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

Wenn Sie CNC-Teile suchen, lesen Sie doch mal auf dieser Seite von Heinrich Mandl: http://www.mandl.it/die-einkaufsliste/

Der Aufbau der P3 Cobra ist eigentlich ganz einfach. Zu den grundlegenden Arbeiten hier einige Videos, die noch erweitert werden - kommt noch:

Vormontage:   Z-Achse    X-Achse    Anmerkungen zur X-Achse usw.    X-Führung ausrichten    X-Achse montieren    Z-Achse vormontieren  Frästisch P3

Natütlich ist dieses Wissen auch für die Kunden der P1/P2 wichtig - darum bitte ansehen... (die P1 ist aber eigentlich viel einfacher aufgebaut).

 

 

Viele Kunden fragen immer, welche Leistung die Fräsen von EMS haben. Der Unterschied zwischen P1 und P2 und P3 ist wie zwischen VW-Polo, Audi A4 und Audi A6. Mit jeder meiner Fräsen können Sie eigentlich alles machen, fragt sich nur wie schnell und wie perfekt das Ergebnis aussehen soll. Es ist eben die Entscheidung des Kunden und des Geldbeutels…

Die eigentliche Frage ist aber, wie stark sind die Maschinen im Vergleich zur Konkurrenz? Und da kann ich Sie beruhigen, denn diese Maschinen liegen in ihrem Preisniveau sicher 40% über der Leistung anderer Angebote (auch bei Angeboten von Firmen die viel mehr kosten, aber die Kunden glauben immer, teuer ist auch gut). Vergessen Sie bitte auch nicht die angetriebenen Muttern dieser Maschinen, die einfach Spaß machen und hochgenau laufen. Lange angetriebene Spindeln sind ein Teil überholter Technik und einfach nicht mehr zeitgemäß.

Manche Hersteller machen ja immer noch freitragende Führungsstangen und den Antrieb mit Trapezgewinde und fahren als Auto dann einen Ferrari. Ich mache Kugelumlauf-Linearführungen und angetriebene Kugelumlaufmuttern und fahre einen alten VW-T4. Warum wohl? Das sehen Sie an den Preisen meiner Fräsen.

 

Frage: Sind für die Linearführungen Anschläge in das Profil gefräst (Bild rechts beachten)?

Antwort: Eine Anschlagkante in ein Profil zu fräsen ist nicht möglich. 2 zeigt die Schräge an, an der die gefräste Kante im Profil anliegen würde. 2a ist die Fläche, die vom Hersteller der Linearschienen für einen Anschlag vorgesehen ist und nur diese ist genau geschliffen. Wenn also eine Einfräsungskante wie bei 3 an der ungenauen Schräge der Linearführung ansteht, ist das keine Anschlagkante. Unter 4 ist zu ersehen, was ein echter Anschlag ist. Die Fräsung im Profil ist ja genau, aber das Profil selbst ist ungenau. Darum entsteht bei einer sehr kleinen Einfräsung eine sehr ungenaue "Anschlagkante" und noch dazu an der Schräge der Führung unten, die nicht genau eingeschliffen ist. Schon die Tiefe der Einfräsung verändert den Abstand zur Linearführung. Aber tiefer kann man nicht einfräsen, da ja noch Nutensteine verbaut werden und die Materialstärke würde dann im Profil nicht mehr ausreichen. Und nun bitte keine Fragen mehr nach Anschlagkanten, das geht nicht und bringt nichts. Und jede Firma die behauptet, sie fräse Anschlagkanten in Profile, sollten Sie mal auf meine Seite leiten...

 

Anschlag der linearführung

Frage: Meine Spindel mit Mutter ist angular nach CD ausgerichtet, aber seitlich (radial) "schlägt" diese um fast 0,1 mm.

Antwort: Dass die Mutter immer genau zentrisch im Kunststoffhalter montiert ist, ist schwer machbar. Es können bis zu 6/100 mm Abweichung zum Zentrum sein. Eine Meßuhr wie unten dargestellt, zeigt dann zwar bei einer Umdrehung 12/100 mm an, aber der Fehler wird ja vom Zentrum aus gemessen. Da meine Kunden aber nur noch einen Fehler von "Null" akzeptieren, werden die Mutternhalter in Zukunft auch noch radial einstellbar gemacht. Es werden also drei Schrauben (1) gesetzt, mit denen man die Mutter im Halter zentrieren kann. Das können Sie auch bei allen älteren Mutternhaltern ohne dieses System selbst machen. Einfach drei Löcher bohren, bis der Bohrer an der Mutter ansteht (der Mutter ist das egal, diese ist viel härter wie Ihr Bohrer). Dann ein Gewinde rein und eine Madenschraube einschrauben. Das Gewinde braucht nicht bis zur Mutter gehen, ist ja Kunststoff und die Schraube macht den Rest selbst. Achten Sie aber bitte bei Muttern mit 5 mm Steigung (2) auf die richtige Seite der Bohrung, nicht dass Sie die Schraube in die Kugelumlenkung rein jagen (zu sehen an der Fläche ohne Bohrung). Bei 10 mm Steigung gibt es das nicht, da können Sie überall bohren. Sie können das auch im eingebauten Zustand später machen (wenn die Fräse schon fertig ist), da die 6 Befestigungsschrauben der Mutter ja nicht geöffnet werden müssen und sich die Ausrichtung der Mutter im Halter angular ja nicht ändert. Es bleibt alles, wie es ist und Sie können trotzdem einstellen.

Angetriebene Mutter zentrieren

 

Wenn Sie den Höhenschlag der Spindel messen wollen, dann darf sich die Spindel nicht mitdrehen! Sie messen ja nicht im Kugelkanal selbst, sondern am Wulst (4), der bei der Herstellung der Spindel entsteht. Und dieser "Wulst" kann bis zu 5/100 mm Fehler haben, was normal ist, bei allen gerollten Spindeln. Darum die Spindel festhalten und dann die Mutter drehen. Eine Auflage (3) ist hilfreich, wenn die Mutter noch nicht in der Fräse eingebaut ist, da dann die Spindel in der Mutter genau ausgerichtet bleibt beim Drehen mit der Hand. Diese drei Schrauben mache ich also bei allen Mutternhaltern in Zukunft, dann können auch "Genauigkeitsfanatiker" wieder ruhig schlafen...

Mesung

Messaufbau

 

Immer die Frage nach der Befestigung der Endschalter (was kein Mensch braucht) oder noch wichtiger die Befestigung der Referenzschalter.

