Zurück zur Hauptseite

FAQ - Bereich:   Hilfe und häufig gestellte Fragen zu den Fräsen:

 


In letzter Zeit bauen immer mehr Kunden Füße an die EMS-Fräsen an (an den Alu - Längsträgern des Tisches 90 x 90 mm), aber das bringt nichts - warum?

Die Konstruktion ist so berechnet, dass die Maschinen auf den Y-Antriebsplatten stehen müssen. Dort können Sie unterlegen bzw. die Maschine fixieren. Warum ist das wichtig? Sehen Sie sich mal das Bild rechts an, dort wird die eingeleitete Kraft der Spindel in Y-Richtung (lange Tischachse) dargestellt, wenn das Portal verfährt. Wenn Sie Füße anbauen, so sind die Y-Antriebsplatten ja unten frei und werden durch die Kraft der Spindel weggedrückt (natürlich nur im 1/100 - Bereich). Wenn die Maschine aber auf diesen Antriebsplatten steht (fixiert ist), geschieht genau das Gegenteil. Der gesamte Frästisch mit seinem Gewicht stemmt sich gegen diese Kraft die die Spindel aufbringt. Darum seinen Sie bitte so nett und lassen die Maschinen auf ihren angedachten Füssen stehen und erfinden Sie nichts "Besseres".

Darum haben diese Platten auch bei den verschiedenen Bauarten der Maschinen verschiedene Höhen (P2 110 mm, Cobra 160 mm) - das hat schon seinen Grund. Der grüne Punkt zeigt Ihnen den Drehpunkt der Kraft, der bei Belastung entsteht. Verstanden? Wenn nicht > 01799171232

Aufstellung der Maschine

 


Die Kunden machen mich noch fertig...  Alle wollen NEMA 34 Motore!?

Rechts mal die Drehmomentkurven von drei Schrittmotoren im Closed-Loop-Betrieb.

Sehen Sie sich die Leistung dieser Motor mal unter gleichen Bedingungen an. Nehmen wir eine Versorgungsspannung von 48 Volt und eine Drehzahl von 1080 U/min, was bei 10 mm Spindelsteigung >10000 mm/min entspricht. Der 2 Nm-Motor hat dann noch 1,1 Nm. Der 4 Nm-Motor hat dann noch 0,6 Nm und der 8 Nm-Motor hat dann noch 0,8 Nm. Leadshine liefert ja auch einen 3 Nm-Motor in NEMA 24 Ausführung (ES-M22430) unten im Bild. Dieser Motor hat noch mehr Leistung wie der 2 Nm-Motor im Bild links oben.

Schrittmotore mit kleinerer Leistung (NEMA 23 oder NEMA 24) benötigen nur eine etwas größere Hochlaufzeit (etwa 300 mSec), aber dann sind diese genau so schnell wie die "großen Brüder" - zumeist sogar schneller. Das gleiche Verhalten zeigen auch normale Schrittmotore an normalen Endstufen. Nur wenn Sie langsam fahren, bieten diese NEMA 34 Motore höhere Kraft und Genauigkeit im Schrittwinkel (größerer Rotordurchmesser). Meine Maschinen sind für NEMA 23 oder NEMA 24 ausgelegt. Gute Motore wie vom Bene bei einer normalen Steuerung genügen immer. Wenn Sie wirklich NEMA 34 wollen, müssen Sie einiges an "Moos" drauflegen...

Noch was! Alle Kugellager und Antriebsteile sind für maximal 3 Nm geplant. Mehr Drehmoment bei Kollision würde die Maschine bzw. die Antriebsteile schädigen...

Die Leistung von Schrittmotoren


Die Leistung von Schrittmotoren

Einige offene Fragen zu Closed Loop Systemen.  Ein Text von der Leadshine-Seite:

When an ES-D1008 easy servo drive is implemented with a Leadshine ES-M series easy servo motor, there is No Configuration Needed for almost all applications. The output resolution from ES-D1008 with the output resolution defaulted to output resolution of 2,000 pulses per resolution (equal to 10 microstep in 2-phase stepper systems). Via DIP switches, a user can also easily changes the output resolution to one of 15 output resolutions 800 to 51,200 (equal to 4-256 microstep in 2-phase stepper systems). With Leadshine configuration software, ProTuner, an advanced user can also set custom settings of resolution, current & position loop parameters, idle current percentage, etc.

Beschreibung der Motore: als pdf: hier  

Erkundigen Sie sich bitte, welche Auflösung dieses Closed Loop System das Sie kaufen wirklich hat. Der günstige bzw. einfache Encoder hat ja nur 1000 Pulse pro Umdrehung. Somit ist ein 2-Phasen-Motor kontrolliert und sicher mit 1/5 Schritt zu steuern. Das entspricht dann einer Auflösung von 1/100 mm (0,01 mm) bei einer 10 mm Spindel und ist ungenügend. Leadshine liefert auch Motore mit 2000-Puls-Encodern, aber das ist dann unterste Grenze (1/10 Schritt) und auch bei 10 mm Spindelsteigung noch nicht sehr genau. Die rechnerische Auflösung liegt dann zwar bei 0,005 mm pro Schritt, aber 0,005 mm Sprünge sind an der Fräsfläche sehr gut sichtbar und sehr "unschön".

Sie müssen also 1/16 oder 1/20 Schritt bei 10 mm Spindelsteigung an der Endstufe einstellen, nur dann haben Sie perfekte Fräsoberflächen. Darum fragen Sie nach, ob mit diesem System sichere Mikroschritte möglich sind, ohne dass Sie als Programmierer tätig werden müssen. Diese Systeme können eigentlich alles, aber können Sie diese Systeme auch einstellen bzw. programmieren? Fragen Sie nach!!!

Das ist die Beschreibung einer solchen Endstufe: hier   

 

Ein normaler Schrittmotor im 1/16 Schritt hat eine Auflösung von 0,3125/100 mm (0,003125 mm) an einer 10 mm Steigung der Spindel bei 1:1 Übersetzung! Fragen Sie bitte nach!!!  Bei einer Fräsung eines Kugellagersitzes benötigen Sie eine echte Auflösung von etwa 0,25/100 mm (0,0025mm).

 


Rechts ein typischer „Gedanken-Fehler" eines Kunden.

Der Erbauer (Kunde) einer P2 legt den Winkel am Querprofil des Tisches und an der Y-Antriebsplatte (Fuss der Fräse) an und will diese Platte natürlich in genau 90 Grad zum Tisch ausrichten. Was er leider in dieser Seite nicht gelesen hat ist, dass solche Aluprofile zur Mitte der Oberfläche hin leicht einfallen (tiefer sind – etwa 0,1 mm). Diese Antriebsplatte ist bei der P2 aber auch in den langen Seitenprofilen des Tisches in einer sehr genauen Fräsung verankert. Was macht er also, da er sieht dass der Winkel nicht genau passt? Er legt auf der genauen Fräsung  für die Antriebsplatte ein Messingblech unter. Er orientiert sich also an einer total ungeeigneten und ungenauen Fläche und hinterfragt bzw. korrigiert die Oberfläche der echt super genauen Fräsung. Und dieses Bild bekomme ich dann zugeschickt, damit mir der Kunde zeigt, wie er meine Fehler korrigiert hat – ich bin natürlich begeistert :-(

Denken Sie bitte immer „mechanisch“ und vertrauen Sie bitte meinen Fräsungen. Bei Unklarheiten rufen Sie mich bitte im Vorfeld an!

schiefe Profile

 


Damit die Ausrichtung der Schmiernippel bei den Kugelumlaufmuttern stimmt, liegen dem Bausatz Unterlegscheiben in 0,1 mm, 0,2 mm und 0,3 mm Stärke bei. Bei z.B. 0,3 mm Fehler bitte nicht 3 Stück mit 0,1 mm unterlegen, sondern eine Scheibe mit 0,3 mm. Für die endgültige Montage der Mutter geben Sie Patex-Kleber auf das Gewinde und dann einschrauben. Mit Schraubensicherung bekommen Sie die Mutter sicher nie mehr aus dem Halter (Stahl, Alu und Schraubensicherung ist wie verschweißt).

Schmiernippelausrichtung

 

Achten Sie darauf, dass die Mutter nicht im Winkelversatz zur Spindel steht.

Der Mutternhalteblock muss auch zur Spindel ausgerichtet werden. Zahnriemen entspannen und die vier Schrauben vom Alublock lösen, dann richtet sich die Mutter seitlich auf die Spindel ein. Alle vier Richtungen müssen stimmen (li, re, oben und unten). Wenn oben und unten nicht stimmt ist es auch möglich, dass unter dem Alublock vorne oder hinten untergelegt werden muss. Läuft die Mutter von der Länge der Maschine her gesehen in der Mitte, kann die Mutter die Spindel ja verbiegen, aber am Anfang und am Ende des Verfahrweges nicht, da dort die Spindel ja fest eingespannt ist. Die Mutter muss ohne seitliche Kräfte über die ganze Länge der Spindel laufen. Es entstehen bei einem Winkelversatz unglaublich hohe Kräfte, die keine Mutter (bzw. Spindel) lange aushält. Genau das ist ja das Problem bei angetriebenen Muttern, dass diese Ausrichtung der Mutter nicht beachtet wird und so kann es sehr schnell zur Zerstörung der Mutter und dann natürlich auch der Spindel kommen. Es ist also nicht nur die Spindel zentrisch auszurichten, sondern dann auch noch die Mutter zur Spindel! Das gilt natürlich auch für angetriebene Spindeln. Wenn Sie die Muttern an den Lagerplatten lösen und die Spindel in alle Richtungen bewegen, so muss nach jeder Richtung "Luft" sein. Die Spindel muss zentrisch in der Mutter sein, dann geht der geringe Fehler der Mutter beim Umlauf nicht auf die Spindel über und verbiegt diese nicht. Es muss also der Mutternhalteblock der aller Muttern in Höhe und Breite zur Spindel ausgerichtet sein. 

Winkelversatz prüfen


 

Wichtig bei angetrieben Muttern, die die Spindel beim Verfahren verbiegen!

Ab Herbst 2013 sind die angetriebenen Muttern „weich“ an den Antrieb (mit etwa 150 kg Druck pro Mutter) gekoppelt und können angular eingestellt werden. Mit den sechs Befestigungsschrauben können Sie die Mutter zur Spindel ausrichten. Bedenken Sie aber bitte, dass die Schrauben in Kunststoff geschraubt sind und nicht in Stahl. Also nicht eine Seite anziehen bis „das Wasser raus läuft“, sondern die Gegenseite leicht lösen (entlasten). Schon 1/5 Umdrehung der Schrauben an den richtigen Stellen bringt die richtigen Ergebnisse. Die Muttern sind aber schon bei Auslieferung  „etwa“ optimal eingestellt. Rufen Sie lieber vorher an, bevor Sie da was ändern – ist echt nicht leicht!

angulare Ausrichtung der Y-Muttern

 


Zwei Bilder die das Anschrauben der Y-Führungen zeigen. Die Wandung der Profile ist für M6 Gewinde zu dünn, darum müssen Gleitsteine untergelegt werden. Mit einem Magnet der den Gleitsteinen beiliegt, geht das sehr einfach. Runde Seite der Gleitsteine Richtung Linearführung. Ich verwende dazu immer einen 1,5 mm Stahldraht.

Einführen der 6 mm Steine


Einfach einführen und Schraube rein. Immer von der Mitte des Profils aus nach außen arbeiten ;-)

Y-Schienenbefestigung

 

Welche Schrittmotore und Steuerung Sie verwenden, richtet sich nach Ihren Bedürfnissen. Als Schrittmotor können Sie natürlich jeden guten und mikroschrittfähigen Motor einsetzen wie z.B.  ST5918L3008   oder   23H276-42-4A. Oder Sie kaufen Motore, wie diese von http://www.benezan-electronics.de angeboten werden. Wenn Sie Trapezgewindeantriebe verwenden, können Sie natürlich nicht so schnell fahren, wie mit Kugelumlaufspindeln. Vorgespannte Trapezgewindemuttern benötigen immer etwas Reibung (etwa 0,1 Nm) und Schrittmotore verlieren bei höherer Drehzahl enorm an Drehmoment. Ein guter 2 Nm Motor hat bei 1000 U/min etwa noch 0,5 Nm. Drehen Sie den Motor dann noch schneller, kann dieser einfach stehen bleiben. Wenn Sie in der Z-Achse Kugelumlaufspindeln verwenden, sollten Sie ab einem Gewicht des Fräsmotors von etwa 4 kg einen Motor mit stärkerer Selbsthaltung im stromlosen Zustand verwenden (damit diese Achse im ausgeschalteten Zustand nicht nach unten fährt). Diese Anforderung erfüllt der ST5918L3008 genau so wie der schnellere und bessere 60 mm / 5 Ampere Motor von Benezan. Alle diese Motore passen exakt auf den NEMA23 Schrittmotorhalter der Maschine, nur dass die größeren Motore eine 8 mm Welle haben. Die 5 Ampere Motore von Benezan (HS60-2150) sind für alle anderen Anwendungen geeignet und echt gut ( ruhiger Motorlauf ).

60 mm Schrittmotor von Benezan          

60 mm Schrittmotor

 


Achten Sie bitte beim Kauf der 60 mm Schrittmotore auf das "Original" von Benezan. Sie erkennen diesen Motor am Knickschutz der Kabel.

Dieser Motor ist ideal geeignet:  http://benezan-electronics.de/shop/product_info.php?products_id=62

60mm Motor vom Bene

Welche Leistung braucht der Motor für eine gute Dynamik der Fräse?

Eine Faustformel bei 5 mm Spindelsteigung ist, dass der Motor in der X/Y-Achse etwa 1 Nm pro 10 Kg bewegtem Material haben sollte. In der Z-Achse bei 5 mm Steigung sollte der Motor etwa 2 Nm pro 10 Kg Gewicht der Z-Achse haben. Alle Angaben im Vollschritt des Motors (Im Mikroschritt hat der Motor ja nur die Leistung Vollschritt / 1,414 - darum muss im Mikroschritt der Strom höher eingestelt werden, um den Motor auszulasten und normale Leistung zu erzielen). Je kleiner der „L-Anteil“ des Motors ist (induktiver Wert des Motors bzw. dessen Spulen), desto schneller und drehfreudiger ist normal der Motor.

Das sind natürlich nur „Etwa-Angaben“, da verschiedene Motore auch bei gleicher "Nm-Angabe des Verkäufers" sehr unterschiedliche Leistung bei höherer Drehzahl haben. Darum gute Motore wie vom Benezan, mit sehr hoher Kraft auch im oberen Drehzahlbereich.

 

Eine gute Steuerung ist die halbe Maschine. Darum kaufen Sie Qualität!  

 

Die Versorgungsspannung der Endstufen sollte über 45 Volt sein.  Dazu die richtigen, digitalen Endstufen:

Der neue Leadshine Microstep Driver DM556
Diese Endstufen sollten Sie für normales Arbeiten in 1/8-Schritt betreiben.
Bei einer Steigung von 4 mm haben Sie dann eine Auflösung von:
4 mm / 1600 Schritte = 0,0025 mm pro Schritt.
Bei einer Steigung von 5 mm haben Sie dann eine Auflösung von:
5 mm / 1600 Schritte pro Umdrehung = 0,003125 mm pro Schritt.
Bei einer Spindelsteigung von 10 mm bitte minimal 1/16 Schritt einstellen!

Info! Am SW 4 (Schalter 4) können Sie die 50 % Stromabsenkung im Stillstand einstellen. Wenn Sie diesen Schalter unter Strom aber einfach ein- und wieder ausschalten, so stellen diese Endstufen intern die richtige Art der Bestromung für Ihre Motore ein, dieser Wert wird dann gespeichert ( nicht den Betriebsstrom, den bestimmen Sie! ). Diese Endstufen bleiben in Betrieb fast kalt, es ist also keine starke Kühlung erforderlich. Bei einem Metallgehäuse läuft diese Endstufe auch ohne Lüfter.

Mehr Leistung geht ja immer. Z.B. mit einer 80 Volt Endstufe. Natürlich benötigen Sie dazu auch ein anderses Netzteil. Etwa 60 Volt ist dazu die richtige Spannung. Für drei dieser Endstufen benötigen Sie aber zwei 60 Volt, 6 Ampere Netzteile in einer besonderen Verschaltung  
DM856 Leadshine Digital 20-80VDC 0,5 - 5,6A

 

 

Darum geben Sie einfach "Gas" bei der Spannung für die Versorgung der Endstufen/Schrittmotore. Für die Versorgung der "normalen" Steuerung benötigen Sie aber dann manchmal ein extra Netzteil.

12 oder 24 Volt Kleinnetzteile sind aber sehr günstig und auch sehr klein in ihrer Bauart. Die teuersten Netzteile > hier.  Sehen Sie im WEB nach...

