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Letzte Bearbeitung: 01.04.2017, 12:20

4.1.2 X-Y-Z-Maschine (Fräsplotter 2)

 

 

Der Fräsplotter 1 hat ja nun bereits schon vor einiger Zeit 20-jähriges "Jubiläum" gehabt. Ich habe mich entschlossen, die Fehler aus dem Fräsplotterprojekt in einem neuen Projekt zu vermeiden und neue Ideen einfließen zu lassen.

Zunächst werde ich hier mal die Entstehung "bloggen":

Durch eine nette Mail von einem Leser wurde ich animiert, meinen neu begonnenen Fräsplotter wieder vom Dachboden herunter zu holen. Ich hatte ihn dort hin verbannt, weil ich wieder mal am falschen Ende gespart hatte und ganz billige Motoren eingekauft hatte. Diese Motoren waren zudem unipolar, so dass sie so recht zu keiner Steuerung passen wollten.

Nun ja ich holte also den angefangenen Automaten vom Dachboden und betrachtete ihn erst einmal. Eigentlich war das Teil ja bislang sehr stabil und gut gelungen, wenn nur nicht der schlappe Motor gewesen wäre:


Wie du siehst, ist die neue Version zunächst schon einmal auf einem Stückchen Arbeitsplatte montiert, bzw. diese Arbeitsplatte ist Teil der Maschine. Das ist extrem solide und die Arbeitsplatte war ein Rest aus dem Baumarkt für günstiges Geld. Auch ist gut zu erkennen, dass nun richtiges Holz eingesetzt wurde. Spanplatte hat den Nachteil, dass sie sich schlechter mit der Raspel bearbeiten lässt und zudem ein wenig labiler ist als gutes Leimholz. Auf dem Bild sehen wir also wieder die Schubladenauszüge, die Gewindestange und den Motor.

Der Profi verwendet dafür sogenannte Linearvorschübe, die dann oft aus Aluminium und Stahl gefertigt sind.
Ich besann mich jedoch auf Schubladenauszüge aus dem Baumarkt, weil ich noch nicht so genau wusste, ob die Maschine jemals laufen würde ...

Die Schubladenauszüge wurden nun im rechten Winkel angeordnet, da einzelne Auszüge in einer Richtung zwar enorm stabil sind,  aber in der Querrichtung dazu sehr labil.  Die alte Konstruktion "wabbelte" in Z-Richtung etwas, das war nicht schön. Also ersann ich dann die "90-Grad-Konstruktion":

 

Hier sehen wir nun, wie die Schienen im 90-Grad-Winkel angebracht sind. Somit ist kein Wackeln mehr möglich. Die Leiste links im Bild ist übrigens auf die Arbeitsplatte aufgeleimt. Dazu verwendete ich den blauen, wasserfesten Ponal-Leim. Dann wurden zunächst die Ausziehschienen an der quadratischen Leiste befestigt und dann erst an der Grundplatte und an den seitlichen Leisten. Das Trägerbrett für die X-Achse (quer im Bild) wurde dann auf die quadratischen Leisten aufgeschraubt. (Vorbohren und einfach "Spaxe" benutzt)

Im nächsten Bild sieht man die schlechte Lagerung, die mangels Ideen so entstanden ist. Hier dreht sich die Welle einfach in einem Aluminiumwinkel. Dieses Detail wird wieder entfernt, es hat sich doch nicht bewährt und nimmt doch mehr Drehkraft aus der Gewindestange weg, als man vermuten sollte:

 


Wie gesagt, der Motor war eine "Lachnummer":



Dafür fand ich aber noch ein paar IGUS Drylin-T Gleitlager, die ich mal geschenkt bekam. Da die Konstruktion mit den Auszügen zwar funktioniert, mit den Gleitlagern aber wesentlich einfacher gestaltet werden kann, werde ich diese Gleitlager auch benutzen:



Die Gleitlager werden einfach auf eine vorher aufgeleimte Holzleiste geschraubt und die Gleitschlitten, die hier im Bild zu sehen sind, dann an die Werkzeugträgerplatte der Achse X montiert. (Wir erinnern uns, die Achse Y war ja bereits mit den Schubladenauszügen prima  bestückt)

Ich habe auch mal geguckt, was das kostet, wenn man das gerade nicht geschenkt bekommt:


Hmm... naja, wenn man bedenkt, dass das Meterpreise sind, und man eventuell mit einem Meter eine Achse fertig bekommt (einfach durchsägen, geht wunderbar einfach), dann ist das doch recht günstig. Auch bekommt man ja Industriequalität, die besser ist, als die der Schubladenauszüge.

Allerdings muss man ein wenig Hand anlegen, denn man muss die Gleitlager ja auf Holz schrauben und dazu eigenen sich Spax-Schrauben am besten. Also nahm ich 3,5  mm  Senkkopf Spaxschrauben, bohrte drei Besfestigungsbohrungen des Gleitlagers auf 4mm auf und versenkte den Senkkopf der Schraube so, dass er plan "verschwunden" war. Natürlich muss man die Holzleiste vorbohren, ich habe das mit 3 mm gemacht. Ohne Vorbohren können die "Spaxe" nicht genau genug verschraubt werden:



Uiiihh, prima.

Hält extrem fest, das Lager hat minimales Spiel, jedenfalls besser als die Schubladenauszüge. Und die Schlitten "flutschen" nur so über die Schiene.

Auf dem Bau würde man sagen "Das passt ja wie mein Mann seiner..." ;-)


Oben links im Hintergrund sieht man die zweite Holzleiste der X-Achse, die gerade aufgeleimt wurde. Das muss noch trocknen, dann kommt da auch noch mal das gleiche Gleitlager drauf. Ich habe doch reichlich Schlitten für die beiden Lager mit bekommen, so dass ich ganz frech pro Lager drei Schlitten verbauen kann. Natürlich würden auch vier Stück genügen (pro Lager zwei), aber warum soll, das "gute Zeugs" "herum oxidieren" ?

Hmm... mir fiel gerade ein, dass ich ja am alten Fräsplotter noch zwei Schlitten verbaut habe. Da würde es ja passen, wenn ich die abgesägten Reste der Schiene benutze und jeweils nur 4 Schlitten pro Achse einsetze.

Das macht dann also für meine Maschine im Einkauf:

2 Meter Schiene und 8 Schlitten.

Oder wenn man die Achse Y nicht mit Ausziehschienen sondern auch mit DryLin macht:

3 Meter Schiene und 12 Schlitten.


Naja, so weit so gut. Da werde ich also "simultan", den alten Plotter recyceln, anstatt entsorgen, denn dort sind ja zur Not noch einige Schubladenauszüge drin.

So , ich habe jetzt also frohen Mutes versucht, die zweite DryLin-Schiene zu montieren, Löcher aufgebohrt, gesenkt.

Aber Achtung ! Da kommt  wieder der Teufel "aus dem Detail gekrochen", wie vor 20  Jahren schon so oft beim  Fräsplotter 1:

Mit Holz und Senkkopfschrauben lassen sich die zwei Schienen so gut wie gar nicht parallelisieren. Meine Schraubkonstruktion wurde schief und nicht parallel.

"Was nun ?", sprach Zeus, "die Götter sind besoffen..."

