Die Volksfräse – Vollwertige CNC Fräsmaschine selbst bauen

Volksfräse VF-1 von Uncle Phil

Lesedauer ca. 6 Minuten

Fräsmaschinen sind teuer, schwer und so groß, dass sie in keinen Hobbykeller passen. Das kann man so stehen lassen – oder man macht es wie YouTuber Uncle Phil. Dieser hat in Eigenregie eine vollwertige CNC Fräsmaschine entwickelt. Und nicht nur das: Die gesamten Baupläne und Konstruktionszeichnungen hat er erstellt und für euch zum Nachbauen online gestellt. Wenn ihr euch jetzt fragt, was eine Volksfräse eigentlich ist, was man damit macht und warum diese CNC Fräse auch euren Hobbykeller bereichern wird – dann solltet ihr unbedingt weiterlesen!

Inhalt

• Was ist eine Fräsmaschine?
• Was ist eine CNC‑Fräse?
• Uncle Phil macht’s praktisch
• Die Portal‑Volksfräse
• Auf gute Führung kommt’s an
• Fräsen, drucken, bauen
• Alu‑Set für die Volksfräse
• FAQ

Was ist eine Fräsmaschine?

Fräsmaschinen sind eine recht „alte“ Erfindung. Bereits 1818 wurden die ersten Maschinen entwickelt, bei denen ein sich drehendes Werkzeug – der Fräser – ein feststehendes Werkstück bearbeitet. Die ursprünglichen Fräsmaschinen mussten noch per Hand bedient werden. Und das für eine ziemlich lange Zeit. Denn erst in den 1970er Jahren begann der Siegeszug der computergesteuerten Fräsmaschinen. Die Computersteuerung ist auch der Namensgeber für die heutzutage extrem weit verbreiteten CNC (Computerized Numerical Control) Fräsmaschinen.

Was ist eine CNC‑Fräse?

Was bei konventionellen Fräsmaschinen der Mensch erledigen muss -nämlich das Verstellen der einzelnen Achsen der Maschine für die Herstellung einer gewünschten Geometrie des Werkstücks – übernimmt bei CNC Fräsmaschinen die computergestützte Steuerung. Die Recheneinheit dieser Maschinen berechnet und regelt jede Achse, so dass eine kontinuierliche Steuerung der Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug gewährleistet ist. Damit die Maschine jederzeit weiß, wo sich das Werkzeug gerade befindet, wird mit Koordinatensystemen gearbeitet – ihr kennt die noch aus der Schule.

Eine einfache CNC Fräsmaschine verfügt über drei Achsen:
• X-Achse: Die Längsachse der Fräse
• Y-Achse: Die Querachse
• Z-Achse: Die Vertikalachse

Durch die Kombination von Koordinaten-Punkten aller drei Achsen wird das Fräswerkzeug an den programmierten Punkt bewegt und kann dort seine Arbeit, die Zerspanung, durchführen. Damit die Maschine punktgenau ihr Ziel trifft, verfügen die Achsen einer CNC Fräse über eigene Regelkreise mit absoluten oder inkrementellen Messsystemen. Die Systeme vermessen die Position der Achsen und melden dies an die Steuerung. Die Steuerung vergleicht zwischen Soll- und Istposition und nimmt entsprechende Korrekturen und Verstellungen vor.

Uncle Phil macht’s praktisch

CNC Fräsmaschinen sind überaus praktische Maschinen. Wer sich ein wenig mit der Programmierung von G-Code (die „Sprache“ der CNC Maschinen) auskennt und CAD Programme beherrscht, kann sich so ziemlich alles aus Alu, Stahl, Edelstahl oder auch Holz herstellen. CNC Fräsmaschinen können fräsen, klar. Aber sie können auch bohren, Gewinde schneiden, Nuten herstellen und und und. Das Problem an den praktischen Helfern: Sie wiegen in der Regel mehrere Tonnen, kosten in guter Industriequalität gerne mal ein paar Jahresgehälter und passen nur in wirklich großzügig geschnittene Hobby-Werkstätten.
Das man aber auch im Hobbybereich leistungsstark Fräsarbeiten durchführen kann, beweist Uncle Phil eindrücklich mit seiner CNC Fräse Marke Eigenbau. Damit du einen ersten Einblick in die Maschine bekommst, klick doch direkt mal hier zur Volksfräse und besuch die Seite von Uncle Phil!

Er und sein Team aus „Menschen mit besonderen Fähigkeiten“ haben in monatelanger Arbeit eine CNC Fräsmaschine zum Selberbauen entwickelt. Die Maschine ist günstig zu bauen (unter 1000 Euro, wenn man will), völlig variabel in der Größe und verfügt über genügend Spindelleistung, um Aluminium zu zerspanen. Oder Kunststoffe. Oder auch Holz – wenn man das möchte. Selbst Stahl hat Uncle Phil bereits erfolgreich in Späne zerlegt!

Die Portal-Volksfräse
Uncle Phil hat seine CNC Fräse Marke Eigenbau als Portalfräsmaschine konzipiert. Bei dieser Art Fräsmaschine wird das Werkzeug an einem Querträger zwischen zwei Maschinenständern geführt. Guckt man sich diesen Aufbau an, wird das namensgebende Portal schnell sichtbar. Das Werkstück wird bei Portalfräsmaschinen entweder auf einem feststehenden Tisch oder auf einem verstellbaren Maschinentisch gespannt. Bei der CNC Fräse von Uncle Phil steht der Tisch mit dem Werkstück drauf fest, während die Bewegung durch die Achsen ausgeführt wird. Warum hat Uncle Phil diese Bauweise gewählt? Nun, Portalfräsmaschinen eignen sich bestens für die schnelle Bearbeitung größerer Flächen – beispielsweise Alublech oder auch eine Aluplatte. Und noch einen weiteren Vorteil bieten Portalfräsmaschinen: Die starre Bauform ermöglicht eine extrem hohe Positioniergenauigkeit! Auch Vibrationen, die bei Fräsbearbeitungen häufig auftreten und für schlechte Oberflächen der Werkstücke sorgen, sind bei Portalfräsen kein Thema.

