Meine CNC-Fräse - klein aber fein und genau

Eigentlich wollte ich gar keine CNC-Fräse, sondern einen Kreuztisch oder Koordinatentisch. In der Bucht verkaufte jemand einen solchen Tisch, der speziell umgebaut werden sollte. Die Original- pindeln sollten raus und gegen etwas Vernünftiges getauscht werden. Man könnte auch Schrittmotoren anbauen - und zufällig liegt noch eine Z-Achse dazu passend rum. Also gut - das sehen wir uns mal an. Nach langer Email-Konversation stand das Konzept. Beim Fräsen des Tisches passierte leider ein Fehler, und der bereits bezahlte Tisch war Schrott. Wir einigten uns darauf, gegen Aufpreis eine richtige CNC-Fräse als Ersatz zu bauen. Und so stand die CNC-Fräse dann irgendwann in meinem Hausgang.

So wie links im Bild zu sehen ist, kannte ich die CNC-Fräse. Rechts unten ist das, was der Paketfahrer von der Post in unseren Hausgang gestellt hatte. Ich bin ganz schön baff gewesen, als ich das Chaos gesehen habe. Gott sei Dank ist der Transport wider Erwarten gut gegangen. Nach dem Auspacken sah die Welt schon wieder besser für mich aus. Trotzdem Glück gehabt.

Als Steuerplatine - Leistungselektronik - kaufte ich ein vorsündflutliches "Brett", im wahrsten Sinne des Wortes mit ein; das noch dazu einen unauffindbaren Fehler hatte. Glück im Unglück war die Tatsache, dass die Platine nach Tausch von Elektronikteilen nicht lief, und lt. Hersteller nicht zu reparieren sei. So kam ich auf diesem Umweg zu einer modernen Steuerung von Nanotec - die SMC11. Die liefert mit zusätzlicher Kühlung der Treiber ICs die 2,5 Ampere für die Minebea Motoren. Als Parallel Interface für die Ansteuerung vom PC ist ein Board von Langenfeld eingesetzt. Ab hier ist die Leistung vom "Bauer" der Fräse zu Ende. Die Verdrahtung der Maschine und der zusätzlichen Komponenten war meine Aufgabe. Bis die Maschine zum ersten mal lief war eine Menge zu tun. Aufbau eines Netzteils, Einbau aller Komponenten in ein Gehäuse und Verdrahtung der Motoren und Endschalter.

So sah die CNC-Fräse aus, als die Steuerung und Verkabelung fertig waren. Im Bild sieht man einen braunen Klotz auf der Y-Achse. Das ist der Träger für die Aluminium- Spannplatte. Als erstes musste nun die Trägerplatte aus Hartpapier plan gefräst werden. Das kann nur auf der Maschine selbst gemacht werden, weil die Platte nur so genau gefräst werden kann.

Links oben, die Abdeckhaube eines PCs ist nicht wieder zu erkennen. Die Seiten aufgebogen und hartgelötet. Vier Löcher für die Befestigung unter der Spannplatte gebohrt, und einen Kupferbogen eingelötet. Und fertig ist die Wanne, die das Kühlwasser auffangen soll. Die Wanne und die Spannplatte werden mit O-Ringen gegen die Hartpapierplatte abgedichtet. Rechts die fertig aufgebaute Wanne

Damit Kühlwasser fließen kann, braucht man eine Pumpanlage. Der Eimer ist eine Waffel- Verpackung, Unter dem Deckel ist eine Wohnwagen Pumpe zu sehen. Die Schwanenhalsdüse ist aus einem Grillanzünder. Für vorne habe ich eine Messingdüse gedreht. Und der grüne Schlauch ist aus einem Baumarkt. Die Lösung funktioniert und ist für ein paar Euro realisierbar. In der Mitte des Eimers ist noch ein Teesieb als Filter angebracht.

Die CNC-Fräse steht in meiner Bastel- und Computerbude. Damit die Staubentwicklung und die Spritzerei nicht so heftig ist, habe ich noch einen Schutz aus Plexiglas drum herum gebaut. Das sind vier Scheiben, die unten alle ein U-Profil haben, und zwei davon seitlich ein Winkelprofil. Die Scheiben können so auf die Wanne aufgesetzt werden und sind untereinander durch die Winkel seitlich steckbar. Vier kleine Schrauben sind in jeder Scheibe in gleicher Höhe eingebaut. Sie stehen mit dem Schraubenkopf einige Millimeter heraus, so dass sie mit kleinen Ring-Gummis zusammengehalten werden können. Rechts sieht man, dass die Proxon durch eine Kress ersetzt wurde, sowie auch der Halter. Auch eine Minimalmengen Kühlung ist anstatt der Pumpenanlage montiert. Das soll nicht heißen, dass die Proxon und die Pumpenanlage nicht mehr benutzt werden. Das braune "Ding" unter der Spindel ist eine Absauganlage.

Die kleine Maschine hat einen Verfahrweg X/Y von je 180 Millimeter und Z 80mm. Die Motore haben einen Schrittwinkel von 1,8 Grad, also 200 Schritte. Bei Mikrostep der Steuerung von 8 für X und Y, und 16 für Z ergibt das bei einer Steigung der Spindel von drei Millimeter eine Auflösung ( 3 mm : 1600 Mikro-Schritte) von 0,001875 mm je Schritt. (Achtel Mikroschritt). Das Ergebnis ist entsprechend. Rechts oben das Bild zeigt eine Platine für einen USB-Serial Converter-Chip (FT232RL) im SSOP-28 Gehäuse. Das lässt sich kaum noch löten - aber Fräsen geht. Links sieht man die Platine von meinem Mega8 Testboard . Die Halter und Spannvorrichtungen sind auch mit der CNC-Fräse gefertigt. Unter der Platine ist ein Vakuumtisch zu sehen.

Die Platinen werden mit Stichel gefräst. Links das Bild zeigt einen Gravierstichel. Rechts ist eine Stichelschleifmaschine zu sehen. Eine alte Deckel - aber gut in Schuß.

Als Fräs-Software habe ich mich für Mach3 entschieden. Mach3 ist eine Profisoftware, und zudem noch preislich erschwinglich. Ich benutze die Originalversion in Englisch. Vom Hersteller werden einige Tools zum Ändern der grafischen Oberfläche sowie der Funktionalität bereitgestellt. Auch eine Beschreibung in Form von Wiki- Pages ist verfügbar und jedem zugänglich. In meine Oberfläche ist, wie links ersichtlich, Werkzeug vermessen eingebunden.

Werkzeug vermessen und ein Handrad habe ich als Erleichterung eingebunden und hierfür die Scripts geschrieben. Diese beiden Themen sind auf extra Seiten unter Elektronik abgelegt.