Ich schaute also in meinen "Gefahrgutschrank" und sah noch eine Tube mit  Kraftkleber von Tesa. Dieser Kleber soll angeblich Metall und Holz verkleben können und hinterher elastisch bleiben.

Hmmm... Die erste Schiene starr verschraubt, die zweite Schiene elastisch verklebt... Das könnte doch wohl sowohl kleine Unparallelitäten, sowie arbeitendes Holz ausgleichen ?

Gar nicht lange gefackelt, und die zweite Schiene angeklebt:



Der Kleber soll ja erst ablüften und dann sollen die Teile unter hohem Druck aufgepresst werden,  aber dann sind die auch gleich so zusammen , wie man sie aufgepresst  hat. Das hört sich übelst nach Unparallelität an.

Also habe ich den Kleber ganz wie die "Kleinen"  in den ersten Schuljahren einseitig aufgetragen und überhaupt nicht ablüften lassen.  So konnte ich die Schiene noch lange Zeit hin und  her verschieben und so genau wie möglich zu der ersten parallelisieren. Die restlichen Zehntel nimmt hoffentlich der Kleber auf (Elastizität), wenn er ausgehärtet ist.

Nun ja, jetzt muss der Kleber erst einmal gehörig trocknen und ich kann mir  schon mal Gedanken machen, die Gewindestange für Achse Y zu installieren. Ich stöberte in meinem Elektro-Kramkasten und stieß auf ein Gleitlager, ebenfalls von IGUS:



Hmm... ...sieht unscheinbar aus, hat aber riesen Vorteile, wenn man mit Holz arbeitet. Das Gelbe in der Mitte ist eine Kugel mit einer Bohrung. Diese Kugel hat so gut wie überhaupt kein Spiel in dem schwarzen Kunststoff und lässt sich aber trotzdem verdrehen.

Wonach hört sich das an ?

Richtig:

Nach Ausgleich, wenn man das Lager nicht hundertprozentig winklig zur Gewindestange angebaut hat. Sogar wenn da irgend etwas "eiern" sollte, würde diese Kugel für Ausgleich sorgen.

Prima, prima, gleich mal kurz "trocken" angehalten, und geknipst:

 

Ich würde sagen: "Sieht richtig 'nobel' aus..."

Also könnte man das Lager einfach auf eine am Untergrund verleimte Holzleiste aufschrauben. Durch die Kugel wäre es auch möglich, die Gewindestange mit einfachen Muttern oder Stellringen spielfrei  einzustellen. Aber dazu später mehr.

Erstmal noch ein Foto, wie schief man theoretisch bauen könnte:


Also, so schief baut bestimmt keiner, aber es soll ja auch nur mal gesagt sein...

Hier sieht man außerdem noch die beiden Langlöcher, mit denen man später die Parallelität der Gewindestange bezüglich des anzutreibenden Schlittens einstellen kann.

Aber soweit bin ich ja noch nicht ... ...erst muss zunächst der Kleber trocknen.

Hat auch Vorteile, dass ständig irgend ein Kleber trocknen muss. Da kann man schön um sein Werk herum wandern und ist dazu verdammt, sich in Ruhe die nächsten Schritte zu überlegen.

Ach ja, übrigens sind die Leisten aus dem Baumarkt in gehobelter Ausführung und die sind erstaunlich maßhaltig, ich bin jedenfalls zufrieden. Man muss nur im Baumarkt aufpassen, keine krummen Leisten zu erwischen und mal vor dem Kauf längs über die Kanten "peilen". Je paralleler man über die Kanten blickt, desto feinere Bögen erkennt man in den Leisten. Auch sollte man gucken, dass man keine Äste in der Leiste hat. Diese Äste tragen später dazu bei, dass die Leisten sehr viel stärker arbeiten oder vielleicht völlig schief werden.

Wer jetzt denkt, es ging so reibungslos weiter (wie ich es dachte), der irrt sich. Also zunächst brachte ich die Gleitschlitten an dem Trägerbrett der Achse X an und dachte schon: "Uuuih, das sieht prima aus, das wird gut...".



Ich klebte mit Zweikomponentenkleber und beschwerte das Ganze ordentlich, schließlich soll der Kleber ja auch gut angepresst werden:


Aber nachdem der Kleber abgebunden hatte und ich den "Turmbau" wieder entfernt hatte wurde ich maßlos enttäuscht.

Der Schlitten für Achse X bewegte sich extrem schwergängig. zunächst dachte, ich, ich hätte irgendwo Kleber hingekleckst und untersuchte alles.

Nichts.Alles sauber.

Dann nahm ich an, das Brett wäre krumm und fädelte nur eine Seite des Brettes in nur eine Schiene ein.

Da sah ich es dann auch schon:

Diese Gleitlager sind in der Toleranz dermaßen eng bemessen, dass sie bei der geringsten radialen Verkantung (Drehung quer zur Gleitrichtung, also "um die Schiene herum") schwergängig werden. Langsam schwante mir, warum ich diese Gleitlager einfach so geschenkt bekam:

Vermutlich existierte dieses Problem auch beim Vorbesitzer.

Naja, ok. "Einem geschenkten Gaul schaut man nicht ins Maul..."

Aus Rückschlägen lernt man und hier habe ich gelernt, auch auf die Verkantung zu achten und vorher mal einen kleinen Versuch dazu zu machen. Ich lernte auch, warum bei linearen Gleitlagern gern Rundmaterial benutzt wird, denn das kann man nicht radial verkanten (ist ja sozusagen rund).

Dann begab ich mich noch einmal in den Katalog von IGUS und lernte, dass es die Schlitten zu den Gleitlagern mit drei verschiedenen Lagerarten gibt:

 
 
Mit einem "Loslager", mit zwei "Loslagern" und ganz ohne "Loslager".

Ich verglich die Abbildungen im Katalog mit meinen Schlitten und erkannte, dass ich Schlitten ganz ohne Loslager geschenkt bekam.

Aha, wieder etwas gelernt, diese "Loslager" sind offenbar dazu da, eben Schwergängigkeit zu vermeiden, wenn es der Anwendungsfall erfordert, bzw, in bestimmte Richtungen gar keine Toleranzen  vorzugeben.

Fazit aus der ganzen Sache:

Die Lager sind wirklich prima und gut und einfach zu verarbeiten, nur eben muss man ganz pingelig genau vorgehen, bzw. sich mal schlau machen, welche Schlitten mit welchen Loslagern benötigt werden.

Also entfernte ich die beiden Schienen wieder und suchte nach dem verbleibenden Rest der  Holzleiste mit dem quadratischen Querschnitt, um meine Version mit den  um 90 Grad versetzten Auszügen nun doch auch in  die Achse X  einzubauen.

Warum eigentlich der quadratische Querschnitt ?

Nun, bei diesem Querschnitt ist es möglich von allen Seiten "Spaxe" hineinzuschrauben, ohne dass die Leiste aufplatzt (vorausgesetzt, man hat vernünftig vorgebohrt).

Nun konnte ich mich daran machen, die erste (also die unterste Y-Achse) mit der Gewindestange auszurüsten.
 
Natürlich sehen die IGUBAL-Lager viel besser aus, aber die sind nicht unbedingt günstig und die Seite von IGUS ist schon seit 2 Tagen nicht erreichbar. Außerdem wäre ich um ein Haar meinem Prinzip untreu geworden, die Teile auch "um die Ecke" einkaufen zu können.