„Ist da was vorgesehen?“, das ist die typische Frage der Kunden. Ich denke mir dann immer; Sie wollen eine Fräse aufbauen und betreiben und können keinen Schalter an ein Aluteil anschrauben? Sie brauchen ja nicht mal schrauben, ankleben genügt ja auch.

Wie soll ich wissen, mit welchen Schaltern meine Kunden arbeiten (Reedschalter, normale mechanische Schalter, Initiatoren oder Lichtschranken). Stellen Sie sich ein Fenster vor, bei dem beim Aufmachen ein Kontakt geschlossen werden muss. Wo und wie würden Sie dann diesen Kontaktgeber anbauen? Genau so müssen Sie bei einer Fräse mit den Schaltern denken. Es muss doch nur ein Kontakt in irgendeiner Form betätigt werden. Wo und wie können wir ja mündlich bei der Übergabe der Fräse klären, aber wie soll ich bei den hunderttausend Möglichkeiten einer Kontaktbefestigung eine klare Aussage treffen? Alle Vorbereitungen meinerseits sind „für die Katz“, da jeder Betreiber einer Fräse andere Schaltelemente verwendet. Darum bitte nicht mehr diese unsinnige Frage – „haben Sie für die Befestigung der Schalter schon etwas vorgesehen?“.  Schauen Sie sich meine FAQ-Seite an, dort steht genügend Wissen über Referenzschalter und damit müssen Sie klar kommen. Ich will Ihnen ja auch nicht vorschreiben, mit was Sie arbeiten. Das würde eine Vorbereitung aber bedeuten! Sie können ja auch ganz ohne diese Schalter arbeiten. Nehmen Sie eine Kamera und fahren Sie die Fräse auf XY-Null an einem Kreuzmarker. Dann sagen Sie dem Programm, dass dort der absolute Nullpunkt ist. Jeder macht es eben anders. Würde ich aber nicht machen, ich arbeite mit XY-Anschlag und Referenzschaltern, wobei der Schaltpunkt eigentlich egal ist, da nach dem Schalten über den Offset im Programm zum eigentlichen Nullpunkt gefahren wird. Versuchen Sie also nicht, den Schaltpunkt so genau wie möglich einzustellen oder den Schalter verschiebbar zu machen, das bringt nichts! Schalter ran, egal wo am Nullpunkt und dann per Software den absoluten Nullpunkt bestimmen und anfahren (machen alle Profis so). Dann können Sie auch mal von Zeit zu Zeit den Anschlag überfräsen oder den Tisch abziehen und dann sagen Sie dem Programm in dessen Parametern eben,  dass sich Null geändert hat (Offset verändern) und schon passt alles wieder.

Wenn Sie eine „Käsefräse“ mit „Käseschaltern“ kaufen, dann sind die Befestigungspunkte und die Schalter zumeist vom Hersteller festgelegt und Sie erhalten dann auch noch eine „Käsebefestigung“ dieser Schalter dazu. Aber nicht bei EMS.

 

Frage: Wie lang müssen die Schleppketten für die Y bzw. X-Achse sein?

Antwort: Eine Schleppkette mit einem Meter Länge macht etwa 1,45 Meter Weg, je nach Biegeradius (1) und Befestigungspunkt!!! Mittig schafft diese das, aber wenn Sie vom Anfang aus rechnen, brauchen Sie für den gleichen Weg natürlich 0,7 Meter mehr Schleppkettenlänge (2). Ich kann doch nicht wissen, wo bei Ihnen der Anfang und das Ende der Schleppkette ist. Auch kenne ich den Typ Ihrer Schleppkette nicht (3/4). Bei Bild 4 ist die Länge des Bogens Durchmesser durch 2 mal 3,14 (Halbkreislänge).

Darum nehmen Sie einfach ein Stahlmassband und rollen das so ab, wie der Verlauf Ihrer Schleppkette sein soll, dann haben Sie die Länge. Vergessen Sie bei der Bestellung die Befestigungsteile der Kette nicht. Der Biegeradius der Kette soll etwa 7 bis 10-fach dem Kabeldurchmesser entsprechen, sonst gehen die Kabel vorzeitig kaputt. Kaufen Sie gute Ketten!!! Z.B. von Igus! Staubgeschützte oder geschlossene Ketten bringen im Hobbybereich nichts, da die Reinigung unmöglich ist. Bedenken Sie immer, dass die Kette ja nach beiden Richtungen arbeiten kann (5) und somit muss die Kette ja bei richtiger Anordnung nicht so lang sein. Weg plus halben Biegedurchmesser der Kette x 3,14 ist Länge der Kette. Plus Befestigungen, die beidseitig mit je 40 mm angesetzt werden sollten. So, und nun rechnen Sie mal schön selber nach...

Schleppkette

 

Frage: Wie srark werden die Schrauben der Fräse angezogen? Es ist echt ein Drama, bei meinen Kunden!

Wichtig!!! Wie stark müssen die Schrauben an der Maschine angezogen werden? Auf dem Bild sehen Sie eine M6 Schraube die mit zwei Muttern bestückt ist. Spannen Sie eine solche Schraube in den Schraubstock ein und drehen dieser den „Kopf“ ab. Dann wissen Sie, was so eine Schraube aushält. Und immer zwei Muttern nehmen, da die Schraube bei einer Mutter zumeist das Gewinde aus der Mutter reißt. Das können Sie mit M5, M6 oder M8 Schrauben machen (liegen der Fräse ja als Reserve bei). Von dieser Kraft nehmen Sie nun etwa 50 %, um die Schrauben an der Fräse zu befestigen – dann sind Sie auf der richtigen und sichern Seite (und schmeißen Sie bitte Ihren Drehmomentschlüssel weg, da Sie ja gar nicht das richtige Drehmoment kennen und damit auch nicht umgehen können. Wer einen Drehmomentschlüssel braucht ist entweder im Atomkraftwerk tätig (nachweispflichtig) oder ein totaler Leie, der Angst vor Schrauben hat). Bei normalen Gabel.- oder Innensechskant-Schlüsseln können Sie eigentlich immer Ihre ganze Körperkraft zum Einsatz bringen. Mit Hebel-Verlängerung sollten Sie vorher testen und vorsichtig handeln. Sollte nicht die Schraube, sondern Ihr Schlüssel kaputt gehen, so schmeißen Sie bitte dieses Werkzeug sofort in den Müll (IKEA-Innensechskant usw.).

