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CNC Kantentaster & Messtaster für Einsteiger und Profis

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Ich glaube du stimmst mir zu wenn ich sage:

Es es ist WIRKLICH aufwändig deine CNC Fräsmaschine ohne das richtige Hilfsmittel korrekt am Werkstück auszurichten.

Erfreulicherweise gelingt die Werkstückantastung mit dem richtigen Werkzeug sehr schnell und mit hoher Maßgenauigkeit.

In diesem Artikel zeige ich dir, wie dir mit den gängigen Kantentastern oder auch mit einem CNC Messtaster dein Bauteil auf der Fräsmaschine einmisst.

Also los gehts:

Welche Messgeräte gibt es?

Man unterscheidet grundsätzlich zwischen dem Kantentaster und dem Messtaster.

Aber was ist der Unterschied zwischen einem Kantentaster und einem Messtaster?

Im Detail ist der Messtaster ein Tastfühler, welcher die genaue Position, Kontur oder die Abmessung deines Werkstücks vermessen kann.

Dem gegenüber ist ein Kantentaster etwas einfacher gestrickt und gibt „lediglich“ die Information „Kante wird durch Kantentaster berührt“ zurück.

Kantentaster für CNC Fräsmaschinen

Was ist ein Kantentaster?

Mit Hilfe eines Kantentasters wird in der CNC Technik die Lage oder die Abmessungen eines Werkstücks am Maschinentisch vermessen.

Der Kantentaster wird dazu mit seinem Schaft in die Werkzeugaufnahme der Bearbeitungsspindel eingespannt.

Im Anschluss wird der Kantentaster an das Werkstück herangefahren.

Welche Arten von Kantentastern gibt es?

Es wird in der Regel zwischen 2D und 3D Kantentastern unterschieden. Wobei ein 3D Kantentaster meiner Meinung nach eigentlich einen CNC Messtaster bezeichnet (siehe weiter unten).

Wenn wir von richtigen „einfachen“ Kantentastern sprechen, dann findet man üblicherweise die folgenden 3 Typen:

  1. mechanische Kantentaster mit Feder
  2. optische Kantentaster mit LED Anzeige
  3. Kantentaster mit elektronischer Signalausgabe

Und wie funktionieren diese 3 Arten von Kantentastern im Detail?

1) Mechanische Kantentaster mit Feder

Der einfachste Kantentaster besteht aus zwei Zylindern die über eine Feder verbunden sind.

Der Kantentaster wird in die Spindel eingespannt. Zusätzlich wird die Spindel auf eine vorgegebene Drehzahl (meist zwischen 500 bis max. 1000 U/min) gebracht.

Aufgrund der Fliehkraft rotiert der untere Zylinder leicht exzentrisch, wird jedoch durch die Feder vom wegfliegen gehindert.

Wenn jetzt die Achse verfahren wird und der untere Zylinder das Werkstück berührt wird das „eiern“ verringert. Sobald der untere und der obere Zylinder in einer Flucht sind, ist die Kante angetastet.

Hier ein anschauliches Video, das das Vorgehen sehr gut erklärt:

Video zum mechanischen Kantentaster

2) Optische Kantentaster mit LED Anzeige und Ton

Sobald der Kantentaster das Werkstück berührt, leuchtet am Taster ein Licht auf und ein Ton ertönt. Dieser Taster funktioniert z.B. mit einer Batterie und benötigt elektrisch leitfähige Werkstücke.

3) Kantentaster mit elektronischer Signalausgabe

Weiterhin gibt es Kantentaster, bei denen bei Berührung einer leitenden Werkstückkante der Stromkreis über das Werkstück, den Maschinentisch zum Kantentaster geschlossen wird.

Sobald eine Berührung des Kantentasters mit dem Werkstück stattfindet, wird ein el. Signal an die Steuerung gesendet. Die Werkstückkante kann direkt in die CNC Software eingelesen werden.

3D Messtaster für Fräsmaschinen

Das folgende Bild zeigt exemplarisch einen 3D Messtastkopf.

