Vorstellung

„Fräse Fenja“ wurde von Grund auf „neu gedacht“ und 100% unabhängig konstruiert. Sie vereint die mehrjährigen Erfahrungen mit der vergleichbaren „Fräse Frieda“ mit einer klaren sowie deutlich optimierten Konstruktion.

Insbesondere folgende technische Aspekte wurden bei der Konstruktion grundlegend neu durchdacht:

  • integrierte End-/Referenzschalterpositionen (insbesondere X und Z-Achse)
  • einfache Schmierung durch direkte Erreichbarkeit aller Schmierstellen
  • einfacher Aufbau / klare Konstruktion
  • feststehender Antrieb der Z-Achse
  • flexible Einstell- und Justagemöglichkeiten / Berücksichtigung größerer Bauteil-Toleranzen
  • vorbereitete Kabelführung (Schleppkettenablage)
  • neuartige Befestigung der Antriebsspindel-Lagerung
  • invertierte Z-Achse für volle Portaldurchlass-Nutzung
  • wesentliche Komponenten verstärkt

Bei dieser Fräse wurde erstmalig ein 100%-CAD-Modell umgesetzt!

Konstruktion

Die Konstruktion ist an die üblichen und allgemein bekannten Prinzipien angelehnt und in Aluprofilbauweise mit 15/20mm Aluplatten ausgeführt. Die Portalwangen, die Kreuzplatte und die Z-Platte bestehen aus 20mm Aluplatten. Alle Achsen sind für Nema23/Nema24 Motoren (alternativ Servomotoren) vorbereitet und mit 16mm Kugelumlaufspindeln sowie Linearführungen ausgestattet. 

Die Längsträger des Tisches (Aluprofil 90×90 schwer) bleiben an den Stirnseiten frei – ein eventuelles Überfräsen der Stirnseiten ist damit definitiv überflüssig. Durch die innenliegenden Stirnplatten ist der Tisch zudem bei der Montage extrem flexibel in allen Richtungen einstellbar. Als Querprofile werden für den Frästisch 45×90 Aluprofile verwendet.

Der Portalbalken ist mit einem Aluprofil „120×80 schwer“ ausgeführt. Der Portalverbinder ist ein 120×30 Aluprofil (Ausführung schwer) welches innen seitlich an die Portalwangen gesetzt wird, wodurch an dieser Stelle keine Stirnbohrungen in den Portalwangenunterseiten mehr notwendig sind. Zusätzlich kann der Portalverbinder auf diese Art flexibel in Höhe und Neigung justiert werden um evtl. Material- oder Montagetoleranzen zuzulasen. Durch die Verwendung eines Profils an dieser Stelle ergibt sich zudem eine größere Steifigkeit im Vergleich zu einer 15mm Aluplatte wie sie sonst verwendet wird.

Die Z-Achse ist im Vergleich mit allgemein anzutreffenden Konstruktionen invertiert ausgeführt: Hierbei ragt die Z-Platte nicht wie oft anzutreffen bis unmittelbar über Fräsbereich bei gleichzeitig begrenztem Verfahrweg „nach oben“.

Bei der invertierten Z-Achse ist der Verfahrweg nach oben sehr groß, so dass auch lange Fräser oder hohe Werkstücke bearbeitet werden können. Die Z-Platte ragt ebenfalls nur teilweise über die Portalunterkante in den Arbeitsraum hinein. – d,h, es steht somit die volle Portaldurchlasshöhe auch bei langen Fräsern und hohen Werkstücken zur Verfügung. Die kurze 20mm Dicke Z-Platte bietet an dieser Stelle eine extrem hohe Steifigkeit und ist für die Verwendung von 80mm HF-Spindeln vorbereitet. Durch manuelles Verstellen der Fräserhöhe mittels Verschieben der HF-Spindel im Halter, sowie der 2 Montageposition des Spindelhalters sind eine ideale Anpassung der Maschine an die Fräshöhe möglich.

Der Z-Achsenantrieb sitzt auf der 20mm Kreuzplatte. Dies hat mehrere Vorteile:

  • leichtere Z-Platte = besseres Schwingungsverhalten (theoretisch)
  • einfachere Verkabelung
  • leichtere Demontage der Z-Platte – der Antrieb verbleibt an der Maschine
  • vollständige Montage der gesamen Einheit von vorne 

Führungen & Antrieb

Die Führungen der Y-Achse (Tischachse) bestehen aus Linearführungen der Größe 20 mit je 2 Wagen, die in der oberen Nut der Längsträger montiert werden. Als Hauptführung der X-Achse wird eine Linearführung der Größe 30 verwendet, so dass keine zusätzlichen Adapterplatten („Auflager“) mehr notwendig sind. Die Z-Achse ist mit 2 Linearwagen der Größe 30 ausgestattet und benötigt somit ebenfalls keine zusätzlichen „Z-Auflager“ mehr. 