Also werde ich wohl die Lagerböcke aus Holz probieren, auch wenn dass eventuell optisch etwas schlechter aussieht.

Ich fotografiere einfach mal die einzelnen Arbeitsschritte:

Erstmal muss man gucken, wie weit das Kugellager noch aus dem Prisma herausgucken muss, damit zwischen Klemmleiste und Holzleiste noch eine Mutter passt:



Man kann das also schön übereinander legen und so lange verschieben, bis man die richtigen Maße hat. Natürlich müssen dann die beiden Lagerböcke an jedem Ende der Welle genau gleich gebaut werden, sonst wird es schief....

Also eigentlich wollte ich ja die  Igubal-Lager von IGUS benutzen, aber Jan  (13) drängte darauf, die Lagerböcke selber zu basteln. Also machte ich es, wie im Exkurs angedeutet:

Ich nahm zwei kleine Holzleisten, bohrte je zwei Löcher hinein und fräste je eine Nut:


Jetzt mussten noch zwei Bohrungen in die Arbeitsplatte gemacht werden, die von der Rückseite aufgebohrt wurden, damit die Muttern unter der Arbeitsplatte auch versenkt werden konnten.

Dann bauten wir den ersten Lagerbock fertig:

Ich dachte erst in der Theorie, dass er wohl sehr wackelig und nicht richtig fest wird, aber er ist doch erstaunlich stabil und wackelt überhaupt nicht. Wenn die Holzleisten nun einmal irgendwie verschlissen sein sollten, so kann man sie ruckzuck nachbauen und auswechseln. Die Gewindestangen im Bild haben die Größe M6.

Nun machte ich mich daran, die Halterung für den Schrittmotor an der gegenüberliegenden Seite zu bauen...

Wir haben inzwischen Oktober 2007 und ich habe wieder ein wenig an der Maschine gebastelt. Die Kugellagerhalterung war ja schon recht gut gelungen, aber es ist einfach nicht möglich, mit einfachen Mitteln eine Gewindestange zentriert auf die Motorwelle zu bekommen. Man braucht dazu eine Drehbank, oder jemanden der eine Drehbank besitzt. Das will mir nicht so ganz "schmecken", denn ich möchte absolut einfach basteln und eine trotzdem funktionierende Maschine erhalten.

Außerdem hatte ich ja bereits beim Fräsplotter einen Spindelantrieb gebastelt, so dass ich es nun noch einmal anders versuchen möchte. Gewiss wird es später  bei der Z-Achse wieder Probleme geben, aber "schau'n wir mal...".

Ich denke nun an einen Antrieb mit Zahnstange, der sich gewiss auch viel einfacher aufbauen lässt.

Dazu muss aber die komplette Maschine noch einmal zerlegt werden, denn es ist nötig, die 90 Grad versetzten Schubladenauszüge auf stärkere Leisten zu bauen, um eine größere lichte Weite unter dem X-Querschlitten zu ermöglichen. Mal sehen, was ich noch herum liegen habe, ich glaube, ich habe da noch 8 wunderbare Stückchen von einer dickeren Leiste gesehen. Klar wird der Kreuztisch dann auch schwerer, aber wenn man alles wie die Profis bauen möchte, dann muss man auch mit Profikosten rechnen.

Wieder ein paar Tage später fragte ich mich nun, ob es nicht vielleicht viel einfacher wäre, den vorhandenen Fräsplotter einfach nur mit den stärkeren Motoren auszurüsten. Ich werde ihn also doch vom Dachboden holen und erstmal untersuchen, ob an dem Teil überhaupt noch etwas zu retten ist.

Inzwischen hatte ich mal eine Kardankupplung von Conrad probiert, aber es kam beim aufbohren zu Ungenauigkeiten, da der Schrittmotor einen Wellendurchmesser von 6,35 mm hat. Bevor ich endlich darauf kam, dass das genau 1/4 Zoll ist, habe ich mir die Finger wund gesucht, um einen 6,35mm-Bohrer für diesen Wellendurchmesser zu bekommen. Schließlich wurde ich mit dem Suchbegriff "Spiralbohrer 1/4 Zoll" bei RS-Components fündig.


RS-Components

Immer diese zölligen Maße, das hat mich damals in meiner Ausbildung schon genervt. Gibt es auf dieser Welt überhaupt irgendwo einen Elektriker, der den Zusammenhang zwischen den PG-Maßen beim Schutzrohr und Verschraubungen (z.B. PG9 oder PG36) und ihren tatsächlichen Abmaßen in Millimeter kennt ?

Die letzten, die es wussten, sind gewiss ausgestorben...

Wir haben damals gerätselt und gerätselt, sogar die Mathematik benutzt und kamen zu keinem Ergebnis und dem Schluss:

"Das hat sich einer nur ausgedacht ! Da gibt es keinen Zusammenhang... ...kann nur irgend ein amerikanischer oder britischer Kram sein..."

Selbst die NASA ist ja bei dem Umgang mit metrischen und amerikanischen Maßen einmal durcheinander geraten und hätte beinahe ein großes Projekt im Weltall "versemmelt", weil die Ingenieure die Maßeinheiten verwechselten und irgendwelche Umlaufbahnen falsch berechneten...

"Zölliger Mist" ...

 

Aber zurück zur Maschine und zum guten (ISO)-metrischen System ...

Inzwischen ist es Mitte Oktober 2007 und der 1/4-zöllige Bohrer ist eingetroffen. Aber IGUS schickt die Lager nicht. Und die selbstgebastelten Lagerböcke mochten mir auch nicht so sehr "munden". Also überlegte ich, dass ich ja bereits eine Variante mit Gewindestange fertig habe (siehe "Fräsplotter") und entschied mich nun mal für einen Antrieb mit Zahnstange.

Ich blätterte also mal im Conrad-Katalog und fand Zahnstangen und auch passende Zahnräder dazu:

Mit meinem 1/4-zölligen Bohrer war ich ja nun in der Lage, das Zahnrad auf das Maß der Motorwelle aufzubohren und das hat auch gut gepasst. Ich konnte das Zahnrad mit dem Schraubstock prima "aufquetschen", es hält gut und "eiert" kaum, jedenfalls unwesentlich. Ich bohrte noch die Bohrungen am Flansch des Motors auf 6,5 mm auf und fixierte den Motor dann mit  4 M6-Gewindestangen unter dem Schlitten der Y-Achse.


Die Zahnstangen klebte ich mit Zweikomponentenkleber auf eine Holzleiste auf und auch die quadratischen "Trägerholme" wurden mit weiteren Leisten und wasserfestem Leim aufgestockt, damit der Motor unter die Platte des Schlittens passte.



