Während Fabian ein Großprojekt begonnen hat (mehr dazu in einem eigenen Artikel) sind diverse Sachen in und um die Werkstatt in der Mache. Hier mal wieder ein kleiner Einblick.

Verbesserung CNC Y-Antrieb

Der Antriebsstrang der CNC Fräse lief sprichwörtlich nicht ganz rund. Aufgrund einiger etwas zu großzügiger Fertigungstoleranzen (kurzum: Schlecht gearbeitet) lief die angetriebene Mutter nicht wie wir uns das vorgestellt hatten…

Nachdem die Maschine nun wieder einige Monate still stand sind nun alle Teile neu hergestellt und es kann an endlich die Wiederinbetriebnahme gehen. Mehr dazu in Kürze!

Kleinteile

Für (und mit) dem wunderbaren Escape-Room „The Code Agency“ Düsseldorf entstanden an einem Abend mit viel Cola und Pizza die folgenden Teile (Links der Prototyp, Rechts das Ergebnis). Wozu diese Achsen später dienen ist noch ein Geheimnis…

Hier war alles dabei: Drehen, Fräsen, Feilen, Kaltbrünieren

Und auch für unseren Hallennachbarn ist noch etwas von der Drehbank gefallen. Ein langer Bolzen mit beidseitigen Gewinden. Drehen macht einfach Spaß!

Bisschen was für zu Hause

Vor einiger Zeit hatte ich mir Lowboards gekauft, mit dem Ziel sie „schwebend“ an die Wand zu hängen. Sah dann doch nicht so gut aus und so standen die beiden Boards längere Zeit auf Konservendosen.

Als der WAF zu kippen drohte mussten kurzerhand Füße her! Also die Säge angeschmissen und schnell ein drei rahmen zusammengeschweißt.

Anforderung

Das Brautpaar hatte konkrete Anforderungen an die Maschine.

• Aufbau wie ein Brunnen unter welchem man sein Glas halten kann
• 2 Verschiedene Getränke zur Auswahl
• Kühl sollte der Schnaps sein

Ein Brunnen ist es dann aus hygienischen und kühlungstechnischen Gründen nicht geworden. Ansonsten konnten wir das Plfichtenheft aber umsetzen.

Kühlung

Natürlich kann man den Schnaps nicht warm trinken, also musste eine Kühllösung her. Zunächst haben wir zwischen einem Becken mit Eiswasser und unserem Laser-Kompressorkühler hin und her überlegt.

Am Ende ist es dann wieder mal ausgeartet und aufwändig geworden. Aus Kupferrohr (ist das Zeug teuer geworden…) haben wir einen Dreikreis-Gegenlaufkühler aufgebaut.

Damit das Kupferrohr bei der Bearbeitung nicht einknickt haben wir es mit Wasser gefüllt, abgequetscht und dann mit Wig zugeschweißt zugeschmolzen. Trotz der relativ dicken Wandstärke ließ sich das Material ohne Deformation super um eine Stahlwelle biegen.

Im letzten Bild sieht man den Aufbau in seiner ganzen Schönheit. Die Ein- und Auslässe sind jeweils auf der gleichen Seite, damit die Konstruktion in ein gemeinsames, großen Rohr passt.

Zur Vermeidung von Kondensbildung am Kühler kamen noch ein paar Schichten Isolierung drüber. Sieht irgendwie aus wie eine Dampfmaschine

Die Halterungsn sind fix auf dem CO2 Laser entstanden. Was wir damit nicht schon alles praktisches hergestellt haben…

Getränkeförderung

Auch hier ist die Lösung wieder etwas eskaliert… Ziel waren einfache Pumpen. Am Ende sind es dann zwei Schlauchpumpen mit Getriebemotor und 1,1l/min Förderleistung geworden. Damit ließen sich die 2cl theoretisch in knapp etwas mehr als einer Sekunde füllen.

Die Vorteile:
Einfache Reinigung, möglicher Austausch des Förderschlauchs, sehr genaue Dosierung möglich.

Die Nachteile:
Der Preis. Diese Exemplare waren noch günstig und haben jeweils knapp 60EUR gekostet.

Basis

Aus einer alten Holzkiste, Resten einer See-Transportkiste, etwas Leim und Krampen aus dem Presslufttacker ist folgende Konstruktion entstanden. Optisch sind wir absichtlich auf der rustikalen Seite geblieben. Hätte man natürlich auch schleifen, spachteln und lackieren können…

Das Auge trinkt mit! Deshalb muss auch noch ein bisschen leuchtende Deko her. Zunächst wollten wir uns die Beleuchtung aus Zeitgründen sparen, haben es dann aber doch gemacht. Zum Glück.

Keine Ahnung aus welchem Holz die Kiste bzw. das Brettchen hier ist: Aber der Laser kam mühelos in einem Durchgang durch.

Becken

Das bei Wasser + Schnaps + betrunkene Menschen einiges daneben gehen wird, kann man wohl als sehr wahrscheinlich annehmen. Die Basis muss also leicht zu reinigen und wasserdicht sein.

Wir haben uns für ein gekantetes und geschweißtes Blech entschieden.