3D Darstellung eines Messtasters
Bild 1: 3D Darstellung eines Messtasters

Bei einem 3D Messtaster wird direkt die Auslenkung der Tastspitze registriert. Hiermit kannst du sowohl leitende als auch nichtleitende Objekte vermessen.

Mit Hilfe eines Messtasters kannst du somit nicht nur Kanten antasten, sondern auch komplexe Geometrien und Konturen vermessen.

Wie kann ich einen Kantentaster in meine CNC Maschine integrieren?

Um Werkstückfächen oder Kanten sinnvoll zu vermessen, müssen diese entgratet sein bzw. die Kantenangabe auf der Zeichnung dafür vorgesehen werden.

Solltest du für deine CNC Maschine die Software Mach 3 verwenden, so hast du an dieser Stelle einen Vorteil: Die kostenlose CNC Software Mach 3 ist bereits für den Einsatz eines Messtasters vorbereitet.

Die Messroutine für die Vermessung wird wie folgt programmiert:

Schritt 1: Die Werkstückkante mit einer hohen Vorschubgeschwindigkeit anfahren

Schritt 2: Den Kantentaster von der Kante zurückzufahren und mit geringer Geschwindigkeit die Kante antasten.

Siehe auch: CNC Programmierung mit G-Code

Dadurch erhöht sich die Messgenauigkeit deutlich.

Messtaster Eigenbau

Für meine CNC Fräse habe ich ein Konzept eines Kantentasters übernommen.

Wie in Bild 1 gezeigt, besteht der Aufbau aus einem Tastkopf, der über 3 Kugeln im Gehäuse gelagert ist. Eine Feder, welche zwischen die Einspannewelle und Gehäuse gesetzt wird, drückt den Kantentaster immer in seine Position.

Querschnitt eines Kantentasters
Bild 2: Querschnitt eines Kantentasters

Der Vorteil an dieser Konstruktion ist, dass du auch mit einer höheren Geschwindigkeit gegen ein Werkstück fahren kannst, ohne dass du das Messinstrument dabei beschädigst. Durch die federnde Aufhängung wird der Tastkopf lediglich ausgelenkt.

Mit Hilfe der 3 Befestigungsschrauben ist die Einspannwelle am Gehäuse verschraubt.

Über die drei Einstellschrauben wird die Höhe der Kugeln und damit die Rechtwinkligkeit des Tastkopf justiert.

Bei der Fertigung der Teile beachten, dass hier höchstmögliche Präzision bei den Einzelteilen gefragt ist, schließlich handelt es sich hier um Messequipment.

Bei professioneller Messtechnik werden Führungen sogar feinbearbeitet, z.B. gehont.

Funktionsweise des Messtasters

Vom Prinzip her ist dies ein Messtaster, der den Kontakt zwischen Tastkopf und Werkstück wie durch das Schließen eines elektrischen Schalters sensiert.

Sobald der Tastkopf das Werkstück berührt, fließt über den Tastkopf ein elektrischer Strom durch das Werkstück, über den Maschinentisch und zurück in die Steuereinheit, die letztendlich das Schließen des elektrischen Kontakts sensiert.

s. auch: Werkstücke mit Vakuum Spannen – Der Vakuumtisch

Prinzipbedingt können mit dieser Art von Messtastern jedoch nur elektrisch leitende Objekte vermessen werden. Auch mit lackierten, eloxierten oder hartcoatierten Aluminiumoberflächen wird die Vermessung nicht funktionieren.

Dennoch lässt sich ein Messtaster nach diesem Bauprinzip sehr einfach aufbauen und sollte für die meisten Einsatzszenarien vollkommen ausreichend sein.

Anbei noch ein Video von Youtube, wo du den Einsatz eines Kantentasters sehen kannst.

Deine Meinung zum Konzept des Messtasters würde mich sehr interessieren. Bitte hinterlass‘ einen kurzen Kommentar, wenn du selbst schon Erfahrung mit dem Selbstbau eines 3D Messtasters gemacht hast.

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