CNC Fräsen - Arbeitablauf und Software

Beitrag von **rf1k_mjh11** » Mi 26. Aug 2026, 20:58

Generelle Anmerkung bzw. Bitte zu den folgenden Beiträgen:

Hier erzähle ich ein wenig (na ja, vielleicht nicht gerade 'ein wenig') über meine erworbenen Erkenntnisse, die das CNC-Fräsen betreffen.

Da ich eine 'Desktop CNC' Fräse, eine Makera Z1, demnächst mein eigen nennen werde, behandeln diese Beiträge besonders meine Erfahrungen auf eben dieser Fräse, sowie die dazu verwendete Software. Die Fräse habe ich mit einer optionalen vierten Achse bestellt, die natürlich auch zum Zuge kommen wird.
Ich werde einen Großteil meines Leidenswegs, den ich dem CNC-Fräsen betreffend gegangen bin und noch gehen werde, hier unterbringen. Da werden einige Beiträge meinerseits zusammenkommen, da das Thema doch recht umfangreich ist.

Damit der Faden nicht allzu sehr 'zersplittert' wird, bitte ich, Fragen, Kommentare und Bemerkungen in der Rubrik 'Sammelsurium der Nebenthemen' unter zu bringen. Dort werde ich diese behandeln, oder, falls die Fragen in dem Thema passen, kann ich diese in den kommenden Beiträgen einarbeiten.

Danke und viel Spaß beim Lesen,

mjh11

Beitrag von **rf1k_mjh11** » Mi 26. Aug 2026, 21:41

So, nun zum ersten Beitrag:

Das Fräsen ist, im Gegensatz zum FDM 3D-Drucken, wie es die RFx000 Drucker praktizieren, ein subtraktives Fertigungsverfahren. FDM- und Harz Drucker, hingegen, repräsentieren ein additives Verfahren, da Material hinzugefügt wird, wogegen beim Fräsen Material entfernt wird. Die Maschinen beider Verfahren benutzen dafür GCode, was schon einmal eine Gemeinsamkeit bietet.

Es wurde gesagt, das Fräsen wäre in einer anderen Liga als der 3D Druck. Das könnte gut stimmen. Bei den meisten 3D Druckprojekten wird der Auftrag gestartet und damit ist das Meiste erledigt, neben den abschließenden Reinigungsarbeiten kommt eventuell noch Support entfernen dazu. Dann ist das gute Stück aber für gewöhnlich fertig. Man denke da an das einfache Herz, das auf der SD Karte mitgeliefert wurde. Ganz gefinkelte Aufträge bedingen eine oder mehrere Pausen mitten im Druck, wo eine Mutter oder ähnliches eingelegt, das Filament gewechselt, oder sonst was getan werden muss. Trotzdem handelt es sich dabei immer noch um einen überschaubaren Arbeitsablauf.

Beim Fräsen gibt es auch Fälle, wo, nachdem die Spindel einmal angelaufen ist, der Auftrag ohne Zutun nach einigen Minuten fertig ist – eine simple Sache halt. Auch der Hersteller der Z1 liefert ein solches Beispiel mit: eine Spannpratze, die den mit der Maschine mitgelieferten Pratzen ähnelt und auch genauso benutzt werden kann. Hier das 3D Modell:

TopClamp_DWG.jpg

Und hier die sogenannte Simulation:

TopClamp_simulation.jpg

Bei der Simulation zeigt die CAM Software wie das Material abgetragen wird. Das ist eigentlich wie ein Video, oben ist nur ein Schnappschuss vom Ende des Arbeitsgangs.

Richtig orientiert, lässt sich das oben gezeigte Teil somit in einem Aufspannen fräsen (das Aufspannen wird später noch genauer behandelt).
Der Arbeitsablauf für so ein Teil ist kaum aufwändiger als das Slicen und Drucken beim 3D Druck. Man kommt in dem Fall beim Fräsen sogar ohne Werkzeugwechsel aus, es ist nur ein Fräser (=Schneidwerkzeug) nötig.