Zu Ihrer Info: Nach DIN-Norm ist bei einer Stahlschraube in Alumaterial die Einschraubtiefe auf 1,5 mal dem Schraubendurchmesser anzusetzen. Bei Einschraubungen in ein Alu-Profil stirnseitig beträgt die Schraubengewindelänge 2,5 mal des Schraubendurchmessers, für einen dauerhaften Halt (Aluprofil mit einseitiger Öffnung zur Profilinnenseite). Bei geschlossenen Profillöchern würde ich Schraubendurchmesser mal 2 oder etwas geringer empfehlen (meine Meinung zu eigentlich allen Verschraubungen von Stahlschrauben in Alu oder Aluplatten, und so werden auch alle EMS-Maschinen gebaut, wenn möglich).

 

Schraubentest

Nun fragen viele Kunden, warum ist denn eigentlich diese P1 schwächer wie z.B. die P2 oder die Cobra ?

Zunächst muss klar sein, dass starke Profile, Aluminiumplatten und Führungen wie bei der P2 oder der P3 Cobra natürlich ungesehen schon >30 % mehr Leistung bringen. Aber nun zu den konstruktiven Sachen.

A: Sehen Sie den großen Abstand der Antriebsspindel zum „Abtrieb“, also dem Fräser unten. Das erzeugt natürlich einen sehr großen Hebelarm, den gute Führungen zwar schaffen, aber es wird dennoch zu mehr Schwingungen und Ungenauigkeiten kommen wie bei der P2. Dieser Abstand ist hauptsächlich für die geringere Fräsleistung verantwortlich.
B: Der kleine Abstand der Portalführungen führt zu einer höheren Belastung der Linearführungen und damit zu einer höheren Verwindung. Je größer der Abstand, desto mehr Kraft kann übertragen werden. Auch das werden die Linearwagen aber sicher schaffen, aber eben auch mit etwas weniger Leistung wie bei der P2.
C: Es ist zwar ein langer Linear-Wagen montiert, aber zwei Wagen mit einem größeren Abstand sind einfach besser. Dieser Wagen ist aber gut vorgespannt, dennoch ist dessen Leistung gegenüber der P2 – Lagerung viel geringer.
D: Die Wange ist 15 mm stark und auch nicht so breit wie bei der P2. Daraus ergibt sich natürlich auch ein Leistungsverlust des Portals ( Wange ) gegenüber der P2.
E: Nur eine Querstrebe ist eigentlich zu wenig. Macht zwar nur einen sehr geringen Verlust gegenüber der P2 aus, aber mehr ist einfach besser. Entscheidend ist dabei, welche Opferplatte montiert wird und wie diese befestigt ist.

In Summe werden Sie aber alle diese Abweichungen als Modellbauer nicht merken (Sie fräsen ja keinen Stahl). Aber aus all den genannten Gründen ist die P1 einfach schwächer wie die P2 und ist dennoch eine der stärksten Fräsen in ihrem Preissegment (also keine Angst). Sie werden sicher begeistert sein. Die P1 ist ja immer noch 100 % stärker wie viele andere Angebote am Markt ;-)

P1 Erklärung

 

Frage: Wie wird denn eine Spindelunterstützung gemacht?

Eine Unterstützung der Spindel muss günstig und einfach sein. Darum hat EMS dieses System entwickelt. Auf dem Bild sehen Sie einen Träger von oben der außermittig gelagert ist. Unten am Träger ist eine Aluplatte, die zwei Aufgaben hat. Erstens trägt diese die Spindel, zweitens wird diese bei der Kollision mir der angetriebenen Mutter zur Seite gedrückt. Natürlich ist neben der angetriebenen Mutter ein Kunststoffstreifen montiert, an dem sich das Dreieck der Unterstützung wegdrückt und somit weder die Kugelumlaufmutter noch die Zahnriemenscheibe berührt. Diese außermittige Lagerung bewirkt aber, dass die Spindel ideal mittig „aufgehängt“ ist.  Der Abstand der Unterstützung zur Spindel beträgt direkt bei nahender Mutter etwa < 0,5 mm. Somit kann die Unterstützung später wieder frei unter die Spindel schwingen und diese tragen. Der Auflagepunkt der Spindel wird mit Gummi belegt, damit nichts beschädigt wird und alles sehr leise ist. Auch ist die Spindel ja gefettet und "flutscht" sehr leicht.

Spindelunterstützung

 

Wie wird der Fräsmotorhalter montiert?

Rechts der Fräsmotorhalter mit 80 mm Durchmesser, der an fast allen Maschinen zum Einsatz kommt. Warum steht dort oben? Ist es nicht egal wie dieser Fräsmotorhalter montiert wird? Es ist nicht ganz egal! Der Fräser "A" dreht zu 98 % rechts herum. Darum kommt eine Gegenkraft "B" auf das Gehäuse des Fräsmotors. Der Halter schließt sich somit bei Belastung. Sind die Schrauben der Spindeleinspannung links und nicht richtig angezogen, öffnet sich der Halter und gibt die Spindel "frei". Ist nur eine Kleinigkeit <2%, aber machen Sie das bitte so, dann brauchen Sie die Frässpindel auch nicht durch zu starkes Klemmen zu zerquetschen.

Dieser Halter wurde jetzt mal von "Freunden" bei der Audi AG nachgemessen. Die maximale Differenz zwischen Auflage an der Z-Achse und Rundung, in der die Spindel befestigt ist, war < 3/100 mm. Einen genaueren Halter gibt es nicht am Markt.

 

Fräsmotorhalter 80 mm Durchmesser

Viele Kunden fragen, warum die P1 als doch günstige Fräse auch angetriebene Kugelumlaufmuttern erhält. Ganz einfach; es handelt sich dann um Standardspindeln, ohne Abdrehungen an den Enden usw., es kann also jegliche Spindel mit Mutter verbaut werden. Ich bin ja schon älter und wenn kein Nachfolger zur Verfügung steht, kann der Kunde im Fehlerfall einfach die Spindel mit Kugelumlaufmutter ausbauen und diese komplett zur Firma NEFF zum Service senden. Der Mutternhalter selbst hält ja ewig, aber eine Spindelmutter kann bei schlechter Behandlung natürlich auch mal ausfallen (keine oder falsche Schmierung, fräsen von Steingut ohne Schutz usw. usw.). Aber selbst der Mutternhalteblock kann von Jedermann zerlegt und neu gelagert werden, was aber sicher nicht stattfinden wird. Ich will, das meine Kunden ihre Maschinen auch ohne mich in der Zukunft warten können, darum diese angetriebenen Muttern. Diese angetriebenen Mutter sind einfach nur gut. Es gibt keinerlei Ungenauigkeiten und Probleme durch nicht ausgewuchtete oder ungerade Spindeln und diese Mutternhalter haben echt Kraft. Bauen Sie keine Spindel mit aufwändigen Fest.-und Loslagerlösungen und dann noch mit Schrittmotorhalterungen und Wellenkupplungen mehr ein. So eine angetriebene Mutter löst alle Ihre Probleme.

