Eigenbau Fräse mit hoher Genauigkeit

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Der 10 Punkte Plan: Eigenbau Fräse mit hoher Genauigkeit

Willst du nicht auch eine eigene CNC Maschine mit der du Teile in hoher Genauigkeit fertigen kannst? Du wolltest schon immer wissen, worauf du bei der Konstruktion und Auswahl von Komponenten für deine Eigenbau Fräse achten solltest? Du möchtest die fast nicht bekannten Geheimnise der Profis wissen, warum deren CNC Maschinen bis auf 0,001 mm genau arbeiten können?

Dann lies jetzt schnell die folgenden 10 Punkte, die Du unbedingt bei Deiner Eigenbau Fräse beherzigen solltest:

Verwindung der Fräsmaschine

Verwindung der Fräsmaschine aufgrund der Bearbeitungskräfte

  1. Geeignetes Material benutzen: Verwende für deine CNC Fräse bevorzugt Materialen die von Natur aus eine sehr hohe Steifigkeit (s. wikipedia) haben. Der E-Modul von Stahl (210000 N/mm²) ist im Vergleich zu Aluminium (70000 N/mm²) dreimal so hoch. Vereinfacht gesagt heißt das: Ein baugleiches Profil aus Aluminium wird sich dreimal so stark durchbiegen wie ein Profil aus Stahl.
  2. Steife Linearführungen verwenden: Verwende möglichst flache und biegesteife Führungen. Je nach Material und Schnittgeschwindigkeit entstehen im dynamischen Fräsbetrieb Kräfte bis zu mehreren 1000 N (100kg). Freitragende Rundführungen besitzen eine höhere Nachgiebigkeit als unterstütze Rundführungen. Auch die dicke des Profils spielt eine Rolle für die Steifigkeit. Sehr dünne Rundstangen kannst Du wesentlich leichter durchbiegen als massive Stangen mit einem großen Durchmesser. Das Optimum sind Profil-Linearschienen mit flachen Laufwägen. Diese sind in der Fertigung wesentlich aufwändiger. Das spiegelt sich dann auch im Preis wider. Professionelle CNC Maschinen verwenden üblicherweise nachstellbare Schwalbenschwanzführungen.
  3. Aufbau flach gestalten: Um das Kippmoment auf den Aufbau und das Biegemoment auf die Führungen gering zu halten, muss der Aufbau über den Führungen so flach wie nur möglich sein.
  4. Spiel vermeiden: Spiel in Führungen oder Antrieb führt per se zu Ungenauigkeit während der Bearbeitung. Mit ein paar Kniffen in der Software kann man das Spiel zwar ausregeln, sobald aber Kräfte in der Bearbeitung wirken wirst du ein miserables Ergebnis bekommen.
  5. Antrieb Auslegen: Der Antrieb muss für die auftretenden Kräfte und Beschleunigungen ausgelegt sein. Die beste Konstruktion hilft nichts, wenn der Schrittmotor einer Achse unterdimensioniert ist und ständig Schrittverluste hat.
  6. Schwingungen reduzieren: Ein schwingendes Portal verursacht anstatt den gewünschten spiegelnden Oberflächen unschöne Rattermarken. Ein massives Bett (ideal wäre Mineralguss) und Masse am Portal verringert hochfrequente Eigenschwingungen. Die steife Konstruktion vermindert ebenfalls Schwingungen
  7. Werkzeugbefestigung optimieren: Die Frässpindel sollte möglichst nah an der Z-Achse befestigt sein. Auch hier ist ein sehr kurzer Hebel zwischen Führung und Tool Center Point (Werkzeugspitze) das A und O
  8. Temperaturausdehnung berücksichtigen: Stahl gegenüber Aluminium bevorzugt verwenden. Aluminium verändert seine Länge unter Temperatur doppelt so stark wie Stahl. Wenn möglich die beiden Materialien so einsetzen, dass kein Verzug durch unterschiedliche Wärmeausdehnung die Bearbeitungsgenauigkeit beeinflusst.
  9. Rahmenkonstruktion versteifen: Viele verwenden Aluminiumprofile wie die von Bosch oder Item. Bitte schaut vor dem Kauf in die Datenblätter und bevorzugt Profile mit einem hohen Flächenträgheitsmoment. Je höher das Flächenträgheitsmoment eines Profils, desto steifer ist es. Überlege dir gut, wie der Aufbau des Portals der Eigenbau Fräse gestaltet sein muss, damit eine Kraft auf das Werkzeug keine Verwindungen oder Biegungen an der Rahmenkonstruktion verursacht.
  10. Nicht an der Qualität sparen: Wer billig baut, baut zweimal. Überlege dir vor dem Kauf deiner Teile, was die Eigenbau Fräse können soll und mit welcher Genauigkeit du  zufrieden bist. Mit Schubladenführungen kannst du sicher dünnes Holz fräsen oder Laserbeschriftungen durchführen, für die Bearbeitung von Metallen brauchst du aber wesentlich stabilere Führungen!

Fazit: Bevor du mit dem Kauf von Komponenten für deine Fräsmaschine beginnst, solltest du dir genau überlegen ob du den precifast.de 10 Punkte Plan berücksichtigt hast. Nichts ist ärgerlicher als eine Maschine zu besitzen die nicht den eigenen Ansprüchen genügt.

 

Hast du weitere Tipps für nachfolgende Leser? Dann hinterlasse doch einen kurzen Kommentar und ergänze den 10 Punkte Plan mit einem weiteren Punkt.

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