4. CNC-Achse
Dreh- und Teilapparat mit 80-mm-Spannfutter – nachrüstbar an jeder CNC-Fräse
Eine vierte Achse, die sich an praktisch jede CNC-Fräse anbauen lässt. Je nach Ausrichtung auf dem Maschinentisch arbeitet sie als A-Achse (Drehung um X) oder als B-Achse (Drehung um Y) und dient gleichermassen als Teileinrichtung und als Drehkopf.
Besonders gut geeignet ist das Teil für indexierte Bearbeitungen. Das Werkstück kann zwischen den einzelnen Arbeitsgängen präzise gedreht werden, sodass mehrere Seiten ohne manuelles Umspannen bearbeitet werden können.
Technische Daten
| Antrieb | NEMA 23 Schrittmotor |
|---|---|
| Spannfutter | 80 mm, 4-Backen |
| Lagerung | 2 axiale Schrägkugellager |
| Einsatz | A- oder B-Achse (um X bzw. Y), Teil- oder Drehkopf |
Aufbau
Angetrieben wird die Achse von einem NEMA-23-Schrittmotor. Die Spindel läuft in zwei axialen Schrägkugellagern; diese Lagerung nimmt sowohl Radial- als auch Axialkräfte auf, was beim Fräsen gegen das Futter wichtiger ist als beim reinen Teilen. Vorn sitzt ein 80-mm-Vierbackenfutter.
Das Vierbackenfutter war eine bewusste Entscheidung gegen ein Dreibackenfutter: Es spannt auch vierkantige und unregelmässige Werkstücke, und die Backen lassen sich einzeln verstellen, sodass sich ein Werkstück gezielt ausrichten lässt.
Typische Anwendungen
- Bohrungen und Taschen rundum an zylindrischen Teilen, in definierten Winkelschritten
- Gravieren auf runden Oberflächen
- Fräsen von Schlüsselflächen, Nuten und Vierkanten an Wellen
- Herstellen von Teilungen – Zahnräder, Rasterungen, Skalen
- mehrseitige Bearbeitung kleiner Bauteile in einer Aufspannung
Für einfache Teilarbeiten ohne CNC-Anbindung habe ich ausserdem einen rein mechanischen Teilapparat gebaut. Wer nicht nur drehen, sondern das Werkstück zusätzlich kippen möchte, findet im AC-Rundtisch die Lösung mit zwei Drehachsen.
Einbindung in die Steuerung
Die Achse wird als zusätzlicher Kanal an der CNC-Steuerung angeschlossen. Entscheidend für ein brauchbares Ergebnis sind drei Einstellungen:
- Schritte pro Grad – ergibt sich aus Motorschritten, Mikroschritt-Einstellung und der Untersetzung des Antriebs.
- Umkehrspiel – jedes Spiel im Antriebsstrang wird beim Richtungswechsel sichtbar. Messen und kompensieren.
- Verfahrgeschwindigkeit und Beschleunigung – die Drehachse hat eine deutlich höhere Massenträgheit als eine Linearachse. Zu hohe Werte führen zu Schrittverlusten.
Hinweise für Nachbauer
Die CAD-Modelle enthalten die vollständige Baugruppe und sind der beste Einstieg für den Nachbau. Anzupassen sind vor allem die Aufspannung auf den eigenen Maschinentisch und die Höhe der Drehachse über dem Tisch – letztere bestimmt, wie viel Z-Weg noch für das Werkzeug bleibt.
Nicht unterschätzen sollte man den Verlust an Arbeitsraum: Die vierte Achse belegt Fläche auf dem Tisch und Bauhöhe.
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