Auf gute Führung kommt’s an

Damit Fräsmaschinen die Bewegungen der Achsen zuverlässig ausführen können, müssen diese geführt werden. Generell gibt es hier mehrere Möglichkeiten:
1. Die Flachführung. Hierfür werden Stahlleisten auf dem Grundkörper verbaut. Auf den Stahlleisten verfahren Rollenumlaufschuhe – vereinfacht gesagt mobile Kugellager – die unter den zu bewegenden Teilen einer Achse montiert sind. Diese Führungssysteme sind besonders dann gefragt, wenn schwere Werkstücke bewegt werden müssen. Ein Führungssystem mit enormer Stabilität. Aber für den Einsatz mit einer Eigenbau-Fräsmaschine eindeutig überdimensioniert.
2. Hydrostatische Führungen. Hier wird es ölig! Denn hydrostatische Führungen arbeiten mit einem flüssigen Schmierstoff, der über Einlasskanäle in Kammern zwischen den Lagerflächen gepresst wird. Die Lagerflächen sind somit durch den dünnen Schmierfilm getrennt. Bei dieser Führung gibt es keine Reibung zwischen den Gleitflächen, auch entfällt der Gleitwiderstand beim Anfahren und Auslaufen der Achsen. Ein geniales System – aber für den Hobbybereich weder nötig noch bezahlbar.
3. Linearführungen. Wenn Achsen schnell und überaus präzise positioniert werden sollen, schlägt die Stunde der Linearführungen. Dieses Führungssystem besteht aus Schienen, auf denen entweder Kugelkäfige oder Kugelumlaufführungen verfahren. Linearführungen sind günstig in der Anschaffung und absolut wartungsfrei.
Uncle Phil hat sich für den Einsatz von Linearführungen für seine Fräse entschieden.

Fräsen, drucken, bauen

Die CNC Fräsmaschine von Uncle Phil besteht zu einem großen Teil aus Baugruppen, die vom YouTuber in Eigenregie gefräst und 3D-gedruckt wurden. Das schöne dabei: Ihr könnt euch die einzelnen Bauschritte bei YouTube ansehen. Denn nachbauen ist ausdrücklich erlaubt und erwünscht.

Die Fräsmaschine besteht zu einem recht großen Teil aus gefrästen Aluteilen. Oder um es mit den Worten von Uncle Phil zu sagen: „Da ich so schlau war, eine Fräse zu bauen, die aus Teilen besteht, welche mit einer Fräse hergestellt werden, fräse ich in diesem Video die Frästeile der Fräse mit einer Fräse“.

Weitere Bauteile der Maschine stammen direkt aus dem 3D-Drucker. Einige Geometrien der benötigten Teile ließen sich nur so anfertigen.

Eine Fräsmaschine verlangt einen stabilen Grundaufbau. Klar, die Kräfte, die sich bei der Zerspanung entwickeln können, sind nicht zu unterschätzen. CNC Fräsmaschinen in der industriellen Anwendung verfügen zumeist über einen Unterbau aus Guss. Dieses Material nimmt entstehende Schwingungen auf und ist ziemlich schwer – was den Maschinen einen echt stabilen Stand erlaubt. Uncle Phil hatte allerdings zufällig keine Gießerei in der Nachbarschaft. Daher hat er sich für den Grundrahmen seiner Fräsmaschine für 60er Aluprofile entschieden. Diese Zukaufteile gibt es in den unterschiedlichsten Maßen – ein Garant für höchstmögliche Flexibilität, was die Abmessungen der einzelnen Achsen anbelangt.

Du hast keine Fräsmaschine und keinen 3D-Drucker, trotzdem aber Bock auf eine selbst gebaute Fräsmaschine?
Klar, du hast keine Fräsmaschine im Keller, weil du dir ja noch eine bauen willst. Daher kannst du auch keine Frästeile herstellen, die du für deine neue Fräsmaschine brauchst. Auch ein 3D-Drucker ist nicht unbedingt ein Spielzeug, dass jedermann und jedefrau mal eben so rumstehen hat.

Uncle Phil hat natürlich auch hierfür eine Lösung parat. Und in unermüdlicher Arbeit Kooperationen mit verschiedensten Unternehmen auf den Weg gebracht, die dir alle benötigten Teile für die Volksfräsmaschine praktisch vorsortiert bereitstellen.

Alu‑Set für die Volksfräse

Jedes Alublech und jede Aluplatte in Rohform für die Fräse von Uncle Phil findest du natürlich auch bei uns im Shop. Und damit du nicht erst langwierig nach den passenden Aluteilen suchen musst, waren wir fleißig – und haben dir alle benötigten Aluminium-Teile zu einem Set zusammengestellt:

Set der Aluplatten und Winkel für die Volksfräse

Natürlich in bester Qualität als bereits beidseitig plangefräste Aluminiumplatten inkl. beidseitiger Schutzfolie.

oder zur Gesamtübersicht unserer Aluplatten

Und jetzt: Auf die Späne, fertig... LOS !

FAQ zum Thema Volksfräse VF1