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3D-Fräsen mit 4. Achse - And#5#Kuck - 12.10.2025
Hallo,
einige Sachen auf meiner Fräse möchte ich erweitern. Dazu gehört u.a. auch die Neuanschaffung einer 4. (Dreh-)Achse. Als CAM habe ich DeskProto im Blick. Was die Hardware betrifft, so bin ich noch ganz unsicher. Es gibt (für uns Hobby-Menschen) im Prinzip 2 Kategorieren in der Auswahl einer 4. Achse. Die preiswerte Variante, bei dem die Drehachse über einen Zahnriemen angetrieben wird: (zB)
https://www.sorotec.de/shop/Drehachse-Sorotec-5M-6-100A.html
und die teure Variante, bei dem die Drehachse zB über ein Schneckenrad angetrieben wird: (zB)
https://www.sorotec.de/shop/Drehachse-V90-mit-Kreuzrollenlager-----100mm-6909-6909.html
Dabei wird betont, dass die Riemenvariante für Gravurarbeiten ok ist, aber für direkte Fräsarbeiten (besonders in Metallen) nicht zu empfehlen ist, da diese Riemen-Antriebsart systembedingt zu ungenau ist (Schlupf usw), was gut vorstellbar ist. 1000 EUR Aufpreis für die Getriebe-Variante (nur für die Antriebseinheit) sind allerdings auch nicht ganz ohne.
Da ich auf der Drehachse vorrangig in Alu und Messing fräsen möchte, muss ich wohl in den "sauren" Apfel beißen und hier die teure Variante kaufen. Oder wird das überbewertet und man kann auch mit Riemenantrieb bei Metall-Fräsungen sehr gute und wiederholbare Ergebnisse erzielen? Letztlich gibt es ja auch einige CNC-Fräsen, die auch per Riemenantrieb arbeiten, was ja letztlich dieselbe bzw. sehr ähnliche Kraftbeanspruchung darstellt. Und dort scheint es ja zu funktionieren.
Wie ist das mit dem Anschliessen der Drehachse an die Steuerung (bei mir WinPCNC)? Braucht diese Drehachse zwingend einen Referenzschalter? Auf meiner Steuerhardware (Benezan) sind (sofern ich nicht Kartoffeln auf den Augen habe) dafür nur 3 Schaltereingänge vorhanden, und diese sind bereits für die X-/Y- und Z-Achse der Fräse in Benutzung. Kann man bei der Drehachse drauf verzichten? Die erstgenannte, preiswerte Kaufvariante von Sorotec (s.o.) hat den Schalter eingebaut und führt die Kontakte auch entsprechend über einen 7-poligen Rundstecker nach aussen, aber danach fehlt dann die Anschlussmöglichkeit. Im Prinzip lege ich ja die Position/Stellung der Drehachse fest, wenn ich ihr einen Nullpunkt zuweise über WinPCNC. Und solange ich die Fräse nicht ausschalte, bleibt dieser Nullpunkt ja auch ohne vorherige Referenzfahrt erhalten. Oder habe ich hier einen Denkfehler?
Andi
RE: 3D-Fräsen mit 4. Achse - sswjs - 13.10.2025
Moin,
das mit der vierten Achse kann ich dir mal erklären, wenn du mal wieder bei mir an der Fräse stehst, weil ich das Gefühl habe du hast die Mathematik hinter der vierten Achse nicht mal im Ansatz im Blick...
... dann verstehst du auch warum industrielle vierte Achsen bis zu 200.000 Schritte und mehr pro Umdrehung haben.
Die Bessere von Sorotec hat übrigens 160.000, die Billige nur 1200. Sprich 0,3 Grad pro Schritt. Und je größer der Durchmesser, je größer die Schrittweite. Bei dem richtigen Durchmesser passt unser gesamtes Universum in diesem Schritt...
Die Zauberformel ist immer: Pi mal Durchmesser / Schritte.
