Vorwort

Eine 100% exakte Ausrichtung einer Hobby-CNC-Maschine ist (insbesondere nur mit Hausmitteln) nicht zu schaffen und es ist immer individuell abzuwägen zwischen „so genau wie nötig“ und „so genau wie möglich„.

Es hängt also von den jeweiligen persönlichen Anforderungen und dem Anspruch ab, wie intensiv die Vermessung und Justage vorgenommen wird und welche Abweichungen toleriert werden können. Das persönliche Ziel ist erreicht, wenn ein zufriedenstellendes Ergebnis erreicht wurde. Die folgende Vorgehensweise beschreibt nur eine von vielen möglichen Vorgehensweisen.  

TIPP: Damit das Magnetstativ an der Z-Achse hält, kann dort vorher ein Flacheisen o.ä. befestigt werden. Alternativ kann auch der untere, meist schwarze Teil der eingesetzten China-Spindel verwendet werden – dieser ist auch magnetisch. Wenn verfügbar, kann ein zusätzliches 1/4“-Gewinde an einer beliebigen Stelle der Z-Platte eingebracht werden, an der das Messstativ eingeschraubt werden kann.

Die folgenden Schritte sind unter Umständen mehrfach zu wiederholen, bis ein zufriedenstellendes Ergebnis erreicht wird.

Schritt 1: Portalbalken – Niveau

E4Dieser Schritt erfolgt ohne Aufspann-/Opferplatte!

  • Die Messuhr so an der X-Achse befestigen, dass die Oberseiten beider Längsträger angetastet werden können. In der Regel ist dies der Fall, wenn sich die Messspitze der Messuhr mittig zur Z-Achse befindet. 
  • Die Messuhr nacheinander über beide Längsträger verfahren und die Höhe messen.
  • Eine evtl. Höhendifferenz durch einseitiges Verstellen des Portalbalkens in der Höhe minimieren. Sofern Stützwinkel unterhalb des Portalbalkens montiert sind, kann durch Einlegen von Alufolie zwischen Stützwinkel und Portalbalken die Ausrichtung unterstützt werden.

Hinweis: Nach Abschluss dieses Schritts kann die Aufspann- & Opferplatte montiert werden. Ist dies der Fall, muss diese jedoch mit großer Überlappung der Fräsbahnen plangefräst werden. Die folgenden Schritte können aber auch ohne Aufspann-/Opferplatte durchgeführt werden.

Schritt 2: X/Y-Achse winklig ausrichten

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Üblicherweise sind Aluprofile nie exakt im 90° Winkel zugesägt,  so dass bei der Montage der Fräse eigentlich immer eine leichtes Parallelogramm in der X- und Y-Achse entsteht.

Vorgehensweise 1: Winkligkeit mathematisch ermitteln.

Bei dieser Methode bedarf es keines Präzisionswinkels. Die Winkligkeit des Portals kann mit einem handelsüblichen Winkel gemessen werden. Der Winkel wird an 2 parallel zu Y-Achse ausgerichtete Anschlagpunkte angelegt und wie im Artikel Rechter Winkel – Theorie „auf Umschlag“ gemessen. Anhand der Messwerte kann die Abweichung vom rechten Winkel zwischen Portalbalken und Y-Achse (oder eben dessen exakte Winkligkeit) ermittelt werden.

Vorgehensweise 2: Winkligkeit mit Präzisionswinkel einstellen

Einen möglichst genauen und großen Winkel  horizontal auf dem Frästisch montieren und den parallel zur Y-Achse liegenden Schenkel mit der am Portal befestigten Messuhr  antasten. Durch Verschieben des Portals wird der Winkel exakt parallel zur Y-Achse solange ausgerichtet und erst dann fixiert, wenn die Messuhr im Idealfall nicht mehr nennenswert ausschlägt. Wichtig: Der Winkel muss möglichst fest montiert werden, damit er sich nicht bei versehentlichem Berühren verschieben kann. Eine manuelles Verschieben des Portals mit der Hand muss immer durch mittiges drücken/ziehen erfolgen, da es sonst zu Verfälschungen der Messungen kommen kann.

Nach dem Ausrichten und fixieren des Winkels wird die Messuhr an der X-Achse befestigt, so dass der hierzu parallel verlaufende Schenkel des Winkels angetastet werden kann. Die hier messbare Schiefstellung des Portals gilt es auf ein Minimum zu reduzieren.

