Im Moment bin ich dabei, die vierte Achse für meine Fräse
zu bauen. Dazu verwende ich ein spielfrei einstellbares Schneckengetriebe
aus einem Roboterarm, an das ich einen Schrittmotor und ein Backenfutter
von einer kleinen Drehbank montiere. Die Drehachse wird dann parallel zur
X-Achse ausgerichtet. Mit diesem Aufbau können dann schon kompliziertere
Teile, wie etwa axiale Turbinenräder, gefertigt werden.
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Das Schneckengetriebe (links oben) wird über eine exzentrische Verdrehung der Lageraufnahme spielfrei eingestellt. Deshalb sind auch die Adapterblöcke für den Motor (rechts oben) recht kompliziert und mit bogenförmigen Langlöchern versehen (Der Adapter, der jetzt im Einsatz ist, sieht noch etwas anders aus, als auf diesem Bild). Der Motor wird mit einer flexiblen Wellenkupplung mit der Getriebewelle verbunden, um leichte Montageungenauigkeiten auszugleichen und die Lager zu entlasten.
Auf der Rückseite des Getriebes ist die hohle Abtriebswelle zu
sehen. Da ich hier sowiese eine Lücke mit einer Platte ausfüllen
mußte, um zu verhindern, daß Späne in die Lager gelangen,
bot sich dieser Platz an, den Endschalter zu montieren. Da ich die Platte
aus Polycarbonat gefertigt habe, kann man auch noch schön reingucken.
Eine von innen auf die Hohlwelle geklebte M3-Mutter betätigt einen
Microschalter mit Hebel. Der Hebel ist so angeordnet, daß er nur
nach rechts betätigt werden kann und nach links wegfedert, was nötig
ist, um die vollen 360° Drehbereich ausnutzen zu können.
Leider verbiegt sich der Hebel ziemlich leicht, und so ist wohl von
dieser Konstruktion keine allzu hohe Wiederholgenauigkeit zu erwarten.
Besser wäre noch ein zusätzlicher Schalter, der durch einen Nocken
auf der Motorwelle betätigt würde, und somit eine viel höhere
Auflösung hätte.
Oben ist das ganze nochmal zusammengebaut abbgebildet, das Backenfutter fehlt allerdings noch. Damit sich bei der Bearbeitung später nichts verbiegt oder schwingt, sollte alles sehr massiv aufgebaut sein. Die Konstruktion besteht aus 15- und 20mm-Aluminiumplatten, die mit M6-Schrauben befestigt sind.
Auf den nächsten beiden Bildern sieht man die erste Anwendung der
Drehachse: Eine Laufnocke für eine Art Bajonett-Verriegelung. Das
CNC-Programm dafür war gar nicht so einfach, weil die 4,2mm breite
Bahn mit einem 3mm-Fräser bearbeitet werden mußte, und der Flankenwinkel
der Bahn auch in jedem Punkt stimmen mußte, um die Flächenpressung
an dem Stift, der später in der Laufbahn geführt wird, nicht
zu hoch werden zu lassen. Deshalb hat es nicht genügt, die Abwicklung
der Laufbahn einach von der XY-Ebene in die XA-Zylinderfläche zu Projezieren,
da sonst die Flanken schräg zur Stiftoberfläche gestanden hätten.
Vielmehr mußte gleichzeitig auch die Y-Achse interpoliert werden
(siehe Beispielprogramm).
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Und hier sieht man den ganzen Aufbau nochmal in Aktion. Für die
Z-Achse war eine Adapterplatte (Bild ganz unten) nötig, weil der Verfahrweg
der Z-Achse bzw. die Portalhöhe nicht ausreichte. Hier ist auch das
Backenfutter montiert. Vor dessen Montage habe ich übrigens die Anlagefläche
und den Zentrierzapfen für das Futter mit der Fräse bei drehender
Getriebeachse nochmal überfräst. Somit ist gewährleistet,
daß da Futter auch wirklich genau rund läuft. Zwischen dem silbrig
glänzenden Aluteil hinter dem Futter und dem Getriebe ist eine Dichtung
(O-Ring aus Gummischlauch), die das Eindringen von Spänen verhintert.
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Ein Problem war noch die spielfreie Einstellung des Getriebes. Zuerst konnte man nur zwischen den Einstellungen "Spiel" oder "Motor blockiert" wählen, auch wenn man den exzenter noch so feinfühlig verstellt hat. Erst eine Erhöhung des Motorstroms von 1.3A (laut Typenschild) auf 2A brachte Abhilfe. Der Motor wird zwar jetzt etwas warm, aber solange man ihn noch schmerzfrei anfassen kann, dürfte es ihm nicht schaden.
Auf dem untersten Bild sieht man übrigens auch den Grund, weshalb diese Isel-Fräse eine so wackelige Z-Achse hat: Es sind keine "richtigen" Linearführungen mit unterstützten Achsen oder Profilschienen drin, sondern nur zwei Stahlwellen mit Kugelbüchsen. Die Wellen sind zwar 14mm dick, biegen sich aber trotzdem um mehr als 0,5mm wenn man nur mit dem Finger dagegendrückt, wenn die Z-Achse ganz ausgefahren ist. Jedem, der eine Fräse selber bauen will, und vor hat, etwas anderes als Balsaholz oder Kunststoff zu bearbeiten, rate ich von dieser Konstruktion ab.