Ich habe nicht unbedingt vor, mit so einem einfachen Teil zu beginnen. Zumindest mache ich derzeit meine theoretischen Versuche mit etwas deutlich komplexerem, einem Teil des ‘Z-Spindel-Entkopplers‘ wie hier abgebildet (das blaue Teil unten bzw. oben):

Decoupler_Study_Assy_w_Cage.3.png

Das ist die Gesamteinheit. Das Fräsobjekt ist aber der blaue Teil oben und unten, hier alleine:

Decoupler_Study_Bottom.2_cropped.jpg

Das Aufspannen

Irgendwie muss man das Teil festhalten/festspannen, um Material abzutragen, denn da kommen schon einige Kräfte zusammen. Ist das Teil nicht gut festgespannt, kann es sich bewegen und dann ist meist die Arbeit umsonst gewesen. Genauso wie wenn beim 3D Druck sich das Objekt vom Bett löst.
Beim Fräsen kann es vorkommen, dass das Teil mehrmals 'umgespannt' werden muss, da man sonst nicht an die Stellen herankommt, die bearbeitet werden müssen. Man versucht das mehrmalige Aufspannen zu vermeiden, denn er schleichen sich unweigerlich Ungenauigkeiten ein. Außerdem muss man das Stück entweder exakt positionieren, oder die neue Position exakt ermitteln, damit alles maßlich passt.

Das oben gezeigte Teil kann man ohne einer vierten Achse gar nicht in einem Aufspannen fräsen, denn die Bohrungen, in dem die Nadellagernadeln stecken, laufen quer zur sonst nötigen Bearbeitungsrichtung. Im dem Bild oben sieht man das recht deutlich.

Außerdem befinden sich zwei Gewindelöcher auf der Unterseite, die man im Bild natürlich nicht sieht.

Man kann die Außen- und Innenkontur (und die länglichen Kugeltaschen) in einem Aufspannen machen. Die kleinen Bohrungen müssen in einem eigenen Aufspannen eingebracht werden, wobei ohne vierte Achse zweimal Aufspannen nötig wäre mit dem zusätzlichen Problem, dass die Flucht der Bohrungen (für die Nadellager-Nadeln) nicht leicht gewährleistet werden kann. Somit wäre die Vierte Achse beinahe nötig. Umgehen könnte man die 4. Achse mit stark erhöhtem Aufspannaufwand. Die zwei Gewindelöcher auf der Unterseite, die in einem weiteren Aufspannen eingebracht werden müssen, könnten mit der 4. Achse aber ‘gratis‘ mitgemacht werden könnten. Ohne der vierten Achse müsste das Teil drei-, bzw. eigentlich viermal umgespannt werden, was der Genauigkeit nicht sehr förderlich ist.
Da aber die vierte Achse beinahe schon zwingend nötig ist, könnte man es mit Hilfe dieser in nur einem Aufspannen fräsen. Dazu kommen wir später, wenn ich das Projekt näher beschreibe.

Somit wird klar, was schon eine der ersten Hürden darstellt: Wie spanne ich das Teil am besten, bzw. in welcher Reihenfolge sollte ich die Arbeitsgänge durchführen? Und falls ich umspannen muss, wie kann ich die Maßhaltigkeit garantieren?
Auch wenn man sich das alles (hoffentlich!) genau überlegt, kommt man meist nicht umhin, es im Zuge der Entwicklung des Arbeitsablaufs mehrfach umzustellen. (Auch im Zuge des Niederschreibens hier habe ich den Ablauf allein schon drei- oder viermal geändert!)