In Ermangelung von Schlagschere und Abkanktbank hier die Behelfsmethode. Zuschnitt mit Stichsäge und Metall-Blatt, dann mit dem Trennschleifer auf 1/2 Materialstärke anritzen, einspannen und händisch biegen. Der neue Schweißtisch ist ein super Helfer, nicht nur beim Schweißen…

Das „Riffelblech-Baumarktaluminium“ lässt sich mäßig schweißen und verbirgt einige hässliche Einschlüsse unter der Oberfläche. Fabian musste nach 3 Nähten übernehmen und die Kiste zu Ende braten, mir fehlte da einfach das Gefühl.

Mit Biegen und Brechen Schweißen. Zugegeben, die Nähte sind nicht so doll geworden, halten aber. Weiter ging es mit den Öffnungen und Montagebohrungen.

Steuerung

Damit der Brunnen mit den ganzen Funktionen auch tut was er soll gibt es eine Microcontroller-basierte Steuerung. Weil er mir gerade als erstes unter die Finger gekommen ist, wurde es ein ESP32. Nicht auszudenken, wenn der Brunnen zu wenig Rechenleistung hat.

Somit war dann auch ein Webinterface für die Einrichtung, Wartung und obligatorische Statistik möglich.

Einige Bauteile und anderweitiges Material hat der Fundus hergebeben, entsprechend musste wenig bestellt werden. Und ja, die obere Schublade ist falsch beschriftet

Und noch ein paar Fotos von der Herstellung…

Dekobrunnen

… Pumpenkreis Nummer 2

Um dem geforderten „Brunnen“ im Wort „Schnapsbrunnen“ wenigstens etwas gerecht zu werden, kommt noch ein kleiner plätschernder Wasserstrahl aus einer leeren Schnapsflasche dazu.

An der Flanke hat die Flasche mit einem Diamantbohrer eine 10mm Bohrung zur Durchführung des Schlauchs erhalten. Hat super geklappt, braucht nur etwas Geduld – im Endeffekt ist der Prozess mehr Schleifen als Bohren. Das Etikett wurde vorher mit Folie abgedeckt und temporär überklebt, damit es nicht durch das Kühlwasser beim schleifen beschädigt wird.

Damit die Schlauchleitung innen nicht sichtbar wird haben wir die Flasche innen lackiert. Durch das ganze Lösungsmittel, was durch den engen Flaschenhals muss, hat der Lack wie erwartet schlecht angezogen. Unsere Lösung: Ab auf die Drehbank, kleinste Drehzahl und mit Druckluft langsam belüften.

Nach 2 Schichten und 15min auf dem Karussell ist der Lack dann endlich gleichmäßig deckend und fest geworden.

Als Reservoir wurde eine GN-Wanne aus der Gastronomie zweckentfremded.

Der erste Testlauf des Brunnens.

Bedienfeld & Ablauf

Gegen Ende wurde die Zeit dann doch etwas knapp und wir hatten noch keine Bedienmöglichkeit. Im Lager hatten wir aber noch ein paar kleine Alu-Spritzgussgehäuse von Hamond, die erstaunlich gut für die Aufgabe passten.

Nachdem wir das Gehäuse schnell mit zwei Schichten Sprühlack überzogen haben, wurde noch mit dem CO2 Laser beschriftet.

Weil an einem Schnapsbrunnen auch mal geschlabbert wird, musste ein Ablauf her. Bestehend aus einer Basisplatte, zwei übereinander verklebten Ringen und einem herausnehmbaren Sieb (vorne im Bild). Material ist ein Reststück 4mm Plexiglas in Weiß.

Getränke

Geplant waren eigentlich zwei kleine Kanister mit 5-7 Litern Inhalt. Leider hatten wir jedoch vergessen diese zu bestellen und so sind es dann doch 2×10 Liter Wasserkanister aus dem Campingbedarf geworden…

Wir hätten nie damit gerechnet, dass wir die 20l Fassungsvermögen ausschöpfen würden; beim ersten Einsatz des Schnapsbrunnens sind dann in Summe gleich 29 Liter ausgeschenkt worden.

Alle Teile die in Berührung mit dem Getränk kommen sind lebensmittelecht und wurden vorher natürlich gereinigt.

Zusammenbau

Noch etwas nackig, aber man kann erkennen wo die Reise hingeht. Der Aufbau wurde mit Unmengen an klarem Silikon abgedichtet und alle schweren Teile fixiert. Fehlen eigentlich nur noch die Steine.

Letzte Anpassungen

Erst mal ein paar Pflanzen… Die Deko ist echt und besteht aus drei Sokolenten.

Kurz bevor es in Richtung Party ging musste der Programmcode noch mal angepasst werden. Soweit funktionierte alles zufriedenstellend, wenn wir auch aus Zeitgründen einige Features (Spielereien) erst einmal weggelassen hatten.

Dann der große Schockmoment. Einer der beiden Taster hatte seinen Dienst quittiert und am Controller kam kein Signal mehr an. Die Durchgangsmessung brachte Gewissheit, der NO Kreis war defekt. Das passiert, wenn man billiges Chinazeug kauft…

Glück im Unglück, der Taster hat zwei Kreise und mit einer kleinen Logikänderung im Code und etwas Löten konnte alles mit dem NC Kontakt weiter gehen.

