DIY CNC Fräsmaschine

Ich weiß eigentlich gar nicht mehr genau wie ich überhaupt auf diese Idee gekommen bin eine Fräsmaschine selbst auf CNC umzubauen. Es muss wohl zu der Zeit passiert sein als ich für den Hausgebrauch eine etwas massivere Bohr-Fräsmaschine gesucht habe. Da bin ich dann wohl über diverse Seiten gestolpert. Wenn man dann die Fa. Google mal gezielt nach dieser geistigen Blähung suchen lässt kommen viele interessante Seiten zum Vorschein. Und somit war für mich klar, das will ich auch ! Da das Fräsen von Motorradteilen aber einen gewissen Verfahrweg in den Achsen voraussetzt kam nicht alles was unter der Bezeichnung Bohr- Fräsmaschine verkauft wird in Frage. 

Außerdem war unerläßlich dass die Z-Achse keine Rundsäule (wie bei Ständer-, Säulenbohrmaschinen) sondern eine Schwalbenschwanzführung besitzt. Somit viel meine Wahl dann auf die ZX50C. Unter dieser Bezeichnung ist sie eigentlich nur in China erhältlich. Aber es gibt einige Händler die sie hier unter einem anderen Namen vertreiben. Leider hat sie dann nicht nur einen anderen Namen sondern auch einen anderen Preis....

Ich hatte nach längerer Suche, kurz bevor ich mir fast eine neue gekauft hätte, das Glück doch noch eine Gebrauchte zu einem angemessenem Preis zu ergattern. 

Nach viel überlegen und Netzrecherche was ich brauche und verbaue, habe ich jetzt die ersten Teile bestellt. Leider sind im Netz kaum bis keine Umbauten in dieser Größe zu finden. Hauptproblem ist in meinem Fall nur die Z-Achse wegen des Gewichts. Ich werde hier wohl mit Gegengewichten arbeiten müssen. 

Zum Einsatz kommen:

    - Kugelumlaufspindeln 25x5 vom Chinamann. (spart Geld und kommt nach Maß. Es gibt auch Anbieter aus Deutschland, aber die haben dann drei Wochen Lieferzeit. Warum nur...? Also dann doch lieber gleich selber bestellen und Geld sparen.

    - Schrittmotoren Nema34. Lange wollte ich 42er, bin aber zu dem Schluss gekommen das 12 Nm für meine Anwendungen reichen. Für die Endstufen hatte ich ursprünglich etwas anderes im Auge. Da aber der Chinaman das Rundum-Sorglos-Paket (Motoren, Endstufen und Netzteile) zu einem guten Preis vertreibt kommt auch hier erst mal was aus Fernost zum Einsatz. Die meiner Meinung nach besseren Teile kann ich dann immer noch nachrüsten falls es wirklich nötig wäre.

    - Ein Frequenzumrichter

Oftmals werden die selbstgebauten Maschinen als Käsefräse bezeichnet, da manche offensichtlich meinen mehr kann man damit nicht zerspanen. In meinem Fall sollte es aber dann schon ein Gerät für Hartkäse werden.

Da die Spindeln nicht einfach nur so getauscht werden können ist erst einmal das Zerlegen der Maschine angesagt. Hauptsächlich eigentlich wegen dem Anbringen der neuen Lagerung für die Spindeln. Ausserdem muss ich auch eine Aufnahme für die Spindelmutter bauen.

Die Spindeln und Lager sind da. Ich hätte mit ca. 3 Wochen Lieferzeit gerechnet. Tatsächlich verging zwischen Bestellen und dem Klingeln des Postboten nur eine Woche. Qualitativ ist auch alles in bester Ordnung und genau nach meinen Maßangaben gefertigt. Und das zum halben Preis.

Es kann also losgehen !

Als Halter für die Spindelmutter hab ich mich für ein 16mm starken Winkelstahl entschieden. Dieser dürfte über jeden Zweifel erhaben sein und wird vermutlich über das was ihn erwartet müde lächeln... ;o)

Heute habe ich die Taschen für die Spindelmutterhalterung der X- und Y-Achse gefräst. Da ich von den Winkeln nichts mehr wegnehmen wollte musste eben der Tisch dran glauben. Da der aber danach an dieser Stelle immer noch gut 15mm stark war wird er das allemal verkraften.

und so sieht's dann aus.