RE: 3D-Fräsen mit 4. Achse - ubo - 13.10.2025
Hallo Andi,
das Bearbeiten von Alu und Messing ist auch mit den "Billigen" Drehachsen möglich, halt wie immer, mit etwas weiger Zustellung. Schau mal hier: https://ubo-cnc.de/cnc-forum/showthread.php?tid=1319&pid=5739#pid5739
Zu der Auflösung muss ich ja nicht mehr viel sagen, das hat Jens ja schon gemacht.
Eine Drehachse nicht zwingend einen Referenzschalte. Bis jetzt habe ich auch noch keinen. Wenn du einen montieren möchtest, ist das auch mit deinem Breakout-Board möglich. Hier die Belegung für die Anschlüsse.
Referenzschaltereingänge
(8-polige Klemme X3, unten links)
Nr. Beschreibung
1 Referenzschalter X Spannungsausgang (+12 oder +24V)
2 Referenzschalter X Signaleingang
3 Referenzschalter Y Spannungsausgang (+12 oder +24V)
4 Referenzschalter Y Signaleingang
5 Referenzschalter Z Spannungsausgang (+12 oder +24V)
6 Referenzschalter Z Signaleingang
7 Referenzschalter 4. Achse Spannungsausgang (+12/24V)
8 Referenzschalter 4. Achse Signaleingang
Wahrscheinlich wirst du die Klemmen 7 / 8 schon für einen Werkzeuglängensensor nutzen, was aber auch kein großes Problem ist. Dort kannst du auch den Referenzschalter für die 4.Achse anschließen. WinPc kann das Unterscheiden, welcher Schalter ausgewertet werden soll.
Einen kleinen Haken hat die Sache allerdings: Bei der Nutzung des WZLS darf der Referenzschalter für die 4.Achse nicht betätigt sein. Ansonsten macht die doppelte Belegung des Eingangs keine Probleme.
RE: 3D-Fräsen mit 4. Achse - And#5#Kuck - 13.10.2025
Danke für Eure Antworten.
Ja, die 7/8 ist bei mir entsprechend schon belegt. Wenn es soweit ist (wenn ich mich für eine Hardware entschieden habe), werde ich wohl erstmal ohne Referenzschalter arbeiten. Wenn das unproblematisch funktioniert, bleibt es dann so. Andernfalls ist es gut zu wissen, dass es den von Dir genannten Kniff gibt. Vielen Dank für Deine Info!
Andi
RE: 3D-Fräsen mit 4. Achse - And#5#Kuck - 15.10.2025
Jens, Du erwähntest die Schrittanzahl. Die wird einerseits zunächst über die Hardware erreicht. Bei der von UBO verwendeten Riemen-Drehachse (in YT zu sehen) ist das Verältnis 1:6, bei der teuren Drehachse liegt die um einiges höher wegen des Schneckenradantriebes. Die Auswirkung sieht man dann am Werkstück. Soweit ok. Könnte von Euch mal jemand gelegentlich einen Blick auf folgende Drehachsen werfen:
https://de.aliexpress.com/item/1005009531724556.html?spm=a2g0o.detail.pcDetailBottomMoreOtherSeller.19.6434QBdFQBdFyi&gps-id=pcDetailBottomMoreOtherSeller&scm=1007.40050.354490.0&scm_id=1007.40050.354490.0&scm-url=1007.40050.354490.0&pvid=14a9ee2a-62f9-4a14-8eab-65880e657ff7&_t=gps-id:pcDetailBottomMoreOtherSeller,scm-url:1007.40050.354490.0,pvid:14a9ee2a-62f9-4a14-8eab-65880e657ff7,tpp_buckets:668%232846%238116%232002&pdp_ext_f=%7B%22order%22%3A%222%22%2C%22eval%22%3A%221%22%2C%22sceneId%22%3A%2230050%22%2C%22fromPage%22%3A%22recommend%22%7D&pdp_npi=6%40dis%21EUR%21419.99%21356.99%21%21%21476.67%21405.17%21%40211b807017605353886428367efad3%2112000049383070287%21rec%21DE%21%21ABXZ%211%210%21n_tag%3A-29910%3Bd%3A2e8e8743%3Bm03_new_user%3A-29895&utparam-url=scene%3ApcDetailBottomMoreOtherSeller%7Cquery_from%3A%7Cx_object_id%3A1005009531724556%7C_p_origin_prod%3A