Beachten Sie bitte auch die MX3660 Endstufe von Leadshine. Ein 3-Axis Stepper Drive with Breakout Board & I/O’s:
http://www.leadshine.com/UploadFile/Down/MX3660hm_V1.0.pdf

Oder Sie verwenden die Triple BEAST mit 48 Volt Netzteil (das 48 Volt 10 Ampere Netzteil im Shop ist dafür ideal):

Diese Steuerung hat Power ohne Ende, nicht nur für " junge Wilde ".

Läuft echt wie ein "Beast" (unglaublich schnell und stark). Bei 10 mm Spindelsteigung ist die Auflösung aber etas zu "grob" (10 mm / 2000 Schritte ist 0,005 mm pro Schritt und das ist für sehr genaue Fräsungen etwas zu wenig Auflösung. Darum nicht für die P2 oder P3-Cobra-Achsen mit 10 mm Spindelsteigung verwenden). Bei 5 mm Spindelsteigung genügt die Auflösung aber sicher.

All-In-One Breakoutboard und drei Endstufen in einem kompakten Gehäuse.
Diese Endstufe sollten Sie in 1/10-Schritt betreiben, wenn Sie genau arbeiten wollen. Diese Endstufe hat ja nur einen kleinen Kühlkörper. Darum wird das Beast bei voller Leistung (3x5A) auch etwas warm. Ein Lüfer ist angebracht.

Bei einer Spindelsteigung von 5 mm und 1/10 Schritt haben Sie dann eine Auflösung von: 5 mm / 2000 Schritte = 0,0025 mm pro Schritt und das genügt dann sicher.  Info >>>>    http://www.benezan-electronics.de

 
Stellen Sie den Strom für die Motore so ein, dass diese im Dauerbetrieb etwa 40 bis maximal 65 Grad warm werden (Die Schrittmotore müssen warm werden, denn nur dann arbeiten diese an ihrer Leistungsgrenze. Bleiben die Motore kalt, so haben Sie zu wenig Strom eingestellt und die Motore arbeiten nicht mit voller Leistung). Die EMS-Schrittmotorhalter arbeiten ja wie Kühlkörper, durch das starke Alumaterial wird die Wärme des Motors auf die Aluteile der Maschine abgeführt.

Bei 10 mm Spindelsteigung und einem 3 Nm-Motor schalten Sie bitte die Stromabsenkung im Stillstand der Motore aus. Ein Schrittmotor der mit nur 50% Strom versorgt wird hat bei 10 mm Steigung nicht mehr die Kraft, seine Position beim Fräsen sicher zu halten.


Viele CNC-Programme, viel Hardware, viele Unklarheiten....

Kombinationen die gut erscheinen (Verlagerung der Rechenleistung auf einen externen Prozessor):

http://www.einfach-cnc.de/usb_schnittstelle_smooth_stepper.html   smoothstepper mit Mach3 (viel zu lernen bei Mach3).

http://www.edingcnc.com/   usbcnc-Software mit Interface (Hardware ohne geeignetes breakout board schwer zu integrieren).

Für beide oberen Angebote ist ein gutes CAM aber sicher angebracht. Beide Steuerungen laufen aber sehr sicher.

Zum Thema Steuerung muss ich hier mal eine „Lanze brechen“. Seit vielen Jahren arbeite ich mit WIN-PCNC (Profiversion) und
Filou (
http://www.filou.de/produkte/filou-nc12.html ). Natürlich habe ich mir auch andere Software angesehen, aber ich kam immer wieder zu dieser Software zurück. Denke mal, für ältere Betreiber einer Fräse ist diese Kombination nicht schlecht (die Jugend arbeitet ja preislich günstiger z.B. mit   http://www.estlcam.de/   und   http://www.bocnc.eu/ ).  Aber eine Vierkanttasche oder eine Kreistasche in 3 Minuten zum Fräsen zu erstellen und dann gleich in das Fräsprogramm zu laden klingt doch nicht schlecht. Denke mal, schneller geht es nicht, einfache 2,5D-Formen zu fräsen. Natürlich kann WIN-PCNC auch 3D in Perfektion.
Beachten Sie aber bitte, das WIN-PCNC-USB-Interface ist nur ein Interface, erst die Profiversion hat einen externen Prozessor.

Auch andere Lösungen sind natürlich sehr gut und geeignet: http://www.cnc-plus.de/Software/CNCGraf---SMC4D-USB.html

Nur mal so zum "Schmökern" in Bezug auf Steuerungen für eine CNC-Fräse (keine Empfehlung!):

http://www.bzt-cnc.de/de/shop/elektronik/8-steuerungen

http://www.sorotec.de/shop/index.php/cat/c402_Steuerungskonfigurator-CNC--Steuerung--Konfigurator--Set--Bausatz.html

http://www.cnc-modellbau.net/shop/index.php?cName=cncsteuerungen

oder günstig: http://www.cnc4all.at/unsere-produkte/steuerung/product/view/2/3.html aber mit mehr Spannung ( min 48 V )!

oder bei Google: http://www.ebay.de/sch/i.html?_sacat=0&_sop=3&_nkw=schrittmotorsteuerung&_frs=

Zum Netzteil:

Meiner Meinung nach muss die Stromversorgung der Maschine immer mindestens 30% mehr als die benötigten Leistung bringen. Zu viele Steuerungen arbeiten an der Belastungsgrenze mit den geregelten 6,7 Ampere Netzteilen und das muss nun bei den kleinen Preisen für ein selbst aufgebautes Netzteil wirklich nicht sein. Von diesen Netzteilen werden fast immer ja auch noch das Interface, der Lüfter und die Relais usw. gespeist. Wenn Sie also ein 6,7 Ampere Netzteil haben, dann bitte am Ausgang noch einen guten und mindestens 1000 yF großen Kondensator parallel schalten, dann besteht sicher kein Problem.

Ein Test der Stromaufnahme bei meinen eigenen Steuerungen ergab:

3 Achsen in Vollast mit 55 Volt Netzteil, DM856 Endstufen und 5 Amp. Motoren bei 4,9 A Endstufeneinstellung = 5,2 A Verbrauch

3 Achsen in Vollast mit 40 Volt Netzteil, DM556 Endstufen und 5 Amp. Motoren bei 4,9 A Endstufeneinstellung = 5,0 A Verbrauch

Der "echte" Stromverbrauch einer Leadshine-Endstufe liegt also bei etwa 35 % des eingestellten Motorstroms (Chopper-Betrieb).

Oder Sie kaufen dieses Netzteil:  http://www.pro-tos.de/shop/Netzteile/Netzteil-SP-48V-10A.html  dann können Sie alle Achsen beruhigt "volle Kanne" fahren und auch noch andere Aggregate versorgen. Auch ist der Preis dieses Netzteils wirklich sehr, sehr gut (auch bei mir im Shop).

Ein 6,7 Ampere Netzteil ist ja gut, aber bei 3D zumeist etwas knapp bemessen (aber es funktioniert natürlich). Besser ist, sich einen Ringkerntrafo mit etwa 300 Watt Leistung zu kaufen (dieser ist kurzfristig auch zu 50 % überlastbar „kleiner k-Wert“), diesen über einen Brückengleichrichter auf einen minimal 4700 yF Kondensator zu schalten. Pro Ampere Strom etwa 1000 yF (Faustformel). Auch müssen Sie zu einem so starken Kondensator noch mindestens einen 100 nF bis 220 nF Kondensator parallel schalten (Entstörkondensator für sehr hohe Frequenzen, da ein Elko keine hohen Frequenzen durch seinen hohen L-Anteil (Verhalten einer Spule) beherrscht). Solche Kondensatoren sollten Sie immer von Plus und auch von Minus des Netzteils nach PE Ihrer Maschine machen, wenn Sie den Minus des Netzteils nicht auf Masse der Fräse legen (diese schließen die hochfrequenten Impulse der Spannungsversorgung oder Rückwirkung der Motore kurz und bedämpfen (vernichten) diese). Oder Sie schalten Minus vom Netzteil direkt auf Masse (Aluaufbau) Ihrer gesamten Maschine (inkl. PE-Anschluss, den Sie ja so wie so an den leitenden Teilen der Maschine anschließen müssen – ist Vorschrift! Dann genügt ja ein 100 nF bis 220 nF Kondensator von Plus auf Minus).

Besser noch, Sie geben einen PA (Potentialausgleich) auf die Aluteile Ihrer Fräse. Bei Firmen ist das ja vorgeschrieben. PA ist z.B. ein Anschluss an das Kupferrohr der Heizung – besser noch, ein Kabel zum Fundamenterder Ihres  Hauses (etwa 6 bis 10 qmm Kupferleitung).  Bei Fragen > einfach fragen > 01799171232 - immer.....

 

Die neuen Endstufen DM556 sind ja für 50 Volt Netzteilspannung gebaut ( ältere, aber baugleiche DM556 halten nur 45 Volt aus!!! ), somit steht dem Betrieb mit einem 48 Volt Netzteil nichts mehr im Wege – denkt man. Aber durch Rückwirkungen der Motore (Generatorwirkung beim schnellem Bremsen usw.) können da sehr schnell über 50 Volt entstehen. Darum kaufen Sie lieber 80 Volt Endstufen, auch mit 48 Volt Netzteilen. Dann sind Sie auf der sicheren Seite und wissen, dass Ihre Steuerung „ewig“ läuft. Auch können Sie dann die Spannung "mit gutem Gewissen" am Netzteil noch etwas höher einstellen (50 Volt oder mehr, aber achten Sie auf die Bauart des Netzteils, ob die Regelung diese Spannungserhöhung auch verkraftet - Verkäufer fragen!).

Mit 80 Volt Endstufen DM856 und einem Trafo mit etwa 48 Volt Wechselspannung haben Sie dann Leistung ohne Ende (48 Volt Wechselspannung gleichgerichtet ergeben etwa gute 68 Volt Gleichspannung). 50 Volt Wechselspannung ist aber "oberste Latte", das sind dann 70 Volt Gleichspannung und im Leerlauf noch etwa 6% mehr. Bleiben Sie lieber bei 48 Volt Wechselspannung am Ausgang des Trafos!

Fragen Sie einfach den „freundlichen Elektrofachmann an der Theke Ihrer Kneipe“, denn über 40 Volt dürfen Sie als Nichtfachmann ja nicht arbeiten. Aber so ein Netzteil ist echt gut und auch günstig zu erstellen. Den Brückengleichrichter bitte auf einer Metallfläche befestigen, wegen der Kühlung.

Ein Trafo wie z.B. http://www.conrad.de/ce/de/product/710614/ mit 2 * 24 Volt in Reihe geschaltet geht natürlich auch. 48 Volt mal 1,414 = am Ausgang des Kondensators fast 68 Volt und die Leistung reicht sicher auch aus. Mit 68 Volt sind Sie schon auf der sicheren Seite und auch noch sicher vor Überspannungen durch Rückwirkung der Motore. Eine gute Lösung mit viel Power (andere Firmen bieten solche Trafos sicher noch günstiger an - einfach suchen...). Sie müsen die beiden Ausgänge mit 24 Volt aber in Reihe schalten Info > http://www.hobby-bastelecke.de/bauteile/trafo_wicklungen.htm

Wenn ein Motor im Vollschritt z.B. 4 Ampere verträgt, dann können Sie diesem Motor im Mikroschritt 4 Ampere * 1,414 = 5,6 Ampere "aufbürden" - wenn es ein guter Motor ist......

Netzteil mit Ringkerntrafo

 

Mit Schaltnetzteilen geht die Spannungsversorgung natürlich auch:

Bei den 80 Volt Endstufen DM856 genügt ja ein normales 60 Volt Netzteil mit nur 6 Ampere für drei Achsen nicht mehr (meine Meinung). Entweder Sie kaufen ein 10 Ampere Netzteil, oder Sie schalten zwei 6 Ampere Netzteile zusammen. Wenn Sie so wie rechts im Bild arbeiten, nehmen Sie dünne und lange Leitungen für die Verbindung vom Netzteil zum Brückengleichrichter (etwa 0,5 qmm Klingeldraht, der hat pro Meter einen Widerstand von 0,04 Ohm und somit bei 6 Ampere einen Spannungsverlust von 0,24 Volt). Oder Sie verbauen Widerstände wie unten gezeigt. Je einen Widerstand mit 0,1 Ohm und minimal 5 Watt Leistung in die Plus-Leitung zum Gleichrichter.

 

Zwei 60 Volt Netzteile

Wenn Sie die Möglichkeit haben, stellen Sie beide Netzteile auf genau die gleiche Spannung ein (etwa 61 bis maximal 63 Volt). Klopfen Sie nach dem Einstellen immer wieder mit dem Schraubenzieher auf das Netzteil, damit sich das Potentiometer "ausrichtet" und dann wieder genau einstellen usw..

Warum? Solche geregelten Netzteile arbeiten eigentlich sehr genau und das kann zum Problem werden. Liegt die Ausgangsspannung eines Netzteils nur 0,3 Volt über der Spannung des zweiten Netzteils, wird natürlich nur dieses Strom liefern (wie bei zwei Wasserleitungen, wo eine einen höheren Druck hat). Wird aber immer mehr Strom benötigt, wird dieses Netzteil überlastet und das zweite Netzteil kann nicht helfen (seine Spannung ist ja um 0,3 Volt zu gering). Es wird also immer nur das Netzteil mit der höheren Spannung arbeiten. Im schlimmsten Fall wird dann das Netzteil mit der höheren Spannung abschalten (wegen Überlastung) und dann fällt die ganze Last auf das zweite Netzteil mit der geringeren Spannung - dieses wird natürlich dann auch überlastet und abschalten. Darum die Widerstände, diese passen die Spannung bei Belastung an (durch den Spannungsverlust über dem Widerstand;  Strom * Widerstand = Spannung) und somit arbeiten immer beide Netzteile. Aber mehr wie etwa 0,2 bis 0,3 Volt können diese Widerstände auch nicht ausgleichen. Darum stellen Sie die Spannung beider Netzteile bitte sehr genau ein!

 

Zwei 60 Volt Netzteile

Wie betätige ich die Schalter. Betrachten Sie mal Bild 1 und Bild 2. Der Unterschied ist die Schräge der Betätigung. Die Betätigung 2 ist dreimal so genau wie die Betätigung in Bild 1. Der Winkel ist steiler und so haben Sie bei wenig Weg der Achse eine große Betätigungsstrecke (maximal 60 Grad!). In Bild 3 wird im Schaltergegenlauf betätigt, das ist nicht so günstig, da sich die Schaltfahne des Schalters verkanten könnte und der Schalter würde zerstört. Genau wie die Betätigung in Bild 4, so etwas ist absolut tödlich!!! Einmal zu weit gefahren und der Schalter ist zerstört. Auch können Sie bei dieser Anordnung nicht in den Minusbereich fahren, was manchmal nötig ist.   

Schalterkunde

Der mechanische Aufbau der Betätigung ist sehr wichtig. Der Schalter links (1) hat einen sehr kleinen Schaltweg, darum ist die Schaltgenauigkeit sehr hoch. Der Schalter rechts (2) hat eine lange Schaltfahne und einen sehr großen Betätigungsweg. Achten Sie immer darauf, dass die eigentliche Schalterbetätigung so nahe wie möglich an der Rolle stattfindet oder direkt unter der Rolle ist (wie bei den Schaltern im Bild oben). Die Wiederholgenauigkeit eines guten Schalters liegt bei 1/8 Mikroschritteinstellung der Steuerung zumeist unter 5 ym  (0,005 mm). Über längere Zeit wird sich aber der Nullpunkt verändern, wie bei allen mechanischen Systemen.

Schalterkunde


Beachten Sie bitte, dass Mikroschalter ein gewisses „Setzungsverhalten“ haben. Diese sind ja mechanisch und deren Betätigung auch und somit wird sich im Lauf der Zeit der Schaltpunkt verändern. Wenn Sie also einen festen X/Y-Anschlag machen, so prüfen Sie dessen Nullpunkt mindestens alle drei Monate nach. Fahren Sie an diesen Anschlag, der ja Null darstellt, plus halben Fräserdurchmesser und prüfen Sie, ob da alles noch stimmt. Die Wiederholgenauigkeit eines Schalters sagt ja nur zu dem Zeitpunkt der Prüfung etwas aus, aber nicht über längere Zeit gesehen. Was ist die Alternative zu mechanischen Schaltern? Es sind Initiatoren, die aber geschützt angebracht werden sollten und es sind Reedschalter und Lichtschranken. Diese Schaltelemente halten die Position des Schaltvorgangs natürlich für immer in etwa genau, wenn die Maschine mit guten Führungen aufgebaut ist.  Reedschalter sind auch sehr genau, aber am besten sind Laserlichtschranken ( deren Betätigungselement oder Fläche „geputzt“ wird – mit einer kleinen Bürste frei von Spänen gehalten wird ). Es gibt auch gute Gabellichtschranken am Markt, die z.B. bei fast allen Druckern oder Plottern eingebaut werden und hoch genau schalten. Leider hat sich noch keine Firma die Mühe gemacht, diese auch in ein vernünftiges Gehäuse einzubauen. Wenn Sie Holz oder Kunststoff fräsen, so achten Sie bitte bei den Initiatoren darauf, dass diese nur bei Metall schalten.


