Bei den Fräsversuchen stellten sich mit der Zeit zwei Mängel in der Maschinenkonstruktion heraus:

Links: Größenvergleich Isel Linearlager 3 - Rollenblöcke (Eigenbau)
Neu: der Notausschalter!

1. Die große Empfindlichkeit auf Höhenschwankungen der Platinen. Zunächst hatte ich versucht, mit einem gefederten Andruckring die Platine zumindest in der Nähe des Fräsers auf konstanter Höhe zu halten. Es stellte sich jedoch heraus, daß das nicht funktionieren wollte. Erschwerend kam hinzu, daß die Führungswellen des Ringes sich leicht verklemmten, sodaß sich garnichts mehr bewegte.

2. Die dynamische Instabilität. Bei Bohren und auch beim Nachmessen mit einer Meßuhr zunächst nicht feststellbar, fand ich durch Exprimente heraus, daß die Maschine beim Anfahren und Abbremsen starke Abweichungen von der eigentlichen Soll-Position entwickelte. Dies liegt vermutlich an zwei Konstruktionsfehlern: Die bewegten Massen sind sehr groß und gleichzeitig liegt der Schwerpunkt sehr hoch. Noch schlimmer ist vermutlich die Tatsache, daß die Y-Achse quer über den Maschinentisch vorgespannt wird. Der 'Ausleger' mit seiner großen Masse stellt dabei natürlich einen großen Hebel dar, der beim Anfahren und Abbremsen kurzzeitig die Vorspannug verringert, so daß sich ein nicht unerhebliches Spiel einstellt.

Zur Lösung des ersten Problems entschloß ich mich, den Schlitten der Z-Achse selbst als bewegliches Element zu benutzen, und den Abstand zwischen dem Fräser und dem Distanzring fest einzustellen. Einen nach dem selben Prinzip funktionierenden Halter für die Proxxon-Bohrmaschinen hätte ich auch recht günstig fertig kaufen können, aber man hat ja auch seinen Ehrgeiz ;-)

Innerhalb kürzester Zeit entstand in Carstens Werkstatt eine neue Spannplatte für die Z-Achse, die zusammen mit den isel-Linearlagern montiert wurde. Für einen leichtgängigen Schlitten mit Spiel (wenn man die Verbindungsschrauben zur Spindelmutter löst) war somit gesorgt. Der passende Bohrmaschinenhalter mit Distanzring ist inzwischen auch fertig und funktioniert wie vorgesehen.

Die Z-Achse vor und nach dem Umbau

Um das Zweite Problem zu beheben, und gleichzeitig Gewicht einzusparen, habe ich nun die beiden anderen Achsen auch auf Linear-Kugellagern umgerüstet. Da diese nicht nur erheblich leichter, sondern auch kleiner sind als die bisher benutzen Rollenblöcke, wurde es außerdem möglich, für die Y-Achse zwei Paare Lager zu benutzen. Die Vorspannung muß so nicht mehr über den ganzen Maschinentisch eingestellt werden. Statt dessen läuft auf beiden Seiten des Maschinentisches je ein spielfrei eingestellter Schlitten. Beide werden dann vom 'Ausleger' verbunden, wobei man lediglich dafür sorgen muß, daß der sich auf den Schlitten nicht verdrehen kann, damit gewährleistet ist, daß beide Schlitten immer parallel laufen. Dadurch, daß die schweren Rollenblöcke durch die wesentlich leichteren Kugelumlaufhüsen ausgetauscht wurden, und auch sonst soviele Stahlteile wie möglich durch Alu ersetzt wurden, haben sich die bewegten Massen um ca. 3,5kg reduziert, was natürlich der Dynamik zugute kommt.

Es stellte sich heraus, daß auch die neue Konstruktion nicht steif genug war. So hätte schon eine Kraft von ca. 30N auf der rechten Seite ausgereicht, um das senkrechte Profil auf der linken Seite um 0,08° zu verdrehen, was rechts zu 1mm(!) Lageabweichung gefürt hätte (vgl. Nomogramme im item-Katalog). Aus diesem Grund habe ich links ein deutlich stabileres Profil gewählt. Das Problem ist dadurch zwar nicht gänzlich verschunden, aber auf ein erträgliches Maß begrenzt. SMD-Platinen spannt man also besser auf der linken Seite auf...

Wer eine Maschine in dieser Größe plant, sollte also die Spindel für die untere Achse entweder mittig unter dem Maschinentisch plazieren (kürzerer Hebelarm), oder, was besonders für die Aluminiumbearbeitung sinnvoll erscheint, auf jeder Seite eine Spindel anbringen. Entsprechend könnte man leichtere/kleinere Aluprofile verwenden, ohne die Genauigkeit nennenswert zu beeinflussen.