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Thema: Kleiner Zahnradfräser im Selbstbau

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Kleiner Zahnradfräser im Selbstbau

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    Hallo Community

    In letzter Zeit spukt in meinem Kopf ständig die Idee herum, in wieweit es möglich ist, einen kleinen Zahnradfräsapparat zu bauen. Der Keim für diese Idee war dieser Artikel bei ebay, was an sich eigentlich recht günstig aussieht. Und so hatte ich mir immer weiter überlegt, wie denn so ein Gerät aussehen könnte, dass zumindest Kunststoffzahnräder herstellen kann.
    Herausgekommen ist bisher Folgendes:
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	ZFraeser1.jpg
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ID:	19363Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	ZFraeser2.jpg
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ID:	19364
    Im ersten Bild sieht man den bisherigen Gesamtaufbau, im zweiten Bild ist der Schlitten für den Fräser an sich dargestellt. Im zweiten Bild wurden sowohl der Fräser als auch das Schneckengetriebe und die Kugellager vereinfacht dargestellt, da es um die grobe Konzeptionierung geht. Um sich die Größe vorstellen zu können, Das bisherige Gerät ist etwa 210 mm lang und 155 mm hoch. Es fehlen noch viele Elemente wie die Linearantriebe, der gesamte Werkstückschlitten sowie Endschalter, allerhand Schrauben und Kleinkram.

    Um die Elektronik mache ich mir weniger Sorgen, am meisten Arbeit wird da wohl am Display und der Programmierung des Menüs (einstellen der Zähnezahl, Zahnradbreite, Geschwindigkeit etc.) anfallen. Die Ansteuerung der Schrittmotoren wird relativ einfach und auch mit einem einzelnen Timer realisierbar sein: der Fräser dreht sich mit einer gewissen Geschwindigkeit, der Zahnradrohling dreht sich bei jedem Z-ten (Z=Zähnezahl) Schritt des Fräsers um einen Schritt (vorrausgesetzt man hat gleiche Schrittzahlen auf beiden Achsen) und wann die z-Achse einen Schritt weiter herunterfährt muss man wohl testen. Die x-Achse wird dann nur am Anfang betätigt, um den richtigen radialen Abstand zum Fräser zu haben (Endschalter suchen -> in Abhängigkeit von Z an den Fräser heranfahren). Ähnlich soll dann auch die Fräserachse seine Lage suchen, um zu verhindern, dass das Teil ewig und drei Tage ins Leere fräst.

    Nun stellen sich mir aber auch noch ein paar Fragen:
    -Welchen Durchmesser sollten die Gewindestangen für den Linearantrieb haben?
    -Wo bekommt man günstig Wellenkupplungen bzw. wie lassen diese sich ansprechend improvisieren?
    -Ist das Ganze, wie ich mir das bisher ausgedacht habe, überhaupt tauglich für die Aufgabe?
    -Ich mach mir auch immernoch Sorgen darum, dass das Drehmoment der Motoren nicht reichen könnte...
    -Wie könnte man die Aufnahme für die Rohlinge realisieren, um unterschiedliche Bohrungsdurchmesser einspannen zu können?

    Soweit will ich das hier erstmal stehen lassen. Bitte nicht schlagen, hab bisher noch nicht so viel in diese Richtung gebaut.^^

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied Avatar von derNeue
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    hallo!

    Also ich kann dir jetzt direkt zu deinen bisherigen Überlegungen nix sagen, nur mein Daddy hat in seiner Firma eine alte Zahnradfräse stehen, und diese hab ich mal beobachtet, wie diese fräst, und das kann ich dir ja mal hier beschreiben, und vielleicht hilft das die bei der einen oder anderen Überlegung. Also jedes zahnrad braucht nunmal in der Mitte ein Loch, dieses kann ja ruhig schon vorher da sein, oder sollte sogar, damit mal schon einen komplett rundlaufenden Rohling hat. in der maschine gibt es eine senkrechte Achse, auf diese die ganzen Rohlinge aufgespannt werden, so kann man übereinander mehrere Zahnräder gleichzeitig bei einem Fräsgang herstellen. Diese Achse dreht sich langsam, also so vielleicht 20 bis 30 Umdrehungen in der Minute geschätzt, und der Fräser, so ähnlich wie dieser aus deinem ebay Artikel, bewegt sich dann langsam nach unten, er fräst also alle zähne gleichzeitig, und man bekommt eine bestimmte Rundung der Zähne nur so hin, das sozusagen die Spitze eines Zahnes breiter sein kann, als sein Schaft, so bekommt man genauere Zahnräder hin, die besser ineinander laufen, wurde mir da gesagt. Ich bin eben kein Metaller, das ich das richtig verstehen würde, ich bin eben ein Elektriker, aber ich hoffe, dir vielleicht trotzdem einen kleinen Einblick gewährt zu haben, was meine Beobachtungen an so einer Professionellen Maschine waren und wenn du dazu noch ein paar Fragen hast, kann ich gern versuchen, dir diese zu beantworten, soweit mir das möglich ist.


    MfG Dennis

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Naja, ich bin Maschinenbaustudent und du erzählst mir da absolut nichts Neues. Über die Funktionsweise bin ich mir absolut im Klaren, nur die Umsetzung ist das, was bei mir noch nicht so klar ist.

  4. #4
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    Wenn du sowieso schon alles weißt, wieso fragst du uns dann noch?
    Anhand von derNeue's Schilderung hättest du dir selbst erschließen können, ob deine Ideen, zumindest im Ansatz, tauglich sind.