Beim grünen Stück im Entkoppler, oben, bzw. im folgenden Bild, wird es deutlich, dass man, ohne vierter Achse, das Teil vier- bis sechsmal umspannen muss (mit einer 4. Achse geht es mit nur zweimal Aufspannen, auf einer 5-Achs Maschine ginge es vielleicht in einem Aufspannen):

Decoupler_Study_Middle_pins,Balls_Cropped.jpg

Beim 3D-Druck kann man meist ein Objekt auf mehrere Arten ausrichten und drucken: stehend, liegend, usw., wobei keines der Ausrichtungen unbedingt richtig oder falsch sein muss. Manche Ausrichtungen vermeiden Support, andere können den Support minimieren. Manche Ausrichtungen können, durch die Orientierung der einzelnen Schichten, das Bauteil stärken oder schwächen. Das alles kann man beim 3D Druck berücksichtigen (ich, zumindest, versuche es jedes Mal). Zwingend ist es nicht.

Ebenso kann man beim Fräsen unterschiedliche Ansätze beim Bearbeiten verfolgen. Und auch hier muss es nicht unbedingt ein ‘Richtig‘ oder ‘Falsch‘ geben. Manche Ansätze können zu maßlich genaueren Ergebnissen führen. Manche Ansätze erfordern zusätzliches Aufspannen (mehrfaches Aufspannen versucht man zu vermeiden, da die Genauigkeit leiden kann, gelegentlich geht es jedoch einfach nicht anders). Wieder andere Ansätze sind so gefinkelt, dass man selbst gar nicht darauf kommt.

Jedenfalls hilft es ungemein, wenn man die Funktion des Teils versteht. Da kann es sein, dass die unvermeidlichen Ungenauigkeiten durch das erneute Aufspannen noch tolerierbar sind, oder wenig bis gar nichts ausmachen und man sich dadurch Arbeit sparen kann.
Damit machen wir im nächsten Beitrag einen detaillierten Ausflug in die Funktion des Teils, dass ich fräsen möchte.

mjh11

zero K · Beitrag von **zero K** » Do 27. Aug 2026, 09:44

Guten Morgen

Konstruierst Du mit FreeCAD?
Wenn ja, Windows oder Linux oder Mac?

Gruß, zero K

Beitrag von **rf1k_mjh11** » Do 27. Aug 2026, 20:54

Im vorhergehenden Beitrag erklärte ich, dass es oft einen Vorteil bringt, wenn man die Funktion des zu fräsenden Bauteils versteht. Darum behandeln wir hier die Funktion des Z-Spindel Entkopplers (siehe dazu das dritte Bild in meinem vorherigen Beitrag).

Der Z-Spindel Entkoppler stellt im Prinzip eine Art Oldham Kupplung dar.
Hier in diesem Video ist die Funktion in einem ein Beispiel zu sehen. Und in diesem Video sieht man eine Variante einer Oldham Kupplung, wo die Ähnlichkeit mit dem hier besprochenen Entkoppler eindeutig erkennbar ist.

Eine Oldham Kupplung überträgt den Drehwinkel exakt von einer Seite/Achse auf die zweite, auch wenn die Achsen parallel versetzt sind. Zusätzlich, beim Typ im zweiten Video, bzw. mit meiner Konstruktion, ist ein geringer Winkelversatz auch erlaubt, ohne dass dadurch der Drehwinkel merklich beeinflusst wird.

Nehmen wir eine Momentaufnahme aus dem ersten Video her:

OldhamCoupling_1b.jpg

Dabei entsprechen die zwei Gabel- bzw. U-förmigen Teile den blauen Teilen im Entkoppler. Das orange Kreuz (mit der dunkelblauen Kugel in der Mitte) entspricht dem grünen Teil des Entkopplers.

Wichtig ist dabei, dass erstens, die gegenüberliegenden Bohrungen fluchten, und zweitens, dass der zweite Satz Bohrungen möglichst um 90° zur den ersten Bohrungen versetzt ist.

