Volker bygger en egen CNC-fräs

Birgit och Volker justerar de två delarna av Y-axeln. Det är hon som utvecklat fräsworkshopen.

Birgit kommer från Kölntrakten. Där är hon medlem i DingFabrik, en öppen verkstad. Hon byggde en så kallad Meyer-fräs 2014 enligt instruktioner i en facktidning och utvecklade den sedan ytterligare efter sina behov. Fler och fler undrade om hon kunde hjälpa dem att bygga en sådan fräs, så hon utvecklade en workshop som hon nu åker runt och håller på olika platser i Tyskland.

Jag går på workshopen i Kirchheim unter Teck som ligger i närheten av Stuttgart. Förutom jag, står där en sommarmorgon fem andra fräsbyggare i en stor verkstad. Den tillhör Andi, entreprenör och före detta workshopdeltagare. Medan vi bygger våra fräsar hos honom fräser han i bakgrunden möbler till vanen som han håller på att bygga om. Vid vår sida står Birgit med Alois och Marian. Alois är expert på konstruktion och Marian på elektronik. Alla tre handleder oss. Det måste de. Jag inser snabbt att CNC14-fräsen är en komplex konstruktion som består av axlar med remskivedrivning, motorer och en massa elektronik. Jag bygger som de flesta andra en stor CNC14-fräs.

Steg 1: Z före X

Den första dagen går ut på att bygga de tre axlarna som CNC14-maskinen består av. De vill säga X-, Y- och Z-axlarna. På Y-axeln rör sig fräsen fram och tillbaka, på X-axeln i sidled åt höger och vänster och på Z-axeln rör den sig uppåt och nedåt. Axlarnas dimensioner avgör arbetsområdet och därmed hur brett, långt och högt arbetsstycket kan vara. ”Arbetsytan är 54,5 centimeter bred, 110 centimeter lång och 13 centimeter hög”, förklarar Birgit. Men jag glömmer genast bort siffrorna eftersom jag bara vill komma i gång. På mitt arbetsbord ligger allt förberett: träet, aluminiumskenorna, en rulle med kuggrem, kablar, tre motorer, fräsmotorn, flera askar med skruvar och en hel låda med ännu fler skruvar, brickor och muttrar.

Starten. Allt material för att bygga CNC14 är förberett: trä, skenor, motorer, remmar, kablar och skruvar.

Jag börjar med Z-axeln och sätter ihop en låda med träskivor som är tillsågade. Lådan ska fästas inuti motorn (en motor per axel) och framtill på fräsmotorn – och intill fräsmotorn ska det sedan också sitta en kamera. Den har Alois, som hjälper till med konstruktion och mekanik, utvecklat själv. Kameran hjälper till att fastställa ”nollpunkten” exakt, den som arbetsstycket ska fräsas utifrån.

Från min nollpunkt i fräsbygget börjar jag med att borra, försänka och skruva. Det är den första dagen av tre. Det handlar om att outtröttligt plocka delar, borra hål eller försänka redan förborrade hål och sätta skruvarna snyggt på plats. Bygget följer en noga genomtänkt plan. Birgit, och just den här dagen särskilt Alois, går igenom varje steg vi gör. Tålmodigt och samspelt. Först huvudet, sedan huset till Z-axeln. Vi fäster skenor och lager som axeln ska löpa uppåt och nedåt på. Axelstödda linjära styrningar kallas det. Skenornas sockel är av aluminium, axlarna av stål.

Volker med försänkare. Därefter sätter han fast aluminiumskenan som Z-axeln ska löpa på.

Steg 2: Axlarna måste sitta

Efter ”huvudet” (Z-axeln) följer CNC14-maskinens ”arm” (X-axeln) och ”ben” (Y-axeln). Det betyder att jag ska mäta, märka upp, förborra, försänka och skruva. Framför allt Y-axelns två träben måsta justeras exakt och skruvas fast på basplattan. Sedan fästs aluminiumskenorna, de så kallade linjära skenorna, och riktas upp på X- och Y-axlarna. Med en metallschablon kontrollerar jag så att avstånden stämmer. Det är nästan något meditativt över det.

Först justeras Y-axeln och sedan skruvas den på plats. Med en schablon kontrolleras sedan avstånden mellan X-axelskenorna.

Steg 3: Sätta dit motorer och lägga remmar

Dag två börjar med att sätta ihop de tre axlarna. Alltså sätta dit fräsen på skenorna. Jag kontrollerar än en gång att alla axlar löper smidigt och utan några ryck, sätter X-axeln på tvären över Y-axelbenens två skenor och sedan Z-axeln med huvudet på X-axeln. Allt passar. Det finns luft och det rycker inte.

