Bauanleitung für eine CNC Fräse

© 2006 Jens Niemeyer, Hannover, Germany

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG 5

1.1 Vorwort 5

1.2 Die Konstruktion 6

2 BESCHAFFUNG DER BAUTEILE 7

2.1 Die Blechteile 7

2.2 Die Drehteile 7

2.3 Der Klebstoff 7

2.4 Kleinteile und Co. 7

3 GRUNDSÄTZLICHE VORGEHENSWEISEN 9

3.1 Grundlegendes zu den Passungen 9

3.2 Verkleben der Teile 9

3.3 Lackierung 9

4 DER RAHMENBAU 11

4.1 X-Achse 11

4.2 Y-Achse 13

4.3 Z-Achse 15

5 ZUSAMMENBAU DER KOMPONENTEN 18

5.1 Der Tisch und das Portal 18

5.2 Kabelbäume 19

6 EINZELTEILZEICHNUNGEN 21

6.1 Trapezmuttergehäuse X-Achse L1 22

6.2 Schrittmotoranschluss L6 23

6.3 Festlagerhülse Schrittmotor L2 25

6.4 Loslagergehäuse 26

6.5 Trapezmuttergehäuse Y-Achse 27

6.6 Trapezmuttergehäuse Z-Achse 28

6.7 Loslagergehäuse Z-Achse 29

6.8 Trapezgewindespindeln X,Y und Z-Achse 30

6.9 Führung Z-Achse 32

6.10 Werkzeughalter 34

Inhaltsverzeichnis

7 STÜCKLISTEN 35

7.1 Elektronik und Steuerung 35

7.2 Führungen und Trapezmuttern 35

7.3 Kugellager 35

7.4 Kupplungen 35

7.5 Verkabelung 36

7.6 Blechteile 36

7.6.1 Teile für X-Achse 36

7.6.2 Teile für Y-Achse 37

7.6.3 Teile für Z-Achse 38

7.7 Schrauben 38

7.8 Sonstiges 39

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Eine Lackierung des Rahmens ist zu empfehlen ............................................... 10

Abbildung 2: Die Oberfläche in einem glitzernden Blau ...................................................... 10

Abbildung 3: Die ersten Teile werden verklebt ................................................................ 11

Abbildung 4: Die Horizontalen Querträger X4 werden angebracht ......................................... 12

Abbildung 5: Die Querträger X5 werden angebracht ......................................................... 12

Abbildung 6: Die Versteifung der Frontseiten wird angebracht ............................................. 13

Abbildung 7: Die Frontseite wird eingepasst und verklebt ................................................... 13

Abbildung 8: Teile Y2 und Y3 werden zu einem Träger verbunden......................................... 14

Abbildung 9: Die Seitenteile werden geklebt................................................................... 15

Abbildung 10: Das Portal wird zusammen geklebt ............................................................. 15

Abbildung 11: Die Z-Achse wird mit den Teilen Z1, Z3 und Z4 begonnen ................................. 16

Abbildung 12: Die Seitenteile Z6 werden angebracht ......................................................... 16

Abbildung 13: Der Werkzeughalter setzt sich aus Z1 und Z6 zusammen................................... 17

Abbildung 14: Die IGUS Führungen werden seitlich angeschraubt .......................................... 18

Abbildung 15: Einzelteile der X-Achse ........................................................................... 37

Abbildung 16: Einzelteile der Y-Achse ........................................................................... 38

Abbildung 17: Einzelteile der Z-Achse ........................................................................... 38

Vorwort

© 2006, Jens Niemeyer, Hannover – Germany

Revision 1.1.227

Seite 5

1 Einleitung

1.1 Vorwort Sie haben soeben eine Lizenz für den Nachbau einer TRON CNC Fräse für den Hobbybereich erworben. Zusätzlich zu der im Internet veröffentlichen Informationen dient diese Anleitung als unentbehrliche Hilfe beim Bau der Fräse. Sie sollten diese Anleitung daher vor dem Beginn des Baus sorgfältig studieren und vorab alle Fragen klären.

Lasses Sie mich kurz erläutern, was mich (als Privatperson) zur Entwicklung dieser Fräse bewegt hat:

Als Jugendlicher hatte ich mich sehr viel mit dem Bau von ferngelenkten Flugmodellen beschäftigt. Durch Pubertät, Studium und letztendlich Familie kam jedoch dieses schöne Hobby dann irgendwann gänzlich zum erliegen. Sechzehn Jahre später jedoch zündete durch eine eBay Anzeige der Funke erneut, und ich begann mich wieder diesem Hobby zu widmen. Hatte man „früher“ noch seine Rippen mit Schleifblock und Laubsäge angefertigt, schien es heute zum guten Ton zu gehören eine CNC-Fräse mit dieser unliebsamen Arbeit zu beschäftigen.

Viele Recherchen führten dazu, dass ich ein Plan einer kleinen, kostengünstigen Fräse erwarb und diese erfolgreich nachbaute. Dies hatte jedoch zur Folge, dass ich nicht nur Modellbau-infiziert war, sondern zudem noch dem „Fräsen-Bauen“ verfallen bin. Ich plante daher diese Ihnen nun vorliegende Fräse (Mit dem schönen Namen TRON, denn „nomes est omen“) bei der ich versuchte einige „Kinderkrankheiten“ meiner „alten“ Fräse auszumerzen.