Geschafft!

Und hier noch einmal in seiner gesamten Pracht.

Und als kleiner Bonus noch ein Video vom ersten Getränk Prost!

Bohrschablone

Für den Schweißtisch wollten wir ein 12 x 12 er Raster aus 16mm Bohrungen haben. Damit wir diese nicht alle einzeln anreißen müssen haben wir eine Bohrschablone aus 12mm Acrylglas geschnitten.

Da es sich nur um einen Aufspanntisch handelt war die Genauigkeit ausreichend.

Unterlegscheibe für den Schraubstock

Damit die Werkbank flexibel einsetzbar ist, haben wir Schraubstock und Drehdornpresse mit Einschlagmuttern befestigt. Zum Schutz der Werkbankoberfläche musste eine Unterlegscheibe her.

Schutzscheibe für den Schleifbock

Unser Doppelschleifbock kommt von meinem Opa und hat seitdem ich denken kann keine Schutzscheiben mehr. Wir arbeiten zwar grundsätzlich immer mit Schutzbrille, schaden kann die Abdeckung aber trotzdem nicht.

Keine 20 Minuten von der Idee bis zur Montage. 3mm Plexiglas XT und Unterleger aus Kork (Nachhaltig!).

Werkzeugeinsätze (in Arbeit)

Für unsere mittlerweile doch gewachsene Sammlung an Multifix „B“ Kasetten gibt es in der neuen Werkstatt einen Schrank mit Schubladenauszügen. Die Biester sind höllisch schwer.

Damit nichts verrutscht und teure Wendeschneidplatten sich nicht gegenseitig zerstören muss ein passender Einsatz her. Unsere CNC Fräse ist gerade inaktiv und so soll der Einsatz aus 8mm Multiplex auf dem Laser entstehen.

Einsatz für Schutzbrillen-Box

Eine Bastelei aus den Anfängen mit dem Laser. Ja, man kann diese Einsätze auch fertig kaufen. Der Preis ist jedoch jenseits von gut und böse – und ob es dann auch zu den eigenen Schutzbrillen passt ist fragwürdig.

Spatel-Werkzeug

Eigentlich für ein Raclette gedacht sind diese kleinen Spatel auch für andere Aufgaben in der Werkstatt sehr praktisch und mit dem Laser sehr schnell passend hergestellt. Ideal zur Resteverwertung.

Kabelschlepp

Unser Kran hat endlich seinen lang ersehnten Kabelschlepp bekommen. Material dafür hatten wir ja bereits länger rumfliegen, uns aber immer etwas darum gedrückt. Basis ist eine Vorhangschiene aus dem Theater/Messebaubereich (in diesem Bereich war sie zumindest am günstigsten. Ansonsten auch als Torschiene bekannt).

Als Höhenausgleich und zum leichten abhängen wurden L-Winkel an die Schienenhalter geschraubt.

Kran hebt Kran, oder „Doppelkran“ – natürlich nur testweise und bis für den zweiten Kran eine Kranschiene verbaut wurde. Dieser soll dann über der Drehmaschine schweben und bei Montagearbeiten (Futter, Schlosskasten, Lünette, etc.) sowie bei schwereren Werkstücken helfen.

Abgedreht!

Auch in unserer Hobbywerkstatt ist mittlerweile alles digital; vieles geht im CAD auch wirklich schneller von der Hand. Also soll die Werkbank einen kleinen Rechner für die üblichen Werkstattaufgaben bekommen und das möglichst platzsparend / flexibel.

Aus den Kleinanzeigen hat ein Ergotron Monitorarm für einen schmalen Taler den Weg zu uns gefunden. Damit dieser bei Bedarf auch schnell demontiert werden kann, ist folgende Aufnahme entstanden:

Alu Drehen macht Spaß, die langen Späne (ungeeignete Platten, ich weiß) dieser Legierung nicht so. Ging aber dann doch recht fix von der Hand un die Oberflächen waren in Ordnung.

Der Zapfen wird mit einer Unterlegscheibe gegen den Tisch gezogen. Da wackelt nix…

Und hier das fertige Ergebnis. Unspektakulär, aber wenn man weiß das man es selber gemacht hat, bringt es doch irgendwie Freude.

Trotz eines proppe vollen Normteilesortiments von M3 bis M12 fehlt trotzdem IMMER die passende Schraubenlänge. Im Abdrehen von Schrauben bin ich mittlerweile echt geübt… Auch hier musste noch schnell die Drehmaschine ran.

Voll Laser

Über die Reparaturarbeiten an einem HP Laserinterferometer hatten wir ja bereits mit ein paar Fotos am Rande berichtet. Fabian hatte kürzlich bei der Auswerteinheit die Federbleche einiger Taster getauscht.

Diesmal auf der Werkbank: Ein weiterer Laser. Dieser hat gut Feuchtigkeit abbekommen, was zum aufblühen des Magnesium- (?) Gehäuses führte.