    Und wieso berechnest du als Maschinenbaustudent nicht einfach die erforderlichen Durchmesser der Gewindestangen und die zu bewältigenden Drehmomente? Was willst du später mit deinem Studium anfangen?

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Hei Geistesblitz,

    es ist sicher möglich, eine kleine Zahnradfräsmaschine zu bauen und zu betreiben. Ein paar Punkte solltest Du wissen.

    Kunststoffzahnräder werden üblicherweise aus Thermoplast (z.B. PE-UHMW) gespritzt. Damit wird die Gleitfläche am Zahn sehr formgenau und extrem glatt und bietet zusammen mit den guten Gleiteigenschaften des Werkstoffs die gute Funktion.

    Gefräste Zahnräder aus Metall sind für mittlere Anwendungen eher schon zu schlecht - die Zahnflanke ist so rauh, dass ein guter Lauf eher nicht möglich ist. Frästeile aus Kunststoff sind sowieso (fast) eine eigene Wissenschaft, ich bezweifle, dass die üblichen Wälzfräser für Metallbearbeitung bei Kunststoffen eine brauchbare Oberflächengüte ergeben. Wälzfräser für Kunststoffbearbeitung sind mir nicht bekannt, aber da kanne ich den Markt nicht. Gefräste Zahnräder (Metall) werden nach der spanabhebenden Bearbeitung üblicherweise noch geschliffen. Diese Maschinen hobbymässig zu erstellen und zu betreiben, halte ich schlicht für nicht machbar.

    Zahnräder mit einem Modul unter Modul 2 hobbymässig zu fräsen dürfte eine riesige Herausforderung sein, zum Schleifen gelten meine Anmerkungen von eben.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied Avatar von derNeue
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    Zitat Zitat von lokirobotics Beitrag anzeigen
    Wenn du sowieso schon alles weißt, wieso fragst du uns dann noch?

    Diese Frage ging mir auch gerade durch den Kopf

    MfG Dennis

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von derNeue Beitrag anzeigen
    Diese Frage ging mir auch gerade durch den Kopf

    MfG Dennis
    Wie auch immer, hier gab es einmal einen Link wo man bewundern konnte wie jemand Zahnradfräser im Selbstbau hergestellt hat und damit auf einer guten Hobby Fräse Zahnräder gefertigt hat! Sehr interessant! Möglich das Klingon sich daran erinnert und näheres berichten kann?

    Gruß Richard

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    @lokirobotics: Nun komm mal runter. derNeue hat das absolute Grundprinzip erklärt, das mir allerdings schon bekannt ist. Wie gesagt, mir ging es eher um die Realisierung der Maschine selbst als um die Erklärung des Fertigungsprozesses.

    @oberallgeier: Hmm, also wenn du meinst, dass die Zahnflanken durchs Fräsen zu unschön werden, würd sich wohl doch nicht wirklich lohnen. Schade
    Weißt du denn, wie derartig gefertigte Zahnräder laufen? Geht das gar nicht, haben die viel Spiel oder reiben sich einfach nur tot? Bei Kunststoff würd ich noch am ehesten glauben, dass die sich auch mit der Zeit einschleifen (oder schätz ich das falsch ein?).
    Naja, aber wie es aussieht muss ich dann doch weiterhin Zahnräder kaufen, wobei man dann aber entweder nicht die Richtigen findet oder diese viel kosten :/
    Aber deswegen frag ich ja hier nach, um abschätzen zu können, ob das realistisch ist. Wär auch ein schönes Projekt gewesen zum Erfahrungen sammeln.

    @Richard: Tja, anscheinend kommt man bei dem Versuch auch nicht wirklich um eine richtige Fräse herum, wobei das mit dem simultanen Drehen des Rohlings auch nicht so einfach sein dürfte.

    Ich glaub, ich kann mir die Idee aus dem Kopf schlagen und mir ein anderes Projekt suchen...
    Oder doch lieber mit dem Kopf durch die Wand?

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von Geistesblitz
    ... Weißt du denn, wie derartig gefertigte Zahnräder laufen ... Wär auch ein schönes Projekt gewesen zum Erfahrungen sammeln ...
    Na ja, meine Erfahrungen liegen bei modul > 10. Ich musste mal ein Ritzel mit Grenzrähnezahl nacharbeiten lassen, das vorher schon geschliffen war ......

    Stimmt - es wäre ein schönes Projekt. Steig vielleicht nochmal ein, etwas früher: such Dir in Deiner Gegend ne kleine Getriebefertigung und sprich dort mit einem Entwickler. Erzähl dem Deine Ideen und frag ihn was er dazu meint. Dort könntest Du sicher auch die Fertigungshardware ansehen und Dir dann evtl. die Projektaufgabe modifiziert nochmal stellen. Rostock ist halt etwas abseits vom Allgäu - sonst könnte ich Dir etwas anbieten . . .

    Ja und nochwas: Abrieb bei gleitenden Kunststoffflächen wird sicherlich rau. Das fängt eher an zu fliessen.
    Geändert von oberallgeier (20.07.2011 um 11:10 Uhr)
    Ciao sagt der JoeamBerg

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Was könnte es denn zur Folge haben, derartig raue Zahnflanken trotzdem zu verwenden? Gehen einem dann gleich die Dinger hops oder machen die nur eklige Geräusche und haben weniger Wikungsgrad?

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