CNC Fräse: Bericht vom Eigenbau – Teil 2

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Seitdem ich Dir zuletzt von meinem Projektstatus meiner CNC Fräse im Eigenbau berichtet habe (siehe CNC Fräse – Bericht Teil 1) sind nun einige Wochen vergangen. In diesem Artikel erfährst Du mehr zum aktuellen Konstruktionsstand, der Gestaltung der Führungen und Antriebsachsen und zum Aufbau des Rahmengestells.

CNC Fräse im Eigenbau – aktueller Konstruktionsstand

In folgendem Bild seht Ihr meinen derzeitigen Konstruktionsstand:

Bild CNC Fräse

Meine Eigenbau CNC Fräse

Verwendest du die Fräse nicht nur zum Gravieren und willst du auch mal Stahl zerspanen, so musst du besonderes Augenmerk auf die Steifigkeit des Aufbaus legen. Ansonsten kauf dir lieber gleich eine einfache günstigere und Graviermaschine 😉

Um die Biegung der z-Achse möglichst gering zu halten, habe ich mich dafür entschieden, die x-Achse, also den Tisch, angetrieben zu gestalten. Das Portal selbst ist – wie bei Portalfräsen üblich – fest. Die Frässpindel wird dann in y- und z-Richtung verfahren.

Die Gestaltung der CNC Achsen und Führungen

Konstruktion von X – und Y- Achse

Die X-Achse und y-Achse werden über jeweils ein Kugelgewindetriebe (16×5) angetrieben. Hierbei wird die Mutter mit dem Tisch verbunden, und die Welle in über eine Fest-Los Lagerung oder alternativ eine angestellte Lagerung gelagert. Angetrieben werden die Kugelgewindetriebe über die Spindel, welche jeweils mit einem Schrittmotor verbunden ist.

Ein Kugelgewindetriebe besitzt gegenüber dem Trapezgewindetrieb folgende Vorteile: Der Wirkungsgrad und die Leichtgängigkeit ist besser, da die Reibung um Faktoren geringer ist. Es kann eine dauerhafte Vorspannung der Achsen ohne Nachstellen erreicht werden. Auch die Geräuschentwicklung lässt sich durch das verwenden von Kugelgewindetrieben in Maßen halten. Nachteilig ist jedoch der deutlich höhere Preis für ordentliche Kugelgewindetriebe.

Gestaltung der Z-Achse

Die Z-Achse erhält einen Trapezgewindetrieb. Vorteil eines Trapezgewindetriebs ist die Selbsthemmung. Bei Stromausfall bleibt also die z-Achse in Position stehen und rauscht nicht nach unten.

Führungen der Achsen

Als Führungen werde ich Profilschienen mit Laufwägen in der Standardausführung verwenden. Die Führungen will ich derzeit direkt auf die Aluminium Rahmenprofile schrauben. Idealerweise beschaffst Du die Laufwägen die spielfrei sind, damit du nachher auch gerade Linien und ohne Umkehrspiel fräsen kannst! Nicht ist ärgerlicher als zu viel Spiel in den Achsen, da dies zum einen ungenaue Teile und schnellen Werkzeugverschleiß verursacht.

Alle Achsen und Führungen sollten möglichst spielfrei sein. Sowohl beim Gleichlauffräsen als auch beim Gegenlauffräsen soll der Schneideingriff niemals die Position des Werkstücks beeinflussen, indem der Schlitten innerhalb seines Spiels hin und hergerückt wird.

Die Spielfreiheit erreichen wir durch definiertes Vorspannen der Lager und möglichst spielfreie Führungen. Beim Gravieren ist dies weniger wichtig, da hier keine hohen Bearbeitungskräfte auftreten werden.

Rahmengestell der Selbstbau CNC Fräse

Für den Rahmen werde ich 45×45 Aluminiumprofile verwenden. Durch die Kastenbauform erhoffe ich mir geringe Verwindung bzw. hohe Steifigkeit der Maschine. Praktisch ist auch, dass ich dann ohne großen Aufwand Schutzbleche anbringen kann, sodass der Raum der CNC Bearbeitung abgeschottet werden kann.

Anbieter von Aluminiumprofilen

Am bekanntesten sind die Aluminiumprofile von Bosch Rexroth und Item.

Weitere geeignete Aluminiumprofile für den Eigenbau der CNC-Fräse, die teilweise sogar kompatibel zu den bekannten Marken sind, gibt es bei:

Die meisten Hersteller geben hier Angaben zum Widerstandsbiegemoment (manchmal Flächenträgheitsmoment). Bei vergleichbaren Preisen solltet Ihr immer die Profile mit dem größten Widerstandsmoment (Flächenträgheitsmoment) nehmen, Diese sind vom Aufbau steifer.

Ein Zuschnitt und das Bohren von Löchern ist bei den meisten Händlern ebenfalls gegen geringes Entgelt möglich. Aufpassen müsst Ihr beim Zubehör (Schrauben, Winkel, Nutensteine…). Hier wird teilweise kräftig zugelangt.

Ein weiteres Update mit Bauplan zu meiner Eigenbau Fräse wird bald folgen! Außerdem dürft Ihr gespannt sein was meine Recherchen zur CNC Steuerung ergeben haben. Recherchiert habe ich z.B. PCNC von CNC Step, Triple Beast, die Uhu-Steuerung und weitere.

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