Jetzt spalten wir Haare

Im Fall des Entkopplers kommt hinzu, dass es sich dabei nicht um nur eine Bohrung handelt, wie im obigem Bild, sondern insgesamt pro orange-farbener Achse (jene im Bild oben) eigentlich 4 Bohrungen die Funktion übernehmen (samt einer Kugellagerkugel) – siehe dazu das erste Bild des Entkopplers. Somit sollten die 4 Bohrungen auf einer Seite zueinander möglichst parallel sein und mit den Bohrungen auf der gegenüberliegenden Gabelseite fluchten. Dann sollten die anderen Bohrungen, wie gesagt, möglichst 90° dazu versetzt sein.

Mit der 4. Achse sollte die Flucht und Parallelität der Bohrungen gewährleistet sein. Die zwei Bohrungen pro Seite werden parallel werden, denn sie werden in einem Aufspannen, in einem Arbeitsgang gemacht. Die Flucht der gegenüberliegenden Bohrungen wird so genau werden wie die 4. Achse die 180° anpeilen kann. (Die 4. Achse des Z1 wird per Riemenantrieb untersetzt angetrieben, was nicht unbedingt besonders exakt sein wird, aber vermutlich ausreichen wird.)
Okay, somit habe ich mich mit diesen Überlegungen davon überzeugt, dass ich die Funktion des Teils garantieren kann. (Einige der vorhergehenden Überlegungen kamen erst in der zweiten oder gar späteren Iterationen zu Tage, gingen also lange nicht so flott wie hier beschrieben.)

Jetzt grübeln wir über die Reihenfolge der Operationen.

Als erstes machte ich mir Sorgen über die Bohrungen. Diese sind für Nadellagernadeln mit 2.5mm Durchmesser. Das ist nicht besonders groß. Solche dünnen Bohrer können leicht verlaufen. Besonders, wenn das Loch zeitweise die Wand durchbricht (was hier gewollt ist). Siehe dazu wieder das Bild des blauen Teils. Da ist das Problem leider schwer zu sehen, daher hier eine Nahaufnahme:

Bottom_Part_1a_closeup_CAD_1a.jpg

Die Bohrungen für die Nadellagernadeln ragen teilweise in die längliche Kugeltasche hinein. Ist die Kugeltasche schon vorhanden, besteht eine gute Chance, dass der Bohrer verläuft. Verläuft der Bohrer, muss man die Flucht, Parallelität und mehr, in Frage stellen. Somit sollte man die Bohrungen vor der Kugeltasche einbringen. Das ist zumindest eine Reihenfolge, die berücksichtigt werden sollte. Ein weiterer Arbeitsgang sollte als letztes gemacht werden: das völlige Freischneiden des Werkstücks vom Rohmaterial. Macht man das zu früh, wird das Teil nicht mehr festgehalten und muss neu aufgespannt werden. Gelegentlich, vor Allem bei Teilen die größer sind als die vierte Achse spannen kann und die beidseitig bearbeitet werden müssen, kommt man nicht umhin, es frei zu schneiden. In so einem Fall muss man aber meist eine weitere Spann- und Positioniermöglichkeit entwickeln, oftmals natürlich gefräst, gelegentlich am 3D Drucker gedruckt.

Jetzt kommen wir zum Punkt des Aufspannens. Wie geplant, kommt hier die vierte Achse zum Zug. Geplant ist (einstweilen – das kann sich noch ändern…) das Teil so aufzuspannen:

Bottom_Part_1a_clamping_1a.jpg

Mit 'Drehachse' ist die Drehachse der vierten Achse gemeint. Das Rechteck um das Teil (violett) entspricht dem Umriss des Rohmaterials. Gespannt wird es auf der linken Seite in einem 4-Backen Futter ähnlich wie auf einer Drehbank. Rechts befindet sich eine Zentrierspitze die eventuell zum Einsatz kommen wird.
Man stelle sich vor, im Bild wäre die Blickrichtung durch die Achse des Fräsers. Na gut, aus dieser Blickrichtung könnte man die Kugeltaschen, die Konturen/Umrisse und die Absätze fräsen (die Absätze sind projizierend, also nicht deutlich sichtbar).
Dreht sich das eingespannte Rohmaterial um 90° um die gezeigte Drehachse, kann man die zwei Bohrungen auf einer Seite machen:

