CNC Umbau meiner MARK VII Fräse - Index - Rainer Radow

Hier habe ich für Euch ein paar Bilder und Informationen zum Umbau meiner alten MARK VII Fräse auf eine UHU CNC-Steuerung zusammengestellt.

So sah es 1997 in meinem Keller in Hannover aus. Beim Fräsen der 8 PS Dampfmaschinenkurbelwelle war die MARK VII noch "unberührt".

Dampfmaschinenkurbelwelle - Fräsen der Kurbelwangen
Dampfmaschinenkurbelwelle - Fräsen der Kurbelwangen (Radow © 1997)

Dampfmaschinenpleuel
Dampfmaschinenpleuel (Radow © 1997)

Später habe ich mir billige Digitalmeßschieber an die 3 Achsen der Maschine gebaut. Eine selbstentwickelte Verstärkerplatine und ein C Programm auf einem alten DOS Computer brachten die Messwerte auf den Monitor.

Wegmesssystem - Dampfmaschinenständer
Wegmesssystem - Dampfmaschinenständer (Radow © 1997)

In meinem Berliner Keller hat die Maschine dann 1999 einen X-Achsvorschub per Scheibenwischermotor erhalten. Links oben am Getriebekasten sieht man das Bedientableau mit stufenloser Geschwindigkeitsregelung.

X-Achs-Vorschub mit Scheibenwischermotor
X-Achs-Vorschub mit Scheibenwischermotor (Radow © 2000-11)

Fast alle Einzelteile dieser Dampfmaschine sind auf meinen Kellermaaschinen gefertigt worden.

Dampfmaschine mit ca. 8 PS Wellenleistung
Dampfmaschine mit ca. 8 PS Wellenleistung (Radow © 2005)

2011 legte ich den Grundstein für den CNC-Umbau der MARK VII. Die Servokarten wurden nach Vorlagen von Ulrich Hubert (UHU) geätzt. Die Gleichstrommotore mit den Nenndaten 36 Volt, 10 A habe ich mit optischen Encodern ausgerüstet, die eine Auflösung von 500 Impulsen pro Umdrehung besitzen.

DC-Servomotorsteuerung - System UHU - Testaufbau
DC-Servomotorsteuerung - System UHU - Testaufbau (Radow © 2011)

Jedes Netzteil liefert bei 48 Volt ca. 8 A.

DC-Servomotorsteuerung für 3 Achsen
DC-Servomotorsteuerung für 3 Achsen (Radow © 2011)

Der Y-Achs-Motor wurde unter dem Tisch montiert. Das Handrad blieb erhalten

DC-Motor Y-Achse
DC-Motor Y-Achse (Radow © 2011)

DC-Motor Y-Achse - Unteransicht
DC-Motor Y-Achse - Unteransicht (Radow © 2011)

2012 konnte ich mich dann endlich der Konstruktion der Z-Achse widmen, die die alte Rundsäule ersetzt.

Z-Achse - CAD Modell
Z-Achse - CAD Modell (Radow © 2012-07-16)

Holzmodell vor dem Lackieren.

Z-Achse - Gussmodell spachteln
Z-Achse - Gussmodell spachteln (Radow © 2012-07-16)

Z-Achse - Gussmodell fertig
Z-Achse - Gussmodell fertig (Radow © 2012-07-18)

So kam das Gussteil aus der Gießerei.

Z-Achse - neues Gussteil
Z-Achse - neues Gussteil (Radow © 2012-08-21)

Thomas hat mir die Z-Achse dann freundlicherweise auf der "großen Maschine" in der Firma bearbeitet.

Z-Achse - fertig fräsen
Z-Achse - fertig fräsen (Radow © 2012-11-16)

Z-Achse - Sitz der Linearführung
Z-Achse - Sitz der Linearführung (Radow © 2012-11-16)

Z-Achse - Probemontage
Z-Achse - Probemontage (Radow © 2013-09-02)

Z-Achse - mit Z-Schlitten für Spindelkasten
Z-Achse - mit Z-Schlitten für Spindelkasten (Radow © 2013-11-09)

X-Achse - Gesamtansicht
X-Achse - Gesamtansicht (Radow © 2013-11-10)

Nach der Endenbearbeitung der Kugelumlaufspindel musste die Kugelmutter montiert werden. Zur Überbrückung der bearbeiteten Stellen habe ich einfach Klebeband darum gewickelt, bis sich der passende Durchmesser ergab. So konnten die Kugeln bei der Montage nicht aus der Mutter fallen.