Grundstellungsabfragen und Endschalter der Maschine:

Initiator: (Ein Initiator im technischen Sinn ist ein Schalter, der berührungslos arbeitet und auf Material reagiert.)
Aufbau und Wirkungsweise:
Der Näherungsschalter ist ein elektronischer Befehlsgeber. Grundsätzlich unterscheidet er sich von einem mechanischen

Grenztaster dadurch, dass er schon bei Annäherung, also berührungslos, schaltet und elektronisch, also kontaktlos, arbeitet.
Da keine verschleißbaren mechanischen Teile wie Betätigungsorgane und Kontakte vorhanden sind, ist die Lebensdauer

praktisch unbegrenzt. Kontaktabbrand und durch Umgebungseinflüsse hervorgerufene Kontaktverschmutzungen können
nicht auftreten.
Der elektronische Näherungsschalter arbeitet geräuschlos, prell- und rückwirkungsfrei. Er ist unempfindlich gegenüber

Erschütterungen. Es gibt keine unsichere Kontaktgabe, wie sie bei mechanischen Schaltelementen durch zu langsame
Betätigung, zu geringen Schaltstrom usw. auftreten kann. Eine Kontaktwanderung bei Schalten von Gleichstrom ist
ausgeschlossen.
Der Oszillator des induktiven Näherungsschalters erzeugt mit Hilfe der im offenen Schalenkern liegenden Spule ein

hochfrequentes, magnetisches Wechselfeld, das an der aktiven Fläche austritt. Wird in diesem Feld ein elektrisch leitendes
Material (zum Beispiel Metall) gebracht, so entsteht eine Induktionswirbelspannung. Der fließende Wirbelstrom entzieht
dem L-C-Schwingungskreis (Spule-Kondensator) Energie. Die Belastung des Oszillator-Schwingungskreises bewirkt eine
Verkleinerung der Schwingamplitude. Der Oszillator ist bedämpft.
Die Verkleinerung der Amplitude wird von der nachgeschalteten Elektronik in ein eindeutiges elektrisches Signal

umgewandelt. Hierdurch wird der Schaltzustand des Näherungsschalters geändert.
Wird das elektrisch leitende Material aus dem Wechselfeld entfernt, so vergrößert sich die Schwingungsamplitude wieder

und über die Elektronik wird der ursprüngliche Schaltzustand des Näherungsschalters wieder hergestellt. Der Oszillator
ist unbedämpft.

Die Näherungsschalter reagieren natürlich auch auf Späne und Verunreinigungen, die beim Fräsen entstehen. Der Initiator muss darum immer an einer sauberen und geschützten Stelle angebracht werden. Auch Temperaturänderungen können das Schaltverhalten beeinflussen. Diese Art der Abfrage ist sicher nicht genauer, wie ein guter Mikroschalter an der Achse.

  • Induktiver Näherungsschalter: Sie reagieren sowohl bei ferromagnetischen als auch bei nichtmagnetischen aber
    metallischen Gegenständen auf das Auftreten eines Wirbelstrom.
  • Kapazitive Näherungsschalter: Sie reagieren auch auf nicht elektrisch leitende Werkstoffe.
  • Magnetische Näherungsschalter (z. B. Reedschalter oder Reedkontakt ) reagieren auf ein Magnetfeld.
  • Optischer Näherungsschalter: Sie reagieren auf Lichtreflexion.
  • Lichtschranke: Lichtschranken werten die Unterbrechung eines Lichtstrahles aus.
  • Ultraschall: Näherungsschalter werten die Reflexion eines Ultraschallsignals an einem Hindernis aus.
  • Elektromagnetische Näherungsschalter, bei denen Annäherung die Schwingfrequenz von Schwingkreisen ändert.
    Sie reagieren sowohl auf leitende als auch auf nicht leitende Werkstoffe.
  • Anschluss: Pin 1 br = + / Pin 3 bl = Minus / Pin 4 sw = geschaltet bei Signal ein / Pin 2 ws = geschaltet bei Signal aus
    Seit 2005 ist bei Pin 3 statt blau auch die Farbe Grau zugelassen.

Normale Mikroschalter sind eigentlich sehr genau. Wichtig ist, dass über die Kontakte auch genügend Strom fließt.
Wird ein Mikroschalter an einer elektronischen Schaltung betrieben, so sollte ein weiterer Belastungswiderstand
(etwa 1 bis 2,7 kOhm - je nach Betriebsspannung der Schalter) am Ausgang gegen Masse angeschlossen werden, da sonst die Kontakte mit der Zeit hochohmig werden (etwas Stromfluß muss schon sein, denn elektronische Eingänge von Steuerungen ziehen fast keinen Strom).


Ein Vorschlag für die Anbringung des Position-Null-Schalters in der Z-Achse. Rechts die Z-Achse der früheren P1, aber auch bei der neuen P2 können Sie das so machen. Der Schalter wird von der Halterung der Kugelgewindemutter betätigt (geht natürlich auch mit Trapezgewindemutter).

Schalter der Z-Achse der P1


Wenn Sie den Nullpunkt mit Initiatoren abfragen, so sollten Sie immer an einer Kante abfragen, wie bei den Bildern rechts. Auch kann die Maschine bei der Nullpunktsuche den Ini "überfahren" und es entsteht keine Kollision mit dem Initiator. Die Löcher für die Schraube zur Ini-Betätigung werden in Zukunft nicht mehr gemacht. Es ist besser an einer Kante der Mutter oder an der Linearführung selbst den Nullpunkt abzufragen (Ini = Initiator).

X-Initiator

Z-Initiator

 

Die Funktion der Schalter z.B. bei PC-NC: Die Maschine fährt zum Nullpunkt und drückt den Schalter. Je nach Geschwindigkeit überfährt dann die Maschine diesen Punkt und dann fährt sie in die andere Richtung, bis der Schalter wieder frei wird. Es ist also nicht das erste Betätigen des Schalters, das den Nullpunkt anzeigt, sondern das wieder den Schalter freigeben. In diesem Fall wird also z.B. in diesen Achsen die Maschine weitere 5 mm über den Schaltpunkt hinausfahren, was bei direktem Anfahren des Schalters (oberes Bild Nummer 4) dessen Zerstörung zur Folge hat.  
Noch mal der Ablauf. Die Maschine fährt den Schalter schnell an und merkt bei dessen Betätigung, dass dort der Nullpunkt sein müßte. Je nach Geschwindigkeit und eingestellter Rampe stoppt die Maschine über dem betätigten Schalter (was bis zu 5 mm weiterer Verfahrweg sein kann). Dann fährt die Maschine in die andere Richtung ganz langsam, bis der Schalter wieder freigegeben wird. Erst dieses Schalten zeigt der Steuerung den echten Nullpunkt an. Schnell anfahren (Eilgeschwindigkeit) - dann überfahren (je nach Rampe kommt die Maschine zur Ruhe) - dann wieder langsam freifahren (je langsamer, desto genauer wird der Nullpunkt). Darum muss jeder Schalter überfahrbar sein, ohne dass er dabei zerstört wird. Der Schalter schließt und dann beim Öffnen wird der Nullpunkt gespeichert.
 
Wo kaufen Sie Kabel usw. günstig ein? Z.B. bei der Firma Conrad Elektronik. www.conrad.de  Die Motorkabel sollten abgeschirmt sein was CY aussagt, auch sollten diese flexibel sein was FD aussagt, 4G0,75 bedeutet 4 Adern mit je 0,75 qmm Querschnitt.

Das ist z.B. die Bezeichnung eines solchen Kabels für den Motor : 
STEUERLEITUNG ÖLFLEX® FD 810 CY 4G0,75  (mit 4G0,5 laufen die Motore natürlich auch)
Für die Schalter braucht das Kabel nicht abgeschirmt sein z.B.:
STEUERLEITUNG ÖLFLEX®FD CLASSIC810 3G0,5 (mit 4G0,5 bzw 5G0,5 können auch alle Schalter in einem Kabel geführt werden)

Als Schalter können Sie jeden guten Mikroschalter mit Rollenhebel usw. nehmen z.B.  Conrad Bestellnummer 704679-29 
Kabelschlepp usw. gibt es auch bei Conrad. Der Mikroschalter von Conrad: >  hier  ein super Schalter

Die Montage der Kugelumlaufspindel:

Montieren Sie den Mutternhaltebock auf die Mutter.  Dann wird dieser Halteblock an der dafür vorgesehenen Stelle angeschraubt. Nun sehen Sie an der Spindel z.B. in der Z-Achse, ob diese waagrecht zum Trägermaterial steht. Die Spindel muss absolut zentrisch (nach links und rechts und nach vorne und hinten) am Trägermaterial verlaufen. Auch bei der X und Y Achse sehen Sie so gleich, ob die Spindel gerade zur Achse verläuft. Stimmt das nicht, müssen Sie den Mutternhalteblock unterlegen oder die Unterseite des Blocks leicht abziehen, bis alles zu 100 % stimmt.  Bei dieser Montage darf kein Fest.- oder Loslager schon befestigt sein (die Enden der Spindel müssen frei beweglich sein).  Da die Spindel in der Mutter ganz gering am Ende in alle Richtungen bewegt werden kann, muss natürlich das Zentrum all dieser Bewegungen zentrisch zur Befestigungsebene sein. Also nicht einfach von der Spindel zur Achsebene messen, sondern die Spindel auch bewegen. Das Maß zwischen min und max der Bewegung ist dann das Zentrum. Die Mutter muss ja später frei auf der Spindel laufen und darf nicht in irgendeine Richtung vorgespannt sein.  Erst wenn das stimmt, können Sie sich an die Einstellung der Fest.- und Loslager machen.

Z-Achse: Bauen Sie also die Z-Achse komplett auf (Z und ZX-Platte mit Führungen usw.) und dann entfernen Sie die zwei Schrauben oben an der Z-Antriebsplatte wieder. Dadurch können Sie die Spindel soweit hochschrauben, dass Sie an die Schrauben des X-Mutternhalters oder der X-Mutter ran kommen. Anders kommen Sie da nicht ran!  Dann können Sie die Maschine fertig aufbauen und zum Schluss wird die Z-Antriebsplatte wieder montiert (es sind nur zwei Schrauben). Die Z-Antriebsplatte muss absolut rechtwinkelig zur Spindel stehen!!!

Z-Führungen: Vorne ist die Z-Platte, dahinter die ZX-Platte. In der ZX-Platte sind Löcher, durch diese kommen Sie an die Schrauben der Z-Führungsschienen ran. Beachten Sie bitte immer diese "sinnlosen" Bohrungen

 


Die Schrauben für den 20 mm Führungswagen der P2 in der zweiten X-Führung oben werden durch Madenschrauben ersetzt. Also zuerst die Madenschraube voll einschrauben und dann die Mutter mit Sprengring und Beilagscheibe aufschrauben (ist einfach viel besser wie normale Schrauben).

Wenn Sie diese Teile für bereits ausgelieferte Maschinen wollen, schreiben Sie mich einfach mit Lieferadresse an, die Teile sind kostenlos für meine Kunden der Fräsen. Beim Austausch verändert sich ja nichts, wenn Sie Stück für Stück erneuern.  

Befestigung der 20 mm Wagen


Der Spindelhalter für Chinaspindeln mit 80 mm Durchmesser wird mit zwei Schrauben ausgeliefert.

Mit der M8 Schraube können Sie den Halter öffnen, mit der M6 Schraube die Spindel fixieren (eine echte "EMS-Lösung" ;-).

Chinaspindelhalter mit 80 mm


Die alte Befestigung der Y-Spindeln. Die Spindeln bei angetriebener Mutter werden wie rechts in die Y-Antriebsplatten verbaut. Achten Sie bitte darauf, dass die Platten nicht durch das Anziehen der Muttern verbogen werden. Die Kunststoffteile müssen schon vor dem Anziehen voll an den Platten innen anliegen und die Platten müssen im rechten Winkel stehen. In diese Kunststoffteile wurde ein Gewinde geschnitten, in das die Spindel eingeschraubt wird. Dieses Gewinde ist sehr eng - durch Erwärmen der Teile auf etwa 80 Grad (60 bis 100 Grad) geht das Aufschrauben aber sehr leicht.

Fixierte Spindeln

 

Rechts die neuen Spindelbefestigungen mit großer A2 Mutter. Für die Fixierung der Spindel im Kunststoff genügen zwei Inbusschrauben. Die Reihenfolge sehen Sie rechts.

Fixierte Spindeln

 

Die Antriebsplatten der langen Y-Achse haben ja links und rechts je ein Loch für die Aufbauhilfe (Höhe der Platte zum Tisch). In der Aufbauanleitung ist dort eine Schweißmutter verbaut, damit stimmt aber die Höhe zum Tisch nicht genau. Besser ist es beidseitig der Y-Antriebsplatte eine normale 8 mm Beilagscheibe zu montieren. Damit wird die Platte 1 mm tiefer fixiert. Genau 1,25 mm Tiefer sind aber laut CAD ideal. Das Problem ist, dass auch die Profile nicht immer die gleiche Stärke haben, das Gleiche gilt für die Stärke der Aluplatten, die auch schon mal 0,4 mm weniger oder 0,4 mm mehr Stärke haben und somit jegliches CAD für die Planung versagt. Darum sind ja viele Löcher für Schrauben größer gebohrt wie nötig..... "Ein Geben und Nehmen......"

Aufbauhilfe der Y-Antriebsplatten

 

Die Spindeln mit Hülse werden in Zukunft so wie rechts vorbereitet ausgeliefert. Lassen Sie die Mutter auf der Spindel! Montieren Sie zuerst den Mutternhalter (würde ich auch gerne für Sie machen, aber ich kann nicht wissen, in welche Richtung der Schmiernippel stehen soll - ist ja Ihre Entscheidung). Den Lagersitz mache ich in Zukunft um 2/100 mm kleiner, dann können Sie die Kugellager mit Lagerschale bequem von hinten aufschieben (bitte zuerst Fett auf den Lagersitz geben).

Vorbereitung

Der Aufbau des Frästisches:

Der Versuch die langen Profile an die Querprofile bündig anzupassen ist „für die Katz“. Wer sagt denn, dass diese genau anliegen müssen? Bei der Einstellung der Breite des Tisches kann dort sogar ein Spalt bis zu 0,5 mm entstehen.  Die endgültige Breite des Tisches und die Stellung der 90 x 90 mm Profile richtet sich das Portal selbst ein. Was Sie machen sollen ist doch nur das ebene Ausrichten aller Profile oben, auch wenn dabei ein Spalt zu den Querprofilen entsteht (den X-Balken können Sie dazu als genaue Anschlagfläche für die Montage der Profile an der Oberfläche verwenden).  Schrauben Sie also den Tisch einfach zusammen, dass dieser oben eine ebene Fläche bildet. Legen Sie den Tisch ins Wasser – mit einer Wasserwaage längs und quer eben ausrichten, damit dieser nicht „verwindet“ aufgebaut wird. Nun schrauben Sie die Führungen an die langen Profile an. Ob die Führung genau mittig am Profil ist (plus/minus 0,2 mm ist egal), spielt nicht die große Rolle, nur müssen die Profile über die ganze Länge und an beiden Seiten des Tisches gleich hoch sein. Legen Sie dazu den X-Balken quer auf den Tisch (Vollmaterial zum Tisch), dann haben Sie oben eine Referenzfläche, zu der Sie vom Kuglumlaufwagen aus hoch messen können. Noch besser ist es, sich einen Klotz oder irgendein Teil zu suchen oder zu machen, das genau in diesen Abstand passt. Jetzt können Sie die Schienen an jeder Stelle des Tisches mit dem gleichen Abstand nach oben anschrauben (Ihr Bezug ist die plane Fläche des Tisches oben, auf der der X-Balken als oberer Bezug liegt).

Ist der Tisch nun soweit vorgefertigt, bauen Sie das Portal mit den zwei Wangen, dem X-Querbalken und der unteren Verbindung  genau rechtwinkelig an den Frästisch an. Nun erst wird die endgültige Breite des Tisches und die Stellung der 90 x 90 mm Profile eingestellt (durch das Portal selbst). Schieben Sie das Portal am Tisch entlang und lösen Sie die Schrauben der Querprofile wieder leicht, so dass sich das Portal die Breite des Tisches an dieser Stelle selbst machen kann.  Sie können so einen Tisch nicht im Vorfeld so genau aufbauen, dass die Breite über die ganze Länge genau stimmt, dazu fehlen Ihnen sicher die Mittel zum Messen  usw….