Als nächstes werde ich jetzt die Spindellager für die X- und Y-Achse  anbringen. Danach kann ich mir die  Position für die Spindelmutter in den Winkeln ausmessen. Für die Lager der X-Achse muss ich mir mit dem Fräser erst wieder etwas Platz machen. 

Die Lager der X-Achse und das Loslager der Z-Achse haben heute ihren endgültigen Platz gefunden. 

Bei der X-Achse war es nicht so sehr anspruchsvoll, da der Tisch eigentlich an allen Seiten plane Flächen hat. Somit musste ich eigentlich so gut wie nicht ausrichten. Ich werde aber noch um die Spindelmutter herum etwas weg fräsen müssen, da es hier schon sehr knapp geworden ist.

15.1.2014

Post auch China... ;o)

Die Motoren, Endstufen und Netzteile samt Breakout Bord sind da ! Auch das ging wieder richtig schnell. Ich habe hierfür auch wieder direkt mit einem Anbieter in China Kontakt aufgenommen. Der Vorteil: Ich habe einen 4-Achsen-Kit unter dem Preis eines 3-Achsen-Kit bei ebay bekommen. 

20.1.2014

Habe nun provisorisch mal einen Schrittmotor angeschlossen um zu sehen ob er tut was er soll. Anfänglich tat er das natürlich erst mal nicht. Es lag aber an ein paar Einstellungen in Mach3. Dem Handbuch und Internet sei Dank.

Heute sind die Kupplungen angekommen. Ausnahmsweise mal nicht aus China. Habe sie bei der Fa. Mädler bestellt. Der Vorteil bei diesen Kupplungen gegenüber der Ware von ebay war die bessere Beschreibung. Ausserdem denke ich das ich bei Bedarf auch wieder passende Ersatzteile bekomme.

Nov. - Dez. 2014

Auch die Elektrik muss mal gemacht werden. Da drängt sich einem die kalte Jahreszeit förmlich auf. Denn so einen Schaltschrank kann man auch gut in der warmen Stube zusammen bauen.    

Meine persönliche Vorgabe hierfür war: Was sich automatisieren lässt soll    auch automatisiert werden.

• Drehzahlregelung
• Drehrichtung links/rechts
• Kühlmittel ein/aus
• Anschluss für 3D Taster
• Sensor für Werkzeuglängenvermessung

Zusammenfassenden muss ich sagen das es mit weniger auch gehen würde aber    dies bestimmt die elegantere Variante ist.

Januar 2015

Die Softwarefrage....

Um ein Programm    welches die G-Codes zum Board bringt kommt man ja nicht herum. Es gibt ja    einige die sich diesem Thema annehmen. Wenn man die Firma Google mal bemüht    wird man relativ schnell über die gängigen Programme stolpern. Ich habe mich    dann relativ schnell für Mach3 entschieden. Der Grund war das mir dieses    Programm ziemlich ausgereift erschien.  

Über die Frage wo die    G-Codes her kommen hatte ich mir erst mal keine sonderlichen Gedanken    gemacht, da ich das noch von der Lehre kenne. Es stellte sich aber recht    schnell heraus das der Programmierumfang von Hand doch enorm Zeit    verschlingt. Bei einfachen Geometrien kein Problem, aber komplexen Formen    eben schon. Auf der Suche nach einer Cam-Software, welche eben dieses für    mich übernimmt, bin ich dann bei "SheetCam TNG" hängen geblieben. Ich finde    es ziemlich selbsterklärend und man bekommt schon nach kurzer Probierphase    erste vernünftige Ergebnisse. Einziger sofort erkennbarer "Nachteil" ist das    man bei der Erstellung der CAD Zeichnung etwas umdenken muss damit SheetCam    dann klar kommt.

Andrerseits habe ich mir diese schwäche bereits zunutze    gemacht. Mann kann dadurch nämlich hervorragend die Fräsbahn beeinflussen.    Was zum Teil auch von Vorteil sein kann... ;o)

Nach langem Überlegen hatte ich mich schließlich    doch für die Gegengewicht Variante an der Z-Achse entschieden.  Der    Schrittmotor hätte bestimmt kein Problem damit, aber ca. 180 kg wollte ich    der kleinen Nutmutter am Festlager doch nicht zumuten. Inzwischen nimmt das    Ganze auch Formen an. Hier und da noch ein wenig messen, fräsen, bohren und    dann sollte es funktionieren.