Det går. Volker sätter dit Z-axeln på X-axelns skenor.

I nästa steg monterar jag fräsens fyra ändstycken på Y-axelns ändar. Därefter skruvar jag mekaniska stopp på plats i varje hörn. De bestämmer var axeln ska stanna. Sedan monterar jag motorerna, en för varje axel, och därefter remmarna. CNC14-maskien är konstruerad så att Y- och X-axlarna drivs av remmar som löper över kugghjul och som fungerar som ett remskiveblock. Alois visar mig hur jag ska lägga remmarna. Jag trär dem runt styrningen och spänner dem i änden. Det är lördag lunch, halvtid. Grundkonstruktionen är på plats.

CNC14-maskinen löper via remdrivning. Så först läggs remmarna och sedan förbereds motorkablarna.

Steg 4: En massa kablar

Nu fungerar fräsen mekaniskt men än saknas elektroniken. Marian, som är specialist på detta, delar ut ett A4-papper med ett ”kopplingsschema” på ena sidan och en ”kabelkedjedragning” på den andra. Styrningarna för kabelkedjorna måste sättas dit först. Det är svarta plasthus som påminner kedjorna på en bandgående grävmaskin. Den ena kedjan skruvas fast på X-axeln, den andra på sidan bredvid Y-axelbenet, i vars ände motorn är placerad. Jag drar den ena kabeln efter den andra snyggt igenom huset: motorkablar och styrningskablar. Marian har gjort ett hjälpmedel för detta: en lång koppartråd med en ögla. Mycket praktiskt och mycket uppskattat av alla i verkstaden.

Nu är det dags för det elektroniska detaljarbetet. Nätaggregatet, kretskortet med anslutningarna, kontaktskenan, en dip-omkopplare, motorerna på de tre axlarna – allt drar jag enligt schemat. För att vara på den säkra sidan gör Marian en sista kontrollrunda hos alla. Godkänt. Allt var korrekt anslutet. Under hans uppsikt justerar vi ändlägesbrytarna som förhindrar att fräsen far i väg längre än den ska. I slutet av dag två kommer det stora ögonblicket. Jag slår på strömmen. Fräsen rör sig. Den åker uppåt, nedåt, åt höger och åt vänster. Den gemensamma grillningen, som också ingår i workshopen, var vi alla väl förtjänta av.

Med schemat: Volker skruvar fast kablarna till nätaggregatet. Intill sitter kretskortet med anslutningar för axlarna.

Steg 5: Mjukvaru- och verkstygskunskap

Söndag morgon, dag tre: introduktion i mjukvara. Vi sitter framför en projektor i verkstaden. Vilka mjukvaror finns. Vilken passar bäst för ändamålet? Jag inser snabbt att det är ett mycket omfattande område. Och det här är bara början. Birgit hjälper mig att installera Inkscape på min bärbara dator, en mjukvara med öppen källkod som kan användas för att skapa vektorgrafik, samt Estlcam, en CAM-mjukvara för nybörjare och som är lämplig för fräsning med upp till tre axlar. Vi får också lära oss vad det finns för fräsar och vilken som är bra att börja med.

Sedan fräser vi ett provstycke. Det ska bli en skylt med valfritt motiv. Vår fotograf säger att hans dotter fyller år. Och hon har en ponny. Så han undrade om jag inte skulle kunna fräsa en skylt till stallet. Som det första jag gör? En födelsedagspresent? Ja, varför inte!

Birgit och Volker installerar mjukvaran. Mallen bearbetas i CAM-programmet.

Jag väljer en ”V-Grooving & Signmaking Bit”. Med den kan man fräsa i 90-graders vinkel. Sedan använder jag kameran för att fastställa nollpunkten för träskivan och fäster den med två skruvtvingar. Jag utgår från mallen och anger i Estlcam i datorn exakt vad fräsen ska fräsa ut av arbetsstycket. Jag sparar filen. Och trycker på OK. Fräsen startar, Z-axeln sänks och fräsen sätter i gång och dansar runt över hela brädan. Det är magiskt. Jag blåser bort spånen. Där är djurets huvud och där träder manen fram. Precis som jag ritade det i programmet. Jag kan alltså göra mina egna projekt nu. Min CNC-fräs fungerar. Det där perfekt måttanpassande bordet till balkongen som jag så länge saknat – det kan jag nu äntligen göra!

Fräsen fästs i motorn. Sedan är det bara att sätta i gång…