question-circle Question Y-Achsenversatz

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09 Apr 2020 18:10 #58760 by CNC_Neuling
Y-Achsenversatz was created by CNC_Neuling
Hallo zusammen,

ich mache die ersten CNC-Schritte und würde gerne bezüglich folgenden Problems um Rat fragen:

Ich beobachte einen Versatz um rund 1 mm auf der y-Achse. Zum Test fräse ich z.B. ein Rechteck von 174 mm (x-Achse) mal 17 mm (y-Achse). Wenn der Start- und Endpunkt auf der Mitte der langen Seite liegt, bekomme ich ein solches Ergebnis: pasteboard.co/J31SAeY.jpg
(Der Versatz is an den zwei unteren Kanten zu sehen). Die Position am Ende des Laufs ist also nicht exakt die zu Beginn. Ich beobachte das auch, wenn ich die Bohrtiefe reduziere und über mehrere Läufe schrittweise erhöhe.

Hier ein paar Infos dazu:

Gerät: Stepcraft 300
Spindel: HF-500
Holzdicke: 3 mm
Vorschubgeschwindigkeit: 4 mm/s
Spindelgeschwindigkeit: 20000 U/min
End mill: 2-Flute fish (downcut) 1 mm

Ich habe die Linearführungen und Gewindespindeln frisch eingefettet und kann die Machine auf allen Achsen über die gesamte Strecke in schneller Geschwindigkeit ohne Unterbrechungen sauber fahren.

Ich weiß ehrlich gesagt nicht wirklich, wie ich bei der Fehlersuche am besten vorgehe. Jedwede Tipps sind willkommen!

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11 Apr 2020 10:29 #58775 by ubo
Replied by ubo on topic Y-Achsenversatz
Als erstes solltest du mal einen etwas aussagekräftigeren Test machen z.B.
Ein Quadrat 50x50mmmit einem 3mm Fräser (keinen downcut) ausschneiden.
Damit kannst du gegebenenfalls schon aus den Maßen auf Fehler schließen.

Gruß,
Uwe

WinPC-Nc V3, EstlCAM V11
www.cnc.kuckmalda.de

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19 Apr 2020 15:01 #58827 by CNC_Neuling
Replied by CNC_Neuling on topic Y-Achsenversatz
Leider habe ich keine anderen Fräser zur Hand. Aber ich habe zumindest mal einen anderen Test mit dem 1-mm downcut gemacht:

pasteboard.co/J4wYnOVj.png

Das innerste Quadrat ist 50x50 mm. Die Abstände zwischen den nahe benachbarten Formen sollte 0.5 mm sein. Nachdem ich noch ein bischen recherchiert habe, war meine Vermutung, dass es evtl. ein backlash sein könnte aufgrund zu hohen Spiels zwischen Gewindespindel und Mutter; daher habe ich mal verschiedene Richtungen (Uhrzeigersinn bzw. Gegenuhrzeigersinn) probiert. Da zeigt sich ein systematischer Fehler doch recht deutlich. Bin allerdings etwas ratlos, wie ich jetzt weitermachen kann.

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26 Apr 2020 15:05 #58898 by MagIO2
Replied by MagIO2 on topic Y-Achsenversatz
Also ich würde da gerade auf richtungs-abhängige Schrittverluste tippen. Kann es sein, dass die Y-Spindel in einer Richtung gut läuft und in der anderen Richtung schwergängiger ist?
Könnte z.B. durch ein leicht verkantetes Portal verursacht werden. In die eine Richtung wird die Verkantung aufgehoben und es ist leichtgängiger, in die ander Richtung verkantet es sich so, dass es manchmal klemmt.
Könnten auch leicht verkantete Spindel-Muttern sein.

Hast du das Problem auch, wenn die Maschine beim fahren auf der Y-Achse ohne Last fährt?

SC 420 mit DIY parallel + Proxxon mit Mod + SprintLayout + LibreCAD->QCAD + WinPC starter/USB->EstlCAM/Arduino + DIY Shield + DIY Vakuumtisch

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29 Apr 2020 12:54 #58925 by CNC_Neuling
Replied by CNC_Neuling on topic Y-Achsenversatz
Hm, also ich kann keinen richtungsabhängigen Unterschied beobachten, es läuft in beide Richtungen leichtgängig durch.
Es läuft auch gut sowolh mit als auch ohne Last.

Aber ich möchte nicht ausschließen, dass ein solcher Unterschied vielleicht einfach so subtil ist, dass ich ihn nicht bemerke - wie könnte ich das denn exakt testen?