Also noch mal:

Es ist nicht möglich, den Fräsentisch im Vorfeld so genau in der Breite aufzubauen wie nötig. Darum bauen Sie diesen Tisch normal auf und dann fahren Sie mit dem Portal entlang an dem Tisch, wobei die Schrauben der Winkel der Querstreben wieder leicht geöffnet werden, damit sich das Portal die Breite des Tisches selbst machen kann. Das Portal für diese Einstellung besteht aus den zwei Wangen, dem X-Balken und der unteren Verbindung der Wangen, wobei das Portal zu diesem Zeitpunkt schon ausgerichtet sein sollte (keine spätere Veränderung mehr in der Breite!). Das Portal selbst bestimmt die Breite und Ausrichtung des Tisches!!!! Nochmal die Reihenfolge: Bauen Sie den Tisch mit Führungen möglichst genau auf. Bauen Sie das Portal an den Tisch (sehr gut ausgerichtet). Dann fahren Sie mit dem Portal den Tisch ab (immer wo das Portal steht bitte die Schrauben der Querstreben leicht lösen und wieder anziehen). So kann das Portal die Breite des Tisches einrichten. Es ist ein "Geben und Nehmen zwischen Portal und Tisch". Aber der Druck der dort entstehen kann, wenn die Breite nicht stimmt, liegt über 300 kg! - und das merken Sie nicht mal, da 300 kg den Führungen egal sind und diese auch bei dieser Belastung leicht laufen...... Arbeiten Sie also bitte genau!

Bedenken Sie bitte, dass jedes Hundertstel vom Millimeter an Fehler dort einen Druck von etwa 5 kg auf die Wangen der Maschine erzeugt. Nur so ist es aber auch möglich, eine Fräse zu bauen, die sich auch gegen jegliche Abweichung beim Fräsen wehrt (bei Belastung stark dagegen hält). Das können eben nur solche "teueren" Linearführungen.........

Die P2 hat ja in den langen Führungen diese Einfräsung für die Y-Antriebsplatten. Darum achten Sie beim Aufbau darauf, dass diese Platten auch am Alumaterial in Druckrichtung der M12 Madenschrauben anstehen. Also nicht einfach die Winkel montieren und zum Schluss diese Madenschrauben anziehen, das verbiegt Ihnen die Antriebsplatten, wenn diese zu weit von ihrer Auflagefläche entfernt sind.

Z-Achse:

Bauen Sie die Z-Achse komplett auf (Z und ZX-Platte mit Führungen usw.) und dann entfernen Sie die zwei Schrauben oben an der Z-Antriebsplatte wieder. Dadurch können Sie die Spindel soweit hochschrauben, dass Sie an die Schrauben des X-Mutternhalters oder der X-Mutter ran kommen. Anders kommen Sie da nicht ran!  Dann können Sie die Maschine fertig aufbauen und zum Schluss wird die Z-Antriebsplatte wieder montiert (es sind nur zwei Schrauben).

Vorne ist die Z-Platte, dahinter die ZX-Platte. In der ZX-Platte sind Löcher, durch diese kommen Sie an die Schrauben der Z-Führungsschienen ran. Beachten Sie bitte immer diese "sinnlosen" Bohrungen!

Die zweite X-Führung 20 mm wird ganz zum Schluss montiert (nach dem Ausrichten aller Achsen). Schieben Sie aber schon vorher die Profilsteine in das 40 mm Profil ein. Diese 20 mm Führung richtet sich voll an der 30 mm Führung aus - mehr nicht....

Drücken Sie die X-Platte bei der Erstmontage nach oben, die Löcher in der Wange haben ja 9 mm. Bei der späteren Einstellung der X-Spindel können Sie diese X-Platte wieder "ablassen" um die Lage der X-Spindel genau zu finden.

Es ist kein "Lego-Baukasten", aber mit etwas Geschick kommen Sie sicher zu Recht.......

!  Die Schrauben für die Befestigung der 25 mm Z-Wagen (4 Stück pro Wagen) müssen 16 mm lang mit flachem Kopf und Sprengring sein. Auch alle anderen Schrauben für die Schienenbefestigung haben einen flachen Kopf und einen Spezialsprengring.

!  Die Alu-Winkel für die Befestigung der Antriebsplatten am Frästisch sind manchmal nicht genau 90 Grad. Die Folge ist, dass die Antriebsplatten nicht im rechten Winkel zum Frästisch stehen. Prüfen Sie bitte diesen Winkel von genau 90 Grad, da sonst die Festlager und Loslager mit ständig 1000 N belastet sind (ist nicht schlimm, die Lager halten das aus, aber bei längerem Stillstand passen sich die Hülsen und Spindeln dieser Abweichung an und Sie können einen „Schlag“ in die Spindeln bekommen).

!  Ab sofort werden für die Vorspannung der Festlager in der X- und Y-Achse je zwei Kugellagertellerfedern parallel zueinander eingebaut (gleiche Einbaurichtung). Dadurch steigt die Vorspannung der Lager auf etwa 300 N. Normal genügt natürlich eine Feder, aber bei sehr hohen Beschleunigungen der Kugelumlaufantriebe gehe ich lieber auf die sichere Seite. Auch wird ja jetzt die P3 ausgearbeitet und dort sind zwei Federn Pflicht. Darum wird diese Bauweise jetzt auch gleich bei den anderen Maschinen eingeführt (alles gleich, dann braucht man nicht nachdenken). Die großen Kugellager des Festlagers "spielen" sich ja mit 300 N Druck, da diese das Fünffache dauerhaft aushalten.

!  Wenn Sie die Maschine länger nicht betreiben, so fahren Sie die X-Achse und Y-Achse in die Mitte des Verfahrweges. Spindeln werden immer über längere Zeit vertikal gelagert. In der Maschine sind die Spindeln aber horizontal eingebaut und wenn die Maschine über längere Zeit nicht betrieben wird, können die langen Spindeln durchhängen (sich durch ihr Eigengewicht verbiegen). Natürlich haben da harte Kugelumlaufspindeln weniger Probleme wie Trapezgewindespindeln. Aber diese Leerfahrt ist für Sie keine Arbeit, darum machen Sie das bitte.

!  Wenn Sie die Maschine schon vor den ersten Testfräsungen verstärken wissen Sie nicht, welche Leistung die originale EMS-Maschine eigentlich hat. Verstärkungen an der falschen Stelle können das Gegenteil bewirken, es geht ja hauptsächlich um das Schwingungsverhalten der Maschine, das gute oder schlechte Fräsergebnisse bringt. Wenn Sie kein fundiertes Wissen über diese Konstruktionen haben, dann lassen Sie die Maschinen so wie diese sind. Auch haben Sie ja dann keine originale Maschine mehr und wie soll ich Ihnen dann bei Problemen noch helfen. Wenn Sie Verstärkungen anbringen wollen, so teilen Sie mir diese bitte kurz mit, dann werden wir sehen, ob das was bringt oder nicht.

!  Wenn Sie Fräsversuche in Stahl machen, so spricht da nichts dagegen (der Maschine ist das egal). Bedenken Sie aber, wenn Sie eine einfache Spindel wie eine Suhner, Kress usw. verwenden, können die Lager dieser Spindel Schaden nehmen. Wenn Stahl, dann bitte mit der richtigen Spindel, die das auch aushält. Wenn Sie mit dieser Bauart meiner Fräsmaschinen Stahl fräsen wollen, brauchen Sie genügend Wissen bzw. Erfahrung und eine super Frässpindel! Wenn Sie ohne Schmierung und mit über 10000 U/min mit einem HSS-Fräser in Stahl "rein gehen", dann wird dieser seine Schneiden verlieren und über das Material gleiten. Dabei entsteht dann ein Druck auf die Z-Achse von mehr als 2000 N (200 kg). Den Führungen der Maschinen ist das egal - Sie können durch Fehlbedienung der Maschinen nichts zerstören - so sind alle Maschinen gebaut (die Führungen halten Tonnen aus). Aber Sie werden erleben, wie eine 80 kg schwere Maschine nicht nur auf ihrem Standort zu wandern beginnt, sondern fast abhebt - ein fürchterliches Erlebnis, das aber jeder Bediener einer Fräse mal haben sollte (einfach mal rein ins "Volle", das macht Spaß und die Spindellager freuen sich "besonders"!)

Stark durch Schwingungen belastete Schrauben sollten Sie chemisch sichern. Entweder durch Schraubensicherung irgendeiner Firma (z.B. Loctite 221), oder Sie verwenden einfach normalen Kunstharzlack oder Patex-Klebstoff usw., das genügt auch.

!  Wenn ich schreibe, ziehen Sie die Schrauben richtig fest an, wie stark ist denn das ?   Dazu die Daten:  M5 - Schrauben mit 4 Nm, M6 - Schrauben mit 7 Nm und M8 - Schrauben mit 12 Nm anziehen.  1 Nm entspricht etwa der Verdrehkraft ( Kraft Ihrer Hand ) an einem normalen Gabelschlüssel mit 100 mm Länge von 1 kg. Ist der Schlüssel 200 mm lang, sind es 0,5 kg.....

!  Wenn Sie bei Ihren Endstufen eine Stromabsenkung z.B. auf 50 % Motorstrom haben, stellen Sie in der Z-Achse den maximalen Strom ein. Motorstrom ist z.B. normal 4 Ampere, dann stellen Sie an der Endstufe 5,6 Ampere ein. Das gilt für alle 2D oder 2,5 D-Arbeiten. Das gilt nicht für 3D-Arbeiten, da dort der Motor immer arbeitet und nicht still steht, wie bei 2D-Arbeiten.!

!  Frage eines Kunden: Welche Minimalschmierung ist die beste?

Antwort: Wenn ich nur Minimalschmierung höre, schwillt mir der „Kamm“. Möchte mal wissen, warum alle "minimal" schmieren? Spiritus steht lateinisch für „Atem“ und auch für „Geist“, und genau dort werden Sie die Wirkung des Ethanol auch merken. Wenn Sie in Metall arbeiten so bestreichen Sie die Oberflächen mit Öl (Motoröl,  Speiseöl - pflanzlich oder auch von BASF – ist völlig egal – ich verwende Motorsägenkettenöl – hoch belastbar auf Druck und Temperatur und umweltverträglich). In jedem Supermarkt können Sie Speiseöle billigst erwerben (heiß gepresstes Olivenöl)  und streichen Sie mit Öl und einem Pinsel nochmal nach der halben Frästiefe oder Bohrtiefe nach. Wenn Sie schon eine Minimalschmierung haben, so geben Sie zumindest in Ihr Schmiermittel einige Tropfen „echtes Öl“. Nehmen Sie einfach gutes Alumaterial wie beschrieben und einen Fräser mit hoher Steigung, dann legt sich der Fräser auch nicht zu (Einzahnfräser mit polierter Nut sind zu bevorzugen - gerade die Qualität der Nut ist sehr, sehr, sehr, sehr wichtig).

Mit welchen Fräsern arbeitet eigentlich EMS selbst?
Es sind beschichtete Hartmetallfräser ( Zweischneider
JD 6242 080 GS HB ) der Firma   http://www.jd-tools.de/ und wirklich gut. Mit diesen Fräsern und der neuen P2 können Sie auch mal durch Stahl gehen (mit Fräsern bis maximal 6 mm Durchmesser und etwa 1 mm Zustellung) und gut schmieren und kühlen! Ein Vierschneider ist bei Stahl natürlich auch in einer kleineren Drehzahl verwendbar (etwa 5000 U/min bei bis zu 300 mm/min Vorschub). Bei genauen Fräsungen in Alu sind diese Fräser auch sehr gut (6 mm Fräser Zweischneider etwa 22000 U/min, 8 mm Fräser etwa 19000 U/min und Vorschub bei beiden Fräsern etwa 500 bis 800 mm/min).


Natürlich gibt es sehr viele Firmen die Fräser anbieten
.

Normale und gute Qualität erhalten Sie z.B. bei:
http://www.as-toolstore.de/VHM-Fraeser-diamantverzahnt  

Diamantverzahnt ist nicht diamantbeschichtet! Diamantbeschichtete Fräser kosten zwar zwei mal mehr, leisten aber unglaublich mehr in Bezug auf Lebensdauer und senken damit die Fräs-Kosten ungemein - bitte nicht an der falschen Stelle sparen......

Diamantbeschichtete Fräser >>> hier

Gut und günstig - na ja!? Gute Qualität kostet immer noch Geld. Bei Alubearbeitung ist eine Steigung der Schneide wie rechts dargestellt mit 45 bis 55 Grad natürlich ideal. Die Qualität der Fräsoberfläche ist natürlich mit diesen Fräsern unvergleichlich gut >> hier 
Durch extra große Spanräume können die Späne sehr gut abfließen. Die spezielle Geometrie der Schneiden verhelfen dem Fräser zu einem weichen und sauberen Schnitt. Oder hochwertige Fräser für Metalle und besonders für Kunststoffe usw. mit natürlich auch höheren Preisen bei:
http://www.usspecialtools.de/

Fräsmotore ( HF-Spindeln ):

Z.B. bei:  http://brand-ag.net/MyShop/  oder:   hier    oder:  hier

Oder noch günstiger:  hier

EMS bietet für Käufer der Fräsen P2 und Cobra Spindeln der Firma Mechatron an: hier (HF-Motorspindel 8022 inkl. vorprogrammiertem Umrichter usw. etwa 990.- Euro).

Ein guter Frequenzumrichter wird  hier gezeigt.
Die Einstellung sehen Sie
hier

Kaufen Sie eine luftgekühlte Spindel (auch sehr leise) und Spindelhalter mit Kühlrippen wie im Shop (geht natürlich auch mit normalen Frässpindelhaltern), dann haben Sie keinerlei  Ärger mit Flüssigkeiten, Pumpen und Schläuchen oder so Gelumpe - und günstige Spindeln sind nicht unbedingt schlechter, wie teuere Spindeln...

Wasser und Strom verträgt sich bei so billigen Spindeln einfach nicht ;-)

Normal genügt bis 6 mm Fräserdurchmesser eine 1,5 kW Spindel für jedes Material. Nur wenn Sie viel mit 8 mm oder größeren Fräsern in Alu „wühlen“, sollten Sie eine 2,2 kW Spindel kaufen. Achten Sie auf die Lagerung des Läufers in der Spindel, drei Kugellager in der Spindel sind gut, 4 Kugellager sind besser!!!

Fast alle Spindeln in dieser Preisklasse kommen ja aus China, darum sind die Preise zwar sehr unterschiedlich, die Qualität ist aber fast immer gleich. Wichtig ist eigentlich nur die Qualität der Spannhülsen für die Fräser, da dort gewaltige Qualitätsunterschiede zwischen China.- und Top-Ware bestehen.

Wichtig! Wenn der gekaufte Frequenzumrichter schon vorprogrammiert ist, setzen Sie diesen bitte nicht auf Werkeinstellung zurück. Dann verliert dieser alle Einstellungen und der Spindelmotor kann verbrennen. Machen Sie als unterste Drehzahl minimal 6000 U/min, ohne Vektorregelung kommen Sie nicht tiefer, ohne die Spindel zu beschädigen.

 

Alufräser

Geräusche oder Schwingungen an der Spindel oder Mutter?
Diese vorgespannten Muttern laufen "normal" geräuschlos. Wenn Sie dort Geräusche hören oder mit der Hand irgendwelche Schwingungen vor allem in der Z-Achse spüren, so liegt der Spannblock der Mutter nicht richtig plan auf der Montagefläche auf, bzw. die Mutter ist nicht axial richtig eingebaut und angular verschoben (angular bedeutet die Ausrichtung in axialer Richtung - Winkelversatz zur Spindel). Machen Sie in diesem Fall den Mutternhalter etwas lose und testen Sie, ob das Geräusch besser wird (bei der Z-Achse auf den Fräsmotorhalter drücken oder diesen anheben, während die Achse verfährt, z.B. im Motortest. Dann merken Sie sofort ob da was nicht stimmt). Das Problem dabei sind die vorgespannten Muttern. Hoch genau, aber diese geben eben auch keinen 1/100 mm nach und werden sofort lauter, wenn die Ausrichtung zur Spindel nicht perfekt ist. Meine Fräsen laufen normal geräuschlos, außer dem Schrittmotorgeräusch dürfen Sie nichts hören oder spüren! Ist dem nicht so, machen Sie sich bitte auf die Suche nach der Ursache. Dabei geht es nur um die maximale Lebensdauer der Kugelumlaufmuttern, die bei falscher Montage im Extremfall um 50 % sinken kann (ungenau zur Spindel ausgerichtet). Das Problem ist eben, dass Sie sich mit diesen Muttern schon in "Profibereich" bewegen. Mit Chinaspindeln bei 5/100 mm Spiel entstehen solche Probleme natürlich nicht.

Kugelumlaufmuter mit Halterung
EMS bemüht mich wirklich, diese Halter genau zu fräsen, aber 2 bis 3/100 mm Fehler kommen schon vor und da müssen Sie einfach unterlegen bzw. den Halter mit Schleifpapier etwas an der Auflagefläche abziehen....

Mit Trapezgewindeantrieb haben Sie solche Probleme natürlich nicht.


Die Spindel wird immer von dieser Seite montiert. Der Schmutzabstreifer hat die Form des Gewindes und so müssen Sie die Spindel auch eindrehen. Also schon am Anfang auf die Rillen im Schmutzabstreifer achten.

