MPCNC Bauanleitung Teil 6: Bau der z-Achse

Jetzt wird die z-Achse gebaut! Nach der Montage der z-Achse wird diese in die Spindelaufnahme montiert und somit der mechanische Aufbau der Mostly Printed CNC fast fertig gestellt. Genieße also nochmal diesen Teil bevor dann mit Elektrik und Co deutlich mehr Fingerspitzengefühl benötigt wird 🙂

Bohren der Rohre

Als erstes müssen die beiden kurzen Rohre für die z-Achse gebohrt werden. Dazu benötigst du:

• 2 Stück der Rohre für die z-Achse
• Stift zur Markierung
• Messchieber oder Messmittel
• Ständerbohrmaschine mit Bohrer zwischen 5 und 8mm (Empfehlung: Nutze 8mm!)
• Optional: Körner
• Rundfeile für Metall

Markiere dir wie im nachfolgenden Bild dargestellt die Position der Bohrungsmittelpunkte. Achte darauf, dass die Bohrungen genau übereinander in der Flucht liegen. Bohre anschließend die Löcher mit mindestens 5mm Durchmesser. Ich empfehle dir 8mm Durchmesser, da du so bei den kommenden Schritten mehr Spiel hast. Ich würde die Löcher mit einem Körner vor dem Bohren markieren, damit du das Loch auch korrekt triffst.

Nach dem Einbringen der Bohrungen unbedingt im Rohr den noch stehenden Grat mit einer Metallfeile entfernen. Ansonsten kann später das 3D-Druckteil nicht korrekt eingeschoben werden.

Gewindespindel montieren

Im nächsten Schritt wird die Gewindespindel mit dem Schrittmotor verbunden. Für die erfolgreiche Montage benötigst du:

• 1 Stück Nema 17 Schrittmotor
• Gewindespindel T8
• Kupplung 8/5mm
• Inbusschlüssel zum festziehen

Als erstes wird die Motorwelle mit der Kupplung verbunden. Die Welle wird dabei soweit es geht in die Kupplung gesteckt. Soweit, dass der Federbereich der Kupplung auch von der Motorwelle genutzt wird. Danach wird die Gewindespindel eingeschoben. Motorwelle und Gewindespindel müssen sich berühren. Dadurch kann die Kupplung später axial nicht zusammengedrückt werden. Die Madenschrauben gut anziehen und kontrollieren ob die Gewindespindel auch gerade aus der Kupplung geführt ist.

Montage der Schrittmotorhalterung

Für die Montage der Schrittmotorhalterung benötigst du die folgenden Bauteile:

• 3D-gedruckte Halterung
• Schrittmotor mit Gewindespindel (aus letztem Arbeitsschritt)
• 4 Stück M3x10mm Schrauben

Der Schrittmotor ist schnell an dem gedruckten Bauteil befestigt. Nutze hierfür die M3-Schrauben. Die nachfolgenden Bilder verdeutlichen den Arbeitsschritt.

Führungslager einsetzen

Das Führungslager ist einfach eingesetzt. Du musst einfach das Rillenkugellager in die entsprechende Stelle des 3D-gedruckten Bauteiles drücken und fertig. Das Lager muss danach mit der Oberfläche des Bauteiles abschließen.

Zusammensetzen der z-Achse

Nun werden alle bisher vormontierten Bauteile zusammengesetzt. Achte auf die Bohrungen in den Rohren. Diese müssen wie im Bild unten an der gleichen Seite positioniert sein. Das Bild zeigt wie du die Teile korrekt zusammensetzt.

Einbringen der Befestigungsmuttern

Um die Halterung für die Fräse anbringen zu können fehlen momentan noch Befestigungsmöglichkeiten an den beiden Rohren. Diese werden nun mit Hilfe der folgenden Bauteile eingebracht:

• 2 Stück der gedruckten Bauteile für die Rohreinführung
• 4 Stück M5 Schrauben
• Loctite*!! (Dringende Empfehlung an dieser Stelle)

Als erstes einfach die 4 Muttern in die gedruckten Bauteile einbringen. Ich empfehle hier wirklich diese mit Loctite* oder einem anderen Kleber zu fixieren. Sollten sich später die Muttern mit drehen, hast du keine Chance und musst die z-Achse wieder auseinander bauen um zu den Muttern zu gelangen. Also lieber einkleben!