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29 Apr 2020 13:51 #58926 by MagIO2
Replied by MagIO2 on topic Y-Achsenversatz
Am Anfangs-Punkt eine Bohrung setzen, das Quadrat ohne Zustellung abfahren und am Ende noch eine Bohrung setzen. Damit lässt sich dann feststellen, ob es ein Last-Problem ist, oder nicht.

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29 Apr 2020 20:33 #58930 by CNC_Neuling
Replied by CNC_Neuling on topic Y-Achsenversatz
Danke, da hätte ich auch selbst drauf kommen müssen.

Ich habe das so ausprobiert, Ergebnis: Start- und Endpunkte sind auch ohne Last versetzt (da sie relativ dicht beieinander liegen, sehen die resultierenden Löcher länglich aus, definitiv nicht rund wie wenn die Spindel nur einmalig bohrt).

Dem Test zufolge ist es also kein Last-Problem. Wie könnte ich jetzt weiter vorgehen, um das Problem weiter einzukreisen?

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29 Apr 2020 20:54 #58931 by MagIO2
Replied by MagIO2 on topic Y-Achsenversatz
Hast du uns schon genau gesagt, welche Maschine du hast? 1er Version, 2er Version, mit oder ohne Performance-Pack? Welche Steuerungs-Software?

Es läuft ja dann eigentlich in der Tat auf Umkehrspiel auf der Y-Achse hinaus. Wenn das so ist, dann sieht das schon nach einem ziemlich großen Umkehrspiel aus. Das würde die Spindelmuttern eigentlich ausschließen.

Schau doch nochmal im Y-Antrieb nach losen Madenschrauben. Vielleicht kannst du ja auch von den Spindeln ausgehend einfach mal per Hand drehen. Da sollte sich ja nichts tun. Da, wo eine Drehbewegung in der Größenordnung des Spiels dann aufhört, da muss ja die Schwachstelle sein.

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30 Apr 2020 17:02 #58938 by CNC_Neuling
Replied by CNC_Neuling on topic Y-Achsenversatz
Sorry, das hatte ich wohl vergessen anzugeben: Es ist ein Modell der 2er Version, ohne Performance-Pack, und ich benutze bisher bloß WINPC-NC in der Basisversion.

Ich habe mir den Y-Antrieb angeschaut, und tatsächlich war die Madenschraube einer der beiden Spindelrollen lose - keine Ahnung, wie das gekommen ist. Ich musste die gesamte Justierung nochmal vornehmen. Danke schonmal für den sehr guten Hinweis!

Jetzt habe ich erneut einen Testlauf durchgeführt - es ist zwar deutlich besser als vorher, aber es besteht immernoch ein Versatz, im bereich 0.2 bis 0.3 mm.

Ich konnte das Problem also nur so halb lösen...

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30 Apr 2020 21:59 - 30 Apr 2020 22:00 #58940 by MagIO2
Replied by MagIO2 on topic Y-Achsenversatz
Ok ... klingt doch schonmal ganz gut.

Riemen sitzt gut? Madenschraube am Motor auch OK? Was tut sich, wenn du jetzt an der Spindel in Y+ Y- Richtung wackelst? Wenn sich da was tut, dann hast du noch Luft auf Festlager-Seite, also auf der Motor-Seite. Wenn da alles fest ist, dann bleibt eigentlich nur noch das Spiel in der Spindelmutter. Soll heißen, dass sich dann eigentlich das Portal in Y-Richtung um die von dir genannten 2-3zehntel bewegen lassen müsste.

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Last edit: 30 Apr 2020 22:00 by MagIO2.

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01 May 2020 18:08 - 01 May 2020 18:16 #58943 by CNC_Neuling
Replied by CNC_Neuling on topic Y-Achsenversatz
Der Riemen saß gut und die Madenschraube am Motor war fest, ebenso die Spindeln.

Ich bin mir zwar nicht ganz sicher, was Du mit dem "Portal" meinst (bin wirklich ein blutiger Anfänger und habe diesen Begriff noch nicht gehört (aber wahrscheinlich das Englische Äquivalent), sorry), aber ich habe nochmal die Spindelschraubenmuttern geprüft, und die waren etwas locker. Nach dem Festziehen hatte ich dann aber Binding-Probleme nahe der Vorderseite. Also habe ich nochmal den y-Antrieb komplett auseinandergenommen.