Die digitalen Leadshine Microstep Driver DM556, DM856 usw.

Für alle, die die elektrische FAQ noch nicht gelesen haben, hier noch mal eine der wichtigsten Einstellungen.

Diese Endstufe ist in der Lage, die angeschlossene Verkabelung mit den Schrittmotoren elektrisch einzumessen. Erst dann haben Sie idealen und ruhigen Rundlauf und Geschwindigkeit der Motore an Ihrer Fräse.

Am SW 4 (Schalter 4) können Sie die 50 % Stromabsenkung im Stillstand einstellen.

Wenn Sie diesen Schalter unter Strom (also das Netzteil eingeschaltet aber ohne Fahrfunktion) einfach zweimal ein- und wieder ausschalten (egal aus welcher Stellung), so stellen diese Endstufen intern die richtige Art der Bestromung für Ihre Motore und die Verkabelung ein, dieser Wert wird dann für immer gespeichert (nicht den Betriebsstrom, den bestimmen Sie!). Dieser Vorgang ist hörbar und dauert maximal 5 Sekunden. Immer wenn Sie eine Einstellung an diesen Endstufen verändern, müssen Sie diesen Vorgang wiederholen. 

 

 

Ein Kunde wollte wissen, woran er einen guten oder schlechten Fräser unterscheiden kann, darum hier für alle.

Natürlich gibt es Spezialfräser für Kunststoffe, Holz usw., aber hier mal eine allgemeine Betrachtung.  Im Bild sehen Sie vier Teile. Teil 1 und 2 mit 10 mm Durchmesser, Teil 3 und 4 mit 8 mm Durchmesser. Nun zum Teil 3 und 4. Was denken Sie, ist 4 schwerer wie 3? oder ist der Fräser 2 schwerer wie der Fräser 1? Zuerst überlegen, dann weiterlesen! Der Fräser 2 ist ein Vierzahnfräser, genau wie der Fräser 1 und sogar länger. Aber das Material ist unterschiedlich. Fräser 2 ist HSS Material beschichtet, Fräser 1 ist grobes Hartmetall. Der Fräser 2 wiegt 38 Gramm, der Fräser 1 wiegt 63,7 Gramm!? Wie ist das möglich, beide sind doch aus "Stahl"? Aber dem ist eben nicht so, da normaler HSS-Stahl natürlich nicht die Bestandteile von Hartmetall hat (Hartmetall ist kein Stahl!). Das Gewicht von Fräser 3 ist 36,8 Gramm und der Bohrer wiegt 29,7 Gramm - unglaublich oder? Was lernen wir also daraus? Je schwerer ein Fräser ist, desto mehr Leistung hat dieser und desto härter ist dieser (natürlich auch im Preis). Aber ein Feinkorn-Hartmetallfräser für z.B. 46 Euro hält mehr aus wie 10 Stück beschichtete HSS Fräser für 6 Euro das Stück. Auch ist natürlich wichtig, ob es ein Grob.- oder Feinkornhartmetallfräser ist. Was Sie in ebay an Hartmetallfräsern aus China kaufen ist fast immer unterste Qualität (auch bei deutschen CNC-Anbietern als Zwischenhändler!). Kaufen Sie lieber bei deutschen Fachfirmen wie weiter unten beschrieben, dann sparen Sie echt Geld und haben gute Fräsergebnisse - und sparen Geld. Vor zwei Tagen wollte ich den Schaft eines 12 mm Feinkornfräsers um 5 mm kürzen. Kein Problem, dachte ich. Eine Flex (125 mm Scheibe) und einfach durchschneiden. Zwei Scheiben habe ich benötigt, da der Fräser "härter" war wie die Flexscheibe. An solchen Beispielen sehen Sie, was Qualität ist. Nun denken Sie sicher, aber ich fräse doch nur Aluminium, da ist die Qualität des Fräsers doch egal (Stahl ist immer härter wie Alu). Falsch!!! Alumaterial hat Zusatzstoffe wie Si oder Mg usw. Diese sind wesentlich härter wie Ihr HSS-Stahlfräser und zerstören dessen Schneide. Prüfen Sie also das Gewicht des Fräsers, je schwerer, desto besser...    https://de.wikipedia.org/wiki/Hartmetall

Fräser


Noch ein Tipp.

Nehmen Sie einen Magneten und testen Sie damit den Fräser. Hartmetall ist nicht so magnetisch wie Stahl. Sie werden dann sofort merken, was Qualität ist.

 


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, bzw. nur Ärger - 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 (Befestigungspunkt), der bei Belastung entsteht. Verstanden?

Aufstellung der Maschine

Warum haben die Fräsen so starke Führungen?

Es taucht immer wieder eine Frage der Kunden auf:  „Warum machen Sie so starke Führungen (25 mm oder sogar 35 mm) an den Portalbalken der X-Achse“?

Die Antwort ist eigentlich ganz einfach.  Durch diese starken Führungen werden die Maschinen im Aufbau zu „Zwittern“, halb Alufräse, halb Stahlfräse.  Bei der P2 ist z.B. das Gewicht der Führungen etwa so groß, wie das Alugewicht des Balkens. Das Aluprofil und die Stahlführung haben natürlich total andere Resonanzpunkte, aber beide Partner haben das nötige Gewicht, sich gegenseitig zu bedämpfen. Will das Alu schwingen, hält es der Stahl davon ab und umgekehrt. Auch mit 20 mm Führungen wäre diese Achse natürlich machbar und auch sehr gut, wobei natürlich zunächst konstruktive Argumente dagegen sprechen würden (Freiraum für die Kugelumlaufmutter usw.). Aber dann noch den Balken aus der Resonanz zu führen, würde noch viel mehr Aufwand bedeuten. Eine 35 mm Führung ist nur 30 % teurer, als eine 25 mm Führung  und hält durch die hohe Belastbarkeit auch noch ewig. Diese Überlegung trifft natürlich auch zum Teil auf die Z-Achsen zu. Bei der Tischachse (Y-Achse) sind die Führungen natürlich überdimensioniert, da dort auch 20 mm Führungen genügen würden. Aber in Bezug auf Genauigkeit und Montierbarkeit haben die 25 mm Führungen echte Vorteile gegenüber 20 mm oder Spielzeug wie 15 mm Führungen. Natürlich halten diese Führungen durch ihre Leistung auch ewig, was für die Kunden ja auch wichtig ist.

