CNC-Zubehör

Nachdem die Fräse fertig war, wurde sie zunächst dafür genutzt, diverses Zubehör für sich selbst zu fertigen. Hierbei zeigten sich auch schnell die Fähigkeiten der Maschine in Bezug auf die Bearbeitung verschiedener Materialien, die ich anhand dieser Projekte zeigen möchte.

Maschinentisch

Die erste Arbeit, die nötig war, war der Bau eines stabilen Tischs, auf dem die Fräse stehen sollte. Er sollte ein Fach für die Steuerelektronik und eine Schublade für Werkzeuge und Zubehör haben. Speziell beim Bau der Schublade zeigte sich der große Nutzen der Fräse für dieses Projekt. Für die Schubladenauszüge und den Boden konnten saubere Nuten in die Rahmenbretter der Schublade gefräst werden, wodurch sich ein hochwertiges Aussehen erreichen ließ.

Plotterstift

Für erste Tests mit der Fräsensteuerung wurde ein Plotterstift entwickelt, mit dem die Bewegungen der Fräse sichtbar gemacht werden konnten, ohne tatsächlich etwas Fräsen zu müssen. Dafür wurde eine hochwertige Kugelschreibermine in eine Hülse geschoben, die wiederum in die Werkzeugaufnahme der Frässpindel passte. Am vorderen Ende wurde die Hülse etwas zusammengequetscht, damit die Mine nicht herausfallen konnte. Am hinteren Ende wurde die Feder eines Kugelschreibers eingesetzt, so dass die Mine zwar frei beweglich war, aber dennoch stets nach unten auf das darunterliegende Papier gepresst wurde. Je tiefer die Z-Achse bewegt wurde, desto stärker wurde die Feder komprimiert und desto stärker war auch der Anpressdruck der Mine. Eine Versuchsreihe hat dann ergeben, dass 2 mm Stauchung der Feder die ideale Druckkraft für sauberes Plotten ergab.

Spannpratzen

Spannpratzen sind ein wichtiges Zubehör für Werkzeugmaschinen, von denen man nie genug haben kann. Sie dienen dazu, Werkstücke fest auf das Maschinenbett aufzuspannen, so dass diese bei der Bearbeitung nicht verrutschen. Der Bau der Spannpratzen aus Aluminium-Reststücken war zudem der erste Versuch, dieses Material mit der Fräse zu verarbeiten. Es wurde ein 2 mm dicker zweischneidiger Fräser benutzt und ein Vorschub von ca. 300 mm pro Minute gewählt. Bei einer Eindringtiefe von 0,5 mm musste die Fräse zwar einige Runden drehen, bis sie durch das Material hindurch war, das Ergebnis war jedoch einwandfrei. Die Spannpratzen haben ein Langloch zum Niederspannen und ein Gewinde. In das Gewinde kann eine Schraube gedreht werden, die dann als Wiederlager dient. So erspart man sich einen Treppenbock oder andere höhenverstellbare Unterlagen. Um die Auflagefläche zu vergrößern, lege ich dann noch ein Stück Leiterplattenmaterial zwischen die Schraube und das Maschinenbett.

Absaugung mit Zyklonabscheider

Wo gehobelt wird, da fallen Späne, wo gefräst wird auch. Daher musste eine Absauganalge her, die die Staubbelastung für den Rest der Wohnung auf ein Minimum reduzierte. Dafür wurde ein Adapter mit Staubsaugeranschluss gefertigt, der direkt am Spindelhalter montiert werden kann und die Späne dort absaugt, wo sie entstehen. Um die Sicht auf den Prozess nicht weiter einzuschränken als nötig, wurde der Adapter aus Bastlerglas gefertigt. Dieser Werkstoff lässt sich zwar nicht ganz so einfach bearbeiten wie PMMA (Plexiglas), ist jedoch in den meisten Baumärkten erhältlich. Das Problem bei der Kunststoffbearbeitung ist stets die Hitze, welche zum Schmelzen des Werkstoffs und somit zum Zusetzen des Fräsers führen kann. Daher sollte ein einschneidiger Fräser genutzt werden und zudem ein ordentlicher Vorschub (ich nutzte 450 mm/min). Das gewährleistet, dass das Material wirklich zerspant wird und sich der Fräser nicht durch den Kunststoff schmilzt. Die dabei entstehenden Späne sollten verhältnismäßig grobe Flocken sein.

Wenn man aus Plattenmaterial einfache dreidimensionale Konstruktionen fertigen will, bietet sich die Schichtbauweise an. Man teilt das Werkstück in mehrere Schichten, die jeweils die Dicke der Materialplatten haben, schneidet diese einzeln aus und legt sie anschließend übereinander. Der Riss, der im mittleren Bild zu sehen ist, ist übrigens nicht beim Bearbeiten entstanden, sondern rührt daher, dass ich mit der Absaugung einmal in die Spannvorrichtung eines Werkstücks gefahren bin.

Eine Fräse erzeugt allerdings so viel Staub, dass ein herkömmlicher Staubsaugerbeutel schnell voll ist. Also wurde ein Fliehkraftabscheider, auch Zyklon oder Zyklonabscheider genannt, gebaut, um den Beutel zu schonen. Solche Geräte werden in der Industrie überall benutzt, wo grobe Festkörper aus einem Luftstrom gefiltert werden müssen. Dafür wird der Luftstrom seitlich in einen sich nach unten verjüngenden Kanal geleitet, in den von oben ein Rohr ragt, durch das der Luftstrom wieder ausgleitet wird. Die Luft wird dadurch in dem Kanal in schnelle Rotation versetzt, wodurch die Partikel aufgrund der Fliehkraft an die Wandung des Kanals gedrückt werden. Dort werden sie durch Reibung so weit gebremst, dass sie sich vom Rest des Luftstroms lösen und nach unten in einen Auffangbehälter fallen. Wenn ein Zyklonabscheider richtig dimensioniert ist, kann er so bis zu 99% des Staubs aus dem Luftstrom herausfiltern. Die Basis meines Zyklons bildete ein Plastikgefäß, das ich für einen Euro in einem Ramschladen fand. Es hatte ziemlich genau die Geometrie, die ich für richtig hielt. Der Zyklon wurde mit dem Deckel eines Kunststoffeimers verbunden, wobei die Fräse auch gute Dienste leistete. Mit ihr konnten aus Holz schnell passgenaue Scheiben gefräst werden, die der ganzen Konstruktion eine gewisse Stabilität verliehen. Auch in den Eimer wurde ein Holzring eingelegt, um zu verhindern, dass dieser durch den Unterdruck komprimiert wird. Für die Anschlüsse wurden Plastikrohre aus dem Sanitärbereich verwendet. Aus diesen wurden auch einige Adapter gebaut, mit denen es leichter möglich war, die Nuten des Maschinenbetts oder allgemein die Werkstatt zu saugen. Um Letzteres zu ermöglichen, wurde der Schlauch mit 5 Metern deutlich länger gewählt, als es für die Absaugung der Fräse nötig wäre. Er wurde mit einem Expander flexibel an der Decke befestigt. Somit kann jetzt überall in der Werkstatt grober Schmutz einfach weggesaugt werden, ohne dass man sich Gedanken über einen zu schnell verstopfenden Staubsaugerbeutel machen muss.