Billige Chinamuttern haben solche angepassten Schmutzabstreifer natürlich nicht......

Kugelumlaufmutter


Die Spindel wird immer gerade eingeschraubt. Halten Sie mit dem Kunststoffröhrchen immer dagegen, dass die Kugeln der Mutter nicht in die Mitte fallen können (im Bild die Hand eines "Rechtshänders", der das Röhrchen mit dem linken Daumen stetig auf die Spindel drückt). Am Anfang des Kugelganges mit Gefühl einfach mal etwas vor und zurückdrehen, bis Sie merken, dass die Kugeln das Gewinde greifen. Achten Sie dabei auf den Schmutzabstreifer am Einlauf der Mutter, dass dieser gerade bleibt, dann stimmt auch der "unsichtbare" Abstand innen in der Mutter. Auch der Schmutzabstreifer am Auslauf muss gerade stehen und nicht nach außen weg gedrückt sein.

Kugelumlaufmutter


Wenn Sie die Spindel durch die Mutter geschraubt haben, benötigen Sie das Kunststoffröhrchen ja nicht mehr. Drehen Sie nun die Spindel wieder ganz vorsichtig zurück und sehen Sie nach, ob da nicht eine Kugel im Inneren der Mutter liegt (eine Kugel die bei dieser Montage aus Ihrem Kugelgewindegang gefallen ist). Liegt dort wirklich eine Kugel, so können Sie diese entweder entnehmen und normal weiter arbeiten, oder Sie füllen diese Kugel wieder in den ersten Gewindegang der Mutter ein. Dazu müssen Sie das Kunststoffrohr wieder in die Mutter bringen (alles zurück wie beschrieben). Dann ziehen Sie das Kunststoffrohr so weit vom Einlauf und vom Auslauf der Mutter zurück, dass Sie prüfen können, aus welchem Kugelumlauf die Kugel stammt (Abstand der Kugeln zueinander bzw. Breite der Lücke, wenn Sie die Kugeln verschieben). Wenn Sie nun wissen aus welchem Umlauf die Kugel ist, legen Sie diese dort wieder ein. Dann wieder normal montieren, wie beschrieben.

Kugelumlaufmutter

Diese Muttern haben drei getrennte Kugelumläufe. Ist die Anzahl der Kugeln im Einlauf und am Auslauf gleich, so muss die Kugel ja vom mittleren Kugelumlauf stammen. Dort kommen Sie nicht ran, ohne dass Ihnen die anderen Kugeln aus der Mutter fallen. In diesem Fall senden Sie die Mutter mit Kugeln an NEFF-Gewindetechnik mit dem Hinweis auf EMS. Die erledigen das dann kostenlos für Sie. Sie können aber auch ohne diese eine Kugel arbeiten, der Mutter ist das egal und Sie werden keinen Unterschied merken.


Links eine Mutter einer Kundenreklamation. In der Mutter waren Kunststoffspäne ohne Ende. Aber im Schmiernippel war noch das blaue Fett der Erstbefettung. Als Folge haben die Kugeln blockiert und wurden zerstört. Eines ist sicher, wer nicht schmiert, verliert! Ich habe keine Lust für grundlegende Serviceleistungen an den Maschinen zu zahlen. Wenn Sie eine Maschine nicht schmieren, so ist das Ihre Entscheidung und nicht meine (und auch nicht mein Geld)!

Dreck in der Mutter

Fett vor dem Einlauf

Rechts mal ein Beispiel (etwas übertrieben) wie Fett in und auch vor der Mutter und dem Linearwagen wirkt (meine eigene Fräse). Dieses Fett verhält sich wie ein vorgelagerter Schmutzabstreifer und lässt Schmutzpartikel erst gar nicht durch. Darum schmieren Sie bitte alle Teile anfangs sehr gut ab und schmieren mit dem Finger noch etwas Fett an die Ein.- und Ausläufe der Kugelumlaufmuttern und der Wagen (so einen Wulst, der die Späne abhält). Je mehr, desto besser - das kostet doch nichts! Normales Kugellagerfett aus dem Baumarkt genügt doch und das kostet etwa 4 Euro die Tube.


Wenn Sie die Muttern in die Mutternhalter einschrauben montieren Sie zuerst die Schmiernippel, dann können Sie mit der Zange besser festhalten.

Kugelumlaufmutter

 

Eine andere Betrachtung der Fräsen in Bezug auf Genauigkeit. Natürlich arbeiten diese Fräsen genau, aber wie genau, das ist eben die Frage. Die T7–Spindeln haben natürlich Ungenauigkeiten, die aber fast immer auf die ganze Länge der Spindel gleich sind. Darum ist eben die Frage, wenn Sie in Ihrem Programm 1600 oder 2000 Schritte pro 5 oder 10 mm Steigung eingeben (eine Umdrehung der Kugelumlaufmutter), ob das auch stimmt. Messen Sie nach!!!

Es können auch 1599 bzw. 1601 oder 1999 bzw. 2001 Schritte sein, die Ihre Kugelumlaufmutter für diesen Weg benötigt. Wie gesagt, die Spindel wird im Rollverfahren hergestellt und somit ist diese vom Anfang bis zum Ende etwa gleich in ihren Massen, aber auch sicher fehlerbehaftet. Darum kostet nur eine sehr gute, geschliffene Spindel auch mehr, wie Ihre gesamte Fräse.

Sie als Modellbauer haben sicher nicht die Mittel zur Messung , um solche Ungenauigkeiten zu testen. Nehmen Sie irgend ein Teil, das genau und sehr lang ist und fahren Sie dieses manuell mit der Fräse an. Dann werden Sie die Ungenauigkeiten erkennen.

Die EMS-Spindeln sind ja von NEFF –Gewindetechnik und somit eigentlich genau, aber kleine Fehler „schleichen“ sich immer wieder mal ein (Käufer von Chinaspindeln haben da sicher ganz andere Probleme).

Probleme mit den Zahnriemen?

Vorspannung einstellen

Zahnriemenspannung prüfen

Ausrichtung des Antriebs


Im linken Bild sehen Sie wie Sie beide Seiten des Riemens gleichzeitig spannen müssen. Sie dürfen nicht erst eine Seite vorspannen und dann die andere Seite, da sich sonst der Zahnriemen nicht richtig um die Antriebsscheibe legt. Also beide Kugellager mit etwa 3 kg drücken und dann die Schrauben anziehen. Das gleichzeitige Vorspannen ist ganz, ganz wichtig!!!

Das Testen der Vorspannung des Riemens im Bild Mitte. Wenn Sie am Punkt A drücken, sollte sich Punkt B fast nicht mehr nach oben bewegen. Wenn Sie oben den Riemen einen Zentimeter durchdrücken (mehr sollten Sie mit etwa 2 kg ja nicht schaffen), so sollte sich der untere Riemen maximal 0,2 mm heben (besser noch < 0,1 mm). Im Bild ist ja die Antriebsplatte der P4 mit einem 1400 mm langen Riemen. Ist der Riemen kürzer, sind die Wege natürlich kleiner. Die Riemenspannung muss schon sehr hoch sein um die Genauigkeit des Antriebs zu erzielen. Machen Sie maximal 9 kg Zahnriemenvorspannung (6 kg sind ideal, also in Riemenrichtung und nicht beim Drücken durch Ihren Finger!). Ab 15 kg Vorspannung wird der Riemen zerstört. Spannen Sie den Riemen nicht nach, dieses System läuft sich ein und verändert sich nicht mehr. Sie können den Druck ja mal über das Seileckverfahren ausrechnen.

Im Bild rechts wird dargestellt, dass der Schrittmotorhalter natürlich sehr genau ausgerichtet sein muss. So ein Kugellager läuft bei einem neun Riemen wie ein Rad Ihres Autos auf der Fahrbahn. Stimmt die Fahrtrichtung nicht sehr genau, so wird der Riemen nach außen wandern und "abgeschmissen" werden. Die Kugellager haben ja keine Bordscheibe, wo der Zahnriemen anlaufen kann. Die Löcher in der Platte sind CNC-gebohrt, darum lassen Sie die losen Schrauben vorne an den Bohrlöchern anstehen und ziehen Sie dann den Schrittmotorhalter an, dann dürfte alles stimmen.


Bei der Montage der Kugelumlaufwagen halten Sie diese wie rechts ersichtlich. Wenn eine Kugel aus ihrer Führung fällt, sehen Sie sofort, wo diese später fehlen würde. Ist Ihnen eine Kugel rausgefallen so ziehen Sie die Schiene wieder aus dem Wagen und prüfen, wo diese Kugel fehlt. Alle Wagen haben vier Kugelreihen. Wenn Sie diese Reihen mit einem Stift verschieben, sehen Sie wo sich ein größerer Abstand der Kugeln bildet. Nehmen Sie nun diese Kugel und drücken Sie diese von der Länge des Wagens gesehen in die Mitte dieser Kugelreihe - ist wirklich ganz einfach. Die Kugelführungslippen geben soweit nach.

Wenn der Schmiernippel an der falschen Seite ist einfach auf die andere Seite montieren (Inbusschraube und Schmiernippel austauschen).

Welches Schmiermittel verwende ich für die Kugelumlaufwagen und Kugelumlaufmuttern? Geschmiert werden die Wagen und Muttern nach etwa 2000 km Laufleistung oder mindestens alle 6 Monate mit z.B. Shell Alvania G 2  oder  Esso Beacon EP 2  
oder noch besser mit  Esso Beacon EP 1  oder  Aral Aralub 4034.
Nach der Erstmontage müssen alle Wagen und Muttern voll abgeschmiert werden!!! Schmieren Sie "langsam", damit das Fett Zeit hat, sich im Bauteil zu verteilen!

Kugelumlaufwagen


Grundvoraussetzung für die Genauigkeit ist der richtige Aufbau der Fräse (speziell der Festlager). Bei der langen Y-Achse müssen beim Festlager beide Kugellager an der Antriebsplatte voll anstehen. Wenn Sie das Kugellager der inneren Lagerschale zu weit eingepresst haben, so wandert dieses in Richtung Antriebsplatte und die Vorspannung der Lager geht verloren. Lieber nicht ganz einpressen, da bei der Montage das Lager durch das Anschrauben der Lagerschalen dann sowieso in die Lagerschale gepresst wird. Wenn Ihnen etwas "komisch" vorkommt, stellen Sie dieses Lager noch mal ein (natürlich auch alle anderen Festlager). Verwenden Sie bitte keine Wellenkupplung wie im Bild, damit erreichen Sie keine hohen Drehzahlen der Spindel.

Y-Festlager


Bei der X und Z-Achse muss das Kugellager voll bis zum Bund der Lagerschale eingepresst werden (nicht bündig mit der Lagerschale, da das Kugellager leicht in die Lagerschale eintaucht). Wird dies nicht gemacht, arbeitet sich das Lager im Betrieb in Richtung Bund und die Vorspannung des Festlagers stimmt nicht mehr. Auch die Kugellagertellerfeder kann das dann nicht mehr ausgleichen. Dass die Wellenkupplungen richtig fest angezogen sind, versteht sich von selbst.

Bei der langen Y-Achse stehen die Kugellager ja an den Antriebsplatten an und dort dürfen Sie die Kugellager nicht tiefer in die Lagerschale einpressen. Diese müssen bei der Y-Achse bündig zur Lagerschalenoberfläche sein.

Wichtig! Wenn Sie die Kugellager auf die Hülse montieren fetten Sie die Hülse vorher ein. Die Hülse wie auch das Kugellager sind geschliffen und da haben Sie "trocken" sicher Probleme. Fetten Sie nachträglich auch das M20 Gewinde ein, damit in Zukunft kein Rost entsteht. Nur der 10 mm Sitz der Wellenkupplung bleibt "trocken".

X und Z-Festlager

Achtung wichtig:

Wie stark werden denn die Muttern der Lager angezogen? Rechts ein typisches Beispiel. Wenn Sie den Schlüssel einmal 360 Grad drehen (eine Umdrehung) macht dieser einen Weg von etwa 1000mm, die Mutter macht bei einer Drehung 1,5 mm Weg. Wir haben also ein Untersetzungsverhältnis von 1000 / 1,5. Wenn Sie nun an diesem Schraubenschlüssel eine Kraft von 1,1 kg wirken lassen, dann gehen zunächst etwa 0,1 kg durch den Wirkungsgrad des Gewindes verloren. Es bleibt ein Kg, das bei dieser Untersetzung mit 1000 / 1,5 * 1 kg auf das Kugellager drückt. Das sind dann 666 kg. Das Lager ist somit eigentlich schon bei der Montage zerstört! Normal genügt schon das Gewicht des Schraubenschlüssels plus etwas "Gefühl". Also, anschrauben bis die Kugellagertellerfeder voll durchgedrückt ist und dann merken Sie schon den Widerstand der Kugellager. Dann etwa 5 Grad zurück drehen, bis Sie merken, dass der große Druck auf die Lager wieder weg ist (genau so, wie wenn Sie ein Radlager an einem PKW einstellen würden). Achten Sie darauf, dass sich nicht die Stahlscheibe oder die Kugellagertellerfedern im Gewindegang der Hülse verkeilen und Sie somit glauben, die Vorspannung geht schon auf das Kugellager. Aber in Wirklichkeit hat sich nur eine Scheibe verklemmt und das Lager ist noch locker. Mit so einem MF 20 x 1,5 Gewinde heben Sie ohne Probleme einen Lastwagen hoch und können aber auch die Lager sofort zerstören!

Lagerspiel einstellen

Noch mal zur Frage wie stark die Festlager vorgespannt sein müssen. Das können Sie auch mit dem Schrittmotor machen. Feststellschraube an der Lagereinstellmutter lösen, die Mutter lösen und hin und her schrauben, bist das Gewinde gut läuft. Jetzt die Mutter festhalten und mit dem Schrittmotor die Hülse drehen. Ein 3 Nm-Motor hat wenn er langsam läuft etwa die Kraft, mit der die Festlager vorgespannt werden sollten. Dann die Mutter ganz, ganz leicht wieder öffnen (etwa 3 Grad). Damit, so glaube ich, können Sie sich die Verdrehkraft der Einstellung der Lagereinstellmutter leichter vorstellen. Beide Federn werden dabei voll durchgedrückt und dann noch etwas mehr Kraft (plus die gleiche Kraft die auch die Federn schon haben - das merken Sie ja dann am Schlüssel).

 

Info zur neuesten Bauform der Tr-Mutter:
Diese Trapezgewindemutter wird ab jetzt in einer neuen Bauform angeboten. Links die normale Befestigung, die in Abstand usw. gleich der Iselmutter ist. Rechts die Einstellschraube. Durch diese Querverspannung wird die Mutter viel dynamischer und hat auch bei Erwärmung weniger Probleme. Auch das Einstellen ist kinderleicht. Diese Mutter ist nicht durchgehend geteilt! Beim Mutternwechsel müssen Sie diese Mutter von der Spindel abschrauben! Aber die Vorspannung wirkt sich fast zentrisch auf die Mutter aus. Alle diese Muttern bestehen ja aus Gleitmaterial, darum sollten Sie unter die Mutter auf der Befestigungsebene des Metalls, im Bereich der Befestigungsschrauben z.B. doppelseitiges Klebeband usw. anbringen, damit diese Muttern nicht auf dem Metall "wandern". Sie können auch das Metall sehr stark aufrauen und/oder Sie kleben ein Gewebeband unten auf die Mutter. Dann können Sie die Mutter bequem ausrichten, aber die Gleiteigenschaft ist soweit weg, dass größere Kräfte übertragen werden können..

Neue Mutter


Ziehen Sie die Madenschrauben der Loslagerhülse nicht zu stark an. Gerade bei Trapezgewinde können diese Madenschrauben das Gewinde der Spindel beschädigen. Etwas Lack oder eine andere chemische Sicherung auf das Gewinde und ganz leicht anziehen. Die einzige Funktion dieser Schrauben ist, dass die Spindel nicht frei in der Hülse drehen kann (Mitnehmerfunktion).

Loslagerhülse

 

Der Aufbau mit Aluprofilen usw..
Aluprofile, egal von welcher Firma auch immer, sind nicht gerade. Linearführungen, auch wenn diese geschliffen sind, sind auch nicht "von Geburt an" gerade. Kurz gesagt, es gibt keine perfekten Teile am Markt. Egal wie genau Sie eine Fräse aufbauen, es wird immer Ungenauigkeiten geben. Die Frage ist nur, wie groß sind diese. Genau diesen Punkt können Sie durch einen exakten Aufbau beeinflussen. Da kein Mensch eine Messmaschine im Hobbykeller hat bin ich mir sicher, dass manche Frästische mit Ungenauigkeiten über einem Millimeter aufgebaut werden (die Teile selbst sind aber viel genauer). Die exakte Breite, Rechtwinkligkeit und der plane Aufbau des Frästisches sind sehr wichtig. Nehmen Sie sich bitte Zeit für den Aufbau! Wenn Sie ein Loch mit z.B. 30 mm fräsen und Ihr Frästisch ist "krumm wie eine Banane", so kann sich dieser Fehler des Frästisches über diese 30 mm mit etwa 2/100 mm im Fräsergebnis niederschlagen.