Bei der Elektronik selbst haben wir ein gutes Gefühl, nach einer ausgiebigen Reinigung sollte dort wieder alles funktionieren. Die Laserquelle sowie die optischen Komponenten wurden jedoch mehr in Mitleidenschaft gezogen.

Ob wir den zweiten Laser wieder zum laufen bekommen werden? Wir sind gespannt.

Damit auch immer eine Brille griffbereit ist haben wir an drei Stellen eine Brillenbox an die Wand geschraubt. In der großen Box finden vier Brillen Platz (Box: GEBRA Midi), was fehlte ist jedoch die passende Unterteilung für die Ordnung – aktuell fallen die Brillen beim öffnen gerne mal raus.

Ein ideales Projekt für unseren neuen CO2 Laser…

CAD

Nichts wildes – und hätte man sicherlich einfacher machen können. Aus Spaß am CAD hier trotzdem eine vollständige Darstellung. Die Aufnahmenuten haben 1/100 mm Übermaß, diese Einstellung funktioniert bei meinem Laser aktuell für eine satte „Presspassung“ am besten. Je nach Strahldicke muss der Wert auf die eigeen Bedürfnisse angepasst werden.

Und hier nochmal in der Übersicht ohne die Wandbox.

Hier die DXF Datei zum Nachbau.

Material

• 3mm Plexiglas GS von Evonik aus unserer Restekiste
• Schutzbrillen Wandbox GEBRA Midi

Bearbeitung

Fix die exportierten DXFs in Lightburn importiert und es kann auch schon los gehen.

Schnittparameter: 50% und 30mm/s Vorschub sowie 0,1 bar AirAssist. Durch die niedrigere Durchflussrate kühlt das Material nicht so schnell ab und die Schnittkanten werden deutlich sauberer.

An die Laserbearbeitung gewöhnt man sich sehr schnell – in der Regel keine Nachbearbeitung, kein Aufspannen und aufwendige Werkzeugpfade im CAM sind auch nicht nötig. Wenn der CO2 Laser doch nur Metall schneiden könnte… _{(Streng genommen könnte er, aber das benötigt reinen Sauerstoff als Oxidator. Wieso man damit nicht rumexperimentieren sollte liegt wohl auf der hand).}

Ergebnis

Passt, sitzt, wackelt und hat Luft. Durch einen kleinen Fehler im CAD (falsche Materialdicke) ist etwas Klebstoff für den Zusammenbau nötig. Normalerweise kann man darauf verzichten.

Und final noch im zusammengebauten Zustand.

Auch während der Tage ist in unserer Werkstatt wieder das ein oder andere passiert, hier ein kleiner Überblick. Wir starten voller Elan in das neue Jahr und freuen uns schon auf viele Projekte und Werkstatt-Tage/Wochenenden.

KSS Anzeige Bandsäge

Diese hübsche Füllstandsanzeige haben wir zufällig bei eBay gefunden. Bisher hatten wir bei niedrigem Füllstand immer das Problem von Schaumbildung im KSS – das gehört nun der Vergangenheit an.

Laser Bedienpanel

Upgrade II – Neben dem neuen Bedienpanel hat der CO2 Laser nun endlich auch ein analoges Amperemeter erhalten. Mehr dazu hier.

Laser Abluftmotor

Der eingebaute Rohrlüfter war nicht stark genug um den Rauch vom Laser abzuführen – neben Ablagerungen im Arbeitsraum führte das auch zu Geruchsbelästigung und brennenden Augen. Mit dem neuen Gebläse (Drehzahl Verstellbar) ist das nun kein Problem mehr.

Laser Kamerahalter

Eine Kamera am Laser? Fanden wir erst selber unnötig, bis wir es mal ausprobiert haben. Für Positionierfaufgaben beim Gravieren oder für das Schneiden entlang von Schnittmarken ist das absolut praktisch.

Die 12 Euro teure 5MP „Webcam“ kommt jedoch als OEM Version ohne Gehäuse aus China. Hier entsteht gerade ein formschönes Gehäuse aus Alu. Nebenbei leitet dieses die Wärme der Kamera (zieht Spitze immerhin 1.200 mA!) besser ab als ein Kunststoffgehäuse aus dem 3D Drucker.

Laser Projekte

Mit dem Laser sind wir ziemlich schnell zurecht gekommen, nicht zuletzt weil man (eigentlich) nichts daran verändern musste um los legen zu können. Die Resultate können sich sehen lassen.

Holzbearbeitung

Auch in Sachen Holz sind wir wieder stark unterwegs. Diesmal mit der CNC Fräse und massiven Eichenholzbohlen. Um so wichtiger akuter wir das Absaugschuhprojekt, bei welchem wir aktuell ein wenig hinterher hinken.

Kompressorsteuerung mit Siemens Logo!

Unser Kompressor hat sein erstes Softwareupdate bekommen. Neben der Druckerhöhung von 8 auf 9 bar wurd die Hysterese auf 2 bar geändert – d.h. der Kompressor startet erst wieder bei einem Druck von 7 bar.

Zusätzlich haben wir den Betriebsstundenzähler überarbeitet. Der Siemens Logo! Standardbaustein zählt nur ab einer vollen Minute, was jedoch bei unseren kurzen Einschaltdauern nicht immer gegeben ist. Zur Kontrolle wird die Betriebszeit jetzt auch minutengenau angezeigt.

YouTube / Unser Kanal

das mit dem Filmemachen bzw. einem Kanal auf YouTube haben wir uns etwas einfacher vorgestellt… Aufgrund der beengten Platzverhältnisse in der Werkstatt verdoppelt die Filmerei leicht den Aufwand unserer Projekte.

Nicht desto trotz ist Fabian weiterhin fleißig an seinem Stahl/Eichenholz Bettrahmen-Projekt am arbeiten und filmt jeden Schritt fleißig mit.

Späne!

Wir haben kräftig Späne mit der CNC Fräse gemacht, diesmal Eiche massiv und unter anderem mit einem 63 mm langen Zweischneider. Das Ergebnis gibt es demnächst in einem eigenen kleinen Artikel zu sehen.

Ganz klar, das Projekt „Absaugung“ muss dringend fertig werden… Das Material dazu ist jedenfalls schon mal vollständig.

Einrichtung

Vor einiger Zeit hatten wir die Frässpindel nochmal etwas nach oben gesetzt um mehr Z-Verfahrweg zu erhalten. Jetzt hatten wir Zeit für die nötige Einrichtarbeit…

Auf den Ebenen X-Z und Y-Z steht die Spindel nun bei 120 mm Verfahrweg auf 4/100 mm (0,04 mm) sauber. Das geht zwar noch besser, würde jedoch einen präzisen SK30 Prüfdorn voraussetzen… Falls uns jemand einen passenden Prüfdorn ausleihen könnte, würden wir uns sehr freuen.

Hier das ganze Schauspiel noch mal im Zeitraffer.

Echt Laser!

Wir haben eine Menge Spaß mit unserem neuen Laser und probieren eine Menge verschiedener Materialien und Bearbeitungsstrategien aus. Pünktlich zu Weinachten sind auch ein paar Dekoteile vom Band gelaufen:

Soweit sind wir zufrieden mit dem Laser, lernen jedoch täglich dazu. So war plötzlich die Leistung weg… das gleiche Material (3mm Sperrholz Buche) welches wir vorher mit ca. 40% und 30mm/s schneiden konnte, war auf einmal trotz doppelter Leistung nur noch eine tiefe Gravur. Die Lösung lag in der Linse sowie den Spiegeln, welche durch Verrußung nicht mehr genug Licht durchließen. Etwas Etahnol und ein Wattestäbchen und es konnte weiter gehen.

Als nächstes werden wir definitiv einen stärkeren Lüfter einbauen sowie eine Filteranlage konstruieren. Den etwas rappeligen Luftkompressor (wohl eher Luftpumpe) haben wir bereits außer Betrieb genommen und gegen einen Direkanschluss an die Werkstatt-Druckluftversorgung ersetzt.

Zwischenfazit zur angetriebenen Mutter auf der Y-Achse

Vor einiger Zeit haben wir den Antrieb unserer Y-Achse von Zahnstangen auf beidseitige Kugelumlauftriebe mit angetriebenen Muttern umgebaut.

Neben einem Plus an Laufruhe und natürlich mehr Drehmoment hat sich auch die Genauigkeit der Maschine verbessert. Mit steigendem Portalgewicht (zuletzt die fast 30 Kg schwere HSD Frässpindel) war unsere bisherige Lösung mit Zahnstangen leider überfordert.

An dieser Stelle nochmals danke an André M. aus der nähe von Bremen für die tolle Unterstützung bei den Gehäuseteilen der angetriebenen Muttern.

Hier auf die Schnelle schon mal ein paar Details zur Maschine, ersten Tests und dem Kaufprozess.

Die Maschine

Details

Die Transportbox ist gigantisch und lässt erahnen, dass es in der Werkstatt künftig eng werden wird. Im Hintergrund steht ein 208 zum Größtenvergleich. Geliefert wurde übrigens aus der EU, diesmal Tschechien, was den Kauf um einiges angenehmer und weniger abenteuerlich macht.

Mit dem Palettenhubwagen ging es hochkant vorbei an den anderen Maschinen. Hier steht der Laser nun an seinem vorläufigen Platz. Die Mineralwasserflasche dient dem Größenvergleich.

Die Verarbeitung ist ordentlich, Kabel sind gut verlegt, die Konstruktion macht einen wertigen Eindruck. Auch der verbaute Wabentisch ist sehr massiv.

Blick unter die hintere Abdeckung. Hier werkelt eine 1.250 mm CO2 Laserröhre. Laut Typenschild leistet die Röhre nomniell 80W und effektiv 95W. Leider fehlen die Angaben zum maximalen Strom – hier wiedersprechen sich die Bedinungsanleitung (23 mA) und der Aufkleber auf dem Gehäuse der Maschine (20 mA).

Stabile Spiegelhalterung hinter dem Strahlaustritt der Röhre. Mit den Schrauben lässt sich der Winkel in zwei Achsen verstellen.