Beim erneuten Justieren ist mir aufgefallen, dass das Vorderende einer der beiden Spindelschrauben nicht besonders gut zentriert war relativ zum Lager auf der Vorderseite. Ich hatte mich beim Justieren versucht an die Video-Anleitung von Stepcraft zu halten, aber da wird nur darauf hingewiesen, dass die Spindelschrauben sauber in die Lager auf der Hinterseite gleiten müssen - für die Vorderseite wird diesbezüglich aber nichts gesagt, das ist nicht so optimal, finde ich. Also habe ich versucht, die Spindelschraubenmuttern auf beiden Seiten so zu fixieren, dass BEIDE Enden der Spindelschrauben, also sowohl auf Vorder- als auch Rückseite, möglichst zentriert in die Lager gleiten. Und das während das y-Achsen-Gantry ungefähr mittig auf der y-Achse positioniert war, nicht nahe der Rückseite wie im Video. Meiner Meinung macht ergibt das so viel mehr Sinn.

Habe dann die übrigen Justierungsschritte vorgenommen und alles wieder zusammengebaut. Jetzt sind also auch die Spindelschraubenmuttern fest, und kein Binding mehr. Ein weiterer Testlauf sah jetzt noch besser aus.

Das Einzige, was ich mir noch nicht komplett erklären kann, ist, dass die Abstände der jeweils benachbarten Formen im Test etwas unterschiedlich sind, obwohl es überall 0.5 mm sein sollten. Zum Beispiel sind die beiden äußeren Quadrate in y-Richtung um 0.8 mm voneinander entfernt, die inneren aber um 0.5 mm, wie es sein sollte. An den Start-/Endpunkten kann ich sehen, dass der Bohrer an der exakt richtigen Position abgesenkt wird, dann aber sobald es in x-Richtung geht sich um den Bruchteil eines Millimeters verschiebt - und zwar Richtung +Y wenn es nach +X geht und Richtung -Y wenn es Richtung -X geht. Daher die oben beschriebene Beobachtung, weil für die äußeren Quadrate die Richtugen umgekehrt sind im Vergleich zu den inneren Quadraten. Eine Idee diesbezüglich wäre noch nett.

Allerdings scheint jetzt das Hauptproblem soweit behoben zu sein: Start- und Endpunkte waren ziemlich exakt an der selben Stelle ohne Stufen-Effekt, und die Kreise sehen wie richtige Kreise aus! Ich denke, ich habe jetzt eine Genauigkeit erreicht, mit der ich arbeiten kann.

Tausend Dank für Deine geduldige Hilfe und die wertvollen Tipps! :)
Last edit: 01 May 2020 18:16 by CNC_Neuling.

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01 May 2020 20:33 - 01 May 2020 20:35 #58945 by MagIO2
Replied by MagIO2 on topic Y-Achsenversatz
Naja ... die vorderen Lager sind nicht ganz so kritisch, deswegen wird es SC so beschrieben haben. Das hintere ist ein Festlager, die vorderen sind die Loslager (bezieht eigentlich auf die Y-Richtung). Wenn die nicht 100% fluchten und auch in X/Z etwas Versatz haben, dann ist es kein Beinbruch, solange die Spindelmuttern gut zu den hinteren Lagern ausgerichtet sind. Nur, wenn der Unterschied zu groß ist, dann wird die Spindelmutter beim nach vorne fahren die Spindel biegen und das kann so weit gehen, dass sie verkanten. Und damit hat man das von dir beschriebene Problem.
Das mit dem Protal (Gantry) in der Mitte habe ich beim einbauen glaube ich auch so gemacht. Dadurch haben die Spindeln in der Mitte nochmal einen Stützpunkt.

Das mit den jetzt noch verbleibenden Abweichungen liegt wohl an der Z-Achse. Je nachdem in welcher Richtung gefräst wird, wird die Z-Achse entgegengesetzt zur Rotationsrichtung auf der Schnittseite weggedrückt. Der Druck, den der Fräser aufbringen muss, um ins Material zu schneiden muss ja von der Z-Achse entgegen gesetzt werden. Wenn da Spiel ist, dann kommt es zu dem Problem. Da musst du nochmal an den Laufrollen den festen Sitz der Z-Achse prüfen.

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Last edit: 01 May 2020 20:35 by MagIO2.

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05 May 2020 21:57 #58964 by CNC_Neuling
Replied by CNC_Neuling on topic Y-Achsenversatz
Ah ich verstehe, das ergibt Sinn.

Es fällt mir etwas schwer, Deine Erklärung für die übrigen Abweichungen nachzuvollziehen, aber ich habe mal die Laufrollen der Z-Achse überprüft. Die saßen schon ohne jegliches Spiel und liefen sauber. Die Schrauben, mit denen die Spannung der Laufrollen angepasst werden kann, waren auch nicht locker oder so. Ich habe sie trotzdem nochmal ein bischen angezogen und danach einen erneuten Test laufen lassen, aber das Ergebnis war identisch zum vorherigen, d.h. immernoch eine leichte Abweichung nach außen hin wenn im Uhrzeigersinn gefräßt wird und eine nach innen, wenn im Gegenuhrzeigersinn gefräßt wird.