Danach schiebst du die beiden Druckteile jeweils in ein Rohr. Wenn du die Rohre richtig gebohrt und entgratet hast, sollte alles wie bei den nachfolgenden Bildern aussehen.

Werkzeughalterung MPCNC

Jetzt kann die Werkzeughalterung angeschraubt werden. An dieser Stelle benötigst du neben den Standarddruckteilen (blaue Teile) auch noch ein spezifisches Bauteil für deine individuelle Frässpindel. Suche am besten bei thingiverse nach einer geeigneten Halterung. Da ich eine Makita-Kantenfräse* als Frässpindel nutze, habe ich mir bei thingiverse diese Halterung rausgesucht (schwarze Teile). Du benötigst also:

• 4 Stück M5x30mm Schrauben
• 2 Druckteile für die Anbindung der individuellen Werkzeughalter
• Spezielle Werkzeughalterung je nach verwendeter Frässpindel

Fertigstellung der z-Achse

Nun wird die z-Achse fertig montiert. Du benötigst dazu:

• bisher gebaute z-Achse
• 4 Stück M5x30mm Schrauben
• 4 Stück M5 Muttern
• Messschieber bzw. alternatives Messmittel

Als erstes muss die Position des Führungslagers geändert werden. Dazu das Lager bis zur Kupplung heran schieben. Das Lager sollte die Kupplung leicht berühren. Dadurch wird ein dehnen der Kupplung verhindert. Die Abstände zwischen den Druckteilen muss auf beiden Rohren gleich lang sein. Mit dem Messchieber kannst du hier die beiden Abstände relativ genau ausmessen. Wenn alles richtig positioniert ist, kannst du die Druckteile mit den Schrauben und Muttern befestigen.

Aber Achtung: Die Druckteile sind hier besonders bruchgefährdet. Ich habe ein Teil sogar zerstört. Um dies zu verhindern, habe ich sogar eine Schraubzwinge beim Anziehen der Schrauben eingesetzt. Die Schrauben musst du auch nur ganz leicht anziehen! Nachdem du die 4 Schrauben angezogen hast vergewissere dich, dass sich die Kupplung und die Leitspindel leicht bewegen lassen! Zum Abschluss kannst du der Leitspindel noch ein wenig Öl für eine bessere Schmierung verpassen.

Die nachfolgenden Bilder verdeutlichen die Arbeitsschritte:

Zusammensetzen von z-Achse und Core der MPCNC

Jetzt wird die fertige z-Achse in den Core eingesetzt. Du benötigst dafür:

• 4 Stück der 3D-gedruckten Lageranbindungen (siehe nachfolgendes Foto)
• 4 Stück M8x40 Schrauben
• 4 Stück M8 Muttern
• fertig montierte z-Achse
• 4 Stück der Rillenkugellager
• Deine Mostly Printed CNC 🙂

Bevor die z-Achse eingeschoben werden kann, müssen noch die letzten 4 Kugellager an der MPCNC verbaut werden. Die Lager werden wie in den nachfolgenden Bildern dargestellt mit Hilfe des gedruckten Bauteils am Core befestigt. Die Lager noch nicht fest anziehen, da erst die z-Achse eingeschoben werden muss. Von oben wird die z-Achse dann vorsichtig in die Lager geschoben und die Leitspindel in die vorgesehene Mutter geschraubt.

Anschließend werden die 4 Lager vorsichtig und gleichmäßig angezogen. Die z-Achse sollte dann kein Spiel mehr haben. Wie immer sagen Bilder mehr aus als Worte:

Zusammenfassung z-Achse MPCNC Primo

So nun ist der nächste große Schritt in Richtung eigener CNC-Fräse geschafft. Ein schönes Gefühl. Es waren viele Montageschritte notwendig aber insgesamt alles machbar. Die rechtwinklige Ausrichtung der z-Achse wird am Schluss nach erfolgter Verkabelung durchgeführt.

Jetzt fehlen nur noch die Riemen und fertig ist der mechanische Aufbau!

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