Auch in Sachen Elektronik/Elektrik war soweit alles ordentlich aufgebaut und vernünftig geerdet. Bei 25 kV Startspannung der Röhre auch zwingend erforderlich.

Gegen Vibrationen beim Transport wurden die Schraubverbindungen mit Heißkleber gesichert. Unkonventionell aber effektiv. Vermutlich gab es in der Vergangenheit aufgrund loser Schraubverbindungeun häufig Reklamationen.

Für die nötige Kühlung (sowie konstante Temperatur) sorgt ein CW-5000 Klon (B&H statt S&A). Dieser aktive Kompressorkühler kann die Temperatur unter Raumtemperatur regeln und sehr präzise halten. Wir fahren mit normalem Leitungswasser mit einem Schuss Kühler-Schutz um Algenwachstum vorzubeugen.

Erste Tests

Und hier noch ein sehr filigranes Beispiel aus 3mm Birke Multiplex, mit Glitzer-Klarlack überzogen.

Und auch der obligatorische (?!) Dinosaurier darf natürlich nicht fehlen. Gefunden auf 3axis.co

Was kann ein CO2 Laser bearbeiten?

Hier eine Liste von Materialien, welche sich schneiden lassen (und von welchen man besser absehen sollte). Eins vorweg: Egal wie viel Leistung der CO2 Laser hat, aufgrund der Wellenlänge lässt er sich nicht zum bearbeiten von Metall verwenden! (Ausnahme – Reiner Sauerstoff als Hilfsgas. Wieso das jedoch für den Hausgebrauch nicht sonderlich sicher ist sollte eigentlich klar sein…)

Alle Kunststoffe mit C (Chlor) im Namen, sowie solche die Halogene enthalten (Fluor, Brom, Iod), dürfen nicht mit dem Laser bearbeitet werden. Bei der Verdampfung entstehen Salzsäure oder andere gefährliche Verbindungen, welche die Komponenten des Lasers angreifen und giftig für den Menschen sind.

Sicherheit

Die Chinesischen Hersteller haben merklich aufgerüstet, nicht nur in Sachen Fertigungsqualität. Folgende Sicherheitseinrichtungen hat die Maschine:

• Manueller Not-Aus, trennt die Stromversorgung vollstädnig
• Deckelschalter, stoppt beim öffnen der Abdeckung das Signal zum Laser. Neustart nur nach Schließen des Deckels und drücken einer Taste.
• Durchflussschalter im Wasserkreislauf. Schaltet den Laser ab falls die Kühlung unterbrochen wird.
• Schlüsselschalter, welcher den Laser deaktiviert

Für eine gewerbliche Nutzung in Europa würde das, soweit meine Einschätzung, jedoch noch nicht reichen. Ich habe mir die Normen und Regularien für die Zulassung eines Klasse 4 Lasers im Detail angesehen und werde in einem eigenen Artikel mal ein paar mehr Details dazu schreiben.

Insgesamt ist man wohl gut beraten beim arbeiten mit dem Laser eine der Wellenlänge entsprechende Schutzbrille zu tragen. Der Deckel sowie die Abdeckungen haben doch etwas großzügige Spaltmaße und bei einem Klasse 4 Laser kann selbst Streulicht schon erheblichen Schaden anrichten. Zum Vergleich – ein handelsüblicher Laserpointer hat 5 mW, ist also um den Faktor 16.000 (!) schwächer.

Umbauten/Erweiterungen

Wie eigentlich alles bei uns wird auch der Laser dem Optimierungswahn nicht entkommen können. Hier schon mal eine kleine Übersicht über die künftigen Erweiterungen:

• Einbau Bedientasten zum Schalten von Licht und Absaugung. Aktuell ist beides auf Dauerstrom.
• Einbau analoges Amperemeter zur Überwachung des maximal zulässigen Stroms.
• Ersetzen der Air-Assist Pumpe (Luftspülung der Sammellinse) gegen einen Anschluss an unsere zentralen Druckluftversorgung. Die eingebaute Pumpe brummt wie ein schwarm Bienen.
• Einbau eines stärkeren Lüftermotors. Beim schneiden von Holz ist der ganze Arbeitsraum eingenebelt, was sich auf dauer in Form von fettigem Niederschlag auf Spiegeln, Mechanik und Elektronik absetzen wird. Der eingebaute Lüfter ist schön leise, das muss man ihm lassen…
• Einbindung des Alarm-Signals des CW-5000 Wasserkühlers, damit auch bei Übertemperatur oder niedrigem Wasserstand der Laser abgeschaltet wird.
• Autofokus sowie Antrieb der Z-Achse/Tischachse. Einfach des Komforts wegen
• Weitwinkel USB-Kamera zum tracken von Schnittmarken und zum bestimmen von Schnittpositionen.
• Bau eines Gestells mit Rollen und Platz für den Kühler sowie Absaugung.

Kaufprozess

Wie schon beim Punkt zur Sicherheit geschrieben – China rüstet auf und ist deutlich besser geworden. Nicht nur bei der Qualität und Sicherheit, sondern auch in Sachen Service und Bedienungsanleitung.

