CNC Portalfräse: BZT - PFU-S 1510-G

Grundsätzliches

Gerätebeauftragte: Stefan, Martin, Kilian, Kevin, Johann, Alex

Bedienung

Grundlagen

Fräsen ist ein subtraktives Verfahren der Materialbearbeitung. Dabei werden Späne
vom Werkstück abgehoben d.h. Material wird subtrahiert. Ein additives Verfahren im Gegensatz
dazu ist der 3D-Druck, dabei wird Material schichtweise aufgetragen.
Eine Fräse arbeitet ähnlich einer Bohrmaschine. Aber ein Fräser kann nicht nur Löcher bohren,
sondern auch seitlich schneiden. Und es gibt viele verschiedene Fräserformen. Der Fräser kann
durch eine frei bewegliche Mechanik in allen 3 Raumrichtungen bewegt werden. Die Portalform ist
für Plattenmaterial sehr günstig, weil die Fräse wie eine Brücke das Material umschließt und jeden
Punkt erreichen kann. Die automatischen Fräsbewegungen kontrolliert ein Computer sehr genau.
Und bei Bedarf tut er dies vielfach in gleicher Weise, ohne daß ihm langweilig wird.
Unsere Portalfräse ist für die Bearbeitung von eher weichen Materialien wie Holz, Kunststoff und
Aluminium geeignet. Stahl ist zu hart und würde sie überfordern.
Unsere Fräse hat 3 Achsen. Bei der Konstruktion des Frästeils sollte bereits die Fräsbarkeit
berückssichtigt werden. Da die Frässpindel immer senkrecht über dem Werkstück steht und nicht
gekippt werden kann, sind z.B. Hinterschneidungen nicht möglich. Auch können keine
scharfkantigen Innenecken gefräst werden; der Durchmesser des Fräsers legt den minimal
möglichen Radius fest.

Begriffsklärung:

CNC = Computer Numeric Controlled oder PC-gesteuert
CAD = Computer Aided Design oder 3D-Zeichnen am PC
CAM = Computer Aided Manufacturing oder Materialverarbeitung am PC

Arbeitsschritte:

1. 3 Vorbereitung, Werkstück und Fräser spannen
   Wir wollen aus einem Stück Holz einen Smiley fräsen.
   Was brauchen wir dafür an Material?
   Holz in Plattenform aus dem Baumarkt (Multiplex-Sperrholz, Leimholz, Massivholz)
   Fräser am günstigsten aus dem online-Handel (10er-Pack, 3.175mm, Hartmetall, 1-schneidig)
   Holzschrauben in passender Länge (Materialdicke plus 10 bis 15mm maximal)
   Es gibt viele verschiedene Fräser. Sie unterscheiden sich in Form, Durchmesser, Länge, Anzahl der
   Schneiden und Fräsermaterial. Der Fräser sollte zum zu bearbeitenden Material passen. Besonders
   wichtig ist, daß die Schneidenlänge größer als die Materialdicke ist. Und die Späne auch bei voll
   eingetauchtem Fräser noch gut abgeführt werden können. Die Schnittparameter wie
   Spindeldrehzahl, Vorschub etc müssen zu Material und Fräser passen; sie werden im nächsten
   Video behandelt.
   Es gibt verschiedene Arten das Werkstück auf dem Fräsenbett zu befestigen (=spannen):
   Mit Spannpratzen auf dem T-Nuten-Tisch. Mit Spannklemmen. Mit einem Maschinenschraubstock.
   Mit Heißkleber auf einer Aluplatte. Mit einem Vakuumtisch.
   Wir befestigen das Werkstück mit Holzschrauben auf der Opferplatte. Das ist bei Plattenmaterial
   sicher und kostengünstig. Wir müssen aber aufpassen, daß wir nicht in die Schrauben hineinfräsen.
   Und daß der der ausgeschnittene Smiley nicht losgerissen und umhergewirbelt wird. Das wäre
   gefährlich und würde das Werkstück beschädigen. Um dem vorzubeugen muss auch das
   ausgeschnittene Teil mit der Opferplatte zu geeigneter Zeit sicher verschraubt werden.
   Fräser auswählen und erklären
   Fräserschutz (=Plastikschlauch) anlegen
   Fräser in Spannfutter mit Hilfe der Tischhalterung und des Spannschlüssels handfest einspannen
   Wichtig: Fräser sollte so kurz wie möglich, aber so lang wie nötig eingespannt sein.
   Spannfutter einsetzen, prüfen ob´s wackelt, ggf. um 180 Grad drehen, 2.5mm Inbus-Schraube
   anziehen, Staubschutzring schliessen
   Absaugschuh installieren, Saugschlauch aufstecken
   Werkstück mit Spaxschrauben auf Opferplatte spannen.
   Achtung: Opferplatte ist nur 18mm dick, darunter befindet sich ein empfindlicher T-Nut-Tisch aus
   Aluminium
   Befestigung für später frei bewegliche Teile bedenken
   Nullpunkt für X und Y markieren
   Fräserschutz entfernen
    

Software:

Die Umsetzung eigener Projekte mit der CNC-Fräse erfordert folgende Bearbeitungsschritte mit der jeweils empfohlenen Software:
1. Konstruktion (CAD) mit Fusion 360: https://www.autodesk.com/education/home
2a. Erzeugung des maschinenspezifischen G-Codes (CAM): das CAM-Modul ist enthalten in Fusion 360
2b. alternativ kann auch MecSoft’s VisualCAD/CAM verwendet werden: https://mecsoft.com/visualcadcam/
3. Maschinensteuerung mit Eding CNC: http://www.edingcnc.com/download.php

Der Vorteil der Kombination 1.+2a.+3. ist, daß insgesamt nur 2 Programme benötigt werden. Fusion 360 (Schritt 1+2a) und Eding CNC (Schritt 3) können kostenlos heruntergeladen und ohne zeitliche Begrenzung für Ausbildungszwecke verwendet werden.
Das CAM-Modul stellt verschiedene maschinenspezifische Postprozessoren bereit und sollte auf Eding eingestellt werden. Ich empfehle beide Programme auf dem eigenen Rechner zu installieren und die Handhabung zu üben. Das macht auch ohne angeschlossene Fräse Sinn, weil beide Programme die Fräsbahnen simulieren und sehr anschaulich visualisieren können. Das ermöglicht gefahrloses Üben ohne Personenschäden und Fräserbruch.

Technische Daten: Verfahrwege: X: 1020 mm Y: 1510 mm Z: 275 mm

Modell: PFU-S-2 1510-G
Genauigkeit: +/- 0.02 mm bis +/- 0.5 mm (Größenabhängig)
Leistung: 2,2 kW Spindel
Besonderheiten: Sprühkühlung, Absaugung