Bottom_Part_1a_clamp_90deg_1a.jpg

Nochmals um 90° gedreht, hat man Zugriff auf die Unterseite, und man kann die zwei Gewindebohrungen erledigen.
Weitere 90° erlauben das Bohren der zwei gegenüberliegenden Bohrungen.

Wieso nicht ganz durchbohren

Ich hoffe, damit ist klar, dass sich das Teil mit der vierten Achse in einem Aufspannen fräsen lässt.

Ohne der vierten Achse geht es schon, aber deutlich aufwändiger. Man muss sich genau überlegen, wie man es aufspannt und wie man bei jedem Umspannen garantiert, dass es am richtigen Platz ist (alternativ: man misst die neue Lage exakt und berücksichtigt diese). Um den richtigen Platz zu garantieren, werden oft Anschläge oder Passstifte eingesetzt. Beim Messen wird ein 3D-Taster eingesetzt, mit dem man in X, Y oder Z recht genau Flächen abtasten kann.

3-D_Probe.jpg

Einen 3D Taster habe ich gleich mit bestellt, also könnte ich auch diesen Weg wählen.

Eine meiner ersten Iterationen hatte vor, das meiste ohne vierter Achse zu fräsen, und zum Schluss nur die Nadellagernadelbohrungen mit der vierten Achse zu bohren. Dann kamen die Bedenken wegen dem Verlaufen des Bohrers. Kurz darauf die Erkenntnis, dass sich alles mit der vierten Achse erledigen lässt. Das ist der derzeitige Stand. Aber - Möglich wäre es auch, die Kugeltaschen als allerletztes zu fräsen. Die Position der Tasche muss nicht exakt sein, sie darf nur nicht mit der Kugellagerkugel kollidieren. Somit wäre auch das ein machbarer Weg (Möglichkeiten über Möglichkeiten!).

Damit machen wir im nächsten Beitrag einen Ausflug in die von mir bisher eingesetzten CAM Programme. (Das wird noch ein wenig dauern...)

mjh11

Beitrag von **rf1k_mjh11** » Sa 29. Aug 2026, 22:23

Der Ausflug in die CAM Software wird mehrere Beiträge benötigen. Das entspricht auch den bisherigen Aufwand meinerseits (no, na, net, wenn ich noch auf die CNC Maschine warte...)

Damit kommen wir zum Ausflug in die eingesetzten CAM-Programme.

Bisher habe ich 5 CAM Programme zumindest getestet (alle gratis oder in einer Gratisversion):

Kiri:Moto	Open Source, läuft unter Windows, Mac, Linux (auch Web Browser-basiert), in der Cloud
FreeCAD CAM	Open Source, mit CAD integriert, läuft unter Windows, Mac, Linux
Makera CAM	vom Fräserhersteller, für Kunden gratis, noch in Beta, v0.2.1.8 (wird nicht mehr weiterentwickelt)
Makera Studio	vom Fräserhersteller, für Kunden gratis, noch in Beta, v0.1.1.0, Nachfolger von Makera CAM
Fusion	ehemals Fusion 360, mit CAD, gratis für persönliche Nutzung – Einschränkung: nur nicht-kommerzielle Nutzung!! Sonst sehr teuer. Gratisversion mit beschränktem Funktionsumfang.

