Published: Di 29 September 2020
Updated: Do 08 Oktober 2020
By Falko Klingbeutel
In Metalworking .
tags: CNC DIY router machine
Motivation
Angefangen hat alles mit dem jahrelangen Wunsch, Gehäuse für verschiedene Projekte (z.B. Touchmaxx 4000 Frontplatte), schneller und präziser fertigen zu können. Manche Leute würden dann eher zu einem 3D-Drucker raten, aber ich bevorzuge den Charme einer authentischen Holzoptik :) Außerdem wäre mit einer Eigenbau-Fräse die Verarbeitung von Aluminium eventuell auch möglich.
Der lange Weg zusammengefasst
Puuuuuh... Das war ein Akt! Die Planung ging im Februar los, mit der Recherche zu bestehen DIY CNC-Fräsen. Es war ziemlich schnell klar, dass es eine Portal-Fräse werden muss, da ein moving table bei solch einer Größe absolut unpraktikabel wäre. Nachdem ich meine eigenen Mindestanforderungen:
Bearbeitbarer Raum von min. 80x60x20 cm
Muss die Zerspanung von Holz erlauben und Aluminium wäre ein starkes nice-to-have
Und das mit einem angestrebten Budget von 1000€
bestimmt habe, ging auch schon die Bestellung für die ersten Teile raus. Zunächst wurden die Schrittmotoren und Treiber bestellt. Mit einem Arduino konnte dann schon die Toolchain vom 3D-Design in Fusion360 -> Export des Werkzeugweges -> Senden an den Arduino -> Synchrone Bewegung der Motoren getestet werden. Der Test war äußerst vielversprechend, sodass auch zügig die Linearführungen und Gewindespindeln beschafft wurden. Auf Grundlage der Längen der Führungen wurde anschließend eine Konstruktion in Fusion360 begonnen, jedoch nicht beendet, da Fusion eine grauenhafte Performance hat, wenn es um große, detaillierte Modelle geht, welche viele Subgruppen haben. Daher wurde die Konstruktion nachfolgend nur mit der Fantasie, einem Stift und etwas Papier vorgenommen.
Ab Mitte April ging die erste Produktionsphase los, bei der zunächst die Rahmen vom Tisch und Portal mit Schweißpunkten zusammengetackert wurden.
Nicht schön, aber kleine Schweißpunkte machen das Auftrennen und ändern wesentlich einfacher. Und ja... Es musste teilweise viel aufgemacht werden, weil sich entweder durch die ersten vollen Schweißnähte, Teile verzogen haben, sich vorherige Fehler fortgepflanzt haben, oder ich beim Anhalten und Festschweißen Mist gebaut habe :s
Bei der ersten Schablone war ein Loch etwas daneben, aber die zweite hat alles soooo viel einfacher gemacht :) Ab dem Zeitpunkt hieß es nur noch: Anlegen und Ankörnen.
Da mittlerweile kein Maß mehr exakt mit der Konstruktion in Fusion übereinstimmte wurde der Rest nur noch durch Anlegen, Anzeichnen, Sägen und Bohren bestimmt. Selbst, wenn etwas nicht exakt parallel verlief, konnte das durch die Spaltmaße der zahlreichen Verschraubungen kompensiert werden.
Mit zunehmendem Gewicht wurde der Werkstattkran immer hilfreicher. Vor allem, wenn es darum ging, das Portal auf die Führungsschienen am Tisch zu schieben.
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Nachdem die Z-Achse, inklusive der ersten Schrittmotorhalterung, fertig war, habe ich noch einen kurzen Funktionstest mit einer Messuhr vollzogen.
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Es folgte ein erster prototypischer Aufbau. Der erste Test, mit dem Stift einen Kreis zu zeichnen verlief wunderbar. Es stellte sich im Nachhinein heraus, dass die Stufen des Kreises durch die flexible Verbindung durch die Gummibänder entstanden. Der erste Fräsversuch mit der low-budget Fräse endete allerdings mit einem kritischen Fehler. Der Fräser hat sich, nach dem ersten Durchlauf des Kreises, aus der Spannzange gelöst und ist daher abgesackt, bis die Tiefenzustellung zu groß wurde und der Fräser brach. Dennoch war der Kreis vielversprechend rund :)
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Update 1
Mittlerweile ist es auch schon August geworden und die größtenteils entfetteten Stahlrohre haben sich rostig gelangweilt. Daher ohne groß um den Brei herumzureden: Alles auseinander bauen, entfetten, abschleifen, noch mal entfetten und dann zwei Schichten "rostvorbeugender" Sprühfarbe drauf. Danach alles wieder zusammen gebaut und für eine eine Fotodokumentation der einzelnen Schritte gemacht. Übrigens war der billige Fräsmotor echt schrecklich, sodass ich mich dazu entschieden habe, das Budget etwas zu sprengen.
Erster Testlauf mit der neuen Frässpindel. Bin super zufrieden mit dem Ergebnis :) Das Ergebnis wird sicherlich noch etwas besser, wenn der Schraubstock endlich fest mit der Tischplatte verbunden ist und das ausgefranste Holz auf der Oberseite konnte man ganz leicht mit etwas Sandpapier bereinigen.
Anschließend habe ich noch vier Abdeckungsleisten für die Ränder der Tischplatte gefertigt, sodass die Führungsschienen vor Spänen geschützt werden.
Resumée
Kosten 1250€, Zeit ~250 std.
Gruselige Maschine ist gruselig. Bei CNC-Maschinen sollte man auf jeden Fall einen Haufen Respekt mitbringen. Alles IMMER doppelt überprüfen!
Checkliste:
Kann der geplante Weg in der Z-Ebene befahren werden, oder sind noch irgendwo Schraubzwingen oder andere Blockaden im Weg?
Immer einen Trockenlauf 100mm über dem Werkstück machen. So kann man schnell sehen, ob sich die Maschine wirklich im richtigen Koordinatensystem befindet.
Die Maschine macht immer das, was man ihr sagt. Egal, ob es völliger Humbug ist!
Was lief gut? Woran muss ich noch arbeiten?
Zukunft und offene ToDos
[ ] Befestigungslöcher in der Tischplatte.
[ ] Z-Achse aus Alu
[ ] Vierte Achse
[ ] Kabelmanagement
[ ] EMV