.

Dickes Ding! Die Konstruktion ist schon ganz schön wuchtig geworden. Mit den 8Nm Hybrid Servos sollte das aber kein Problem zu sein.