Hier sieht man nun einmal, wie der Motor dann später in die Zahnstage greift:


Ok, ok, an der Schlittenunterseite sind noch die Reste von den Versuchen mit der Schiebemutter zu sehen, aber später sieht man das nicht mehr, denn man guckt ja von oben auf die Maschine und legt sich beim Fräsen nicht auf den Bauch. ;-)

So sieht das also dann bislang aus:


Hat doch auch irgendwie einen saubereren und festeren Eindruck. Auch ist der Aufbau sehr viel einfacher, denn das langwierige und genaue Einpassen der Gewindestange und der "Schiebemutter" ist entfallen. Die Leiste mit der Zahnstange wird einfach einmal angepasst und mit der Grundplatte verschraubt - fertig ist die Y-Achse.
Anstatt vieler Bilder folgt hier nun erstmal ein Video, das auch zeigen wird, dass man mit Schubladenauszügen auch schwere Lasten bewegen kann. Zu diesem Zweck stapelte ich einen gehörigen Stapel Bücher auf die Achse. Sie fuhr weiter, als sei nichts geschehen. Mit den zunächst vorgesehenen Gleitlagern undenkbar, die hätten sich völlig verklemmt und sind somit für sowas ungeeignet.

Der Versuchsaufbau wird mit einer PICAXE 08M angetrieben, die völlig ausreicht, was die Schrittgeschwindigkeit betrifft, denn der Schrittmotor kann ja hier nicht mehr mit seiner vollen Leerlaufdrehzahl betrieben werden, weil ja bereits eine Last dran hängt. Diese PICAXE hat mein Sohn Jan (13) mit meinem alten Notebook programmiert.

Die Achse Y ist also nun fertig. Wie man auch hört, hat man mit Schrittmotoren stets mit Resonanzproblemen zu rechnen, man muss die Schrittgeschwindigkeiten so wählen, dass sich die Resonanzen im Material in Grenzen halten.

Es wäre nun interessant zu wissen, welche Kraft F bei welcher Drehzahl möglich wäre, aber ich habe meinen alten Kraftmesser aus dem  uralten Fischertechnikkasten verbummelt und muss also mal einen Messaufbau mit Umlenkrolle und Gewichten machen. Aber diesen Versuch kann man später auch noch machen, wenn die Maschine komplett fertig ist. Und schließlich könnte man zur Justierung der "Andruckkraft" des späteren Fräsers, Schneidmessers, Bohrers oder Dosierers ja immer noch die Bahngeschwindigkeit (Weg pro Zeitintervall, oder auch Schrittfrequenz) vermindern.

Upps, ja beim Dosierer wäre das so eine  Sache,  aber sonst könnte man sagen:


"Kommt ja auf'n Pfund nicht drauf an..."

Es ist nun bereits November 2007 und die Mechanik der X-Achse ist nun auch fast fertig. Obwohl es relativ einfach ist, die Zahnstange zu parallelisieren, muss man doch sehr sorgfältig arbeiten, denn sonst bekommt man später ein zu großes Umkehrspiel, was sich zudem noch ändert, je nachdem an welcher Seite sich der Schlitten befindet.

Aber hier dann noch einmal ein Foto von der Zahnstange in X-Richtung:


Und noch einmal alles im Überblick, was bislang gebastelt wurde:


sicherlich fragt ihr euch nun:

"Was ist das denn ?"  ...

"Herausguckende Gewindestangen und Muttern mitten auf der Arbeitsfläche ?"
"Köpfe von Spaxschrauben mitten in der Arbeitsfläche ?"


Nein, ganz so ist es nicht, denn es kommt noch eine Verschleißplatte oben drauf, später vielleicht eine T-Nutenplatte. Jedenfalls soll die Arbeitsfläche auswechselbar werden. Wie ich das genau machen werde, werden wir weiter unten sehen...

... aber wer nun nicht auf die fertige Maschine warten möchte, der kann ja dem "Cheftechniker" Jan (13) bei dem Probebetrieb der alten Fräse zuschauen:


Cheftechniker bei dem Probeplot.

Im Hintergrund hat Jan die alte Fräse mit meinem alten Notebook noch ein letztes Mal in Betrieb genommen und im Vordergrund ist die neue Fräse auf dem "Rücken" liegend zu sehen, wie gerade der Schubschlitten der Achse Z geleimt wird.

 
 
 
Es ist jetzt kurz vor Silvester 2007 /  2008 und  ich mache mir Gedanken darüber, wie ich die Gegengewichte für die Z-Achse gestalte. Dabei muss es ja so sein, dass man diese Gewichte unterschiedlich schwer machen können muss, damit man das Gegengewicht an die jeweils angebaute Last anpassen kann. Mal sehen, irgendwie einen Wassertank oder so ...

Inzwischen liebäugele ich mit einer Schrittmotorsteuerung von Nanotec, denn ich hatte dort schon einmal einen sehr guten Schrittmotor bestellt.

Es handelt sich um die Steuerung SMC 11-1:



Damit wäre es mit dann möglich, die ersten zwei Achsen schon einmal in Betrieb zu nehmen und mal zu schauen, ob das Projekt weiter geführt werden kann, oder ob es bereits zum Scheitern verurteilt ist. Hier kannst du auch noch einmal die Datenblätter der Steuerungen betrachten:

Ich habe auch noch einen tollen Steuerungstrafo liegen, solch einen, den man für gewöhnlich in der Ausbildung einsetzt:

 
Der hat 24 Volt und ist fingersicher.

Die 24 Volt ergäben ja 24 mal Wurzel aus 2 gleich 34 Volt.

Die Steuerungen aber wären für 36 Volt ausgelegt, und das könnte prima passen. Da muss ich dann später mal messen, ob da nicht vielleicht mehr als 36 Volt raus kommen, man weiß ja nie ...


Auf dem Typenschild steht etwas von 100VA. Also berechnen wir das mal "PI-mal-Auge":

Die Motoren sind von Conrad für 0,7 Ampere bei 12 Volt ausgelegt. Ich betreibe pro Motor im Halbschrittbetrieb jeweils beide Spulen, also 1,4 Ampere pro Motor. Das ergibt bei drei Motoren 4,2 Ampere.

Als VA ergäbe das 4,2 Ampere mal 12 Volt = 50, 4 VA.

Nun steht auf dem Typenschild des Trafos aber 4,1 Ampere bei 24 Volt.

Ok, rechnen wir die VAs aus: 4,1 Ampere mal 24 Volt = 98,4 VA.

Also bringt der Trafo etwa genau so viel Scheinleistung, wie ich als Motorleistung benötige.

Das passt doch schon mal sehr gut :-)

Was mich ein wenig verwirrt, ist eine zweite Angabe, die mit 340VA beziffert ist. Das verstehe, wer will. Scheint eine "Spezialangabe für Trafospezialisten zu sein...

... oder stop ---> Vielleicht ist es eine Angabe über die Kurzschlussleistung.


Wie gesagt, das da oben ist eine PI-MAL-AUGE-Rechnung, Du kannst dir ja überlegen, wie das nun mit der Wirkleistung und der Scheinleistung wirklich zusammenhängt, denn immerhin werden die Spulen ja bei Betrieb des Motors tatsächlich umgepolt und liegen somit auch an Wechselspannung an.

Allerdings ist diese Wechselspannung alles Andere als eine Sinuswelle. Daher kann es zu einiger Haarspalterei kommen, wenn man diese Leistungen wirklich genau berechnen möchte. Sicherlich bleibt alles auch bei Mikroschrittbetrieb mit 1/8 Schritt schön rechteckig, so dass man kein Integral bemühen müsste, aber dennoch eine ziemliche Fummelei...

