Zur Bearbeitung von Metall ist präzises Werkzeug unerlässlich. Allein schon das Einbringen von Bohrungen kann zu Problemen führen, wenn es punktgenau erfolgen soll. Anfangs habe ich noch eine Standbohrmaschine benutzt, was schon deutlich besser funktioniert als Freihandbohren.

Mit der Zeit wurden die Anforderungen höher und ich wollte auch die Fräsfunktion haben. Ersteres ließe sich über den Anbau eines Kreuztisches realisieren. Aufgrund fehlender Seitenführung einer Bohrmaschine ist Fräsen aber immer noch nicht machbar, das geht schon bei Langlöchern los. So hielt dann vor einiger Zeit eine Fräse Einzug.

Ich habe mir eine Optimum BF20vario gekauft. Jetzt ist über den Kreuztisch ein genaues Anfahren einer Position zur Bearbeitung möglich. Über angebrachte Lineale und Ringe an den Handrädern kann jeder Punkt auf dem Werkstück angefahren werden. Auf Dauer ist das allerdings etwas mühsam und manchmal auch nicht so trivial. Die Anzeigen auf den Handrädern berücksichtigen natürlich nicht das Spiel der Spindeln. Maschinen dieser Klasse haben noch keine Kugelumlaufspindeln mit vernachlässigbarem Spiel.

Eine DRO (Digital Read-Out) musste her. Hier kann man die Position einfach ablesen und das Spindelspiel ist prinzipbedingt auch kein Thema mehr. Grob gesagt gibt es zwei verschiedene Messtechniken, die hier zum Einsatz kommen können. Relativ einfach aufgebaut sind Anbaumessschieber. Nach der Funktionsweise eines digitalen Messschiebers wird hier die Position ermittelt. Das reicht eigentlich für den Hobbybereich voll und ganz aus. Diese Einrichtungen sind aber bezüglich Verschmutzung recht anfällig. Ein gerade vorliegender Katalog bietet diese Messeinrichtung für 3 Achsen für etwa 120€ an.

Die bessere, aber auch deutlich teurere, Methode sind Glasmaßstäbe. Hier läuft in einem Metallgehäuse ein optischer Sensor über einen Glasstab, der mit Markierungen versehen ist. Der Sensor zählt, vereinfacht gesagt, die Markierungen und gibt diese Informationen an ein zentrales Anzeigegerät weiter. Dieses Anzeigegerät ist in der Regel mit einigen Funktionen ausgestattet, die die üblichen Aufgaben bei der spannenden Bearbeitung unterstützt. Durch die Kapselung des Messstabes in einem Gehäuse ist die Schmutzanfälligkeit schon in der Grundversion ohne zusätzliche Maßnahmen recht gering. Der schon oben angesprochene Katalog liegt dafür bei etwa 800€ für die Messstäbe zuzüglich gut 400€ für die Anzeigeeinheit.

Ich habe mich für Glasmaßstäbe entschieden. Nach einiger Recherche bin ich auf der asiatischen Einkaufsplattform aliexpress fündig geworden. Nach Eingabe des Suchbegriffs „DRO“ findet man sehr schnell komplette Angebote für 3 Achsen im Bereich um 250€. In diesem Preisbereich kommen dann noch Einfuhrumsatzsteuer (19%)  und gegebenenfalls Zollgebühren hinzu. Ich bestelle relativ viel über diese Plattform und kann bisher nicht über Probleme klagen. Bei meiner Lieferung war ein Glasmaßstab defekt. Trotzdem ich das erst Monate später gemerkt habe, hat der chinesische Lieferant eine sehr kulante Abwicklung durchgeführt. Auch die Zollabwicklung stellt kein Hindernis dar. Die Zeit von der Bestellung bis zur Auslieferung liegt üblicherweise bei 3 bis 4 Wochen.

Wirklich problematisch wird es dann mit dem Anbau an die Fräse. Selten haben die Fräsen im Hobbybereich vorgefertigte Aufnahmen für diese Messeinrichtungen. Tüfteln und Handarbeit sind angesagt. Ohne grundsätzliche Fähigkeiten wie Bohren und Gewindeschneiden sollte man sich das nicht antun, aber dann braucht man vermutlich auch keine Fräse. Ein sehr guter Anlaufpunkt für Hilfestellungen und Ideen ist das Forum „Zerspanungsbude„. Dort wurde mir bei jeglichen Fragen immer schnell und kompetent geholfen.

Bis jetzt habe ich nur die Koordinaten in der Horizontalen (X/Y-Achse) bestückt. Die Kontrolle für die Fräskopfhöhe (Z-Achse) ist noch nicht installiert.

