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Z-EINHEIT: Die tragende Kraft der ganzen Fräse

Via Email wurde ich gestern einige Details gefragt, wie ich die Z-Einheit löse. Während ich also das Mail beantwortete, wurde mir klar, dass das womöglich besser hier als Beitrag zu beantworten wäre, damit dieselben Fragen nicht irgendwann noch einmal gestellt werden müssen.

Und hier der die Mailantwort, als neuer Beitrag:

Ich liege gerade faul in meinem Bürosessel, die Füsse auf dem Tisch und lese jetzt in Ruhe Dein Mail wegen der Z-Achse. Nach dreimal Lesen glaube ich halbwegs verstanden zu haben, was Du meinst. Bevor ich heute nachmittag in die Werkstätte gehen werde, möchte ich noch diverse Schraubenlöcher in mein neues Z-Portal einzeichnen. Jedenfalls ist bei mir immer fast alles so umgesetzt, wie auch auf den umfangreichen Knowhow-Seiten von mixware.de, die kennst Du ja sicher. Dort siehst Du, wie Hermann Möderl die Z-Achse aufgebaut hat. Extrem simpel, und maximal stabil. Ich mache im Unterschied zum Hermann Möderl eine weitere Aluplatte rein. Das muss ich machen, weil ich als grossen Y-Wagen, im Gegensatz zur EMS-P2, keinen Wagen mit diesen Befestigungs-Flanschen habe und somit ein Zusammenschrauben unmöglich wäre (diese Feinheit habe ich damals beim Einkauf leider noch nicht bemerkt und daher falsch bestellt).

Also der Reihenfolge nach, was alles zu meinem Z-Portal gehört, was auf den Führungswagen des Y-Portals raufgeschraubt wird (von hinten nach vorne):

1. Unterer (grosser) Wagen Y, darauf angeschraubt die
2. Platte „A“ 15mm stark, auf der ist ganz oben der Stepperhalter angebracht.
3. Platte „B“ 15mm stark, aber nur 200mm hoch, auf der sind die 4 Z-Wagen angeschraubt
4. Platte „C“ 15mm, auf dieser sind die zwei Z-Schienen angeschraubt und oben das Mutterngehäuse
5. auf dieser Platte sind auch die 2 Halterungen für den Fräsmotorantrieb befestigt

Die Bewegung der Schienen spielt sich also zwischen den Platten B und C ab, wobei die Wagen still stehen, aber die Schienen auf und ab fahren. Alle Z-Platten haben eine Breite von 120mm, das reicht gerade, um 2 Schienen samt Wagen und das Mutterngehäuse nebeneinander unterzubringen. Noch breiter wäre zwar angenehmer, der Verfahrweg am Portal (Y-Achse) würde jedoch darunter unnötig kleiner.

Wozu dient die Platte „A“ „? Wie schon oben erwähnt – wenn ich die nicht hätte, könnte ich entweder nur den Y-Wagen anschrauben, käme aber dann nicht mehr zu den Schraublöchern für die 4 Wagen (weil ja vom grossen Y-Wagen verdeckt), oder, ich hätte die 4 Z-Wagen montiert und könnte den grossen Y-Wagen nicht mehr anschrauben. So aber kommt der Y-Wagen auf die eine Platte, die 4 Z-Wagen auf die andere Platte, und die beiden Platten kann ich dann ganz leicht oben, mittig und unten zusammenschrauben. Die blauen Punkte auf der Grafik zeigen übrigens jene Stellen, wo ich jeweils die Platten A und B zusammenschrauben werde (etwa 3-4 Schrauben je blauem Punkt, das überlege ich mir dann in der Werkstatt, bevor ich es ins CAD ergänze). Diese Konstruktion ergibt weiters mehr Stabilität. Gerade die Z-Einheit ist, was die Genauigkeit betrifft, der heikelste Teil einer Portalfräse mit fahrbarem Portal. Verformungsrests (EDV-Simulationen), haben meist hier die ganz roten Stellen.

EDIT:
Auch brauche ich die Platte B, damit der Abstand zwischen den Platten A und C gross genug wird – die 4 Z-Wagen und das Mutterngehäuse würden sonst zu gross sein.

Konkret ergeben sich in der Frage zusätzlicher Steifigkeit folgende Vorteile:
(siehe in der Grafik die orangenen Kreise und Richtungspfeile)

1.
Die Z-Einheit hat an der wichtigsten Stelle, also im unteren Teil (200mm lang) durchgehend 30mm Dicke.
2.
Der obere (grosse) Wagen Y sitzt genau dort, wo gegenüber die beiden unteren Wagen von Z sind. Diese erhalten dadurch
die maximale Abstützung in Richtung Y-Portal

3.
Der obere Wagen Y sitzt genau dort, wo gegenüber die beiden oberen Wagen von Z sind. Diese erhalten dadurch
ebenfalls die maximale Abstützung in Richtung Y-Portal

Nachdem es meine erste Fräse ist, stammt das Knowhow natürlich nicht von mir, sondern ist durch Lesen im Internet und in Büchern erlernt. Ich hoffe, dass es in der Praxis auch dann so ist.

Ein mir sehr wichtiger Zusatz:

Mir ist schon klar, dass ich viel zu detailliert berichte, und das bei viel zu wenig Baufortschritt. Ich hoffe aber, das stört Euch nicht – denn ich meine, so manche andere Anfänger (so wie ich einer bin), können das durchaus gebrauchen bzw. unnötige Fehler vermeiden (die Profis bitte hier abnicken)