Anwendung der NC-Technik

Eine erste Anwendung

Mir schwebte schon immer vor, kleine Holzspielzeuge mit einer CNC-Fräse herzustellen. Die Bearbeitung von Holz stellt keine hohen Anforderungen an die mechanische Leistungsfähigeit der Fräse und die Anwendung als Spielzeug verlangt auch keine hohen Ansprüche an die Präzision und Masshaltigkeit.

Das konzeptionelle Vorgehen ist aber identisch mit professionellen Anwendungen und bietet damit die Möglichkeit, das Prinzip der CNC-Technik im praktischen Betrieb zu erproben und besser zu verstehen. Vielleicht interessieren sich ja auch mal die Enkelkinder für die Welt der computergesteuerten Fertigungstechnik, von der sie in Zukunft unmittelbar betroffen sein werden.

Wie im professionellen CNC-Konzept muss auch hier erst eine Zeichnung des Werkstücks erstellt werden (CAD), um daraus das CNC-Programm für die Steuerung der CNC-Fräse zu generieren. Verständlicherweise sind professionelle Programme, die sich in der beruflichen Praxis bewähren müssen, verhältnismässig teuer.

Für den Hobby-Bereich mit bescheideneren Anforderungen gibt es aber auch kostenlose Programme.

Die CNC-Fräse besteht - vereinfacht ausgedrückt - aus einer Bohrmaschine, die auf einer festen Arbeitsfläche frei bewegt werden kann. Ihr jeweiliger Ort wird mit den Raumkoordinaten x, y und z festgelegt. Wie die Drehspindel (mit Hilfe der Schrittmotoren) in diesem Koordinatensystem bewegt wird, wurde beim Zusammenbau bereits ersichtlich.

Die Steuerbefehle an das Antriebssystem werden vom CAM-Programm berechnet und in Form von elektrischen Signalen an die Schrittmotoren übertragen. Dazu muss die Software das Material und die Abmessungen des Werkstückes und die in Form einer technischen Zeichnung festgelegten Bearbeitungen kennen.

Das hier verwendete CAM-Programm richtet sich an Bastler, die weder die CNC-Technik noch die technologischen Grundlagen der Bearbeitungstechnik beherrschen müssen. Dass die Anwendungsmöglichkeiten sehr eingeschränkt sind ist in diesem Falle ja kein Nachteil.

Material und Grösse des Werkstücks

Damit die kleine CNC-Fräse das Werkstück richtig bearbeiten kann muss das CAM-Programm wissen, aus welchem Material es besteht und welche Werkzeuge zur Bearbeitung verwendet werden. Es macht einen grossen Unterschied, ob ich Metall, einen weichen Kunststoff oder Holz verwende. Selbst beim Holz muss ich zwischen harten und weichen Hölzern unterscheiden, weil die unterschiedlich bearbeitet werden.

Das vorgesehene Lindenholz gehört in die Kategorie der weichen Hölzer, die sich leicht zerspanen lassen. Damit sind auch die Anforderung an die Fräser geringer. Das Programm ist aber selber in der Lage, die optimale Drehzahl der Spindel zu bestimmen und den Vorschub so zu wählen, dass die Bearbeitung nicht zu viel Zeit beansprucht und die Qualität dem Anwendungszweck gerecht wird.

Als erstes muss ich die Abmessungen der zu bearbeitenden Oberfläche (x- und y-Achse) und die Dicke (z-Achse) festlegen.

Easel-CNC zeigt mir, wie die Holzplatte nach der Bearbeitung aussehen wird. Dabei kann ich die 3D-Darstellung beliebig vergrössern und verschieben.

Kleine Änderungen kann ich in der Zeichnungsebene vornehmen, wobei die Auswirkungen in der 3D-Darstellung gerade sichtbar sind.

Ist alles in Ordnung muss ich nur noch das passende Werkzeug auswählen.

Easel-CNC zeigt nun in einer anschaulichen Simulation, welche Wege das Werkzeug im Koordinatensystem fahren wird und welche vertikalen Bewegungen dabei stattfinden.

Diese Simulation ist praktisch und in der Regel auch sehr wichtig, denn sie lässt erkennen, ob bei den Werkzeugbewegungen keine Abspannvorrichtungen beschädigt werden.

Unten ein Ausschnitt aus dem Buch mit ergänzenden Informationen.