Es gibt andere Gratisversionen von CAM Software, diese sind oft nur auf 2.5 oder 3 Achsen beschränkt, oder unterstützen keine 'echten' 3D CAD Formate, z.B. nur *.stl. Darunter fallen, unter Anderem:

OpenBuilds CAM	Open Source, läuft unter Windows, Mac, Linux, kann max. 2.5D
FreeMill CAM	Open Source, Windows, Mac, mit CAD integriert, kann 3D
EstlCAM	nur Windows, recht eingeschränkt
DeskProto	läuft unter Windows, Mac, Linux, kann 3D, auf mesh-basierte Formate beschränkt
Carbide Create	in der Gratisversion eher fürs Gravieren, ebenso 2.5D
HeeksCAD	Open Source, Windows & Linux, derzeit sehr eingeschränkt

Jedenfalls gibt es derzeit keine Gratis-software, die echtes 4-Achs Fräsen erlaubt. Gemeint ist damit, dass alle 4 Achsen während der Bearbeitung gleichzeitig bewegt werden (X, Y, Z, und die Drehachse der 4. Achse, meist mit 'A' bezeichnet). Falls ein CAM-Programm das Arbeiten mit der 4. Achse unterstützt, dann meist so, dass eine oder zwei Achsen stehen, während die anderen Achsen gleichzeitig fahren (arbeiten). Wenn dabei die stationäre Achse hier die 4. Achse ist, nennt man das "indexierbare vierte Achse" ('indexed fourth axis'). Die vierte Achse dreht sich dabei in eine Position und bleibt dort stehen. Dann wird in dieser Orientierung gefräst. Ist dann in der Ausrichtung alles fertig, wird wieder gedreht, stehen geblieben und gefräst, und so weiter. Die Gratisprogramme (zumindest einige) stellen eine zweite Möglichkeit für die Nutzung der 4. Achse bereit. Dabei wird die Achse praktisch permanent gedreht und die Z-Achse fährt quasi eine 'Höhenkontur' nach. Nach jeder vollen 'Umrundung' wird um einen gewissen Betrag in X nachgestellt und die nächste Höhenkontur nachgefahren. Damit ist es ein wenig wie das Drehen auf einer Drehbank, wobei nicht zwangsläufig eine kreisförmige Kontur nachgefahren werden muss. Man könnte damit auch ein eckiges Werkstück erzeugen. Dieser Modus kann für Schachfiguren oder Büsten eingesetzt werden, so wie die Büste der Nofretete hier:

Nofretete_bust.jpg

Diese Büste ist übrigens auch ein mitgeliefertes Beispiel des Herstellers. In diesem spezifischen Modus der 4. Achse gibt es Einschränkungen. Gewisse Modelle lassen sich kaum damit fertigen. Würde man diesen Modus beispielsweise bei der Freiheitsstatue einsetzen, blockiert in einem gewissen Bereich der erhobene rechte Arm den Zugang zur rechten Gesichtshälfte. Möglicherweise gibt es bessere Software, die dann auch ein wenig in Y ausweicht, um den Zugang wieder zu ermöglichen. Aber üblicherweise wird nur eine der zwei Achsen (X oder Y) eingesetzt, je nachdem wie die vierte Achse ausgerichtet ist.

Kommen wir zu den von mir getesteten Software Varianten.

Vor Jahren schon, 2019, (Mann, wie die Zeit vergeht!), habe ich einmal mein RF1000 vorübergehend auf CNC umgebaut. Siehe entsprechenden Thread. Damals, glaube ich, hatte ich Fusion 360 eingesetzt. Das eingesetzte Programm war damals für mich relativ unwichtig, ich benötigte nur die nackten GCode-Zeilen der Bearbeitung. Ich musste am GCode ohnehin einiges 'um-pfriemeln' damit es am Drucker funktionierte, denn ich hatte den Drucker in der Firmware nicht auf Fräsen umgestellt und musste entsprechend darauf Rücksicht nehmen.