Im Folgenden ein paar Bilder, wie die Installation bei mir aussieht:

Die Fräse in der Komplettansicht. Rechts oben die Anzeigeeinheit.

Blick von vorn auf den Glasmaßstab für die X-Koordinate. Die Installation dieses Maßstabes allein ist noch recht einfach, da man die Nut, die ursprünglich für die Anschläge gedacht waren, nutzen kann. Alle Teile müssen bezogen auf das Werkzeug auf Zehntelmillimeter genau ausgerichtet werden, sonst ist der Glasmaßstab sehr schnell zerbrochen oder zumindest die Messung ungenau.

Der Messschlitten verlangt aber schon zwei Löcher mit Gewinden, die eingebracht werden müssen. Keine Sorge, das Material des Fräsentisches ist sehr leicht zu bohren und auch Gewinde lassen sich problemlos einbringen. Der Messschlitten hat zwei Gewindelöcher zur Befestigung. Die wollte ich nutzen und deshalb ist die Verwendung der Montageplatte und der Abstandshalter notwendig geworden. Zudem ist es so wesentlich einfacher, die Position genau einzustellen. Leider lassen sich auch die urspünglichen Feststeller nicht mehr nutzen, weil sie zu kurz sind. Vorübergehend erledigen das zwei Schrauben und ein Ratschenschlüssel.

Montage des X-Glasmaßstabes auf einem Abstandshalter in der maschinenseitig vorhandenen Nut für die Anschläge. Die präzise Ausrichtung auf maximal einen Zehntelmillimeter ist sehr wichtig.

Die Montage für die Y-Achse war eine Herausforderung. Ich wollte unbedingt vermeiden auf der Schrägen etwas zu montieren, da ich mir nicht vorstellen konnte, dies präzise hinzukriegen. Hier ist der Fahrweg auch größer als die Tiefe des Tisches, was zusätzlich Maßnahmen erfordert. Die Mitte zwischen den Montageschrauben für die Maschine am Tisch ist nicht die Mitte des Fahrweges. Auch das musste berücksichtigt werden.

Ein 16×16 mm²-Alustab ist direkt mit dem Y-Tisch verschraubt. Genau: zwei Löcher mit Gewinden müssen eingebracht werden. Der Stab ist vorne bündig mit der Vorderkante des Tisches. Hinten ragt er deutlich über den Tisch hinaus und zwar so viel, dass er die Länge des Glasmaßstabes abdeckt. An diesen Alustab ist dann ein Aluwinkelprofil angebracht. Wieder Löcher mit Gewinde erstellen, aber diesmal nicht direkt an der Maschine. Die Langlöcher im Aluprofil erlauben die genaue Höheneinstellung. Der eigentliche Glasmaßstab ist darunter montiert. Auch hier sollte man eine gewisse Möglichkeit zur Positionsanpassung vorsehen.

Der Messschlitten wird an einem kleineren Aluwinkelprofil befestigt, dass seinerseits am Maschinenfuß befestigt ist. Vorläufig sind das die letzten notwendigen Löcher mit Gewinden in der Maschine.

Von Vorn erschließt sich der Gesamtaufbau.

Damit man den unteren Teil besser erkennen kann noch dieses Bild.

Der Glasmaßstab ist länger als der Tisch. Die Gesamtkonstruktion schließt bei hinterer Stellung des Tisches gerade so mit der Z-Säule der Maschine ab.

Noch ein Hinweis zum Gewindebohren. Die Gewindebohrersätzen mitgelieferten Windeisen sind für die Löcher bei der Y-Achse nicht verwendbar, da dort kein Platz zum Drehen ist. Es gibt spezielle Ratschenaufnahmen dafür. Damit geht es wunderbar:

Die Verbindungsleitungen sollten ordentlich verlegt und fixiert werden. Bei Y kein großes Problem. Der Messschlitten bewegt sich nicht.

Anders sieht es beim X-Schlitten aus. Durch die Vor- und Zurückbewegung in Y-Richtung bewegt er sich mit. Das muss bei der Fixierung der Leitungen berücksichtigt werden.

Die Position und Montageart der Anzeigeeinheit ist so zu wählen, dass man während der Arbeit auch Ablesen kann, – sonst nützt es ja nichts. Andererseits darf die Anzeige nicht im Weg sein. Links ist das ziemlich schlecht realisierbar. Rechts der Maschine klappt das besser.

Fragen hierzu beantworte ich gerne im Forum. Dort gibt es ein eigenes Unterforum dafür: