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CNC-Fräsen

Aus RC-Network Wiki

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Fraese1.jpg

Im Modellbau kommen üblicherweise Portalfräsen zum Einsatz. Bei diesen liegt das Material auf einem ortsfesten Tisch, während die Fräsmotor in einem Portal über das Material gefahren wird. Im Gegensatz dazu haben traditionelle Fräsen eine ortsfeste Spindel und einen beweglichen Frästisch, auf dem das Material unter dem Fräser bewegt wird.

Eine CNC-Fräse besteht aus den folgenden Komponenten:

Mechanischer Aufbau
Der mechanische Aufbau legt die Basis zu einer gut arbeitend Fräse. Werden hier Kompromisse eingegangen, wird die Qualität der Fräse gemindert.
Obwohl viele Parameter, wie Wiederholgenauigkeit, Umkehrspiel manchmal auch Verwindungssteifigkeit separat angegeben werden, laufen alle Konstruktionmerkmale auf drei wesentliche Eigenheiten hinaus:
Steifigkeit der Konstruktion
Wird eine hohe Genauigkeit angestrebt, verbietet es sich, dass eine auftretende Last zu einer Verformung führt, die Fräser und Werkstück gegeneinander verschieben kann.
Egal, wie steif eine Konstruktion ist, sie bleibt immer elastisch (eine Kraft bewirkt immer eine Auslenkung). Daher sind zwei weitere Größen wichtig: Das Resonanzverhalten und die Auswirkung der verbleibenden Elastizität auf die Verschiebung Fräser-Werkstück.
Als Beispiel zur Verminderung der relativen Bewegung von Fräser gegen das Werkstück kann die Portalkonstruktion gesehen werden: Das gesamte Portal ist in X-Richtung beweglich gelagert und damit notwendigerweise auch die Möglichkeit einer Drehbewegung um ihren Fuß. Je steifer die Führung ist und je breiter die Auflager, um so geringer kann diese Drehbewegung ausfallen. Dennoch versucht jeder Konstrukteur den Fräser (nicht den Fräsmotor) so nah, wie möglich an diesen gedachten Rotationspunkt zu legen, um den dadurch hervorgerufenen Weg zu minimieren. Ebenso sollte man alle möglichen Bewegungsmöglichkeiten der Konstruktion durchspielen und die Auswirkung auf eine Relativbewegung von Fräse zu Werkstück betrachten.
Lagerung der Schlitten
Die Lagerung der Schlitten muss spielfrei und reibungsarm sein. Das Spiel in den Führungen ist meist gering, wird aber üblicherweise durch Hebelwirkung verstärkt. So kann eine minimale Kippbewegung in einer Führung zu einer deutlich grösseren Bewegung des Fräser führen und wird somit relevant. Somit ist nicht nur die Art der Führung und Lagerung, sondern auch ihre "Breite" wesentlich.
Antriebsspindeln oder Gewindetrieb
Auch hier ist Spielfreiheit und Reibungsarmut gefragt. Die Auswirkungen von Spiel sind Fehler in der Positionierung und Bewegung bei Lastwechsel. Die CNC-Motoren müssen die Reibung überwinden können, womit die notwendige Größe der Motoren, die maximal fahrbare Geschwindigkeit und die Anfahrparameter direkt von der Reibung der Gewindetriebe abhangt.
MAW.jpg ab hier
Elektrischer Aufbau
hier kommen die Stepper Motoren zur Sprache, ein kurzer Anriss auf Servomotoren
Weiterhin wird die StepperSteuerung betrachtet, 3 kanal, 4 und mehr Kanal.
Netzteil
Steuerungssoftware
Was macht die, wie unterstuetzt, welche Platform
Fräsmotor
--geht dann direkt weiter zu Fräsmotor


Unter CNC-Fräsen_Übersicht befindet sich eine Liste der im RCN-Wiki eingetragenen Fräsen.

Für den Modellbau geeignete Fräsen können bezogen werden über:

Einzelteile und Zubehör



Qualitative Unterschiede hat Matthias in einem Forumsbeitrag recht gut zusammengefasst:

Ich versuche noch mal kurz dir den Unterschied zwischen Billig, Preiswert, Standard und Luxus anhand einiger Komponenten zu erklären:


Rahmen und dem Portal an die auf Grund ihrer Steifigkeit und Materialwahl ausschlaggebend für ein sauberes Fräsbild und die Genauigkeit sind
B: Holzgestell (MDF, Spanplatten), verklebt und verschraubt
P: verklebtes Stahlblech
S: Aluminium-Konstruktionsprofile, Aluminiumplatten verschraubt
L: Konstruktion aus Stahlplatten/-Rohren verschweißt und die Aufnahmen der Führungen Plan gefräst.
Führungen
B: Schubladenführung
P: Gleitlagerführung, Kugelumlaufbuchsen mit frei hängender Welle
S: Kugelumlaufbuchsen mit gestützter Welle
L: Linearführung
Antriebssystem
B: Gewindestange aus dem Baumarkt
P: Ketten-Ritzel-Antrieb
S: Trapezgewindespindel
L: Kugelumlaufspindel, Zahnstangen-Ritzel-Antrieb
Fräsmotor
B: Dremel-Verschnitt aus dem Discounter für 12€
P: Dremel, Eigenbau mit Brushlessmotor
S: Frässpindel (Kress, Bosch, ...)
L: HF Spindel
Antriebe
hier gibt es eigentlich nur zwei Typen. Hier ist wohl eher das Drehmoment der Schrittmotoren ausschlaggebend.
Absaugung
B: Staubsauger
P: Staubsauger mit Zyklonabscheider - Eigenbau
S: Absauganlage (ab ca. 120€ - Zipper z.B.)
L: Absauganlage mit Feinpartikelfilter und automatischer Entstaubfunktion

Die Software ist so auswahlreich, dass ich da jetzt nicht drauf eingehe.

Diese kurze Auflistung ist nur Beispielhaft und mit Sicherheit nicht vollständig...

Du kannst jetzt alle Komponenten miteinander kombinieren. Nimmst du ein Holzgestell mit Schubladenführungen, Gewindestangen und dem billigen Drehmel, hast du deine billige Fräse. Ob du damit vernünftig arbeiten kannst ist eine andere Frage.

Legst du ein paar Euro drauf, bist du fest im Eigenbausektor. Dort kannst du mit einem goldenen Händchen sehr viel Geld sparen und deine Fräse aufwerten.

Für ein paar weitere Euro bekommst du dann fertige Komponenten die qualitativ schon recht ansprechend sind und für die meisten Hobbyfräser mehr als ausreichend sind. Die Luxus-Version können sich die wenigsten leisten die damit nur ihre eigenen Fräsarbeiten durchführen wollen. Dort sind wir dann schon im 5-stelligen Bereich, nach oben hin natürlich ohne Grenzen.