Nicht alle Kunden bauen die Fräsen genau auf, aber diese starken Führungen in allen Achsen können bei falschem Aufbau sogar die Aluteile verbiegen, ohne Schaden zu nehmen. Ein sehr wichtiges Argument für starke Führungen und deren Lebensdauer. Auch werden nur Führungen verbaut, wo die Linearkugellager in X-Anordnung ausgeführt sind. Dadurch werden kleine Montagefehler und Ungenauigkeiten weitgehend eliminiert, ohne dass die Führungswagen ungenau laufen oder zu stark belastet werden. Kugelumlaufführungen in O-Anordnung haben da ganz andere Probleme.

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 Gadus S2 V220, Aral Aralub HLP2 oder einem anderen guten und "ungefüllten" Fett (keine Zusatzstoffe wie PTFE oder Graphit usw.)! Das Feff sollte "Lichtdurchlässig" sein - braun oder blau. Nach der Erstmontage müssen alle Wagen und Muttern voll abgeschmiert werden! Schmieren Sie "sehr langsam", damit das Fett Zeit hat, sich im Bauteil zu verteilen! Die Erstschmierung der Teile bitte nach einer Woche wiederholen. Beim ersten Verfahren der angetriebenen Muttern schmieren Sie bitte auch die Spindel auf der Seite der Zahnriemenscheibe mit Fett ein, damit sich der Hohlraum des Mutternhalters vollständig mit Fett füllt (etwa 5 bis 10 Gramm). Bis nichts mehr reingeht und das Fett von der Zahnriemenscheibe weggeschoben wird.

Kennen Sie das Schlagwort „Eine Maschine Verstiften“?

Eigentlich ist das Verstiften einige Bohrungen an den richtigen Stellen für Passstifte zu setzen (nach dem Aufbau und dem genauen Ausrichten der Maschine).  Vor etwa 20 Jahren habe ich Spinnereimaschinen für Garn (Open-End-Spinnerei) aufgebaut. Diese waren aus etwa 8 Sektionen mit je 16 Spinnstellen aufgebaut und etwa 25 Meter lang. Alle Sektionen wurden von einem Riemen mit nur einem starken Antrieb quer durch angetrieben, der in allen Spinnstellen eine Drehzahl der Rotore von etwa 100000 U/min erzeugte. Einmal ausgerichtet musste diese Maschine natürlich dann für immer so wie aufgebaut und ausgerichtet bleiben. Darum wurden die Maschinen nach der Fertigstellung verstiftet (" bleib für immer wie du bist! "). Verstiften geht immer von Vollmaterial in Vollmaterial!

Eine Maschine wird also immer erst nach dem Aufbau und dem genauen Ausrichten der Komponenten verstiftet und nicht schon im Vorfeld!

Wo ist das Verstiften einer EMS-Maschine eigentlich sinnvoll? Es gibt nur eine Stelle an der alten P2, wo dies sinnvoll ist (die P3 und die neue P2 hat damit kein Problem, da 16 Stück M8 Schrauben den Portalbalken fixieren). Der X-Balken des Portals der P2 ist zwar mit 6 Stück M8 Schrauben befestigt, aber bei einer extremen Kollision kann sich dieser Portalbalken in Richtung Y-Achse verdrehen. Der Balken hat ja einen Belag aus 15 mm Vollmaterial vorne, darum sollten durch die Wangen Bohrungen in dieses Material gesetzt werden und dort können dann Passstifte eingetrieben werden (4 Stück durch die Wangen, je oben und unten links und rechts). Besser ist, in diese Bohrung ein Gewinde zu schneiden und einfach eine Schraube einzuschrauben ( z. B. M6 ). Dann ist die Stellung des Portalbalkens für immer fixiert und auch wieder lösbar. Vor dem exakten Ausrichten der Maschine ist das ja nicht machbar und somit im Vorfeld ein absoluter "Schmarrn" (den manche Fräsenhersteller schon im Vorfeld machen), darum kann ich das beim Bausatz auch nicht vorbereiten (ist für den normalen Betrieb der alten P2 ja auch nicht nötig, ist nur ein Vorschlag für "Genauigkeitsfanatiker"). An der neuen P2 ist z.B. am Festlager der X-Achse ein Loch für das nachträgliche Verstiften vorgesehen - eben für diese Fanatiker.

 

Die Kunden fragen immer nach T-Nut-Platten aus Metall. Wenn Sie das wirklich wollen, dann sehen Sie bitte hier nach:

 

Sehr gute und große Platten (auch Sonderlösungen) finden Sie bei: 

http://www.vakuumtisch.de/index.php?page=categorie&cat=54

 

oder Stangenware bei:

https://www.isel.com/germany/de/t-nutenplatte-pt-25.html

 

ich verbaue immer solche Profile (wie auf den Bildern in meiner HP):

http://www.tecwalker.com/profiltechnik-1086.html

 

 


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 0,2 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

 

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 oder beim Verfahren Wau, Wau machen!

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 (Film auf CD ansehen)!

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. Bei der P1 ist ein breiter Stein eingebaut, aber auch dessen Montage geht mit dem magneten recht gut.

Einführen der 6 mm Steine


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

Y-Schienenbefestigung

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

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

Entgegen früherer Ausführungen wird immer nur eine Tellerfeder auf der Seite der Befestigungsmutter untergelegt. Die Feder ist nur für Einstellarbeiten wichtig, zum Schluß wird diese voll zusammengedrückt.

Innen muß der Kunststoff immer voll am Alumaterial der Maschine anstehen (an beiden Enden der Spindel).

Fixierte Spindeln

 

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 (sehen Sie sich lieber die Videos an):

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. Das Problem ist, dass z.B. Loctite eigentlich nur mit Stahl richtig reagiert.

!  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: Möchte mal wissen, warum alle "minimal" schmieren und nicht "maximal"? 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).

Info zu den Aluminiumsorten:

Aluminium (lat.: alumen, "Alaun"), chem. Zeichen Al, metallisches Element aus der 3. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente PSE, Ordnungszahl 13, 
mittlere Atommasse : 26,9815.
 Die Dichte beträgt 2,699 g/cm³, der Schmelzpunkt liegt bei 660.2 °C, der Siedepunkt bei 2467 °C. 
Aluminium tritt allerdings
 nur in Verbindungen wie : Feldspat, Ton oder Bauxit auf. Gewonnen wird Aluminium aus Bauxit, wobei zunächst reines Aluminiumoxid (Tonerde) hergestellt wird. Diese wird durch Elektrolyse in Aluminium und Sauerstoff zerlegt. Für die Herstellung von 1000 kg Aluminium werden ca. 4000 kg Bauxit, 500 kg Elektrodenkohle, 170 kg Ätznatron, 75 kg Kryolith und bis zu 15000 kWh Strom benötigt. 