Ich konnte mich somit kaum mehr an das Programm erinnern und musste bei Fusion, mehr oder weniger, von Vorne anfangen.
Welches Programm von mir heuer als erstes getestet wurde, weiß ich nicht mehr. Makera Studio kann es nicht gewesen sein, das stand damals noch nicht zur Verfügung. FreeCAD auch nicht, denn ich hätte es installieren müssen (und dafür vorher auf Win10 upgraden). Kiri:Moto auch nicht, denn ich erfuhr erst später über das Programm. Es wird vermutlich Makera CAM gewesen sein. Also fange ich damit an.

Ich konnte Makera Cam noch unter Win8 installieren und laufen lassen. Da machte ich die ersten Versuche.

Makera CAM, wie auch Makera Studio, sind derzeit nur für Makera Kunden gratis. Somit wird eine detaillierte Beschreibung nur wenigen helfen. Aber praktisch alle CAM Programme gehen ähnlich vor, somit sind sehr viele Punkte und Arbeitsabläufe ähnlich und unterscheiden sich nur in den benutzten Bezeichnungen.

In den Anfangsphasen gab es oft unerwartete Ergebnisse und es war einiges an Frust vorhanden. Es lag nahe, die Schuld an das jeweilige Programm zu schieben

. Ganz zu Beginn habe ich einige Programme (oft nur sehr kurz) angetestet und hatte selten einen gefühlten Erfolg – am ehesten mit Fusion. Inzwischen verstehe ich deutlich mehr, und wenn ich wieder ein altes Programm hernehme, sind die Erfolge etwas besser.

Der allgemeine Arbeitsablauf (gilt vermutlich für alle CAM Anwendungen):

Rohmaterial (Material & Abmaße), sowie Position auf dem Frästisch festlegen – für Perfektionisten käme hier noch die Hardware (Art und Position der Spanner) festlegen
CAD Modell (oder Vector-Bild) laden und positionieren
Ersten Arbeitsgang definieren (dazu gehört Pfad-Art wählen: Tasche, Kontur oder Relief; dann Werkzeug wählen, Zerspanungsparameter vorgeben) und Werkzeugpfade errechnen lassen.
Weitere Arbeitsgänge definieren.

Ich kümmerte mich nicht um eine genaue Definition des Rohmaterials (dieses existierte so wenig wie die Fräsmaschine, auf die noch gewartet wird). Mir ging es primär um die Werkzeugpfade. Auch einige der Schnittparameter sind mir egal: einerseits habe ich noch keine Fräswerkzeuge (kommen mit der Maschine) und zweitens liefert Makera eine recht gut vorgefüllte Datenbank mit den Fräsern, die sie verkaufen/liefern, wo die Schnittgeschwindigkeit, der Vorschub, usw., mit brauchbaren, konservativen Werten bereits belegt sind.

Makera CAM

Das Programm gestartet, das Rohmaterial so-so beiläufig definiert, das Unterteil des Entkopplers geladen und einfach einmal die große, runde Öffnung in der Mitte als Pfad der Art 'Kontur' gewählt. Das Ergebnis war OK (im Bild, in Weiß, die Werkzeugpfade; der in Weiß angedeutete Quader drum herum stellt den Umriss vom Rohmaterial dar):

MakeraCAM_earlyTests_0.jpg

So weit, so gut.

Als nächstes ein Versuch mit der Kugeltasche. Ein Pfad der Art 'Tasche' gewählt, ein Werkzeug ausgewählt, usw.
Als Ergebnis erwartete ich in etwa so etwas (Werkzeugpfad in blau):

MakeraCAM_earlyTests_1a.jpg

Ein Werkzeugpfad, der die gesamte Kugeltasche freiräumt.

Werkzeugpfad hier in blau

Aber was ich letztlich geboten bekam war dann (Werkzeugpfad in Weiß):

MakeraCAM_earlyTests_1.jpg

Da ist offensichtlich was schiefgelaufen. Die Kugeltasche wird nicht vollständig geräumt. Der Pfad täuscht ein wenig. Dargestellt wird nur der Weg der Werkzeugachse. Da das Werkzeug einen gewissen Durchmesser besitzt, wird mehr Material abgetragen als der Pfad vermuten lässt. Hier in der Simulation wird es deutlich (Das beige am oberen Bildschirmrand ist das Werkzeug, das beige in der Bildmitte ist das Werkstück, das teilweise zum Vorschein kommt.):

MakeraCAM_earlyTests_1_simulation.jpg

Von der Kugeltasche wird also schon ein Stück gefräst, aber lange nicht genug.