Vielleicht ist das eine prima Idee für einen Physik-Kurs als Kursarbeit oder Referat. Die Problematik könnte auch an einer Technikerschule als Abschlussarbeit passen, wenn man eine Treibersrtufe, das Ansteuerprogramm und die Auswertung selber gestaltet ( Bitte auch beachten, dass der Motor ja mit verschiedenen Schrittfrequenzen arbeitet und jede Schrittstellung wiederum vom Chopper getrieben wird... ).

  Nach dieser "Trafobetrachtung" folgt aber erstmal wieder "Holzarbeit":

 


Für den "Maschinenraum" fand ich noch einen schwarzen Viertelstab, der von einer umgebauten HiFi-Box übrig geblieben war. Aber das macht nichts. Dieses schwarze Teil sieht nachher nur der, der sich wie ein Automechaniker rückwärts auf den Arbeitstisch wirft. ;-) 

Dazu noch zwei Stückchen quadratische Leiste, alles aufgeleimt, mit reichlich Zwingen befestigt, 24 Stunden warten, und fertig ist das "Fundament des Maschinenraums".

An Silvester 2007 hat ja wohl noch der Baumarkt auf (falls die keine Inventur machen) und da hole ich mir noch ein weiteres Kiefernbrett, das dann flach auf das "Fundament" aufgeleimt wird. An Neujahr 2008, direkt nachdem der Neujahrskater abgeklungen ist, wird der "Maschinenraum" bereits fertig zusammengeleimt sein und der Leim abgebunden haben.

So, wir haben jetzt den 1.1.2008 und der "Maschinenraum" ist fertig geleimt. Da hatte ich auch mal Zeit, einen kleinen Kabelbaum zu bauen, denn der gefürchtete Neujahrskater blieb aus:


Hier gehen also die Motorkabel von der X-Achse durch die Grundplatte "eine Etage" tiefer. Die roten und gelben Teile sind Schrumpfschläuche, die man inzwischen auch in jedem Baumarkt bekommen sollte.

Aber Achtung ! "Schrumpfschlauchbauen" macht süchtig !  ;-)  ;-)


Das Zeugs funktioniert dermaßen gut, dass man schnell für alles Mögliche den Schrumpfschlauch verwendet. Schrumpfschlauch gibt es auch als Meterware und in verschiedenen Durchmessern. Meistens schrumpft er im Verhältnis 2 zu 1 zusammen wenn er mit dem Heißluftgebläse erwärmt wird. Tolle Sache, geht absolut einfach und man erhält perfekte feste und dichte Ergebnisse.

Nun sind wir also eine Etage tiefer angekommen, und dort vereinigen sich die Kabel des X-Motors mit den Kabeln des Y-Motors zu einem kleinen Kabelbaum.


Auch hier wieder der Einsatz des Schrumpfschlauches, ich sagte ja, Schrumpfschläuche bauen macht süchtig ... ;-)


Hier sieht man nun, dass ich den Kabelbaum einfach mit Kabelbindern ausgebunden habe und dann mit Klebeböcken an der Fräse befestigt habe.

Auch diese Klebeböcke haben ein hohes "Suchtpotential", denn wenn der Untergrund sauber und fettfrei ist, kleben die dermaßen heftig, dass man sie nicht wieder los bekommt.

Oben rechts siehst Du, wie der Kabelbaum in einem Loch verschwindet, dass in den "Maschinenraum" führt.

Also praktisch einfach "stumpf" durchgesteckt:


Hier noch einmal eine Detailaufnahme der Klebeböcke. Sie haben jeweils zwei "Ösen", die um 90 Grad versetzt sind, so dass man einen Kabelbinder durchziehen kann. Wie gesagt, diese Klebeteile haben ebenfalls hohes "Suchtpotential", weil sie sich so toll verarbeiten lassen:

Tja, nun komme ich wohl nicht mehr darum herum, die Elektronik einzubauen, oder den dritten Motor zu installieren.

Naja, erstmal aufräumen. Bei mir sieht es aus, also ob ein Taifun durch die Hütte gefegt wäre....

Doch was ist das ? --- Oh, boah, ey !

Da kann man mal sehen, was man alles so wieder findet, wenn man das übrige Gerümpel mal an die Seite räumt:

Komplette Teile für drei Stück Motortreiberplatinen aus dem etwas älteren Selbstbauprojekt !

Guck mal:



Prima was ? Sogar ein PC-Netzteil war dabei !  Sogar noch ziemlich neu  ...

Nun ja, da hätte ich ja nun alles beisammen und kann noch einmal überlegen, ob ich die Nanotec-Teile nun nehme, oder lieber doch nicht. Ganz so billig sind die ja nun auch wieder nicht. Sicher, gewiss absolute Spitzenqualität, aber die schönen Moneten ...

Am besten, ich probiere die Fräse mal mit meinen selber entworfenen Platinen, weil die Teile ja nun auf einmal aufgetaucht sind und entscheide dann später, ob die genügen.










Also, nach dem Drucken des Layouts auf Folien, dem Belichten der Platinen, dem Entwickeln mit NaOH und dem Ätzen, diesmal mit Natriumpersulfat, müssen die Platinen vom Fotolack befreit werden. Dazu eignet sich Aceton am besten, Spiritus geht aber auch.

Dann können die Platinen gebohrt werden. Ein kleiner Bohrständer tut dabei Wunder, wenn man mit der Bohrerei zeitig fertig werden möchte.










Nachdem alle Bohrungen angebracht sind, können die Platinen bestückt werden. Ich habe mich ja nun wie gesagt doch für die Eigenentwicklung entscheiden, macht halt mehr Spaß, als alles nur zu kaufen.



Wie man sieht, sooo schlecht sehen die gar nicht aus. Ist von der Bauteillage her sicherlich nicht professionell, aber dafür völlig selber gestaltet. Diese Platinen wanderten nun auch sogleich in den "Maschinenraum" der Fräse:



Auch hierbei habe ich Teile verbaut, die noch von einem anderen Projekt in der Bastelkiste lagen. Dabei habe ich auch mal wieder "strolch'sche Kreativität" walten lassen:



Die weißen Abstandhalter gibt es bei Reichelt (www.reichelt.de) und die funktionieren folgendermaßen:

Oben ist ein "Stutzen" dran den man in eine 4mm-Bohrung in die Platine stecken kann. Dieser "Stutzen" rastet dann in die Bohrung ein und kann durch seitlichen Druck auf einen kleinen Plastiknippel wieder gelöst werden. Am anderen Ende befindet sich ein einfaches M4-Gewinde.

Wie man aber auch dem Foto sieht, habe ich diese Teile ein wenig zweckentfremdet und "verkehrt herum" eingebaut. Ich habe das M4-Gewinde an die Platine gebaut und verschraubt. Unten in das Holzbrett habe ich jeweils eine 4mm-Bohrung eingebracht und nun konnte man die "Stutzen" einfach einstecken, etwa so wie einen Bananenstecker in eine entsprechende Buchse. Für meine Zwecke hält das super, ist schön fest und lässt sich durch einfaches Herausziehen wieder lösen.



Jetzt im Januar 2008 scheinen sich die Ereignisse hier im Bastelkeller ja förmlich  zu "überschlagen", denn der  "Cheftechniker" Jan (13) lötete währenddessen bereits die Verteilerplatine für die 12 und 5 Volt.