Die Kommunikation mit dem Käufer auf Englisch war sehr schnell, man reagierte prompt auf Nachfragen und auch der Versand erfolgte wie im eBay Angebot beschrieben pünktlich.

Überrascht war ich von der Deutschen Bedienungsanleitung. Noch nicht 100% perfekt, aber auf jeden Fall problemlos lesbar und verständlich…

Wer so einen Laser gewerblich einsetzen möchte benötigt sicher nochmal einen ganz anderen Service und Zertifizerungen. Für den „Heimgebrauch“ ist die Maschine sowie der (bisher) gebotene Service jedoch mehr als ausreichend. Wir sind gespannt wie sich der Laser über die Zeit bei uns machen wird.

KSS für die Drehmaschine

Ölschwaden adé! Dank 30l Kühlschmierstoff können wir nun gut gekühlt Drehteile herstellen ohne den Rauchmelder auszulösen. Details hier.

Ordnung!

Jetzt auch bei den Fräswerkzeugen und Spannzangen. Diese einfachen aber gut gefertigten Schubladeneinsätze aus MDF kommen von Köster CNC-Technik sorgen für Ordnung im Werkzeugjungle. Hätten wir auch selber fräsen können, aber alleine die Materialbeschaffung + kleine Holzfräser wäre wieder teurer geworden als fertige Einsätze zu kaufen.

Werkzeugmagazin CNC

Die CNC Fräse hat endlich ein Werkzeugmagazin erhalten. 10 Plätze sind für den Anfang schon mal ganz gut – in Zukunft planen wir jedoch ein Kettenmagazin mit dreifacher Kapazität. Mehr hier.

3D Druck für die Drehmaschine

Wieder einmal ein funktionales 3D-Druckteil. Das Rohr der Spindeldurchfühurng an der Cazeneuve Drehmaschine sieht zwar unscheinbar aus, kann aber im schlimmsten Fall für lose Kleidungsstücke gefährlich werden. Die Lösung kommt in einem 3D-Druckteil aus PETG daher. Passenderweise hatte Fabian zufällig auch die richtige Filamentfarbe da.

Neue Werkzeuge

Links „alte“ Industrieware, rechts Neues von Sorotec (bzw. Ultratool USA). Damit bald wieder richtig Spähne fliegen können haben wir unsere Werkzeuge nochmal aufgestockt.

Die unscheinbaren kupferfarbenen Wendeschneidplatten sind ürbigens zum Hartdrehen. Der Ladenpreis liegt bei ca. 30 Euro, pro Platte. Zusammen mit den Haltern haben wir diese bei einem der etablierten eBay-Industrieverwerter im Set gekauft.

Werzeug-Vermessung

Jetzt da wir bald einen funktionierenden automatischen Werkzeugwechsel an der Maschine haben, ist das Thema der Werkzeugvermessung nochmal aktuell geworden.

Wer den Blog aufmerksam verfolgt sollte diese Konstruktion bereits kennen. Wir haben hiermit wiederholbare Ergebnisse zwischen 1-3/100 mm erreichen können, wa für unsere Zwecke schon ausreichend gut ist.

Genau hinsehen! Der rotee Punkt an der Spitze des 90° Fasenfräsers ist kaum zu erkennen. Die Laserlichtschranke detektiert ab 0,15 mm.

Noch ein Projekt

Noch so ein älteres Projekt, das dem regelmäßigen Leser bekannt vorkommen sollte… Der 3D Taster bzw. die dazugehörige pneumatische Positionierungseinheit. Auch hier geht es in Kürze weiter. Startschuss war ein kleiner Funktionstest, für welchen mangels passender Adapter erstmal ein Verteilerblock hergestellt werden musste.

Konzept

Aktuell haben wir noch keine Spindel mit automatischem Werkzeugwechsel, d.h. wir müssen auch beim Werkzeugwechsel innerhalb des selben Programms jedes Mal manuell am Werkstück anreißen um die Höhe des Fräswerkzeugs zu setzen. Das ist auch Dauer mehr als nervig.

Wieso Lichtschranke

Bei den meisten Maschinen in Hobby/Semi-professionellen Segment kommen mechanische Werkzeuglängensensoren zum Einsatz. Auf gut Deutsch wird das Werkzeug (also der Fräser) langsam gegen einen mechanischen Taster verfahren. Löst der Taster aus, stoppt die Maschine und die Länge des Werkzeugs wird in der CNC Steuerung gespeichert.

Gerade kleiner Fräser können dadurch beschädigt werden, wenn der benötigte Druck zum Auslösen des Tasters zu hoch ist. Außerdem kann bei mechanischen Systemen je nach Aufbau die Wiederholgenauigkeit, d.h. Reproduzierbarkeit des Messergebnisses, schwanken. Ebenfalls muss zur mechanischen Messung die Spindel gestoppt werden, was die Bearbeitungszeit verlängert.

Mit einer Laserlichtschranke kann bei voller Spindeldrehzahl (Man spricht hier auch von Arbeitsdrehzahl) und z.B. auch  in radialer Richtung auch der Durchmesser (z.B. Verschleißkontrolle) gemessen werden. Möglich ist auch das CNC Programm um eine Kontrolle auf Werkzeugbruch zu erweitern… Die Möglichkeiten sind vielfältig.