Portal ausrichten

Die beiden vorgehenden Kapitel beschreiben, wie die Messung der Winkligkeit des Portals zur Y-Achse erfolgt. Es folgt nur die Beschreibung, wie das Portal winklig ausgerichtet werden kann:

Zuerst den Portalverbinder lösen – dieser bleibt bis zum Abschluss dieses Arbeitsschritts lose. Je nach Größe der Abweichung muss unterschiedlich dick zwischen Portalwange und Portalbalken unterfüttert werden. Als ganz praktisch hat sich hier die Verwendung von Fühlerblechen herausgestellt: Den Portalbalken abwechselnd auf beiden Seiten leicht lösen, unterfüttern und erneut anziehen. Es wird grundsätzlich versetzt und großflächig unterfüttert. D.h. wird an der linken Seite die vordere Stirnseite des Portalbalkens unterfüttert, so ist auf der rechten Seite die hintere Seite der Stirnfläche des Portalbalkens zu unterfüttern. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis sich nur noch eine möglichst geringe Abweichung am Präzisionswinkel zeigt. Das verwendete „Fühlerblech“ wird anschließend wieder entfernt und mit dem Messschieber nochmals vermessen (auch wenn die Dicke auf dem Blech schon vermerkt sein sollte) .Aus haushaltsüblicher Alufolie wird eine Unterfütterung in gleicher Dicke hergestellt (Wichtig: sauber falten, ohne „Knautscher“!). Dies wird anstelle des Fühlerblechs zwischen Portalbalken und Wange geschoben und der Portalbalken wieder fest angezogen und die Winkligkeit nochmal kontrolliert.

Ggf muss dieser Vorgang solange wiederholt werden bis sich plausible und zufriedenstellende Werte einstellen.

Wenn die Winkligkeit bei vollständig angezogenen Schrauben zur Zufriedenheit stimmt, wird der Portalverbinder abschließend wieder fest montiert. Sollte sich nun erneut eine Abweichung einstellen, ist das oben beschriebene Verfahren für den Portalverbinder zu wiederholen.

Tipp: Bei Verwendung eines L-förmigen Sechskantschlüssels diesen stets so ansetzen, dass nur nach innen/außen (oben/unten) gedrückt wird und nicht parallel zur Y-Achse (Verzug!).

Schritt 3: Z-Achse winklig zu Y-Achse

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Den  Winkel auf der Oberseite eines Längsträgers montieren. Ideal ist hier eine Stelle auf dem Längsträger, an der die Messuhr möglichst geringe Ausschläge aufweist (Oberfläche antasten und Portal verfahren). Nun wird mit der an der Z-Achse befestigten Messuhr der senkrecht stehende Schenkel des Winkels angetastet und die Achse auf und ab bewegt. Durch leichtes Lösen der Schrauben zwischen Portalbalken und Wange kann der Portalbalken ingesamt entlang der X-Achse verdreht werden (nach vorne oder hinten gekippt werden). Eine Einstellung auf wenige 1/10mm Abweichung entlang des gesamten Verfahrwegs ist hier ersteinmal ausreichend.

Die Feinausrichtung der Z-Achse  in Y-Richtung erfolgt durch Unterfüttern mit Alufolie zwischen Kreuzplatte und Linearwagen. Anschließend erneut die senkrechte Ausrichtung in X-Richtung kontrollieren, einstellen. Idealerweise wird dieses Verfahren auf beiden Seiten des Portals wiederholt. Eine Abweichung der Winkligkeit hat meist eine in sich verdrehten Portalbalken oder eine nicht korrekt ausgerichtete obere Abstützung als Ursache.

Schritt 4: Z-Achse winklig zu X-Achse

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Die Vorgehensweise ist analog zur Ausrichung der Z-Achse in Y-Richtung, nur das der Winkel parallel zur X-Achse ausgerichtet wird:

  1. Verbindung zwischen Abstützung und Kreuzplatte trennen
  2. Schrauben zwischen Abstützung und oberer Linearführung lösen
  3. Befestigungsschrauben zwischen Hauptführung und Kreuzplatte leicht lösen
  4. Durch Verfahren der Z-Achse die Winkligkeit überprüfen
  5. ggf. Z-Achse durch Verdrehen ausrichten

Wenn die Z-Achse ausreichend genau ausgerichtet ist, erfolgt die Montage in umkehrter Reihenfolge:

  1. Schraubverbindung zwischen Kreuzplatte und Hauptführung anziehen
  2. Abstützung mit Kreuzplatte verbinden
  3. Abstützung mit oberer Linearführung verbinden

Bei der Montage der Abstützung darauf achten, dass es nicht zu Spannungen im diesem Bereich kommt. Ggf. angezogene Schrauben nochmal lösen und erneut anziehen.

Schritt 5: Frässpindel senkrecht ausrichten

Nachdem insgesamt zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, wird die Frässpindel mit der Lichtspaltmethode ausgerichtet. Einen möglichst genauen Stift (langer Fräserschaft, o.ä.) einspannen und durch Anlegen eines Präzisionswinkels die Winkligkeit kontrollieren. Korrigiert wird durch Unterlegen von Alufolie zwischen Frässpindelhalter und Z-Platte (ober- oder unterhalb) und durch seitliches Verdrehen des Spindelhalters.