Zumindest ist das Ergebnis nicht wieder schlechter geworden. :lol:

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06 May 2020 10:45 #58965 by MagIO2
Replied by MagIO2 on topic Y-Achsenversatz
Die Z-Achse steht ja senkrecht zur X- und zur Y-Achse, die Abweichung macht sich allerdings auf Y bemerkbar. Also kann das Problem letztenendes überall da liegen, wo ein Spiel gezielt nur in Y-Richtung vorliegt. Wenn sich der Fräser durch das Material pflügt, dann treten am Fräser "Schneid-/Scherkräfte" auf, die ja in der Maschine zu einem gleich großen Gegendruck führen müssen. Schaut man sich an, wo der Fräser schneidet, dann kann man erkennen welche Richtung die Kräfte haben. (Stellen wir uns vor, eine Schneide der Fräsers ist ein Uhr-Zeiger und wir betrachten die Bewegung von oben.) Also die Maschine fährt in +X -Richtung, dann schneidet der Fräser von 0Uhr über 3Uhr bis 6Uhr. Betrachtet man nur die Y-Komponente, dann wird von hinten nach vorne geschnitten. Die Kraft, die die Maschine aufbringen muss ist dem entgegen gesetzt. Im Rahmen dies Y-Spiels kann die Kraft allerdings nicht aufgebracht werden und es kommt zu dem Versatz nach hinten.
Fährt die Maschine in -X -Richtung, dann schneidet der Fräser von 6Uhr über 9Uhr bis 12Uhr. Also der Schnitt geht von vorne nach hinten. Im Rahmen des Y-Spiels wird also in die andere Richtung gedrückt - nach vorne.
Hoffe das war so etwas verständlicher.

Jetzt gehen wir mal vom Fräser startend "durch" die ganze Maschine - also ruhig mal Fräser an der Spitze anfassen und (ohne sich zu schneiden) daran in +/- Y-Richtung wackeln.
Das erste, was nachgeben könnte, ist die Achse im Fräs-Motor selbst. Allerdings ist hier eher zu erwarten, dass sich ein Spiel in allen Richtungen auswirken würde. Könnte man aber auch testen, indem man den Fräs-Motor mal um 90° gedreht einspannt und den Test wiederholt. Wenn jetzt der Fehler auf die X-Achse "wandert", dann war es das tatsächlich.
Das zweite, was wackeln könnte, ist die X-/Z-Verbindung - also der Teil, der hoch und runter fährt. Da wären dann die oberen und unteren Rollen an der X-/Z-Verbindungs-Platte die Haupt-Verdächtigen.
Und als nächstes könnte das ganze Protal nach Vorn und Hinten kippeln. (Rollen auf der Y-Achse)
Dann würde mir das Spiel von Spindel & Spindelmutter einfallen.
Als letztes könnte auch die Spindelmutter im Festlager Spiel haben.

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17 May 2020 15:12 #59022 by CNC_Neuling
Replied by CNC_Neuling on topic Y-Achsenversatz
Ah, besten Dank für die ausführliche Erklärung, jetzt hab ich's geschnallt.

Also ich habe den Sitz des Fräs-Motors überprüft, da wackelt nichts. Ich habe auch zusätzlich den Test mit um 90 Grad gedrehten Motor gemacht, das hat aber keine Änderung erbracht. Den Punkt kann ich also mit Sicherheit ausschließen.

Aber auch bei der X/Z-Verbindung (die Rollen hatte ich ja bereits überprüft) sitzt alles bombenfest, und das Portal kippelt auch nicht.

Blieben also noch das Spiel von Spindel & Spindelmutter sowie Spiel der Spindelmutter im Festlager unter den möglichen Kandidaten übrig. Nachdem ich die obigen Fortschritte gemacht habe, bin ich aber ehrlich gesagt zögerlich gegenüber die Idee, die Machine fast komplett auseinander zunehmen - ich wüsste nicht wie ich ansonsten etwas bezüglich dieser beiden Möglichkeiten machen könnte. Die Schrauben der Spindelmuttern hatte ich ja schon festgezogen im Zuge der letzten Kalibrierung, die sitzen nachwievor fest.

Und wenn es ein Spiel von Spindel & Spindelmutter wäre - könnte ich da überhaupt etwas machen? Das klingt mir eher nach einem produktionsbedingten Faktor. Ich kann ja schlecht deren Gewinde ändern. Ich glaube, ich habe auch mal gesehen, dass es in UCCNC einen Korrekturfaktor gibt, den man setzen kann, um backlash zu kompensieren - aber die software habe/benutze ich ja nicht...

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