CNC Fräse – Mechanik

Der XY-Tisch

Nachdem ich im Internet auf mehrere ähnliche selbstgebaute CNC-Fräsen gestoßen bin, habe ich mich für das folgende grundlegende Konzept entschieden: Das Werkstück wird mittels eines sog. XY-Koordinatentisches in Richtung der X- und Y-Achse bewegt. Darüber befindet sich die Frässpindel mit dem Bearbeitungswerkzeug, die in der dritten Richtung (Z) bewegt wird.

Als Führungen für die X- und Y-Achse habe ich Schubladenauszüge genommen. Eine wesentlich höhere Genauigkeit erreicht bieten Linearführungen, aber die waren mir zu teuer. Anfangs war ich mir nicht sicher, ob die Schubladenauszüge nicht vielleicht zu viel Spiel haben, aber ich konnte dann später sehen, dass es sich zumindest bei meinen Exemplaren in Grenzen gehalten hat.

Für den X/Y-Tisch habe ich dann vier Schubladenschienen im Quadrat zusammengeschraubt:

Ein Stück Spanplatte, etwa 20 cm mal 20 cm mit weißer Beschichtung, habe ich kurzerhand als Tischfläche genommen. Bessere Aufspannmöglichkeiten bietet ein T-Nutentisch, aber die waren mir ebenfalls zu teuer. Ich habe dann trotzdem eine brauchbare Befestigungsmethode gefunden, indem ich an festen Stelen Löcher in den Tisch gebohrt habe und mit Einschlagmuttern versehen habe. Zum Aufspannen habe ich dann selbstgebaute Spannpratzen verwendet.

Der Antrieb der Achsen ist ein Spindelantrieb mit einem Schrittmotor je Achse und einer M5 Gewindestange als Spindel. Als Schrittmotoren habe ich drei Stück des Typs Howard Ind. 1-19-4203 (bipolar, 12V) genommen. Je nachdem welche Materialien die Fräse bearbeiten soll bzw. wie schnell verfahren werden soll, müssten stärkere Schrittmotoren verbaut werden. Für meine Zwecke haben diese günstigen Motoren jedoch ausgereicht.

Auf den beiden linken Bildern ist ein Spindelantrieb zu sehen. Die Spindel und die Motorwelle sind mit einer Potikupplung verbunden. Die rechten Bilder zeigen die Befestigungsmöglichkeit mit selbstgebauten Spannpratzen und den fertigen X/Y-Tisch.

Z-Achse

Da auf der Grundplatte seitlich leider nicht mehr so viel Platz  wie anfangs geplant war („planning-by-doing“), musste ich das „Tor“ der Z-Achse diagonal anbringen. Das Tor besteht aus Winkel-Metallschienen (aus der Regalabteilung im Baumarkt) und einer Spanplatte (50 cm x 20 cm). Beide sind fest miteinander verschraubt. Den Schlitten, an dem die Frässpindel befestigt ist, habe ich aus Stabilitätsgründen mit drei Schubladenauszügen (zwei von hinten, einer von der Seite) und einem weiteren Stück Spanplatte gebaut. Auf der Grundplatte wird das Tor mit insgesamt vier Winkeln gehalten.

Die gelbe Halterung für das Proxxon-Maschinchen, die man auf dem Foto sieht, konnte ich relativ günstig als Ersatzteil kaufen.

Sonstiges

Für die Stromversorgung (ein PC-Netzteil) und -verteilung habe ich noch einen Kasten unter die Grundplatte gebaut. Dieser ist außerdem auf das Fahrgestell eines ausgedienten Bürostuhls geschraubt, sodass ich die Fräse jetzt praktisch herumrollen kann.

2 Kommentare

  1. chris.pgl56@gmail.com

    Hallo,
    ich bin im Netz auf Deine Seite gestoßen. Tolle Idee mit den Auszügen auch ich würde gern so eine Fräse bauen, ich bin zwar nicht ungeschickt in solchen Dingen, aber ich bin von Beruf Kaufmann.
    Vielleicht darf ich Dir ein paar Fragen stellen die mir weiter helfen würden.
    Hast Du die Gewindestange nicht gegen gelagert, sondern wie auf den Bildern zu sehen nur am x Bzw. y Tisch mit dem selbst gemachten Alu Teil befestigt.
    Wie steuerst Du die Schrittmotoren, ich habe preiswert 4 Stck Motoren Nema 17 bekommen bringe diese mit einen PC Netzteil und einer Platine zum drehen aber nur in eine Richtung. Die Platine hat +5v, gnd, +12v,gnd, ck, cw, hf, gnd, wenn ich die Spannung angeschlossen habe und mit einen kleinen Schraubendreher ck berühre dreht der Motor langsam nach rechts.
    So jetzt habe ich Dich wohl genug belästigt. Sofern Du Zeit findest mir zu Antworten würde ich mich sehr freuen.

    Grüße
    Christian

    • Hallo Christian,

      natürlich darfst du fragen soviel du willst. Die Gewindestangen sind nicht gegengelagert. Da der XY-Tisch und die übrige Konstruktion zu großen Teilen aus Holz ist kann man davon ausgehen, dass die Gewindestange sowieso nicht hundertprozentig parallel zu den Schubladenauszügen ist. Unter solchen Umständen ist es vielleicht sogar besser, wenn die Gewindestange etwas flexibel laufen kann statt starr gelagert zu sein, wegen Verkanten o.ä.. Wichtig ist sowieso eher die Richtung der Achse und das sog. Umkehrspiel so weit wie eben möglich zu reduzieren.

      Meistens haben Schrittmotortreiber einen Enable-Eingang (um das gesamte Modul zu (de-)aktivieren), einen Richtungs-Eingang (Drehung gegen/im Uhrzeigersinn, könnte bei dir CW sein (für ClockWise), ist aber nur eine Vermutung) und einen Schritt-/Takt-Eingang (z.B. für jeden „high“-Impuls dreht der Motor einen Schritt weiter, könnte bei dir CK sein (ClocK)). Um die konkrete Zuordnung bei dir rauszufinden müsstest du ins Datenblatt o.ä. deiner Platine schauen. Diese Eingänge habe ich dann am Parallel-Port des Computers angeschlossen (wie hier) und in der EMC-Software die entsprechenden Pins des Parallel-Ports konfiguriert (dazu gibt es einen Schritt-für-Schritt-Wizard).

      Beste Grüße,
      Jacob

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