CNC-Fräse

Konstruktion · Projekt ·

Vorderansicht einer kleinen Fräsmaschine: Aluminiumrahmen, Frässpindel über dem genuteten Maschinentisch, dahinter Spindel und Führungen

Für meinen Bastelkeller wollte ich schon immer eine CNC-Fräse haben. Ich wollte eine günstige 3-achsige Fräse, die ich vom PC aus steuern kann, mit Steuerung, Motoren und möglichst einem Werkzeuglängen-Sensor – für unter 1.000 €. Eine Arbeitsfläche von einem A4-Blatt sollte vollkommen ausreichen.

Die Fräse

Das gesamte Set mit Fräse, Ansteuerung und Zubehör
Das gesamte Set mit Fräse, Ansteuerung und Zubehör

Für den Preis war nur ein chinesisches Gerät zu haben. Ich habe mich für das Modell CNC 3020Z-DQ entschieden.

Merkmal Wert
Arbeitsfläche 300 × 200 mm
Fahrweg Z-Achse 45 mm
Spindeln Kugelgewindespindeln
Spindelmotor bis 11.000 U/min, 1/8"-Aufnahme
Zubehör Werkzeuglängensensor
Runder schwarzer Tastteller mit zwei Klemmkabeln, im eingefügten Bild steht der Fräser darüber
Nahaufnahme der blanken Führungsstangen und einer Gewindespindel, im eingefügten Bild eine komplette Kugelgewindespindel mit Mutter

Endlagensensoren

Leider waren, wie ich vorher schon wusste, keine Endlagensensoren an der Fräse. Ohne sie wollte ich die Fräse nicht betreiben. Da ich Crashes bestmöglich vermeiden wollte, habe ich jeder Achse zwei Sensoren spendiert: Einer markiert den Nullpunkt, der andere die maximale Endlage. Somit kann ich bei jedem Start der Maschine eine Referenzfahrt machen und anschließend mit absoluten Koordinaten arbeiten. Ich verwende einfache Präzisions-Mikrotaster.

Kamera

Der Fräser arbeitet sich durch eine weiße Platte, daneben das Absaugrohr, überall feine Späne

Zusätzlich habe ich eine kleine günstige USB-Endoskopkamera gekauft. Mit den zuschaltbaren LEDs lässt sich wunderbar die Arbeitsfläche ausleuchten, und man kann am PC das Arbeitsergebnis beobachten. Über die CNC-Software lässt sich das Kamerabild mit einem Fadenkreuz versehen – gut, um das Werkstück vor dem Fräsen grob anzufahren.

Verwendung

Gravierstichel auf einer dunklen Platte, an der Spitze blitzt es hell auf, darunter schon fertig gravierte Felder mit Schrift

Hauptsächlich möchte ich mit der CNC-Fräse einlagige Platinen fräsen, aber natürlich lassen sich damit auch viele andere kleine Fräsarbeiten ausführen. Ich nutze die Fräse aber auch gern zum Gravieren von Beschriftungen.

Für die Zukunft ist angedacht, der Fräse eventuell noch eine vierte Achse zu spendieren. Somit könnte ich auch einfache Drehteile mit der Fräse erzeugen.

Optionale vierte Achse mit Riemenantrieb
Optionale vierte Achse mit Riemenantrieb

Schwibbögen

Am meisten gelaufen ist die Fräse aber im Winter: Schwibbögen. Die Vorlage wird als Linienzug gezeichnet, daraus rechnet das Programm die Bahn, die der Fräser abfahren muss – hier die Hälfte des Musters, der Rest wird gespiegelt.

Die Fräsbahn des Schwibbogen-Musters auf dem Steuerrechner
Die Fräsbahn des Schwibbogen-Musters auf dem Steuerrechner

Dann fährt der Fräser das Muster aus der Platte heraus. Das dauert, macht Späne, und am Ende hängt die Figur nur noch an wenigen Stegen.

Der Fräser arbeitet sich durch die Platte, überall Späne
Der Fräser arbeitet sich durch die Platte, überall Späne

Zu Hause heißt die Maschine deshalb nur noch die Käsefräse.