Montage der Kugelmutter auf der Spindel
Montage der Kugelmutter auf der Spindel (Radow © 2013-10-29)

X-Achse - Motorträger
X-Achse - Motorträger (Radow © 2013-10-30)

X-Achse - Spindellager
X-Achse - Spindellager (Radow © 2013-10-30)

X-Achse - Loslager mit Handrad
X-Achse - Loslager mit Handrad (Radow © 2012-09-02)

Y-Schlitten - neu geschliffen
Y-Schlitten - neu geschliffen (Radow © 2013-11-10)

X-Achse - Riemenuntersetzung
X-Achse - Riemenuntersetzung (Radow © 2013-11-10)

X-Achse fahrbereit
X-Achse fahrbereit (Radow © 2013-11-10)

Mark VII Fräse mit DC-Servomotoren, UHU-Endstufen und MACH3 Steuerung
Mark VII Fräse mit DC-Servomotoren, UHU-Endstufen und MACH3 Steuerung (Radow © 2013-11-18)

Da die Kugelumlaufspindel und die "THK"-Führungen so gut wie keine Reibung aufweisen, muss die Spindel im stromlosen Zustand gebremst werden - sonst würde der ca. 30 kg schwere Spindelkasten einfach nach unten rauschen. Diese Federspeicherbremse muss auch bei Stromausfall und in anderen Notaus-Situationen rechtzeitig geschaltet werden...

Z-Achse - Nachrüstung Spindelbremse
Z-Achse - Nachrüstung Spindelbremse (Radow © 2014-03-31)

Faltenbalk - Erste Faltung
Faltenbalk - Erste Faltung (Radow © 2014-01-04)

Faltenbalk - Seitenfaltung
Faltenbalk - Seitenfaltung (Radow © 2014-01-04)

Faltenbalk - fertig
Faltenbalk - fertig (Radow © 2014-01-04)

Faltenbalk - montiert
Faltenbalk - montiert (Radow © 2012-09-02)

X-Achse - Endschalter
X-Achse - Endschalter (Radow © 2012-09-02)

Y-Achse - Endschalter
Y-Achse - Endschalter (Radow © 2012-09-02)

Das A&O für ein sauberes Fräsergebnis: die Ausrichtung der Maschinengeometrie

Spindelkopf - Winkelstellung ausrichten
Spindelkopf - Winkelstellung ausrichten (Radow © 2012-09-02)
Z-Achse - ausrichtenZ-Achse - ausrichten
Z-Achse - ausrichten (Radow © 2012-09-02)

Meine erstes CNC-gefrästes Werkstück war die Z-Achse für meine Portalfräse. Im ersten Durchlauf ergab sich noch ein Umkehrspiel in der Y-Achse - siehe Fräsbahn im Grund. Die Befestigung der Spindel hatte sich gelöst - Montagefehler? Als alles fest angezogen war, stimmten auch alle Geometrien am Werkstück - siehe Erste mm im zweiten Durchgagng auf diesem Bild.

Umkehrspiel
Umkehrspiel (Radow © 2012-09-02)

Probeteil = Z-Achse meiner Käsefräse - Ausfachung
Probeteil = Z-Achse meiner Käsefräse - Ausfachung (Radow © 2012-09-02)

Probeteil = Z-Achse meiner Käsefräse
Probeteil = Z-Achse meiner Käsefräse (Radow © 2012-09-02)

Hier eine komplexere CNC-Fräsoperation: das Zirkularfräsen eines Gewindes M 42 x 2. Da meine Drehmaschine keinen automatischen Vorschub besitzt, erweitert diese Option meine Bearbeitungsmöglichkeiten natürlich erheblich. Nun sind auch z.B. Innengewinde in große und asymmetrische Bauteile realisierbar.

Als CAM Software verwende ich CondaCAM.