Aluprofile


Test eines Kunden

normale Sache

kleiner Spalt?

Wer sucht, der findet. Links ein Bild einer Kundenreklamation. Wie gesagt, Aluprofile sind nicht perfekt und nicht mit gefrästen Linearführungsaufnahmen zu vergleichen. Natürlich sehe ich mich auch am Markt um, aber selbst bei den besten Profilen wie in den anderen Bildern sehen Sie schon Ungenauigkeiten mit dem bloßem Auge. Die Auflageflächen sind eingefallen und das liegt an der normalen Schrumpfung nach dem Stangenguss. Was bedeutet das für den Aufbau von Fräsen mit solchen Profilen? Für Sie als Modellbauer eigentlich nichts, da derlei Ungenauigkeit sich nach dem Aufbau nur unwesentlich oder gar nicht auf die Genauigkeit der Fräsergebnisse niederschlägt.


Für die alte P1 und P2:

Bei den Profilen ist fertigungsbedingt eine Seite etwa eben (1) und an der anderen Seite fallen die Nuten leicht ein (2). Die gerade Seite kommt innen rein und an die Nut (2) wird die Linearführung angeschraubt. Die Linearführung liegt ja beidseitig nur etwa 4 mm auf und somit spielt die Schräge in diesem Bereich mit 0,02 mm keine Rolle. Diese Schräge ist ja über die ganze Länge des Profils gleich. Natürlich ist das Bild rechts total übertrieben gezeichnet, es geht nur um 0,1 mm über den Bereich (2). Die Qualität der Profile selbst ist weit besser wie die DIN-Norm es vorschreibt.

Profile


Mal eine Betrachtung zur Bedämpfung der Fräse bzw. der Profile (auch bei Stahlfräsen ist dieses Thema sehr wichtig).
Gehen Sie mal in ein Hochhaus wo ein Treppengeländer aus Stahl durchgehend über mehrere Stockwerke verbaut ist und schlagen Sie im ersten Stock an das Geländer. Dieser Schlag läuft wie eine Welle (Stehwelle wie bei Senderkabeln ohne Abschluss) bis nach ganz oben und kommt dann wieder zurück. Diese Schwingung hält sehr lange an (gerade Stahl und sehr harte Werkstoffe haben dieses Problem). Wenn Sie aber nur einen Finger nach dem Schlag an das Geländer legen, wird diese Schwingung (Energie) sehr schnell bedämpft (die Energie wird vernichtet – in Ihrem Finger). Machen Sie eben dieses Bedämpfen auch bei Ihrer Fräse. Loser Sand in den Profilen  (½ - gefüllt genügt). Das wirkt sicher besser wie eine totale Füllung mit Beton (Mineralguss), der ja fest an die Profile gebunden ist und somit voll mitschwingt (Zwar in einer kleineren Frequenz, aber dann zumeist noch stärker an der Fräsfläche sichtbar. Kleinere Frequenz bringt größere Wege der Schwingung). Alles was dämpft ist „lose“ und nicht statisch fest verbunden! 2K-Schaum in den Profilen wirkt darum fast nicht, auch wenn dieser z.B. mit Sand vermengt wurde. Lieber alten Teppichboden lose einfüllen, der schwingt gegen die „Erregung“ und nimmt die Energie auf (Das Material muss flächig aufliegen und Raum zum Schwingen haben!).
 

Denken Sie an einen „Stoßdämpfer“, der ist ja auch nicht mit Mineralguss ausgegossen. Wenn Ihnen Sand zu kompliziert ist, dann nehmen Sie Trittschalldämpfung für Trockenbaudecken, Weizenkörner, Reis usw., eben alles was locker liegt und gegen die entstandene Schwingung wirkt. Einfach eine Plastiktüte damit füllen und in die Profile einbringen. Und immer nur zur halben Profilhöhe oder etwas darüber! Bei voller Füllung ist das Material verdichtet und kann nicht mehr arbeiten (statisch fest). Sie werden es mir sicher nicht glauben, aber durch die eingeleitete Schwingungsenergie einer Fräse wird die lose Füllung der Profile sogar warm. Je schwerer und je "loser", desto besser ist die Dämpfung (z.B. Kupfer.- oder Bleikugeln). >> denken Sie mal physikalisch. Machen Sie die Dämpfung der Profile auch mit unterschiedlichen Materialien bei gleichen Profilen mit gleicher Funktion, dann schwingen gleiche Profile bei unterschiedlichen Frequenzen und die Maschine bleibt ruhig.

Rechts ein rückstoßfreier Hammer, der das oben Erklärte in etwa verkörpert.

Eine „saubere“ Lösung ist auch, z.B. eine Baustahlstange (Durchmesser >12 mm) mit Schaumstoff zu umwickeln und diese dann in das Profil einzuführen (Moosgummi wirkt am besten). Dieser Stahl schwingt dann gegen die Schwingung des Profils und der Schaumstoff dient als Dämpfer (Stoßdämpfer der Massen).

 

Das Anbringen der Linearführungen der langen Achse bei der alten P1 und P2:
Die Wagen der Y-Achse sollten im Winkel zur Fräsfläche stehen. Wie sich ein Fehler auswirkt sehen Sie in ersten Bild. Ist das so, wenn z.B. die Aluprofile zur Mitte hin eingefallen sind, sollten Sie die Schiene ausrichten. Dies geschieht durch Unterlegen von Alufolie unter die Auflagefläche der Linearführung. Normale Alufolie aus der Küche, die Sie auch falten können, um mehr unterzulegen. Ist alles fest angeschraubt, können Sie diese an den Rändern mit einem Teppichmesser bündig abschneiden.

Ausrichtung der Y-Führung

Ausrichtung der Schiene

Wenn der Tisch mit den seitlichen Y-Führungen montiert ist, sollten Sie um diesen genau auszurichten einfach mal das Portal mit den beiden Wangen, die X-Platte und die untere X-Antriebsplatte (untere Verbindung der Wangen) bestücken. Dann können Sie testen, ob auch die Breite usw. des Tisches stimmt. Sie können die Breite des Tisches über die ganze Länge ja nicht genau beim Erstaufbau einmessen (mit was auch?). Das Portal richtet dann den Tisch genau bezüglich Breite und Stellung der Führungen aus.


Worst Case 2D-Betrachtung (schlechtester und ungünstigster Fall).
Welche Fehler sind möglich und welche Auswirkung haben diese.
Sie wollen ein Werkstück mit 100 mm x 100 mm Seitenlänge fräsen:
Ihre Achsen (X und Y-Achse) sind nicht rechtwinkelig, sondern Sie haben einen Fehler von 0,5 mm. Dies ergibt bei 100 mm Fräsweg einen Fehler von 0,07 mm. Ihre X-Achsenplatte ist oben um 0,2 mm verdreht. Dies ergibt unten am Fräser über 100 mm Weg einen Fehler von 0,06 mm.
Dazu rechnen wir jetzt noch die "normalen" Fehler.
Die Steigungsabweichung der Spindel ist 0,05 mm auf 300 mm Länge. Ergibt bei XY-Betrachtung addiert einen Fehler auf 100 mm von 0,024 mm.

Dazu kommt das Umkehrspiel der Antriebsmuttern von 0,02 mm was quadratisch addiert 0,0283 mm Fehler sein kann.

Da Sie von XY-Null aus fräsen kommt noch der Portalverzug dazu mit etwa 0,03 mm möglichem Fehler.

Fehlermöglichkeiten

Die Summe der Fehler für dieses Werkstück beträgt im schlimmsten Fall also 0,212 mm. Die Frässpindel selbst und der elektrische Antrieb (Schrittmotor, Wellenkupplung und Microschrittfehler) wurden dabei noch nicht mal berücksichtigt und können auch noch mit etwa 0,05 mm zu Buche schlagen.

Aber keine Angst ! Das ist ja eine Worst Case Betrachtung und normal sind es viel weniger Fehler. Ich wollte Ihnen nur klar machen auf was es ankommt und wo sich die "kleinen" Fehler verstecken. Diese Betrachtung gilt natürlich für alle Maschinen aller Hersteller und nicht nur für meine Fräsen!  Führungen mit Stahlwellen oder Rollen haben da noch ganz andere Werte. Wenn Sie es sich also nicht zutrauen eine Maschine exakt aufzubauen, sollten Sie keinen Bausatz kaufen!


Wie genau kann man mit der P1 bzw. P2 fräsen?
Egal ob mit Kugelumlauf.- oder Trapezantrieb, Sie können sehr genau fräsen. Die besten Ergebnisse erzielen Sie mittig, d.h. längs der langen Y-Spindel, da es dort fast keinen Portalverzug gibt (X-Achse mittig). Dort sollte eine Genauigkeit von 2/100 mm in eine Richtung machbar sein. Bei 2D-Fräsen wird ein Fehler von 2/100 mm auf jeder Achse automatisch auf 0,0283 mm ansteigen, da sich die Fehler der einzelnen Achsen quadratisch addieren. In 3D kann das bis zu 3,5/100 mm hoch gehen (rein rechnerisch betrachtet). Am Anfang und am Ende der X-Achse (Portalachse) kann ein Portalverzug von etwa maximal 4/100 mm bei höherer Belastung entstehen. Rechnen Sie also alle Widrigkeiten in 2D-Bearbeitung zusammen, so kann der Fehler auf 6,83/100 mm ansteigen. Wie gesagt, im schlimmsten Fall. Meiner Erfahrung nach liegt der maximale Fehler so bei 2/100 bis 4/100 mm (z.B. ein 80 mm großes Loch in eine 15 mm starke Aluplatte gefräst mit der Mustermaschine).

 

Y-Achse der EMS1

Die wichtigste Einstellung der Fräse ist die Einstellung der Z-Achse zum Tisch (Stellung des Fräsers). Diese muss absolut genau im 90 Grad Winkel zum Tisch stehen (in X und in Y-Richtung).

 

Eine andere Betrachtung einer Portalfräse:
Angenommen Sie wollen eine gerade Fräsung in der X-Achse machen, dann haben Sie das Problem des "statischen Verzugs". Die rote Linie zeigt "natürlich total übertrieben" den Fräsweg des Fräsmotors "F". Aber z.B. ein 8 mm Fräser drückt schon ganz schön auf die X-Achse. Der zentrale Punkt der X-Achse ist ja die Antriebsmutter, und gegen diesen Punkt arbeitet die Spindel im Fräsmaterial. Wenn Sie eine extrem gerade Fräsung brauchen, so fräsen Sie also mittig auf dem Frästisch in Y-Richtung. Es geht bei dieser Betrachtung natürlich nur um 2/100 bis 3/100 mm.

Statische X-Achse


Nicht statisch, sondern eine dynamische Betrachtung:
Die Y-Spindel bildet ja das Zentrum der Festigkeit der X-Achse in Y-Richtung. Ein Kunde kam nun auf die Idee, den NEMA 23 - Motor der X-Achse durch einen größeren und schwereren Motor zu ersetzen. Für den Anbau eines NEMA 34 Motors benötigen Sie aber einen Adapter, da die Abstände der Schrauben größer sind. Aber meine Schrittmotorhalter sind bis maximal NEMA 23 berechnet. Auch haben diese größeren Motore stärkere Wellen, wobei meine Wellenkupplungen für Wellen mit maximal 10 mm ausgelegt sind. Nun zum Bild rechts. Der zentrale Punkt ist wieder die Y-Spindel mit der Antriebsmutter für die X-Achse. Das Gewicht links und rechts dieser Antriebsmutter ist im Idealfall gleich. Wenn Sie also hauptsächlich wie auf dem Bild links fräsen, so verbauen Sie den Antriebsmotor der X-Achse rechts, wie im Bild. Die bewegte Gewichtskraft links und rechts der Y-Mutter ist im Idealfall gleich. Moderne Steuerungen haben ein enormes Beschleunigungsvermögen und da ist diese Betrachtung sicher angebracht, auch wenn es nur um 0,01 bis 0,03 mm geht.

dynamische X-Achse


Noch mal dynamisch betrachtet:
Wenn Sie langsam verfahren spielt die Betrachtung rechts keine Rolle, wenn Sie aber sehr schnell verfahren müssen, beim Fräsen von modernen Verbundwerkstoffen usw. ist diese Überlegung schon wichtig. Schnelle Richtungswechsel der Y-Achse bringen enorme Kräfte auf die Linearführungen und können einen leichten Portalverzug verursachen. Darum sollten Sie zumindest das Gewicht des Schrittmotors und dessen Halter mit einem Ausgleichsgewicht (A) kompensieren. Natürlich halten die Linearführungen der P-Serie jegliches Gewicht leicht aus, aber wenn Sie die Maschine mit mehr Gewicht verstärken wollen, sollten Sie wissen, wo dieses angebracht wird.

dynamische X-Achse

 

Die Einstellung und Überprüfung der Fräse nach dem Aufbau:  
Es muss Ihnen klar sein, dass kein Bauteil der Fräse 100 % genau ist (auch nicht die Linearführungen usw. ). Alle mechanischen Teile haben einen gewissen Fehler, so auch die geschliffenen Führungen (natürlich sehr wenig, aber es gibt kein perfektes, mechanisches Teil). Wenn wir nun diesen Gedanken ansetzen, so können Sie eigentlich nicht von einem Teil der Fräse zu einem anderen Teil der Fräse eine Messung vornehmen, da ja beide Teile nicht ganz genau sind. Wenn Sie also z.B. mit einer Messuhr arbeiten wollen, so benötigt diese Uhr einen genauen Bezug, den eigentlich nur eine Richtplatte oder eine hochgenaue Winkelplatte usw. darstellen kann. Aber zwischen zwei Flächen der Fräse selbst zu messen macht wenig Sinn (beide Flächen sind ja fehlerbehaftet).

Aus dieser Erkenntnis heraus arbeite ich nur noch mit Winkel und Wasserwaage (Maschinenwasserwaage mit 0,02 oder 0,04 mm pro Strich und Meter). Ein Winkel hat in sich selbst einen genauen Bezug und eine Wasserwaage hat egal wo ich diese ansetze immer den gleichen Bezug (die Mutter Erde). Aber auch dieses Ausrichten der Maschine ist nur bis zu einer gewissen Genauigkeit möglich.

Zuerst wird der Frästisch leicht überfräst. Also messen Sie als erstes den Abstand der Opferplatte links und rechts an der X-Führung und richten diese nach der Opferplatte am Tisch aus. Noch besser, Sie messen von den Führungswagen oder noch besser von den Y-Schienen hoch zur X-Führung (die langen Führungen müssen natürlich absolut gerade in ihrer Höhe montiert sein). Beide Seiten müssen absolut gleich hoch sein. Dann muss als erste Tat die Opferplatte überfräst werden (die ganze Fläche etwa 0,3 mm tief). Schon an den inneren Rändern und der Fläche ist dann zu erkennen, wie genau der Tisch in der Höhe zum Portal steht und wie rechtwinkelig das Portal zum Maschinentisch steht. Darum auch die starke X-Schiene, da diese als zentrales Bauteil für die Genauigkeit der Fräse verantwortlich ist. Genauer geht ja immer, aber so starke Schienen haben schon eine sehr hohe Genauigkeit. Normal ist die Materialstärke ja an jeder Stelle des Tisches gleich. Wenn also Bereiche der Opferplatte vom Fräser nicht erreicht werden (eine Delle), so prüfen Sie bitte zuerst noch mal die Geradheit der Frästischoberfläche (den Grundaufbau der Aluprofile und die Ausrichtung der langen Y-Schienen). Einmal überfräst, bleibt der Tisch dann zunächst auch so (wenn alle Einstellungen stimmen können Sie zum Schluss den Tisch noch mal überfräsen). Die Z-Höhe ist jetzt auf dem ganzen Tisch gleich, egal wie gut die Z-Achse ausgerichtet ist. Dann spannen Sie eine Platte (Aluplatte oder Holzplatte) auf den Tisch auf. Stärke etwa 15 mm und etwa 200 x 200 mm und überfräse diese an den Seiten im Quadrat (zur Not geht auch eine dünnere Holzplatte usw., aber verwenden Sie einen starken Fräser mit mindestens 6 mm Durchmesser (8 mm ist ideal)). Messen Sie nun dieses Quadrat nach. Wenn Sie keinen genauen Winkel haben, dann fräsen Sie eine zweite Platte und legen diese (auf Umschlag - Oberseite auf Oberseite) auf die erste Platte. Haben Sie einen Winkelfehler der Y- zur X-Achse, so sehen Sie das dann sofort und auch die Größe des Fehlers auf 200 mm (je größer das Quadrat ist, desto besser erkennen Sie den Fehler). Die lange Achse ist ja nicht einstellbar, somit sind dann Winkelfehler an dieser Fräsung am Portal zu verändern (an der Querverbindung der Wangen unten). Ein genauer Winkel genügt natürlich auch um Fehler zu erkennen. Somit ist auch die X-Achse perfekt. Die Rechtwinkeligkeit der Z-Achse ist am schwierigsten zu testen. Die Tischfläche ist ja jetzt „gerade“, somit können Sie zunächst die Rechwinkeligkeit der Z-Führungen zum Tisch messen (den rechten Winkel der X- zur Z-Achse müssen Sie ja schon bei der Vormontage absolut genau gemacht haben,  und somit sollte das stimmen. Spannen Sie in den Fräsmotor einen langen Bohrer oder genaues Rundmaterial mit mindestens 60 mm Länge ein. Nun einen Winkel von der Fräsfläche an diesen Bohrer legen und die Z-Achse rechtwinkelig zum Tisch einstellen.  Wenn Sie eine Chinaspindel verwenden, können Sie auch am Gehäuse dieser Spindel die Rechtwinkeligkeit zum Frästisch testen.  Grundvoraussetzung für eine senkrechte Z-Achse sind aber zunächst die Z-Linearführungen, die zuerst eingemessen werden müssen. An keinem Punkt dieser Einstellungen wurde eine Messuhr benötigt, es genügt immer ein genauer Winkel und/oder eine Testfräsung. Wenn Sie fertig sind überfräsen Sie einfach mal eine Platte. An der Oberfläche erkennen Sie dann sofort, ob Ihr Fräser senkrecht über der Fräsfläche steht (eine Aluplatte ist dazu ideal und der Fräserdurchmesser sollte so groß wie möglich sein).