AlCuMgPb (3.1645) EN AW 2007

(haupts. Rund und Flach)
Zusammensetzung: in Gew.-%
Cu 3,3 - 4,6
Mn 0,5 - 1,0
Mg 0,4 - 1,8
Pb 0,8 - 1,5
 
Sehr gut zerspanbar
(Bohr- und Drehqualität)
 
Werte für Durchmesser bis ca. 60 mm:
Zugfestigkeit 370 - 470 N/qmm
Streckgrenze 250 - 325 N/qmm
Härte 100 - 140 Brinell
Wärmeleitfähigkeit 1,3 - 1,5 W/cm °C

AlCuBiPb (3.1655) EN AW 2011

(haupts. Rund)
Zusammensetzung in Gew.-%
 
Cu 5,0 - 6,0
Bi 0,2 - 0,6
Pb 0,2 - 0,6
 

Sehr gut zerspanbar
(Bohr- und Drehqualität)
 
Werte für Durchmesser bis ca. 60 mm:
 
Zugfestigkeit 370 - 410 N/qmm
Streckgrenze 270 - 315 N/qmm
Härte 110 - 130 Brinell
Wärmeleitfähigkeit 1,4 - 1,6 W/cm °C

AlMgSiPb (3.0615) EN AW 6012

(haupts. Rund)
Zusammensetzung: in Gew.-%
Si 0,6-1,4
Mn 0,4-1,0
Mg 0,6-1,2
Pb 0,4-2,0

Sehr gut zerpanbar
Werte für Durchmesser bis ca. 60 mm
Zugfestigkeit 275-390 N/qmm
Streckgrenze 200-370 N/qmm
Härte 80-120 Brinell
Wärmeleitfähigkeit 1,5-1,9 W/cm °C

AlMgSi0,5 (3.3206) EN AW 6063

(haupts. Rund, Flach, Wkl, Rohr)
Zusammensetzung in Gew.-%
Si 0,3 - 0,6
Mg 0,35 - 0,6
 
Sehr gut eloxierbar 

Werte für mittlere Querschnitte:
 
Zugfestigkeit 215 - 260 N/qmm
Streckgrenze 160 - 230 N/qmm
Härte 70 - 80 Brinell
Wärmeleitfähigkeit ca. 1,86 W/cm °C

AlMgSi1 (3.2315) EN AW 6082

(haupts. Rund und Vierkant)
Zusammensetzung: in Gew.-%
Si 0,7-1,3
Mg 0,6-1,2
Mn 0,4-1,0
gut zerspanbar, gut eloxierbar
Werte für Durchmesser bis ca. 60 mm
Zugfestigkeit 300-350 N/qmm
Streckgrenze 240-320 N/qmm
Härte 95-105 Brinell
Wärmeleitfähigkeit 1,5-1,9 W/cm °C

Al99,5 (3.0255) EN AW 1050

(haupts. Blech)
 
Zusammensetzung in Gew.-%
Al 99,5
Beimengen 0,5
 
Sehr gut verformbar und schweißbar Bedingt eloxierbar, schlecht fräsbar
Werte für Dicken ab ca. 6 mm:
Zugfestigkeit 75 - 110 N/qmm
Streckgrenze 20 - 60 N/qmm
Härte 22 - 35 Brinell
Wärmeleitfähigkeit ca. 2,2 W/cm °C

AlMg3 (3.3535) EN AW 5754

(haupts. Blech)
 
Zusammensetzung in Gew.-%
Mg 2,6 - 3,6
Meerwasserbeständig
eloxierbar


Werte für Dicken ab ca. 6 mm:
Zugfestigkeit 190 - 250 N/qmm
Streckgrenze 80 - 140 N/qmm
Härte 50 - 80 Brinell
Wärmeleitfähigkeit ca. 1,5 W/cm °C

AlMg1 (3.3315) EN AW 5005

(haupts. Blech)
 
Zusammensetzung in Gew.-%
Mg 0,7 - 1,1
 
Gut lackier- und eloxierbar
Gut verformbar
 


Werte für Dicken bis ca. 10 mm:
Zugfestigkeit 145 - 185 N/qmm
Streckgrenze 80 - 120 N/qmm
Härte ca. 47 Brinell

AlCuMg1 (3.1325) EN AW 2017
(haupts. Blech)
Zusammensetzung: in Gew.-%
Si 0,2-0,8
Cu 3,4-4,5
Mn 0,4-1,0
Mg 0,4-1,0
Sehr gut zerspanbar
(Bohr- und Fräsqualität)
Werte für Dicken bis ca. 50 mm
Zugfestigkeit 385-460 N/qmm
Streckgrenze 245-340 N/qmm
Härte 95-130 Brinell
Wärmeleitfähigkeit 1,3-1,7 W/cm °C

AlMg4,5Mn (3.3547) EN AW 5083
Aus diesem Material werden die EMS-Fräsen gefertigt
(Blech)
 
Zusammensetzung in Gew.-%
Mn 0,4 - 1,0
Mg 4,0 - 4,9
 
Gut schweiß- und zerspanbar
Meerwasserbeständig

Werte für Dicken ab ca. 6 mm:
Zugfestigkeit 275 - 315 N/qmm
Streckgrenze 125 - 180 N/qmm
Härte 70 - 100 Brinell
Wärmeleitfähigkeit ca. 1,1 W/cm °C

DURAL®

(Blech und Rund)
 
Bei Dural®-Aluminium handelt es sich um eine hochfeste Legierung, die eine hohe Härte und Zugfestigkeit aufweist.
 