Auf diese Platine haben wir auch gleich jeweils eine KFZ-Sicherung mit drauf gebracht, sowie für jede Spannung eine LED, die die korrekt anliegende Spannung einfach anzeigt.

Diese Platine wurde mit einer Lochrasterplatine mit Lötpunkten hergestellt.






Jetzt muss diese Platine und das Netzteil noch in den "Maschinenraum" verfrachtet werden. Dabei gab es Probleme mit dem ATX-Netzteil, denn es ist für eine "flache Montage auf Holz" nicht vorgesehen. Daher klebte ich das Netzteil mit Doppelklebeband fest. 


Die Verteilerplatine wurde dann mit selbstklebenden Abstandhaltern befestigt, die ebenfalls noch in der Elektronikkiste "herumhüpften"...



Hier siehst du nochmal die Stromverteilerplatine des "Cheftechnikers" Jan (13).



Die Klebehalter werden einfach mit dem "Zapfen" durch 4mm Bohrungen der Platine gesteckt und danach einfach mit der Klebefläche auf das Holz "gebackt". Später kann man auch hier einen Plastiknippel drücken, wenn man die Platine lösen möchte.



Dann bastelten Jan und ich noch eine Frontplatte, die erstmal einen Einschalter für das Netzteil enthält, sowie eine LED zur Einschaltkontrolle. Die Buchsen für die 5 und 12 Volt brauchen wir später und werden dann auch beschrieben.



Hier wird die Frontplatte von hinten verlötet und mit...

ja womit ? ---

Klar: Mit Schrumpfschlauch versehen.

So sieht die Maschine also bislang dann "für den Kunden" aus:



Oben rechts dann die kleine Frontplatte, gemacht aus Pertinax als Grundmaterial, laminiertem Tintenstrahldruck und Teppichklebeband.

Achtung --->  Beim Zusammenbau dieser Materialien "Luftblasengefahr" !

Da muss man sehr sorgfältig verkleben, die Luftblasen zwischen Teppichklebeband und Pertinax, sowie Laminierfolie bekommt man kaum wieder weg. Daher sehr sorgfältig ohne Lufteinschlüsse kleben...

Täterätätäääää ... Es ist so weit:

"Meine Damen und Herren, erleben Sie nun den einmaligen Moment, an dem das 'Herz' der X-Y-Z-Maschine zu schlagen beginnt. Schnallen sie sich an, werfen Sie den Fahrchip ein und treten Sie den Fußtaster... ... Kinder und Greise bitte etwas zurücktreten ..."

3 ... 2 ...1 ... "knips":



Wie du siehst, leuchtet die Einschaltkontrolle (grüne LED) und das wunderbare ATX-Netzteil von www.pollin.de  (sagenhafte 3,50 Euro) läuft so leise, dass ich erstmal nachschauen musste, ob sich auch der Lüfter überhaupt dreht. Aber ist alles in Ordnung.

Übrigens bekommt man ein ATX-Netzteil zum Laufen, wenn man das grüne Kabel mit einem  schwarzen Massekabel verbindet, daher genügt auch der kleine Schalter in der Bedientafel. ( siehe auch den schönen Artikel auf Wikipedia - dickes Lob ! )

  • Netzteil arbeitet. 
  • Verteilerplatine durchgemessen
  • Einschaltkontrolle funktioniert
  • Die Frisur hält;-) 

Es ist also soweit. Am 05.01.2008 begann das "Herz" der X-Y-Z-Maschine zu schlagen. Bis hier verging also eine Bauzeit von etwa 4 Monaten.


Nun folgen also die "Nervenstränge" der Maschine.



Hier sieht man den "Dr. der Bastologie", Jan (13), bei dem Vergnügen, den Kabelkanal anzubringen und die Strom- sowie Datenkabel zu verlegen. Dabei kann man schon mal ein Detail heran zoomen:


Hier siehst Du, wie wir den SUB-D-Stecker angebaut haben.
Wir haben also einfach zwei Winkel aus dem Baumarkt geholt und an einem "Schenkel" jeweils mit dem Stecker verschraubt.
Der andere Schenkel konnte dann einfach auf das Holz aufgeschraubt werden.
Auch ist gut zu sehen, dass wir die Pins des Steckers mit der Kabelfarbe "vorsortiert" haben.
Rot steht hierbei für die gebäuchlichsten Pins D0 bis D7 der Druckerschnittstelle. Grün und Weiß dann jeweils für die anderen möglichen Ein- und Ausgabepins, sowie Schwarz für die Massepins.













Mit einem Kabelkanal wird es dann professionell:

Damit die feinen Litzen nicht wieder aus dem Kanal "flutschen", wenn man z.B. noch daran arbeitet oder der Deckel noch nicht drauf ist:

Schneide dir einfach ein paar Schaumstoffklötzchen aus und drücke sie als "Kabelhalter" in den  Kabelkanal. Diese Schaumstoffklötzchen können dann auch im Kanal verbleiben, wenn er fertig ist und geschlossen wird.





Mit dem Kabelkanal erhält man dann einen professionellen Aufbau, der sehr sauber, robust und übersichtlich ist:


Bis hierhin ging also alles "glatt". Nun griff ich erstmal zu einer Software, die ich schon einmal bei der alten Fräse benutzt hatte und machte ein paar Fahrversuche.

       --- NC - FRS Technik Fräsen ---      

Hmmm...   ... fummel fummel ...
 
... installieren und probieren ... ... dann studieren und sinnieren ...
... und auch mal schauen nach den Viren ...

Und schwupps, lief das Programm. :-)

Aber hier kam "der Teufel wieder gewaltig aus dem Detail gesprungen":

Der Antrieb wurde ja von mir als Zahnstangenantrieb konzipiert. Dabei muss man sich nun ernsthaft fragen:

Welchen Vorschub hat denn nun mein Schlitten bei einem einzigen Schritt ?

Tja, Leute, bei einer Gewindestange ist das einfach, da passt das gut. Denn wenn man die Steigung des Gewindes weiß, die ja auch in jedem noch so schlechten Tebellenbuch drin steht, kann man das sehr einfach und sehr genau berechnen.

Was aber bei einem Zahnstangenantrieb ?

Hmmm.Als "Metaller" weiß man das sicherlich schon fast auswendig, aber als "Elektrofritze", wie ich es einer bin, tut man sich da erstmal schwer.

Was macht man zunächst ? Klar: Man versucht sein Glück bei Wikipedia.

Aber diesmal war es noch recht "mau" (Linkdatum: 06.01.2008, 14:20 Uhr), so dass ich wohl mal einen Bekannten, seines Zeichens Maschinenbauingenieur, um Rat "frug".

Der wusste auch gleich, wo man nachschauen musste und holte ein recht betagtes Tabellenbuch aus seiner Bibliothek hervor und erklärte mir Folgendes:

"So, mien Jung'. du hast doch ein Modul bei der Verzahnung angegeben ?"

"Ja", sagte ich, "Conrad Electronic meint, das wäre Modul 1".

"Aha", sagte er, "dann geht das so:", und begann zu erzählen:

"Zähneanzahl des Ritzels mal Modul mal Pi ist gleich zu verwendender Umfang des Vorschubes. Alles klar ?", und dann: "Was hast'n vor ?"

Wir erzählten noch eine Weile von Selbstbaufräsen, Drehbänken, Edelstahl, abgestürzten Modellflugzeugen, Gravuren an Rundmaterial und Brennschneidobjekten ...