Eine andere Möglichkeit der 90 Grad Prüfung der X und Y-Achse:
Legen Sie ein Bauteil auf die Fräsfläche und zeilen (fräsen) Sie dieses ab (A). Dazu muss natürlich ein Anschlag für das Frästeil vorhanden sein, der zuvor mit der Fräse überfräst wurde. Fräsen Sie das Testteil aber nur bis zur Hälfte der Tiefe in der Z-Achse! Dann drehen Sie das Testtauteil um (Bauteil wenden, Oberseite wird Unterseite - B) - auf "Umschlag" fräsen. Fahren Sie das gleiche Programm noch mal durch. Wenn beide gefrästen Flächen gleich verlaufen ist Ihre Fräse richtig ausgerichtet. Natürlich geht das auch mit Holz. Dieser Test wird auch bei Profimaschinen gemacht - Sie werden sich wundern, wie ungenau Ihre Fräse ist!  Die Fläche "A" muss nach der Bearbeitung nach dem Umdrehen des Bauteils aussehen, wie wenn Sie in einem Zug über diese gefräst hätten, also keine schief verlaufenden Tiefen in der Fräsung, ein Versatz der Tiefe ist durch das Umdrehen natürlich normal. Wenn dort also Probleme bestehen, so richten Sie die Querachse über die Antriebsplatte unter den Wangen der Maschine neu aus. Die Fräsen arbeiten wesentlich genauer wie Ihre Messung mit einem Winkel - Sie können solche Ungenauigkeiten nicht mit einem Winkelmesser einstellen. Nur durch das Fräsen selbst und die gefräste Fläche erkennen Sie kleinste Ungenauigkeiten.

X/Y-Ausrichtung


Das Planfräsen ist für jede Fräse die größte Herausforderung überhaupt. Im Bild sehen Sie eine Fräsfläche die von einem leicht geneigten Fräser bearbeitet wurde. Der Fräser geht vorne im Halbkreis in das Material, aber von den Schneiden im hinteren Bereich sieht man keine Berührung des Materials (dieser Neigungswinkel wurde für dieses Bild programmiert, darum ist der Winkel immer in Richtung des Vorschubs). Dieser minimale Neigungswinkel des Fräsers verursacht zwischen den Fräsbahnen eine Erhöhung (rot). Darum richten Sie den Fräsmotorhalter exakt an der Fräsfläche (Maschinenbett) aus (schon beim Aufbau über alle Achsen). Da muss wirklich alles stimmen ! Schon Abweichungen von 3/100 mm führen zu schlechten Ergebnissen! Der Fräser muss absolut senkrecht über der Fräsfläche stehen !

Einstellung der Z-Achse

 


Eine Frage eines Kunden nach einer schlechten Oberfläche der Fräsung:

Hallo Be..., die Teile sind anscheinend "aus dem Vollen gefräst". Sprich, Du bist einfach durch das Material gefahren und der Fräser stand dabei beidseitig am Alumaterial an. Das geht so nicht, da der Fräser dabei zu schwingen beginnt und links und rechts im Fräskanal "einschlägt". Das geht mit keiner Fräse......  Also, erst in einem Abstand von etwa 0,5 mm 1,5 mm tiefer, dann nochmal das Originalmaß fräsen. Um genau zu fräsen muss der Fräser immer an der gegenüberliegenden Seite frei sein, sonst schwingt so ein Fräser und die Späne drücken diesen auch noch weg in das Material, das dann eben so aussieht, wie Deine Fräsungen (die dafür eigentlich noch ganz gut sind, was die gute Qualität Deiner Spindel aussagt). Ein direkter Fräskanal ist bei Holz ,Kunststoff oder Stahl möglich, aber leider nicht bei Alu.

Also alles ganz normal.......  Einfach die Methode ändern!

Gruß Hermann

Das rattert


Die Frage eines Kunden:
hallo herr möderl, noch ein paar fragen:

1. welches messinstrument empfehlen sie mir, mit dem ich den nullpunkt des werkstückes feststellen kann
2. welches messinstrument empfehlen sie mir, um den abstand zu einem gegenstand zu messen (beispiel: genauigkeitsmessung der fräsmaschine usw.)
3. welchen schraubstock empfehlen sie für die metallbearbeitung, einen gewöhnlichen billigen maschinenschraubstock oder einen präzisions-schleifschraubstock
bitte geben sie mir auch noch händler an, wo man diese werkzeuge am besten kaufen sollte/könnte.

X/Y-Anschlag

Meine Antwort:  Was wollen Sie denn messen? Die Fräse arbeitet genauer wie normale Messmittel auf diese Länge. Richten Sie alle Achsen genau im Winkel aus. Bauen Sie die Schalter für Nullposition an, so dass diese auch überfahren werden können. Sie stellen den Nullpunkt nicht mit den Schaltern ein, sondern über den Offset von der Schalterposition ausgehend im Programm. Machen Sie sich Anschläge für X/Y-Null auf dem Frästisch aus Alu (kein Stahl!). Ab jetzt bestimmt die Fräse, wo Null ist! Überfräsen Sie diese Anschäge, dass die Fräse ihren eigenen Nullpunkt in X/Y macht. Fräsen Sie an der Anschlagposition zuerst etwas tiefer in die Holzplatte, damit Späne an der unteren Ecke nicht "auftragen - es entsteht ein Spalt zwischen Platte und Anschlag". Sie müssen diese Ecke reinigen können!  Schraubstock - für was??? Nehmen Sie eine T-Nutplatte die Sie auf der Fräsfläch großflächig aufspannen können und spannen Sie dort Ihre kleinen Alu-Bauteile über Gleitsteine ab. Diese Platte, z.B. 300 x 300 mm können Sie dann komplett auf dem Tisch abspannen in X/Y-Null an den Anschlägen. Machen Sie sich Aufspannhilfen! Wenn diese T-Nut-Platte wieder entfernt ist, können Sie wieder die ganze Fräsfläche für große Projekte nutzen. Darum auch eine Holzopferplatte, die eigentlich alle Ansprüche erfüllt. Ich baue ganze Fräsen auf meiner CNC und ich benötige keinen Schraubstock!
Bedenken Sie immer - die Fräse selbst bestimmt die Position und nicht eine ungenaue Messung mit einem " Spielzeugmessmittel unter 1000 Euro! ".

Ein eingespanntes Frästeil

 


Die Frage nach einem Schraubstock auf einer Portalfräse ist eigentlich unnötig. Ein guter Niederzugschraubstock  kostet sicher ab 300 Euro. Normal werden die Bauteile beim Einspannen in einen Schraubstock ja angehoben, darum ist jeglicher billige Schraubstock für eine Fräse ungeeignet. Niederzug besagt eigentlich nur, das das Werkstück beim Festspannen nicht angehoben wird. Machen Sie sich doch das Ganze einfach wie auf dem Bild. Eine starke Aluplatte mit genau ausgerichteten Winkeln genügt doch.

Überfräsen von Platten an der Seite



Mit zwei Schraubzwingen an den Winkeln befestigt haben Sie sehr hohe Genauigkeit und das zu fräsende Material hebt sich auch nicht an.

Aufspannvorrichtung

Wichtig ist natürlich der Rundlauf des Fräsers selbst. Billige Spindeln können einen Fehler bis zu 5/100 mm am Fräser bewirken und auch Schmutz im Spannkonus usw. hat große Ungenauigkeiten zur Folge!  Hauptsächlich sind billige Spannwerkzeuge an Ungenauigkeiten schuld. Mein Erfahrung ist, je größer der Konus, desto genauer wird dieser.
Testen Sie den Rundlauf des Fräsers zunächst statisch. Stellen Sie ein Metallstück parallel zum Fräser in sehr kleinem Abstand 1/100 mm und drehen Sie diesen mit der Hand (Bild rechts). Am Lichtspalt können Sie jeden 1/100 mm erkennen.   
Für diesen und andere Teste benötigen Sie keine Messuhr! Wie groß die Ungenauigkeit ist spielt ja keine Rolle, da Sie jegliche Ungenauigkeit beseitigen müssen und somit ist es egal ob 2/100 oder 5/100 mm Fehler war. Für eine Spindel die einen Fehler unter 1/100 mm hat, müssen Sie schon richtig Geld ausgeben ( Lagerung mit vorgespannten INA-Schrägkugellagern und die Fräseraufnahme bitte "Made in Germany" )!

Lichtspalttest


Testen Sie den Rundlauf dynamisch. Dazu stellen Sie am Fräsmotor die kleinste Drehzahl ein. Wenn Sie nur einen Schraubenzieher haben so geben Sie etwas Öl darauf, besser ist Aluminium oder noch besser ein Bleistift (Holz). Lassen Sie den Motor laufen und berühren Sie den Schaft des Fräsers (je länger der Schaft aus der Spannung ragt, desto besser - weit unten testen). Sie dürfen keinerlei Unwucht feststellen! Der Bleistift darf nicht "schwingen".

Berührungstest


Grundvoraussetzung ist natürlich, dass alles ohne Späne und total sauber ist!

Pressluft ist für diese reinigende Aufgabe natürlich klasse.

Hülse

 

Ganz wichtig ist, dass der Fräser so kurz wie möglich aus der Hülse ragt. Im Bild ist es ein 8 mm Fräser der nur 20 mm herausragt. Den Fräser immer der Frästiefe anpassen und nicht weiter heraus stehen lassen.

Verwenden Sie keine "Spielzeugfräser" so um die 0,8 bis 1,5 mm Durchmesser für Arbeiten in Metall. Mit etwa 4 bis 6 mm Durchmesser des Fräsers erreichen Sie die höchste Genauigkeit der Fräsungen.  
Arbeiten Sie nicht unter 10000 U/min, damit die Fräsung auch "schön" wird.
 
Arbeiten Sie mit dem richtigen Vorschub. In Alu mit Zweischneider 8 mm bei etwa 15000 U/min mit 200 bis 450 mm/min Vorschub. Zustellung 1 bis 3 mm.
 
Nehmen Sie das richtige Alumaterial:  AlCuMg1 (3.1325) oder  AlCuMgPb (3.1645) oder AlCuBiPb (3.1655) (je härter, desto besser) und bitte kein  AlMgSi0,5  usw.. Solche Alumaterialien schmieren den Fräser zu.
Arbeiten Sie mit dem Fräser im Gleichlauf (Fräser und Werkstück haben beim Fräsen die gleiche Bewegungsrichtung).
Machen Sie einen groben Schruppdurchgang und danach einen Schlichtdurchgang mit maximal 0,1 mm Abtrag. Ein scharfer Fräser ist natürlich Grundvoraussetzung!
 
Überstreichen Sie die zu bearbeitenden Teile leicht mit Öl (normales Motoröl).
 

kurze Spannung


Matsch

Span

volle Kiste

Mal so eine Betrachtung der Späne. So etwas wie ganz links hat weniger mit Fräsen zu tun. Im mittleren Bild sehen Sie Späne von meiner Fräse bei 8 mm Fräser (eine Seite geschnitten und glänzend, die andere Seite gestaucht und stumpf). So sehen die Späne bei einem Zweischneider mit 8 mm Durchmesser und 14000 U/min bei 400 mm/min Vorschub bei 2 mm Zustellung aus. Natürlich kann die P1 bzw. die P2 das auch.

 

Helfen Sie Ihrer Spindel bei großen Löchern usw.. Bohren Sie an der Bohrmaschine vor (einfach das Zentrum des Loches entfernen, muss ja nicht schön sein).

Das Eintauchen in das Material mag weder der Fräser, noch Ihre Spindel. Durch das Vorbohren können Sie echt viel Geld sparen (neuer Fräser, neue Spindellager).

groes Loch


Ein Beispiel einer Fräsung einer Fremdfirma:

So sollte eine Kreistasche natürlich nicht aussehen. Diese Tasche wurde entweder mit einer Steuerung mit Halbschrittauflösung gefräst, oder die Maschine selbst schwingt sehr stark und ist sicher nicht fest genug gebaut - was sicher auch stimmt.

Machen Sie minimal 1/8 Schritt oder 1/10 Schritt-Auflösung bei 5 mm Steigung wenn Sie in Alu arbeiten.

Schritte...

 

Ein Beispiel einer Fräsung mit einer "weichen Fräse". Jeder Mechaniker kennt solche Oberflächen, wenn er mit einem handgeführten Fräser arbeitet.

Es gibt bei dieser Fräse eben keinen starken Gegenhalt der Achsen der Fräse, sondern die Fräse ist "weich", wie die Hand eines Mechanikers. Dadurch entstehen solche Rattermarken, die auch bei zu dünnen Fräsern in Alumaterial entstehen können.

Schlechte Oberfläche...


mit hoher Drehzahl

ohne Schlichten

Profifräse

Oben Bilder von Fräsungen der alten P1 mit Trapezgewindespindeln und 8 mm Zweischneider als Fräser (natürlich hat die neue P1 z.B. mit Chinaspindel ein wesentlich besseres Fräsbild. Die schlechte Oberfläche ist ja auch durch die alte Suhner-Spindel bedingt). Vorschub war 500 mm/min. Die Kreistaschen sind 40 mm im Durchmesser. Links mit 12000 U/min ohne Schlichten (90 % Überlappung und pro Zustellung 1,5 mm tiefer). In der Mitte die gleiche Tasche mit 20000 U/min gefräst. Hohe Drehzahl hat schon ihre Vorteile. Rechts sehen Sie eine Fräsung einer Profimaschine von Seibold & Partner (Fräsmotorhalter mit Rz etwa 2). Wenn ich die mittlere Tasche noch feinschlichten würde, käme ich auf eine Rz von unter 5, selbst mit einer so billigen Spindel. Diese P1 läuft im 1/8 Schritt, und das ist bei den Fräsungen sogar noch zu sehen. Aber mit 1/16 Schritt wird die Fräse doch sehr langsam (bei 1,7 Nm-Motoren). Es ist eben immer ein Kompromiss zwischen Fräsergebnis und Schnelligkeit der Maschine, aber mit modernen Steuerungen können Sie 1/16 Schritt machen. Es geht bei der maximalen Verfahrgeschwindigkeit nur um das Verhalten der Motore. Ihre Steuerung kann da machen was sie will, irgendwann bleibt der Motor einfach stehen, da er keine Kraft mehr hat. Je mehr Flußwechsel das Magnetfeld im Motor machen muss, desto weniger Kraft hat der Motor (wegen der Gegeninduktion die Zeit braucht um ausgeräumt zu werden). Darum verwenden Sie digitale Endstufen, die auch bei 1/8 oder 1/10 Schritt sehr gute und genaue Zwischenschritte (bzw. einen Sinusstrom) berechnen können. Schneller und doch sehr ruhiger Lauf.


Thema Bohren:
Wenn Sie viel Bohren ( Tiefe >> 5 mm) sollten Sie eine Kugelumlaufspindel in der Z-Achse einsetzen. Die 5 mm schaffen Sie in einem Zug. Tiefenbohrungen mit einer CNC erfordern sehr hohe Geschwindigkeiten im Rückzug des Bohrers und der erneuten Zustellung. Sie können ein Loch mit z.B. 40 mm Tiefe nicht einfach bohren, sondern müssen immer wieder nach z.B. weiteren 5 mm Zustellung den Bohrer aus dem Loch ziehen, damit dieser frei von Spänen wird. Dieses Hin und Her erfordert hohe Verfahrgeschwindigkeit. Ich rede hier nicht von normalen Bohrerdrehahlen (8000 / Bohrerdurchmesser), sondern von Spindeldrehzahlen bei etwa > 9000 U/min. Und da müssen Sie den Bohrer immer wieder "freimachen" von Spänen. Also, schnell eintauchen, normal bohren, dann wieder sehr schnell raus und wieder schnell rein, dann wieder normal bohren usw..........


