5-Achs-Fräse mit Raspberry Pi

[i_make_it]

Um zurück zu den Schnittkräften zu kommen: In welche Richtung wirken die? Axial, Radial oder was dazwischen?

Iin alle Richtungen, da das beim Werkzeug vom Spanwinkel abhängt und von der Geometrie von Haupt- und Nebenschneide.
Und beim Zerspanen selbst,davon ob man Gleichlauf oder Gegenlauf fräst und davon wie die Seitliche und Tiefenzustellung ist (wiederum abhängig von der Werkzeuggeometrie.
Da ist aber egal, da man für jede einzelne Achse (bezogen auf das Maschinen Koordinatensystem) immer mit der maximal möglichen Kraft rechnen muß.
Also nimmt man zum Beispiel eine Bohroperation mit dem maximalen Bohrerdurchmesser und ausgespitzer Querschneide. Damit erhält man ein Zugkraft nach Z- wenn sich der Bohrer reinzieht.
Nimmt man den selben Bohrer mit maximalem Verschleiß und ohne ausgespitzte Querschneide, Oder einen Fingerfäser, bekommt man eine Druckkraft nach Z+.
Die maximalen Werkzeugdurchmesser ergeben sich zum einen aus den Spannzangen (Ausnahmen sind Werkzeuge wie Messerköpfe) und dem Drehmoment der Frässpindel.
Geht man vereinfacht vor, kann man aus dem Drehmoment und einem Werkzeugradius eine Kraft ermitteln die man in X und Y sowohl für + als auch für Minus nimmt-, da geht man von einem Spanwinkel von 0° aus.
Jetzt kann man die selbe Kraft auch einfach für Z+ und Z- nehmen und ist fertig.
Natürlich kann man es genau machen und sich die Spanwinkel aller möglichen Werkzeuge betrachten und dann per Vektorzerlegung die Kraftanteile in Achsrichtung ermitteln.
Da kommt mann dann näher an die Realität, aber braucht sehr viel mehr Zeit.
Und etwas Reserve schadet nicht.
Allerdings sollte man beim Bau einer Werkzeugmaschine auch was über die Schnittkräfte wissen und auch was für Resonanzen auftreten können (Stichwort: Rattermarken)

Unten Rattermarken, oben keine.

Ich schlage vor, das Ihr als erstes ein Gespräch mit eurem Maschinenbauer sucht und etwa 4-6 Stunden einplant.
Denn euch fehlt da einiges an Grundlagenwissen zum Bau von Werkzeugmaschinen. Das zu vermitteln ist remote im Rahmen eines Forums nur sehr schwer und vorallem langsam möglich. Mit einem Fachman vor Ort ist das direkt, interaktiv sehr viel schneller zu bewerkstelligen.
Der wird euch auch nicht ad hock das vermitteln können was man in minimal 4 Semestern (Maschinenbautechniker) lernt, aber er kann sehr schnell auf eure Vorstellungen eingehen und diese korrigieren, sowie euch mit Suchbegriffen und Infos versorgen, mit denen Ihr dann zielgerichtet selbst Rechersche betreiben könnt bzw. zu eurem Physiklehrer gehen könnt.
Parallel zur technischen Mechanik solltet Ihr auch unbedingt festlegen was an Elektrik/Elektronik und vorallem an Software fertig zugekauft wird und was Eigenentwicklung werden soll.
Denn da ergeben sich eure Tasks die Ihr frühzeitig mit eurem Informatik Lehrer klären müsst.
Ganz gut ist es einen Plan B zu haben, eventuell Evulations und Schülerversionen als Zukauf planen und sagen wenn genug Zeit bleibt beginnt man mit einer Eigenentwicklung. Denn den Aufwand für die Entwicklung einer eigenen Maschinensoftware sollte man nicht unterschätzen.
Wenn Ihr euch vom Raspi verabschiedet, und auf Arduino schwenkt, könnten Ihr euch an fertigen Systemen wie z.B. Marlin orientieren, das ist immerhin eine fertige 3-Achs CNC die G-Code verarbeitet.
Bsp.: http://www.golem.de/news/anleitung-s...10-116331.html

[Falko]

Hallo,

ich denke ihr habt Recht, dass wir uns nichts zu Großes vornehmen sollten. Wir haben ja auch insgesamt nur ein 3/4 Jahr Zeit um etwas gutes zu bauen...
Euer Tipp mit der 3-Achs-Fräse ist definitiv gt und daher werden wir uns auch wahrscheinlich daran halten. Irgendwann demnächst wird dann wieder eine ungefähre Skizze folgen.

LG
Falko