Ich suchte folglich nach dem Grund des unerwarteten Ergebnisses. Ich dachte, vielleicht liegt es an den Durchbrüchen, wo die Nadellagernadelbohrungen in die Tasche ragen. Da begann ich über die Bohrungen nachzudenken und kam zum Schluss, dass diese jedenfalls vor der Kugeltaschen zu machen wären (sonst könnte der Bohrer verlaufen).
Irgendwann bekam ich die Kugeltasche hin. Das Problem lag nicht an den Bohrungsdurchbrüchen, sondern an eine Pfadbedingung. Man kann vorschreiben, ob sich der Fräser immer nur innerhalb der vorgegebenen Fläche bewegen darf oder auch außerhalb. Hier verstand ich die Interpretation dieser Bedingung falsch. Danach klappte es.

Ich könnte das obige, unerwartete Ergebnis erklären, das würde aber wieder dauern. Jedenfalls, wenn man das Überfahren der ‘Grenzen‘ erlaubt, funzt es, mehr oder weniger, wie erwartet. Die Bohrungsdurchbrüche machten nur dann Probleme, wenn der Durchmesser des Fräsers so klein gewählt wurde, dass es in den Durchbruch hindurch konnte.
Da haben wir es also: die falsche Pfadbedingung kann zu unerwarteten Ergebnissen führen! Dann machen wir einen Abstecher zu den Pfadbedingungen.

Pfadbedingungen

Derer gibt es einige. Je nach Software ein Paar mehr oder weniger. Die wichtigsten, die die Generierung des Pfads betreffen, sind:

Pfadstrategie: konzentrisch oder parallel – wie der Pfad generell verlaufen soll. Bei konzentrisch dann die Wahl, von innen nach außen oder umgekehrt? Bei parallel, ob von hinten nach vorne oder umgekehrt?
Fräsrichtung: Gleichlauf- oder Gegenlauffräsen – hier wird üblicherweise Gleichlauf gewählt, wenn die Begriffe unklar sind, bitte googeln.
Werkzeuggrenzen: nur innen erlaubt, außen erlaubt, exakt bis zur Grenze – damit wird die Länge des WZ-Pfads begrenzt. D.h., bei 'nur innen' darf das Fräswerkzeug nur so knapp an die Flächenbegrenzung heran, dass garantiert kein Teil des Werkzeugs über die Grenze ragt. Damit bleibt der Pfad um den halben Durchmessers des Fräswerkzeugs vor der Flächenbegrenzung stehen. Bei 'außen erlaubt' darf der Fräser vollständig über die Begrenzung hinausfahren (um den halben Durchmesser). Bei 'exakt bis …' darf das Fräswerkzeug so weit fahren, dass die Werkzeugachse exakt bis zur Flächenbegrenzung kommt (somit ragt dann der halbe Fräserdurchmesser über die Begrenzung hinaus). (Makera CAM lässt nur die ersten zwei Wahlmöglichkeiten zu, Makera Studio und andere erlauben zusätzlich: 'exakt bis zur Grenze'.)

Es gibt noch eine Menge weiterer Bedingungen, diese beeinflussen den Pfad auf andere Weise (Sicherheitsabstände, langsames Eintauchen in das Material, usw.)
Den Fehler, den ich bei der Kugeltasche machte, war, 'nur innen erlaubt' zu wählen. Damit wurde der Pfad so weit eingeschränkt, das eben das obige Bild entstanden ist.

... das reicht erstmals für heute ...

mjh11

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