Rechts zwei Möglichkeiten eine Chinaspindel mit 80 mm Durchmesser zu spannen. Die linke Halterung können Sie bei der Firma Haase erwerben. Die Halter rechts habe ich für einen Kunden gemacht.

Es genügt die 80 mm-Spannung am Umfang des Motors.

Spindelhalter

Spindelhalter

Bei einer Nachfrage nach Halterungen für diesen Fräsmotor erhalten Sie einen Fräsmotorhalter der etwa der linken Halterung mit 80 mm Loch entspricht. So kann der Kunde den Motor in der Höhe einrichten. Die Befestigungsfläche rund um den Motor sollte dabei nicht unter 3000 qmm sein, da sonst der Druck auf den Motor punktuell zu groß wird (Herstellerangabe). Der Motor oben im Bild ist falsch eingespannt! Der Motor darf erst etwa 20 mm von der Unterkante am Gehäuse des Fräsmotors entfernt gespannt werden.

 

Mal zum Thema Zahnriemenantrieb. Zahnriemen müssen schon sehr hoch gespannt werden, dass diese genau arbeiten. Sind Zahnriemen zu wenig gespannt, so treten Ungenauigkeiten auf. Hören Sie sich mal das Video an (die " Wellen im Ton! "): 

http://www.youtube.com/watch?v=PzatrDOdDEo  

Nur durch genügend und richtiger Vorspannung ist eben ein Zahnriemen zu betreiben. So hat ein HTD 5 mit 10 mm Breite eine Minimalvorspannung von 5 Kg, was an der Motorwelle 10 kg Zugkraft entspricht. Rechts ein Bild, wie sich diese "Wellen" der ungenügenden Vorspannung auf die Oberfläche auswirken. Wenn Sie am Zahnriemen "zupfen" so klingt dieser schon fast wie eine Gitarrenseite, natürlich im Bass-Bereich. Sie können sich sicher vorstellen, wenn Sie einen Schrittmotor nur mit Abstandsröllchen usw. befestigt wird, was dann mit der Genauigkeit ist - so etwas geht einfach nicht. Die Lager der EMS-Maschinen halten jegliche Vorspannung des Zahnriemens aus - bis der Riemen reißt........

Oberfläche...

 

Ein Foto von der X / Z-Führung meiner Fräse. Die Konstruktion ist nicht besonders gut, aber um das geht es nicht. Sehen Sie die Aluspäne an den Führungswagen? So etwas macht den Wagen nichts aus! Keine Angst, dadurch gehen die Wagen nicht kaputt. Besser ist natürlich Holz.- oder Kunststoffschmutz direkt am Abstreifer. Darum putzen Sie nicht ständig an diesen Wagen herum, Sie reiben nur die Späne unter die Abstreifer und machen alles nur noch schlechter. Schmieren Sie die Wagen nach Vorschrift ab und lassen Sie diese ansonsten in Ruhe. Die Konstrukteure der Wagen waren sicher keine Anfänger.

 

Schmutz an der Maschine


Frage: Welche Werkzeuge benötige ich für den Aufbau?
Im Bausatz sind alle Löcher gebohrt und alle Gewinde schon geschnitten. Als Werkzeug benötigen Sie nur Inbusschlüssel, Gabelschlüssel und eine Rohrzange (Wasserpumpenzange oder gleichwertige für die Montage der Kugelumlaufmuttern).

Frage: Welche Qualität hat der Bausatz?
Dieser Bausatz ist in solider "Handwerkerqualität" erstellt. Manche Teile sind natürlich Industriequalität, wo es sein muss (Lagersitze usw.). Aber alle Teile sind CNC-bearbeitet und somit sehr genau. Bei diesen Maschinen geht es nicht um Kleinigkeiten, sondern um das gesamte Konzept und das stimmt sicherlich. Diese Maschinen stellen mit ihren doch sehr hochwertigen Komponenten und deren Leistung Industriemaschinen dar und kein Spielzeug.

Frage: Mit was kann ich die Oberfläche der Vollaluteile noch schöner machen?
Eigentlich brauchen Sie gar nichts machen, da die Teile von mir schon oberflächenbehandelt sind. Wenn Sie aber eine noch bessere Oberfläche wünschen, lesen Sie weiter. Sicher kennen Sie den Scotch-Schwamm aus dem Supermarkt (zum Pfannenreinigen). Eine Seite ist ein normaler Schwamm, die andere Seite ist dieses dunkle Scotch-Gewebe. Dieses Gewebe gibt es auch in Werkstätten als Schleifband (etwa 100 mm breit). Das schwarze Band ist feiner wie das rote Scotch-Schleifband. Auch eignen sich Schleifmittel zur Oberflächenverbesserung von Edelstahl. Einfach in einer Schlosserei oder Lackiererei fragen. Wenn die Oberfläche sauber und fettfrei ist, kann diese auch mit Klarlack lackiert werden. Alu mit Klarlacküberzug schaut einfach toll aus und die lästigen Fingerabdrücke sind Vergangenheit.

Frage: Einige Bohrungen bei der P2 sind ohne Sinn?
An der P2 sind einige Bohrungen die sinnlos erscheinen, diese Bohrungen sitzen in der Nähe von Kraftknoten und dienen für ein späteres Tuning (Knotenbleche).

Frage: Die Kugellager gehen sehr schwer auf die Lagerhülsen, was tun?
Die Hülsen sind nach DIN im Durchmesser mit Genauigkeit h7 gefertigt und die Oberfläche ist wie geschliffen (Durchmesser zwischen 19,99 und 19,98 mm). Entweder Sie erwärmen das Lager mit Lagerschale auf etwa 90 Grad und die Spindel mit Hülse im Gefrierfach auf Minusgrade, dann dürfte es wenn Sie schnell sind leicht gehen. Oder Sie nehmen Schmirgelpapier und überschmirgeln den Kugellagersitz auf der Hülse (zwar keine gute Lösung, aber es geht). Normal können Sie die Kugellager auch mit einem Rohr, das auf den Innenring des Kugellagers drückt, auf die Hülsen mit dem Hammer treiben. Meine Teile stellen eben echten Maschinenbau dar und nicht Durchmesser, die man in die Lager "schmeißen" kann (Schrott).

Frage: Kann man mit der P2 auch Stahl fräsen?
Natürlich ist das bedingt möglich. Mit einer guten Spindel und geeignetem Fräser ist das bei kleinen Durchmessern machbar. Sie müssen nur in einem geeigneten Frequenzbereich (Drehzahl) arbeiten. Mit der P1 habe ich mal Teste mit 4 mm Hartmetallfräser in Stahl gemacht und das ging auch. Aber diese Fräsen sind nicht für Stahlbearbeitung konstruiert! Erwarten Sie also keine tollen Ergebnisse. Sie können diese Art von Fräsen nicht mit einer BF20 usw. vergleichen! Für echtes Fräsen in Stahl müsste die Maschine etwa die dreifache Stabilität und das fünffache Gewicht der P2 haben.

Frage: Ich habe ein Umkehrspiel bei meinen Trapezgewindemuttern!
Wenn Sie Umkehrspiel haben, so sind die Muttern sicher nicht richtig vorgespannt. Wenn Sie mit Ihrer Fräse mehr wie etwa 4000 mm/min fahren können, dann sind die Muttern zu locker vorgespannt (einfach mit Motortest des Steuerprogramms testen).
Bei einer nötigen Verdrehkraft der Spindel (Stillstand zum Drehen) von maximal 0,10 Nm (Hebel von 10 cm mit 100 Gramm belastet)
ist die Mutter richtig voreingestellt (technisch gesagt). Wenn Sie die Spindel mit den Fingerspitzen gerade noch drehen können,

so stimmt die Einstellung auch (praktisch gesagt). Oder anders gesagt, wenn Sie die Spindel mit stromlosem Schrittmotor drehen, verspüren Sie die Gegenkraft des Motors. Spannen Sie nun die Mutter so vor, dass Sie die doppelte Kraft aufbringen müssen die Spindel zu drehen wie nur mit Motor. Das gilt für alle Bauarten der Trapezgewindemuttern. Schmiermittel für Trapezgewindeantriebe mit Kunststoffmuttern sind
z.B.:  Mobilgrease OGL 007 oder Mobilux EP 004 oder Mobil XHP bzw. Esteröl wie hier im EMS-Shop.

Frage: Welches Schmiermittel verwende ich für die Kugelumlaufwagen und Kugelumlaufmuttern?
Geschmiert werden die Wagen nach etwa 2000 km Laufleistung oder mindestens alle 6 Monate mit z.B.

Shell Alvania G 2  oder  Esso Beacon EP 2
 oder noch besser mit  Esso Beacon EP 1  oder  Aral Aralub 4034.
Nach der Erstmontage müssen alle Wagen und Muttern voll abgeschmiert werden!

Frage: Warum verfährt die Fräse mit Kugelumlaufspindeln nur bis etwa 6000 mm/min Geschwindigkeit im Eilgang?
Ganz einfach, weil die Steigung der verbauten Spindeln nur 5 mm ist. Dreht die Spindel  mit 1000 U/min so sind das 5000 mm/min Verfahrgeschwindigkeit. Andere Hersteller bauen Spindeln mit 10 mm Spindelsteigung ein, dann verfährt die Fräse doppelt so schnell. Aber bei 5 mm Steigung hat man die doppelte Auflösung der Schritte (pro Schritt nur der halbe Weg). Dadurch werden die Schritte genauer und die Fräse hat am Fräser selbst die doppelte Kraft. Auch haben günstige Kugelumlaufantriebe mit 10 mm Steigung ein größeres Umkehrspiel (etwa 8/100 mm) und sind somit ungenauer wie bei 5 mm Steigung. Noch was ganz Wichtiges. Bei etwa 1/8 Mikroschritt haben die Mikroschritte fast nicht mehr die Kraft, einen 8 mm Fräser in Alu genau zu führen. Der 2 Nm-Motor hat bei einem Vorschub von etwa 1000 mm/min im Mikroschritt etwa noch 0,2 Nm Kraft und bei einer Steigung der Spindel von 10 mm reicht das einfach nicht mehr aus um genau zu fräsen. Darum baue ich Spindeln mit 5 mm Steigung ein. Nicht so schnell, aber kraftvoll und genau. Wenn Sie „Rennen fahren wollen“, so nehmen Sie doch gleich 20 mm Steigung, aber zum Fräsen taugt dann diese Maschine sicher nicht mehr (außer in 1 mm Balsaholz). Ein Eilgang von etwa 5000 mm/min genügt für alle Fräsaufgaben, mehr ist nur „Rennen fahren“, hat aber mit Fräsen nichts mehr zu tun.

Frage: Wie genau und gerade sind die Spindeln?
Klar ist, es gibt keine geraden Spindeln oder Wellen. Einen gewissen Fehler haben alle diese Teile. Wie hoch ist nun eigentlich die Genauigkeit dieser Spindel? Nach DIN 103 darf die Stahlspindel eine Ungenauigkeit von ± 0,15mm auf 300 mm Verfahrweg aufweisen. Diese Spindeln werden im Rollverfahren hergestellt. Die Geradheit dieser Spindeln ist nach DIN 103 Tr. 10-24 mit maximal 0,8 mm Fehler pro Meter angegeben. 

Diese DIN-Werte sind natürlich viel zu schlecht um vernünftig arbeiten zu können. Die im Bausatz enthaltenen Spindeln haben eine Längenabweichung von maximal 0,04 mm pro 300 mm Länge und eine Geradheit von maximal 0,15 mm Abweichung pro 300 mm Spindellänge. Bei einer so langen Spindel wie bei der P2P kann sich diese Abweichung der Geradheit dann natürlich bis 0,5 mm auswirken. Solche langen und dünnen Spindeln sind einfach zu schwer in den „Griff zu bekommen“. Darum wird die P2P nicht mehr in der Länge 1470 mm gebaut. In Zukunft ist die P2P 1350 mm lang. Ich hatte zwar erst eine Reklamation bezüglich der Geradheit der Spindeln, aber auch schon diese ist mir zu viel und das Ausrichten der Spindeln kostet einfach zu viel Zeit. Die Länge der neuen P2P, P2L oder P1P ist mit 16 mm Spindeln sehr gut machbar. Ich arbeite die Spindeln gerade für die Fräsenbausätze wirklich sehr genau aus, aber ich kann mir auch vorstellen, wie manche Kunden diese Spindeln behandeln (wie einen Besenstiel).

Frage: Welche Opferplatte verwende ich?
Machen Sie keine Abspannplatte aus dünnen Aluprofilen auf die Maschine. Dieser Quatsch ist leider immer mehr verbreitet. Diese Aluplatten schwingen und machen die Maschine sehr laut. Sie arbeiten doch zumeist mit dem gleichen Rohmaterial, darum machen Sie eine Pressspanplatte mit mindestens 20 mm Stärke auf die Maschine und bohren dort Löcher für die Abspannung Ihrer Frästeile, wo Sie diese immer brauchen (diese Platten sind auch sehr günstig in wasserfester Ausführung zu erwerben und können sehr genau von der Fräse plangefräst werden). Eine Aluplatte ist sicher nicht plan und darum ungeeignet. Ihre Fräse als Ausstellungsstück benötigt sicher Alu, aber nicht zum echten Arbeiten. Jagen Sie einfach Holzschrauben in diese Holzplatte und schrauben Sie Ihr Fräsmaterial an (oder bohren Sie Löcher und setzen eine Gegenmutter). So eine Holzplatte kostet 15 Euro und hält mindestens ein Jahr. Bitte keine Mehrschicht- oder Tischlerplatten verwenden. Lieber MDF oder Pressspanplatten, die sind sehr leise. Eine Aluplatte kostet Ihnen 300 Euro. Für diesen Preis können Sie ewig in Holz arbeiten. Wenn Sie eine T-Nut-Platte aus Stahlguss mit minimal 20 mm Stärke haben, dann stimme ich Ihnen zu, dass diese angebracht und besser wie Holz ist (kostet minimal 700 Euro).

Frage: Ist die Maschine CE-konform?
Was Sie privat im Keller mit Ihrer Fräsmaschine machen ist Ihre Sache. Wenn Sie aber eine Fräse gewerblich betreiben, müssen Sie die Vorschriften der Berufsgenossenschaft und des TÜV einhalten. Ich habe Ihnen diese unten als .pdf zusammengestellt, was einer CE-Erklärung entspricht. Wenn Sie einen Fräsenbausatz bei mir erwerben, so müssen Sie zwangsläufig die Maschine fertig stellen und somit erlischt die CE-Erklärung, da Sie ja Änderungen an der Maschine vornehmen. Darum ist eine CE-Erklärung für einen Bausatz eigentlich Quatsch, da diese immer durch die Fertigstellung der Maschine erlischt. Lesen Sie sich die pdf-Datei mal durch, dann wissen Sie was Sache ist. Auch solche kleinen Fräsen sind sehr gefährlich. Ein 8 mm Fräser mit 15000 U/min geht durch Ihre Hand wie ein Messer durch Butter!
Gefertigt nach Maschinen-Richtlinie  (2009/127/EG  2009(93/37/EWG   2006/42/EC) > als .pdf       

WinPCNC-Grundeinstellungen sehen Sie hier: http://www.cnc-modellbau.net/winpc-nc-anleitung/index.html Geschwindigkeiten und Größe der Maschine usw. bitte auf Ihre Fräse anpassen (auch den Weg der Achse pro Schritt des Motors!).

Infos über Estlcam und Chinaspindeln >>  http://www.estlcam.de/chinaspindel.php

Sie wollen in G-Code programmieren? Dann ist das die ideale Lernseite:

http://www.lehrer.uni-karlsruhe.de/~za685/cnc/cnc_tutorial/programmierung.htm

oder diese sehr gute Seite:

http://www.mf-soft.de/cnc1/didakt2/einfuehr.htm

Drehzahl- und Vorschub-Berechnung:   Ein Service von   http://www.carbide-tools.com   

Dieser Service berechnet Ihnen die Drehzahl und den Vorschub speziell für Ihre Anwendung. Geben Sie einfach das zu bearbeitende Material, einige Werkzeugdaten und Ihre Maschinendaten an und Sie bekommen Richtwerte für einzustellende Drehzahl und Vorschub.

Material:     Welches Material wollen Sie fräsen?
Werkzeug:   Welches Werkzeug verwenden Sie?
Anzahl Schneiden:      Anzahl der Schneiden des verwendeten Fräsers
Durchmesser: mm Fräserdurchmesser des verwendeten Fräsers
Drehzahlbereich:   von U/min bis U/min Drehzahl, die bei Ihrer Fräse einstellbar ist (von-bis)
max. Vorschub: mm/s    Vorschub (Maximalwert, den Ihre Fräse sicher schafft)
                                               >>>>>>>          <<<<<<<<

Berechnete Drehzahl:     

 19800 U/min  

Berechneter Vorschub:  

 19 mm/s