Es nimmt langsam wieder Fräsmaschinenähnliche Formen an. Hauptsächlich liegt es daran das sie inzwischen wieder selber steht und nicht mehr in der ganzen Garage verteilt herumliegt. Man könnte auch sagen das gerade die Endmontage aller gefertigten Teile erfolgt. Hier und da gibt's noch ein paar kleinere Anpassungen wie z.B. die Montage der Schmierleitungen zu den Spimdelmuttern.

Die Maschine steht nun an ihrem Platz. Da die Späne leider nicht unmittelbar neben dem Fräser liegen bleiben und auch das Kühlmittel sich in weitem Umkreis verteilt kommt noch ein Schutz um den Tisch.

Die Gegengewichte wurden eher rustikal gehalten. Hier war nicht "schön" sonder "schwer & stabil" das Gebot der Stunde. Um ein aufschwingen der Gewichte zu vermeiden hab ich auch denen eine kleine Führung verpasst.

Inzwischen hätte ich für die Ausführung der Gewichte und Führungen zwar eine bessere Idee, aber es tut was es soll. Also bleibt's wie's ist !

Zur Erfassung des Tischendes gibt's Induktive Näherungsschalter. Natürlich vom Chinamann. 10 Stück zum Preis von einem aus der Region...   (ohne Worte)

Ein Winterwerk wurde der Schaltschrank am heimischen Schreibtisch. Also nur die Verdrahtung. Ich glaubte den Schrank mit 60x60 cm groß gewählt zu haben um alles ( auch den Frequenzumrichter ) darin unter zu bringen...

Aber nix da, alles arschknapp. Der FU (Frequenzumrichter) geht nicht im Entferntesten da rein. Selbst ohne dem sollte man den Schrank noch eine Nummer größer wählen. 

Das der FU nun einen eigenen Schrank hat ist vermutlich gar nicht so schlecht da diese Dinger so einiges an elektromagnetischen Störungen mit sich bringen.

Das Chaos im Schrank sieht inzwischen etwas aufgeräumter aus. Aber wie es halt immer so ist, die Maschine geht und schon liegen die Prioritäten wieder wo anders ;o)

April und Rest des Jahres 2015

Die ersten Wochen lassen sich mit einstellen, suchen und testen beschreiben.

Einstellen & Suchen:

Die Maschine hatte ein Umkehrspiel in den Achsen X und Y. Also Keilführungen sorgfältig einstellen. Leider ohne Erfolg. Alle Schrauben  kontrolliert, kein Erfolg. Die Spindeln noch überprüfen, kein Erfolg. Nach viel kontrollieren, denken und überlegen wieder von vorne angefangen...

Am Schluss stellte sich heraus das in den vom Chinamann mitgeschickten Lagereinheiten das Umkehrspiel sein Zuhause hatte... Rillenkugellager die sich nicht gegeneinander verspannen ließen. :o(   Also neue Lager für die neuen Lagereinheiten. Natürlich vom Chinamann ;o)

Dies brachte eine enorme Verbesserung, aber leider nicht die endgültige  Lösung. Ein minimales Spiel blieb über. Dieses konnte ich dann über die Einstellung "Umkehrspiel" in Mach3 kompensieren.

Testen:

Auch wenn ich ziemlich schnell mit SheetCam und Mach3 zu tollen Ergebnissen gekommen bin, muss man ganz ehrlich sagen das man doch erst eine Menge Späne machen muss um alles zu verstehen. Warum das eine oder andere gerade nicht so funktioniert wie man es im Moment erwartet. Wichtig ist hierbei der Ursache auf den Grund zu gehen auch wenn es manchmal unerklärlich erscheint. Man wird sie immer finden und ziemlich sicher wird das Problem EOM (End Of Mouse) sein....   

Also der Depp der die Maus in der Hand hält, denn das Programm macht nur was ihm gesagt wird. Es läuft eigentlich immer auf Bedienungsfehler hinaus. Ich kann's mal, was mich betrifft, in Worte fassen. Bis jetzt 3 Fräser und 2 Zentrierbohrer...

Der Schaden in Euro ist überschaubar, der Schaden fürs Ego enorm!