Als Konstruktionsziele hatte ich mir folgende Eckpunkte gesetzt:

1. Eignung zum exakten Fräsen von Balsa, Sperrholz und ggf. CFK-Platten

2. Aufspannmöglichkeit für n- Standardbalsabrettchen (100x1000mm)

3. Semi-Professionelle Führungen (keine Schubladenführungen, oder Silberstahlwellen oder was man auch sonst immer vorfindet)

4. Bau sollte ohne eigenen „Maschinenpark“ möglich sein.

5. Kosten für die Maschine unter 1000€ (exklusive Steuerung)

6. Optisch ansprechende Maschine (das Auge fräst mit!) und viel Spaß beim Bauen (der Weg ist das Ziel).

Wenn Sie also auf der Suche nach den Punkten 1. – 6 ebenfalls sind, dann wird Sie die TRON nicht enttäuschen!

Viel Spaß beim Nachbau Jens Niemeyer

Hannover 2006

Die Konstruktion

© 2006, Jens Niemeyer, Hannover – Germany

Revision 1.1.227

Seite 6

1.2 Die Konstruktion Die Konstruktion besteht im Wesentlichen aus 3mm Stahlblechen (St-37) die auf einer Laser- oder Wasserstrahlanlage von einem Dienstleister geschnitten wurden. Die Bleche sind dabei mit jeweils 20mm breiten Steckungen versehen und werden mit einem spezial Stahlkleber (Henkel, Loctide 330) formschlüssig verbunden. Diese Verbindung hat sich in der Praxis durchgesetzt und ist für den angestrebten Anwendungsfall mehr als ausreichend ausgelegt.

Als Führungen kommen ausschließlich moderne Gleitlager der Firma IGUS zum Einsatz. Sie haben den Vorteil, neben der kleinen Bauform, dass die benötigten Teile günstig zu bekommen sind. Die Genauigkeit ist zudem mehr als ausreichend. Gegenüber Stahlwellen, wie sie häufig in Selbstbau-CNC-Fräsen zum Einsatz kommen, haben sie den weiteren Vorteil, dass durch eine Verschraubung mit dem Gehäuse ein Durchbiegen der Achsen vermieden wird.

Die benötigten Drehteile für die Fräse wurden auf ein Minimum reduziert und stellen keinen großen Anspruch an das Fertigungsverfahren. In dem entsprechenden Kapitel zeige ich Ihnen auf, wie Sie günstig an diese Teile gelangen.

Die technischen Daten der Maschine können Sie der folgenden Tabelle entnehmen:

Verfahrweg X/Y/Z 1000/500/50mm

Material St-37 (Bleche), Aluminium (Drehteile)

Führungen DryLin Führungen WS-20 der Firma IGUS

Spindeln TR16x4

Antrieb Insgesamt 4 Schrittmotoren (2 Stück für die X-Achse)

Gewicht Ca. 45Kg

X-Achse

© 2006, Jens Niemeyer, Hannover – Germany

Revision 1.1.227

Seite 11

4 Der Rahmenbau In den folgenden Kapiteln wird der Zusammenbau der Fräse in einzelnen Baustufenfotos detailliert erklärt. Bitte lesen Sie vor dem Verkleben der Bauteile diese Anleitung durch und folgen Sie den Anweisen genau.

4.1 X-Achse Sie beginnen mit dem Bau der beiden Seitenteile X1 sowie der Querträger X3 und X6. Kleben Sie diese Bauteile rechtwinkelig zusammen.

Abbildung 3: Die ersten Teile werden verklebt

Nachdem Sie die Teile zusammengefügt haben, können Sie bereits die horizontalen Querträger X4 verkleben. Dies ist anzuraten, da durch Sie eine erhöhte Stabilität erzielt werden kann und so die Verklebung der Konstruktion besser zum Aushärten fixiert ist.

X-Achse

© 2006, Jens Niemeyer, Hannover – Germany

Revision 1.1.227

Seite 12

Abbildung 4: Die Horizontalen Querträger X4 werden angebracht

Nun müssen Zunächst die vorderen und hinteren Querträger X5 angebracht werden.

Anschließend kleben Sie die Versteifung X7 zusammen mit den Vorder- und Rückseiten ein.

Die Arbeiten an der X-Achse der Fräse sind somit abgeschlossen. Nach einer gründlichen Reinigung des Gestells können Sie mit dem Lackieren beginnen.

Abbildung 5: Die Querträger X5 werden angebracht

Y-Achse

© 2006, Jens Niemeyer, Hannover – Germany

Revision 1.1.227

Seite 13

Abbildung 6: Die Versteifung der Frontseiten wird angebracht

Abbildung 7: Die Frontseite wird eingepasst und verklebt

4.2 Y-Achse Begonnen wird die Y-Achse mit der Erstellung eines Doppel-T Trägers aus den Teilen Y2 und Y3. Zum rechtwinkeligen Ausrichten können Sie die Steckungen der beiden Seitenteile Y1 verwenden.