Wahlweise sind Steigungen der Kugelumlaufspindeln von 5 oder 10mm möglich. An der X und Y-Achse können alternativ zu den Standard SFU-Kugelumlaufmuttern DFU-Muttern verwendet werden. Optional kann die Y-Achse (auch nachträglich in Eigenregie) mit einer angetriebenen Mutter ausgestattet werden.

Neu ist die Montage der Lagerung der Kugelumlaufspindeln: Die Befestigung der Lagerschalen an den Stirnplatten/Portalwangen erfolgt nun von der Innenseite aus und erlaubt so erstmals das Ausgleichen auch größerer Toleranzen beim Zusammenbau, sowie eine flexible Handhabung bei Justage und Wartung (siehe Bild). Der Antrieb wird hierbei nur mit den Lagerschalen verschraubt und bildet zusammen mit dem Festlager eine abnehmbare Einheit.

Lagerschalenmontage am Beispiel des Loslagers am Portal (Schrauben rot hervorgehoben).

Referenzschalter & Kabelführung

An allen Achsen sind Einbau-Positionen für induktive Näherungsschalter vorhanden, so dass hier keine individuellen Halterungen in Eigenregie mehr angebracht werden müssen. Sensoren einschieben, ausrichten, fixieren und fertig! 

In der Kreuzplatte ist die Montageposition für einen Referenzschalter der Z-Achse integriert (linkes Bild). Der Sensor für die X-Achse wird in der Abstützung (Portalachse, rechtes Bild, ca Mitte) eingeschoben.

Der Referenzschalter für die Y-Achse sitzt in der Portalwange über der unteren Nut. Als Antastpunkt fungieren eine Bundmutter mit Hammerkopfschraube, die eine stufenlose Justage des Referenzpunkts ermöglicht. Die Montagepositionen befinden sich in beiden Portalwangen, so dass die Kabelzuführung zur Schleppkettenablage sowohl links als auch rechts von der Maschine erfolgen kann.

Die Kabelführung erfolgt üblicherweise in Schleppketten. Die extra lange Abstützung und die auf der Portalunterseite montierbare „Schleppkettenablage“ (siehe Bild) erlauben eine leichte Montage der Schleppkette bis zur Z-Achse. Das Blech der Schleppkettenablage steht an einer Seite seitlich über das Portal hinaus(im Bild rechts unten), so dass hier eine 2. Energiekette als generelle Kabelzuführung zur Maschine montiert werden kann (Vorzugsweise auf der Antriebsseite der X-Achse).

Die Kabelzuführung zur Z-Achse erfolgt über die Montage einer Schleppkette oder eines Spiralschutzschlauchs  zwischen Z-Antriebsplatte und Z-Platte in Form eines stehenden „Bogens“ (kein Bild).

Technische Daten

Abmaße:

  • Verfahrweg X: 540mm / 640mm
  • Verfahrweg Y: 820mm / 1020mm/ 1240mm
  • Portaldurchlass: 200mm
  • Maße über alles (ohne Antriebsmotoren): 

Aluprofiltechnik:

  • Portal: 120×80 & 120×30 jeweils Ausführung schwer
  • Tisch: 90×90 & 45×90 in Ausführung schwer

Lineartechnik:

  • Y-Achse und Abstützung Größe 20
  • X- und Z-Achse Größe 30
  • Kugelumlaufspindeln 16mm

sonstiges:

  • Aluplattenmaterial: AW5083 – 15 & 20 mm
  • 7201 2RS Schrägkugellager
  • vorgesehen für 80mm Frässpindel

Einsatzgebiet:

  • große/hohe Werkstücke in Holz, GFK, CFK, Kunst- und Verbundstoffen
  • NE-Metalle (Aluminium bis max. 8mm Fräser)

Informationen zum Nachbau

Aufgrund von Preisänderungen, Dollarkurs-Schwankungen und Importgebühren werden hier nur die ungefähren Kosten anteilig zu den Gesamtkosten (inkl. Versand- und Importgebühren) von ca 1900 Euro (Mechanik L1200 / größte Ausführung) aufgeführt:

  • Alufrästeile: ca 25%
  • Lagerschalensatz: 9%
  • Aluprofile: ca 28%
  • Lineartechnik ca 33%
  • Kleinkram: ca 5%

Die jeweils aktuellste Version der Stückliste für die Aluprofiltechnik (inkl. Kleinkram) steht als XLS-Datei zum Herunterladen frei zur Verfügung. Die 100%-Stückliste sowie die Explosionszeichnungen sind Bestandteil des Frästeilesatzes. Alle anderen Teile sind als „Pakete“ bei den im Nachbauleitfaden genannten Lieferanten direkt verfügbar.  Die Fenja-Montageanleitung bietet in Kombination mit den Explosionszeichnungen eine sehr gute Darstellung des Montageablaufs. Weitere hilfreiche Hinweise sind auch unter Wissenswertes zu finden. 

Downloads & Links

Stückliste Aluprofiltechnik

Nachbauleitfaden

Montageanleitung

Gallerie