oder:
https://de.aliexpress.com/item/1005009871043401.html?spm=a2g0o.productlist.main.22.3c815445WewFW5&algo_pvid=6cec84b2-6fb1-4cc1-a492-033e94c46d0e&algo_exp_id=6cec84b2-6fb1-4cc1-a492-033e94c46d0e-21&pdp_ext_f=%7B%22order%22%3A%221%22%2C%22eval%22%3A%221%22%2C%22fromPage%22%3A%22search%22%7D&pdp_npi=6%40dis%21EUR%21529.00%21370.30%21%21%21529.00%21370.30%21%402103917f17605351419163122e05ea%2112000050429048837%21sea%21DE%210%21ABX%211%210%21n_tag%3A-29910%3Bd%3A2e8e8743%3Bm03_new_user%3A-29895&curPageLogUid=v7ROzrphR3v2&utparam-url=scene%3Asearch%7Cquery_from%3A%7Cx_object_id%3A1005009871043401%7C_p_origin_prod%3A
In beiden Varianten die Version mit 100:1 und 4-Backen-Futter. Beide haben ein Planetengetriebe, wenn ich das richtig herauslese. Das Verhältnis von 100:1 ermöglicht durchaus eine sehr gute Schrittanzahl. Und die kann ich dann zusätzlich auch noch am verwendeten Treiber am Mäuseklavier nochmals elektronisch unterteilen. Somit sollte die Genauigkeit doch schon sehr gut sein. Und die Getriebevarianten sitzen fest und haben keinen Schlupf. Der Riemen kann dort nicht ausleiern usw. Der Preis von 350 bzw. 450 EUR incl. Reitstock wäre ein guter Kompromiss zu der teuren Sorotec-Achse für immerhin nochmals 1000 EUR drauf. Und Planetengetriebe kann man notfalls auch mal mit der Hand drehen, bei Schneckenrad geht das nicht.
Was würdet Ihr zu den beiden Drehachsen bei AlEx sagen? Für Hobby und trotzdem Metallbearbeitung (Alu, Messing) sollten die ausreichend sein, oder?
Andi
RE: 3D-Fräsen mit 4. Achse - sswjs - 16.10.2025
Moin,
das erste Angebot hat nur eine 50:1 Untersetzung, das zweite Angebot hat auch eine Variante mit 100:1 dabei.
Auch haben beide kein Planetengetriebe, das hätt zu viel Umkehrspiel, sondern ein Harmonisches. Das hat tatsächlich (fast) kein Umkehrspiel.
Auch die Schritte würden hier ausreichen. Der Motor hat 200 Schritte / Umdrehung, wird normalerweise mit 8 Mikroschritten angesteuert und die 50:1 machen daraus 80.000 und das ist akzeptabel.
Aber immer dran denken, mit dem Werkstückdurchmesser nicht übertreiben. Auch in die jetzt 0,0045 Grad passen bei entsprechenden Durchmesser unendlich viele Universen...
Rechnen wir mal kurz von Grad in Rad, damit die Rechnung hinterher einfacher wird:
0,0045 / 360 = x / pi
Umstellen
0,0045 * pi / 360 = x
Gerundet: 0,00004 = x
Sagen wir mal 100mm Durchmesser, sind es 0,004mm Schrittweite. Damit sind auch Objekte mit einem Meter Durchmesser gut bearbeitbar.
RE: 3D-Fräsen mit 4. Achse - And#5#Kuck - 19.10.2025
Na das ist mal eine anschauliche Darstellung! Danke Jens für Deine Mühe, mir das darzustellen!
:-)
Die für meine Anwendungen in Frage kommenden Durchmesser liegen bei maximal 50mm. Und sollte ich dann feststellen, dass ich mit der Auflösung bzw. Genauigkeit nicht zufrieden bin, dann kann ich mich nochmal nach einer besseren Achse umsehen. Aber ich vermute, das wird nicht nötig sein.
Allerdings haben beide Angebote ein Variante mit 100:1 auf 4-Backenfutter dabei, weiß nicht, was Du da evt. übersehen hast, Jens...
Danke
Andi