Professionelle Systeme, etwa von Renishaw, setzen deshalb meistens auf eine Laserlichtschranke.

Wieso Laser

Im Vergleich zu IR Lichtschranken ist der Strahl bei einer Laserlichtschranke extrem stark gebündelt, was du einer höheren Genauigkeit führt. Außerdem ist der Laser besser gegen optische Störeinflüsse geschützt, da die erkannte Wellenlänge nur vom Laser selbst imitiert wird.

Professionelle Systeme setzen auf einen fokussiertem Laserstrahl. Damit lassen sich Messergebnisse im Bereich von ±0,1 μm (0,0001mm) und besser erreichen. Leider kosten so etwas ab 5.000 Euro aufwärts (z.B. Renishaw NC4) und ist für uns einfach nicht wirtschaftlich sinnvoll. Also muss ein Selbstbau her.

BGL000A

Wir verwenden eine gebrauchte BGL000A Laserlichtschranke vom Deutschen Hersteller Balluff. Der Neupreis liegt mit fast 280 Euro etwa 3x über dem Gebrauchtwert.

[table “” not found /]

Einbindung

Die Lichtschranke lässt sich einfach in PNP Schaltung, ähnlich wie bei einem induktiven Näherungsschalter, an die Steuerung einbinden. Exotischere Modelle besitzen eventuell noch einen weiteren Schaltausgang um den Betriebszustand zu überwachen.

Zyklus

Folgend der schematische Programmablauf zur Vermessung des Werkzeugs. Dieser wird über ein Macro in Mach3 realisiert.

• Z auf sichere Höhe fahren
• X/Y auf Koordinaten der Lichtschranke fahren (G00)
• Z auf 100mm über den Maschinentisch verfahren (G00)
• Z langsam auf 20mm über Maschinentisch verfahren (F100 G01)
• Anhalten, sobald die Lichtschranke durchbrochen wurde
• Setzen des Werkzeug Korrekturwerts
• Fortfahren mit dem Programm

Montageblock

Um die Lichtschrank sauber und mit Anschlagkante montieren zu können, habe ich aus einem Alublock eine Montage hergestellt. Hier noch in der Mache.

So lässt sich die Lichtschranke auch auf dem Nutentisch „aufgleisen“. Die endgültige Position auf der Maschine muss jedoch noch gefunden werden, damit so wenig Bearbeitungsraum wie möglich in Beschlag genommen wird.

Irgendwo habe ich im Internet eine Lösung gefunden bei der die Lichtschranke unter der Spindel eingeschwenkt wird… auf unnötige Mechanik will ich jedoch bewusst verzichten.

Testlauf

Die ersten echten Tests mit Lichtschranke und Messuhr waren erfolgreich – jetzt geht es an die Feinarbeit.

Gut:
Auch winzige Werkzeuge, wie etwa Gravierstichel, werden zuverlässig erfasst. Laut Datenblatt geht das bis 0,15mm.

Nicht so gut:
Taste ich das gleiche Werkzeug an der gleichen Position an (d.h. stehendes Werkzeug), habe ich durchweg Ergebnisse von max. ±1/100mm. Da wir jedoch keine indizierbare Werkzeugspannung haben, wandert dieser Punkt jedoch.
Bei Werkzeugen mit Radius oder Schneiden die nicht bis ins Zentrum des Fräsers reichen, sind die Ergebnisse noch Verbesserungswürdig. Hier erreiche ich eine Wiederholgenauigkeit von ca. ±3/100mm. Flache Fräser kommen auf ±1-2/100mm.

Messaufbau

Zum Überprüfen der Genauigkeit nutze ich eine normale Messuhr mit hydraulischer Klemmung. Diese ist unten an der Z Achse angebracht und misst parallel zur Spindelachse. Somit kann ich etwaige Positionierungsungenauigkeiten der Z Achse eliminieren.

Aktuell experimentiere ich mit der benötigten Drehzahl und der stufenlosen Erkennungseinstellung an der Lichtschranke selbst. Tendenziell wurde das Ergebnis mit niedriger Empfindlichkeit der Lichtschranke und maximaler Drehzahl (24.000 U/min) besser.

Verbesserungen / Für die Zukunft

Freiblasfunktion für das Werkzeug

Späne und Kühlmitteltopfen können das Messergebnis maßgeblich verfälschen und im schlimmsten Fall Werkstück und/oder das Werkzeug zerstören. Über ein kleines Ventil möchte ich den Fräser vorher mit Druckluft von sämtlichen Anhaftungen befreien

Sperrluft für die Optik

Damit die Optik des Lasers nicht auf Dauer durch Staub, Späne oder Kühlschmierstoff zugesetzt wird, soll der Laser ein Gehäuse mit Sperrluft über die Austrittsöffnungen bekommen. Kommerzielle Systeme nutzen hierfür eine feine Membran, welche selbst im drucklosen Zustand für fast absolute Dichtigkeit sorgt.

Der Einfachheit halber werde ich mich aber wohl auf eine Dauerhafte Öffnung beschränken, aus der dann permanent Druckluft austritt.