Mit geballtem Wissen kehrte ich dann später wieder heim.

Aha, das war ja dann doch noch sehr schön einfach.

Ich ließ mir das noch einmal von der Poesie-Bine vor rechnen:

Sie find also an zu erklären:
  • Zähneanzahl = 12
  • Modul der Zahnstangen und Ritzel = 1
  • Pi = ungefähr 3,14mm



Daraus folgt:

12  x  1  x  3,14  = 37,67 mm

Aha, aha, aha, sehr einfach bislang. Schön.


Mein Schlitten wird also um 37,67 mm vorgeschoben, wenn mein Schrittmotor eine volle Umdrehung von 360 Grad macht.

  • Meine Schrittmotoren machen 200 Schritte pro Umdrehung.
  • Sie fahren im Halbschrittbetrieb ---> Also 400 Schritte pro Umdrehung.

Das wäre für einen einzigen Schritt also:

37,67 mm / 400 Schritte = 0,0942 mm/Schritt

Also "quasi" 9 Hundertstel oder rund 1 Zehntel Milimeter pro Schritt.

Schon nicht schlecht für eine solch "zusammengelodderte" Holzkonstruktion...

Ich gab dann auch den berechneten Parameter in die Software ein und sah, dass die Fräse schon recht genau fuhr.

Allerdings hatte die Fräse bei einem Vorschub von 200mm noch eine Abweichung von etwa 1 mm, so dass der Parameter gewiss richtig ausgerechnet war, die Zahnstangen aber nicht genau Modul 1 entsprechen, bzw. irgendwo in den "Eingeweiden der Software" gerundet wird.

Ok, ok, die Zahnstangen sind aus Polyamid, oder solch einem seltsamen Werkstoff, vielleicht geht es nicht genauer. Und "Rundungsfehler" kann man austricksen, in dem man den Parameter geschickt wählt.

Wenn man also erst einmal bergiffen hat, wie man das berechnen muss, und erst einmal einen Grundwert eingestellt hat, kann man sich an die Genaugikeit mit Hilfe der Verhältnisrechnung herantasten und gewiss dann auch im vollen Arbeitsraum der Fräse auf die höchste Genauigkeit von 0,1mm kommen.

Fazit dieses Januar-Sonntages im Jahre 2008:

  • Die Fräse läuft. 
  • Die Achsen fahren mit ausreichender Genauigkeit. 
  • Die Motoren sind kräftig genug. 
  • Die Platinen funktionieren einwandfrei, auch ohne Chopper. 

  • Die Z-Achse ist noch nicht vollständig.

Apropos Z-Achse:

Auch hier habe ich ein wenig Hand angelegt und mir überlegt, wie ich später eine Modulbauweise machen kann, wenn ich wechselnde Werkzeuge an die Z-Achse montieren möchte. Auf dem folgenden Bild sieht man aus dem Trägerbrett der Z-Achse vier Gewindestangen hervorgucken.


Darauf sind schonmal Flügelmuttern mit Unterlegscheiben aufgeschraubt, später wird einfach nur noch ein zweites Brett fertig gestellt, das an den Stellen der so entstandenen Standbolzen jeweils eine Bohrung hat. Dann kann man das Brett sehr schön aufstecken, ausrichten und mit den Flügelmuttern festschrauben.

So kann ich dann für jedes Werkzeug ein Trägerbrett bauen, dass nur noch komplett ausgewechselt werden braucht. Ebenso erkennt man jetzt auch die fertige Arbeitsplatte des Kreuztisches.

Ich selber bin ja eher nur ein unbedeutendes "Licht" in der Programmiererei und werde daher mit meinem Sohn Jan (13) zusammen einige kleinere Programme für die Maschine basteln. Dazu haben wir uns entschieden, PureBasic zu benutzen, bei dessen Programmierung mein Sohn riesige Fortschritte macht und mich gewiss bald "abgehängt" hat. Wir werden den Programmen eine eigene Rubrik widmen, die unter "Rechenzwerge" (Menü 5) erscheinen wird.

Da dies jetzt hier ungefähr die Mitte des "Baublogs" sein dürfte (die Fräse ist ja bald fertig), möchte ich mal kurz ein Lob für die Hölzer aus dem Baumarkt aussprechen. Ich verbaute Fichte und Kiefer Profilhölzer und Leimholzbretter. Nahezu alle Schrauben, Muttern, Gewindestangen, Unterlegscheiben Kleber und Leim bezog ich aus einem OBI-Baumarkt.

Ich wanderte heute den ganzen Tag um meine Maschine herum und machte mir Gedanken, wie ich eine Adapterplatte für eine spezielle Fräsachse machen könnte und sah dann auch sofort, dass die Sache mit den Stehbolzen nicht passt und die Grundplatte an der Z-Achse viel zu klein geraten war.

Also machte ich eine größere Platte und die Shopping-Bine besorgte mir aus dem Baumarkt folgende tolle Teile:


Wie du siehst, hat dieses Teil hier nun in meinem Fall einen M6 "Gewindestutzen" und rund herum vier "Pieker". Ich maß das Außenmaß an dem "Gewindestutzen" und bohrte Löcher in die neu zugeschnittene Z-Grundplatte, die um 0,5mm größer waren.



Jetzt wird die Einschlagmutter von der Rückseite her genau in die Bohrung eingeführt und mit dem Hammer eingeschlagen oder mit dem Schraubstock eingequetscht, bis die Pieker veschwunden sind und die kleine Metallplatte bündig anliegt:



Achtung ! Beim Einquetschen mit dem Schraubstock unbedingt an der Sichtfläche eine alte Holzleiste dazischen legen, sonst beschädigt man die Sichtfläche. Beim Einschlagen mit dem Hammer sollte man z.B. einen alten Teppich unter die Sichtfläche legen.

So, weiter jetzt, "wir essen zeitig" ...  ;-)

Von der Sichtseite aus sieht das dann so aus, als ob da nur eine Bohrung wäre:


Der Vorteil:    Die Grundplatte bleibt schön eben und man kann weitere Platten 100% bündig aufschrauben und alle Schrauben und Gewindestangen verwenden, die in meinem Fall die Größe M6 haben. Ebenso entfällt ein "Fummeln" mit Kontermuttern hinter dem Brett.



Wenn man immer weiter schraubt, kommt die Schraube natürlich wieder hinten raus. Ist ja klar. In meinem Fall ist hinter der Grundplatte an den Bohrungen aber noch genügend Luft.

 

Da ich möglichst variabel sein möchte, habe ich an den rechten und linken Seiten der Grundplatte jeweils eine Reihe dieser Muttern mit dem Schraubstock eingequetscht:

 

 

Von der Benutzerseite her sieht man nun nur noch die Bohrungen, die in meinem Fall 8,5mm groß sind. Hinter jeder Bohrung verbirgt sich also ein fertiges M6-Gewinde, gierig danach, eine Schraube oder eine  Gewindestange  aufzunehmen:

 

 


Hier ist die Z-Grundplatte bereits montiert und ich kann die für die alte Platte zurechtgeschnittenen Gewindestangen weiterhin benutzen. Um die Flexibilität zu demonstrieren, habe ich diese Gewindestangen mal unsymmetrisch auf der Platte verteilt.