Der Begriff DURAL® ist geschützt, es gibt aber vergleichbare günstigere Legierungen. Dies ist zum Beispiel die rechts beschriebene Legierung AlZnMgCu1,5
 
ca. Werte für DURAL®
Zugfestigkeit 420 - 500 N/qmm
Härte 115 - 135 Brinell

AlZnMgCu1,5 (3.4365) EN AW 7075

(Blech + Rund)
 
Zusammensetzung in Gew.-%
Cu 1,2 - 2,0
Mn 0,3
Mg 2,1 - 2,9
Zn 5,1 - 6,1
 
Hohe Festigkeiten und zerspanbar
Werte für Dicken von ca. 12 - 50 mm:
Zugfestigkeit mind. 550 N/qmm
Streckgrenze ca. 450 N/qmm
Härte ca. 140 Brinell


Fräserinfo:

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

Oder sehr günstige "Wechsler":     hier  

Oder die "ATC Spindelmotore":   http://de.aliexpress.com/cheap/cheap-atc-spindle-motor.html   (auch mit Werkzeugwechsler)

Oder Spindeln der Firma Mechatron: hier   (HF-Motorspindel 8022 inkl. vorprogrammiertem Umrichter).

Ein guter Frequenzumrichter wird  hier gezeigt.   Die Einstellung von FU sehen Sie hier  oder  hier

Eine gute Spindel ist aber auch diese Frässpindel: http://www.sorotec.de/shop/Fraesmotoren-neu/hf-spindeln-manuell/srt-spindeln/HF-Motorspindel-luftgek-hlt-2-2kW-inkl--5-Meter-Anschlusskabel.html

Sie suchen einen FU (Frequenz-Umrichter)?     http://www.mandl.it/hinweise-zur-altersschwachen-fu-aktion/   

Klibo.de Klinger & Born GmbH (EBay)      Klibo.de Klinger & Born GmbH (Webseite mit Onlineshop)

Wenn Sie viel mit Fräsern mit sehr kleinem Durchmesser arbeiten (z.B. 1 mm in Holz usw.) sollten Sie keine Kress oder Suhner Spindel verwenden. Diese Frässpindeln halten sehr lange, wenn diese bis etwa 20000 U/min betrieben werden. Geben Sie aber Vollgas (was bei sehr kleinen Fräserdurchmessern nötig ist), ist ein baldiges Ende vorprogrammiert. Auch sind diese Spindeln bei hoher Drehzahl sehr laut.

Für Gravierarbeiten, Platinen fräsen oder eben Fräsungen in leichtem Material mit sehr kleinen Fräsern sind Drehstromspindeln viel besser. Diese Hochfrequenzspindeln gibt es ja inzwischen auch zum guten Preis bis 40000 U/min. So eine für sehr hohe Drehzahl gebaute Spindel können Sie dann „gemütlich“ mit 28000 U/min arbeiten lassen, ohne dass die Spindel Schaden nimmt. Unter 12000 U/min arbeiten Sie ja eigentlich eher selten und somit können Sie mit diesen höchstfrequenten Spindeln auch alle anderen Fräsungen machen.  Achten Sie aber dann auf das benötigte Drehmoment, was so ein 8 mm Fräser in Alu benötigt!

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 schlecht...

Wasser und Strom verträgt sich bei so billigen Spindeln einfach nicht ;-) Bitte die Spindel gut erden ( PE ) und die ganze Maschine mit ( PA ).

Normal genügt bis 6 mm Fräserdurchmesser eine 1,5 kW Spindel für jedes Material. Nur wenn Sie viel mit 8 mm oder noch größeren Fräsern in Alu „wühlen“, sollten Sie eine 2,2 kW Spindel kaufen.

Fast alle Spindeln in dieser Preisklasse kommen ja aus China, darum sind die Preise zwar sehr unterschiedlich, die Qualität ist aber fast immer gleich im Preissegment bis 350 Euro  (achten Sie aber auf einen geschliffenen Konus für die Spannhülsenaufnahme!). Wichtig ist auch 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 4000 U/min (besser noch 5000 U/min), gerade bei Vektorregelung kommen Sie nicht tiefer, ohne die Spindel zu beschädigen (zu hoher Strom bei zu wenig Kühlung). Machen Sie als unterste Drehzahl minimal etwa 5000 U/min, damit die Fräse nicht schwingt.

 

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. In Zukunft werden alle Muttern von EMS vormontiert ausgeliefert!

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. Beide Kugellager mit etwa >1 kg drücken und dann beide Schrauben anziehen. Das gleichzeitige Vorspannen ist ganz, ganz, ganz wichtig!!! Einmal eingestellt bleibt die Vorspannung für immer. Das Ausrichten der angetriebenen Muttern zum Portal wird durch Verdrehen der Spindeln gemacht und nicht durch Änderungen am Zahnriemen.

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 <1 kg ja nicht schaffen), so sollte sich der untere Riemen maximal 0,2 mm heben (besser noch < 0,1 mm). Im Bild ist die Antriebsplatte der P3 mit einem 1400 mm langen HTD 5 mm Riemen (jetzt HTD 3 mm). 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 7 kg Zahnriemenvorspannung (5 kg sind ideal, also in Riemenrichtung und nicht beim Drücken durch Ihren Finger!). Ab 10 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 Gadus S2 V220, Aral Aralub HLP2 oder einem anderen guten und "ungefüllten" Fett (keine Zusatzstoffe wie PTFE und Graphit usw.)!  
Nach der Erstmontage müssen alle Wagen und Muttern voll abgeschmiert werden!!! Schmieren Sie "sehr langsam", damit das Fett Zeit hat, sich im Bauteil zu verteilen!

Kugelumlaufwagen


Verwenden Sie bitte keine Wellenkupplung wie im Bild, damit erreichen Sie keine hohe Drehzahl der Spindel und auch keine Genauigkeit. Im Test war die Drehzahl der Spindel und damit die Verfahrgeschwindigkeit um 40 % kleiner, wie mit einer normalen Klauenkupplung.

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. 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. 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).

Bei den neuen Fräsen von EMS sollten die Profile nur noch mit Leder, Filz oder anderen dämpfenden Materialien voll gefüllt werden. Blei oder Sand sind zu schwer und beeinträchtigen die Dynamik der Fräse.

 

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 P2 bzw. P3 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:

Wichtig!   Machen Sie diesen Test natürlich auch in der X-Richtung !!!
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 wie nötig.

Verwenden Sie keine "Spielzeugfräser" so um die 0,8 bis 1,5 mm Durchmesser für Arbeiten in Metall. Mit etwa minimum 4 mm bis 10 mm Durchmesser des Fräsers erreichen Sie die höchste Genauigkeit der Fräsungen (je größer der Durchmesser des Fräsers, desto genauer sind die Ergebnisse).  
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 400 bis 750 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 im Vollschritt gefräst (was ich nicht glaube), oder die Maschine selbst schwingt sehr stark und ist sicher nicht fest genug gebaut, was hier am Boden der Kreistasche sehr gut sichtbar ist (das gleiche Muster wie zwei Bilder weiter unten). Solche Muster in der Seitenwand entstehen aber auch bei einer schlechten Frässpindel (Lagerspiel so um die 2 bis 3/100 mm) und bei zu kleiner Drehzahl des Fräsers.