Hier noch einmal ein Beispiel der voll bestückten Grundplatte. Diesmal zur Demonstration mit Inbusschrauben und Gewindestangen gemischt.

Das bringt mich auf die Idee, meine "T-Nutenplatte" für die Arbeitsgrundfläche selber zu basteln, denn ich könnte mir vorstellen, dass ein Brett und ein Sack voller dieser Einschlagmuttern  immer noch sehr viel billiger ist, als eine gekaufte T-Nutenplatte aus Alu oder gar Stahl.

Wer einmal im Internet nach T-Nutenplatten geschaut hat, der wird einen gehörigen Schreck bekommen haben, was die Kosten dieser Teile betrifft.














Ich stelle mir das dann so vor, dass ich diese Einschlagmuttern in einem Raster von, sagen wir mal 30mm anbringe. Dann hätte ich auf der Arbeitsfläche fast solch eine Flexibilität wie auf einer T-Nutenplatte. Ob das billiger ist, kann man schon locker im Kopf ausrechnen.

Ok, das sieht also alles bislang gut aus, aber jetzt noch einmal Obacht geben:

Diese Einschlagmuttern muss man mit ein wenig Gefühl behandeln, denn sie sind ja nur mit den "Piekern" von hinten in das Brett "gepiekt". Also kann man sie auch lösen, wenn man zu viel an den eingesteckten Schrauben herumfummelt oder gar Gewalt anwendet. Sicherlich lassen sich einmal gelöste Einschlagmuttern mit einem geeigenten Kleber mit dem Holz verkleben. Das könnte man auch gleich machen, wenn man die Muttern einquetscht.

Falls ich meine "T-Nutenplatte" tatsächlich selber baue, werde ich wohl auf Teppichklebeband zurückgreifen, mit dem ich die Einschlagmuttern zusätzlich sichere. Wenn Teppichband einmal richtig angepresst wurde, hält es "schweinisch" fest, Das Zeugs bekommt man kaum wieder los.

Naja, mal später gucken und mal eine Probe mit einem alten Brett machen ...


Inzwischen ist der letzte Motor eingetroffen und der wurde auch gleich an das Trägerbrett der Z-Achse anmontiert. Dazu habe ich eine Bohrschablone entworfen.

  Download PDF / 41 kB (Bohrschablone SM 12056,pdf)

 


Diese druckte ich auf ein Din A 4 Etikett (Zweckform) aus, schnitt sie aus und klebte sie auf das Brett auf. Danach wurde angekörnt (mit einem alten, spitz angeschliffenen Schraubendreher) und gebohrt.

Jetzt hatte ich ja noch einige Einschlagmuttern übrig, so dass ich diese auch gleich für den Schrittmotor verwendete.



Das passte perfekt ! Warum ich nicht gleich von Anfang an eine Bohrschablone entwarf, weiß ich auch nicht mehr,  es ist eine  riesige Hilfe und  der Motor ist innerhalb von Minuten  montiert:



Als "krönenden Abschluss" montierte ich auch gleich den Ausgleichsschlitten auf die Z-Grundplatte und den Fräsbohrer daran. Das Gewicht der ganzen Z-Konstruktion ist etwa 1850 Gramm, also fast 2 Kg.


Boah ! Wird der Motor mit Zahnstange das schaffen ?

Hat er genügend Drehmoment ?

(Video)

 

Hier plottet die Maschine ein gedithertes Bild (siehe Wikipedia "dithering") mit einem Tintenkugelschreiber (Inky).

Das original Ergebnis habe ich mal in den Scanner gelegt:



Natürlich sind die Punkte nicht gleich einem Schritt eines Schrittmotors, das wäre ja eine Katastrophe !  Wenn wir  uns die  Punkteabstände ganz oben links anschauen, so passen in jede Lücke noch 10 Schritte.

Viel feiner kann man wohl kaum fräsen, daher sollte das erstmal reichen.
Ich habe dann auch nochmal einen Vorversuch gemacht, in dem ich einen 0,5mm Druckbleistift einspannte und den Fräskanal richtig darauf einstellte. Dabei zeigten sich einige Fehler, die man aber wohl mit einem entsprechenden Layout beseitigen kann:



Ich muss also das Layout anpassen. Die runden Lötaugen sind wahrscheinlich "fräserunfreundlich". Also modifizierte ich das Layout so lange, bis es mit einem 0,8mm Fräser funktionieren würde.
 



 
Später habe ich mir einen Speerbohrer besorgt (www.conrad.de) und einmal versucht, das Layout zu fräsen. Hier also das Ergbnis, was zumindest mich noch nicht so sehr überzeugt hat.




  1. Der Fräskanal ist zu breit
  2. Es könnten doch Mikroschritttreiber benutzt werden
  3. Die Fräse ist immer noch "zu wabbelig"  gebaut.
Da kann man dann wie folgt vorgehen:
  1. Nach geeigneten Fräsern suchen
  2. Doch lieber die Nanotec-Treiber einsetzen
  3. Die Achsen  X und Y  doch lieber mit professionelleren Linearlagern ausstatten

Ich bedanke mich bei allen Lesern, die dem Blog bis hier her gefolgt sind. An der von mir probehalber benutzten Software gibt es noch einige Mängel. Bessere Software ist aber schnell unbezahlbar. Daher beabsichtige ich, selber eine Software zu entwickeln...


Da das Thema Fräse ein recht komplexes Thema zu sein scheint, widme ich der Fräse nun eigene Untermenüpunkte, in denen dann Teilthemen erstellt werden.

Ich machte noch schnell eine Probefräsung in Pappelholz, aber Mechanik-Bine war schon sehr mürrisch geworden.


Die Probe ergab ein recht gutes Ergebnis:



Man muss recht langsam fräsen, sonst fasert das Holz aus, wenn man keinen sündhaft teuren Fräser zur Verfügung hat.

Man macht das am besten so, dass man die Kontur mehrmals abfährt und dann bei jedem Durchgang einige Zehntel Millimeter in Z zustellt, bis man sich durchgefräst hat.

Auf der Rückseite fasert das Holz trotz langsamster Fahrweise (liegt vielleicht auch am  Pappelholz, was wohl auch nicht gerade das beste Holz sein könnte), aber das konnte ich im oberen Beispiel gut mit 100er Schleifpapier beheben. Nach dem Schliff ergibt sich dann auch auf der Rückseite eine scharfe Kante.

Wer unter Linux fräsen möchte, der sollte sich mal diese Seite anschauen.

Jetzt schreiben wir den 21.07.2008 und ich habe mal versucht, ein Layout zu plotten:




Der erste Eindruck
ist schon mal ganz nett, jedoch ist die Tinte doch relativ dünn aufgetragen, so dass sich Unterätzungen bilden und die Leiterbahnen doch recht porös erscheinen. Aber "für den Hausgebrauch"  reicht das aus. Vielleicht kann man ja einen Tuschefüller mit wasserfester Tinte füllen  und  dann plotten.  Möglicherweise ist die Deckfähigkeit dann höher. Vielleicht sollte ich auch verschiedene Plotgeschwindigkeiten ausprobieren und ich bin nur zu schnell über die Platine gefahren.


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Ich hoffe, du hattest ein wenig Freude an diesem Baublog,

 

schau mal wieder herein,



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