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...


Noch ein Beispiel einer Fräsung mit einer "weichen Fräse".

"A" ist das "Seitenschwingen" der Z-Achse. Bei der Überfahrt einer Fläche gerät die Z-Achse in Schwingung und macht erhebliche XY-Wege an der Fräsoberfläche. Grund ist eine ungenügende oder spielbehaftete Lagerung der Z-Achse mit zu wenig Gegenhalt zur Querachse (X-Achse). Der Fräsmotor schwingt "im XY-Kreis" und "hüpft" auch in der Höhe (der Fräser macht was er will - nicht schlimm, schaut aber etwas komisch aus).

"B" ist das Schwingen des Balkens der Fräse (die X-Achse in Querrichtung, da keinerlei Gegenhalt). Solche wiederkehrende Muster sind auch an sehr teueren Maschinen zu finden wenn z.B. die Kugeln der Kugelumlaufwagen beschädigt sind oder das Festlager der Querachse beschädigt ist (spielbehaftet). Bei diesem gezeigten Muster gehe ich davon aus, dass kein vorgespanntes Festlager vorhanden ist und die Antriebsspindel frei schwingt (ungenügende Konstruktion oder Einstellung).

"C" ist eine schlechte Frässpindel oder ungenügend Gewicht und Gegenhalt an der Frässpindel selbst. Dieses Problem ist nur mit einer guten Frässpindel (gute Lager) oder mit sehr viel Gewicht an der Frässpindel selbst zu lösen. Selbst Maschinen mit Linearführungen haben diese Probleme, wenn eine billige Spindel im unteren Drehzahlbereich läuft. Natürlich hat eine starke Fräse damit erheblich weniger Probleme, wie eine sehr schwache Maschine. Auch der verwendete Fräser spielt dabei eine entscheidende Rolle. Eine sehr schräg liegende Schneide (>40 Grad) kann solche "Einschläge"  weitgehend vermeiden. Bei schwachen CNC-Fräsen oder Frässpindeln geht das auch mit sehr hoher Drehzahl des Fräsers >20000 U/min.

"D" ist die Summe der obrigen Fehler ;-)

Bei "A" und "B" spielt anscheinend auch noch die Richtung der Fräsung eine Rolle, da sich anscheinend die Achsen in verschiedenen Fräsrichtungen anders "verkanten" und einen anderen Gegenhalt bringen (mit Linearführungen ist so etwas ausgeschlossen). 

Schlechte Fräse...


"Schön ist anders".

Aber der Preis einer Fräse macht eben die "Musik", was eben der Qualität der Fräsergebnisse entspricht...

 

 

mit hoher Drehzahl

ohne Schlichten

Profifräse

Vorabinfo - die P1 wir nicht mehr gebaut und war meine "schwächste Maschine".

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..........


Zahnriemen müssen schon sehr gut gespannt werden, dass diese sehr genau arbeiten. Wenn Sie am Zahnriemen "zupfen", so klingt dieser schon fast wie eine Gitarrenseite, natürlich im sehr tiefen Bass-Bereich, aber schon hörbar. Sie können sich sicher vorstellen, wenn einen Schrittmotor nur mit Abstandsröllchen usw. befestigt wird, was dann mit der Genauigkeit ist - so etwas geht einfach nicht. Sind Zahnriemen zu wenig gespannt, so treten Ungenauigkeiten auf (Umkehrspiel und Schwingungen im Antrieb). Hören Sie sich mal das Video an (die " Wellen im Ton! "): 

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

Dieser ungleiche Vorschub entsteht durch nicht zentrisch laufende Zahnriemenscheiben. Eine Umdrehung der Zahnriemenscheibe bringt z.B. 5 mm Vorschub an der Spindel und genau alle 5 mm treten dann diese Muster wie rechts auf. Dieses Problem entsteht also entweder durch eine nicht zentrische Befestigung der Scheibe auf einer Welle (zu großer Innendurchmesser der Bohrung oder außermittige Bohrung oder eine einfach schlecht gefertigte Zahnriemenscheibe, wo der Bund nicht zentrisch zu dem Zahnkranz abgedreht wurde (wie manchmal bei Chinaware)). Schon 0,3 mm zentrischer Fehler der Scheibe bringen fehlerhafte Ergebnisse wie rechts im Bild. Es entsteht eine Änderung der Vorschubgeschwindigkeit, was besonders bei schwachen Maschinen mit einer Änderung des Materialabtrags verbunden ist. Wenn Zahnriemenantriebe eingebaut werden, dann nur mit absoluter Qualität. Und genau das macht den Antrieb z.B. der P3-Cobra eben so teuer und macht sehr viel Arbeit bei der hochgenauen Bearbeitung.

Nachtrag: Auch schlechte Kugelumlaufführungen hinterlassen solche Muster im Fräsmaterial, wo Sie den Abstand der Kugeln in den Kugelumlaufwagen dann an der Oberfläche des Fräsmaterials sehen (zumeist etwa alle 3,2 mm).

Oberfläche...

Schlechte und nicht zentrische Zahnriemenscheiben hinterlassen ihr Fräsbild auf dem Material. Auch schlechte Kugelumlaufführungen machen so ein Bild.

 

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. 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 oder P3 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 oder P3 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.

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 Gadus S2 V220, Aral Aralub HLP2 oder einem anderen guten und "ungefüllten" Fett (keine Zusatzstoffe wie PTFE oder Graphit usw.)! Das Feff sollte "Lichtdurchlässig" sein - braun oder blau. Nach der Erstmontage müssen alle Wagen und Muttern voll abgeschmiert werden! Schmieren Sie "sehr langsam", damit das Fett Zeit hat, sich im Bauteil zu verteilen! Die Erstschmierung der Teile bitte nach einer Woche wiederholen. Beim ersten Verfahren der angetriebenen Muttern schmieren Sie bitte auch die Spindel auf der Seite der Zahnriemenscheibe mit Fett ein, damit sich der Hohlraum des Mutternhalters vollständig mit Fett füllt (etwa 5 bis 10 Gramm). Bis nichts mehr reingeht und das Fett von der Zahnriemenscheibe weggeschoben wird.

Nehmen Sie einfach irgendein "Seifenfett", also Fett, das durchsichtig ist und keine Feststoffe enthält wie z.B. PTFE usw.

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

 

Mehr Wissen und allgemeine Sachen über CNC-Maschinen: hier