Z-achse für cnc

Arten von Z-Achsen für CNC

Die **Z-Achse für CNC** ist eine der drei Hauptdimensionen für CNC-Fräsmaschinen. CNC-Maschinen nutzen die X-, Y- und Z-Achsen-Systeme, um Materialien in verschiedene Formen zu schneiden. Das Bett oder die Plattform der CNC-Maschine stellt typischerweise die X- und Y-Achse dar. Die Bewegung des Spindelhalters in der Z-Achse beinhaltet seine Bewegung nach oben und unten sowie die Höheneinstellung des Schneidwerkzeugs, um die Bearbeitungstiefe des Materials zu steuern. CNC-Fräsmaschinen passen die Z-Achse an, wenn der Fräskopf vertikal bewegt wird. Diese vertikale Bewegung ist für verschiedene Aufgaben wie Gravieren, Bohren von Löchern und Fräsen von Nuten unerlässlich.

Typischerweise besteht die Z-Achse an CNC-Maschinen aus einem oder mehreren Stützen, die das bewegliche Bauteil halten; einem Antriebsmechanismus wie einer Gewindespindel- und Mutterbaugruppe, einer Kugelumlaufspindelbaugruppe oder einem Zahnstangengetriebe; und einem Bauteil, das sich mit Hilfe von Linearführungen und Lagern vertikal bewegt. Die Z-Achsen-CNC-Maschinenbauteile funktionieren auf die gleiche Weise wie CNC-Fräsmaschinen und umfassen Folgendes:

• Einzelne Z-Achsen-Baugruppe für CNC: Diese Baugruppe verfügt über eine Trägerplatte, eine Antriebsschraube und einen massiven Aluminiumblock, der ein Lager bildet. Eine Klemme hält das Lager fest. Die Trägerplatte der Baugruppe besteht in der Regel aus einem leichten, aber robusten Material wie Acryl, um eine einfache Bewegung zu gewährleisten.
• Doppelte Z-Achsen-Baugruppe für CNC: Diese Baugruppe funktioniert auf die gleiche Weise wie die Einzel-Z-Achsen-Baugruppe, hat aber zwei Lager anstelle von einem. Dieses Merkmal erhöht die Stabilität bei vertikaler Bewegung und verhindert ein Wackeln beim Schneiden von Materialien. Die Doppel-Z-Achsen-Baugruppe ist ideal für CNC-Maschinen mit größeren Arbeitsbereichen und schwereren Schneidwerkzeugen.
• Einzelne Z-Achse mit verbessertem Lager: Diese Option verfügt über ein verbessertes Lager im Vergleich zum ersten Typ. Sie hat eine Trägerplatte nahe der oberen Stütze, einen massiven Aluminiumblock und ein Lager aus Nylon, das in der Regel ein besserer und haltbarerer Kunststoff im Vergleich zu Acryl ist. Die Baugruppe kann in CNC-Fräsmaschinen und -Fräsern verwendet werden und unterstützt die Bewegung und Werkzeuge verschiedener Maschinentypen.

Spezifikation und Wartung

3D-Druck-Z-Achsen haben mehrere Spezifikationen, die ihre Leistung beeinflussen können. Dazu gehören Höhe, Gewindespindel-Durchmesser, Gewindespindel-Steigung, Konfiguration, Führungssystem, Motor und Kupplung.

• Höhe

  Die Höhe einer 3D-Drucker-Z-Achse beeinflusst das Bauvolumen. Eine höhere Z-Achse kann ein größeres Bauvolumen ermöglichen. Mehr Artikel können im 3D-Druck hergestellt werden. Eine zu hohe Z-Achse kann den Drucker jedoch weniger stabil machen.

• Gewindespindel-Durchmesser

  Der Durchmesser der Gewindespindel, die in einer 3D-Drucker-Z-Achse verwendet wird, kann Steifigkeit und Tragfähigkeit beeinflussen. Eine breitere Gewindespindel kann die Tragfähigkeit und Steifigkeit verbessern, obwohl sie die Z-Achse möglicherweise schwerer macht.

• Gewindespindel-Steigung

  Die Gewindespindel-Steigung beeinflusst die Auflösung und Geschwindigkeit der Z-Bewegung. Eine Z-Achse mit einer kleinen Steigung kann eine höhere Auflösung und eine langsamere Geschwindigkeit bieten. Sie kann auch eine gleichmäßigere Bewegung ermöglichen. Eine größere Gewindespindel-Steigung hingegen ermöglicht eine schnellere Bewegung, jedoch mit geringerer Präzision und möglicherweise einer rauheren Bewegung.

• Konfiguration

  Z-Achsen-Konfigurationen umfassen einfache, duale, linearbandgetriebene, Kugelgewindetriebe und andere. Jedes Design hat einzigartige Eigenschaften, die sich auf die Leistung und Stabilität des Druckers auswirken.

• Führungssystem

  Linearführungssysteme können die Tragfähigkeit und Bewegungspräzision der Z-Achse verbessern. Beliebte Linearführungssysteme sind: Standardschienen und Schlitten: Diese Methode verwendet eine Schiene mit einem beweglichen Schlitten. LM-Führungsweg: Diese Methode verwendet eine Schiene, um das bewegliche Teil zu führen und gleichzeitig eine minimale Reibung zu gewährleisten.

• Schrittmotor

  3D-Drucker-Z-Motoren verwenden Schrittmotoren, um die Drehbewegung der Gewindespindel in eine lineare Bewegung umzuwandeln. Der gewählte Motortyp kann Tragfähigkeit, Drehmoment und Geschwindigkeit beeinflussen.

• Kupplung

  3D-Drucker-Z-Achsen-Kupplungen verbinden die Motorwelle und die Gewindespindel. Diese Teile ermöglichen eine gewisse Fehlausrichtung und bieten eine gleichmäßige Drehmomentübertragung. Sie beeinflussen die Bewegungsmglätte des Druckers.

Einige Teile der 3D-Drucker-Z-Achse müssen regelmäßig gereinigt und geschmiert werden. Dies sind die Führungsschienen, die Gewindespindel und das Axiallager. Wischen Sie Staub oder Ablagerungen von den Führungsschienen mit einem Tuch ab. Tragen Sie anschließend Schmiermittel auf die Schiene auf und wischen Sie überschüssiges Schmiermittel ab. Entfernen Sie anschließend mit Reinigungsmitteln und einer weichen Bürste Staub von den Gewindespindel-Gängen. Zum Schluss die Axiallager für eine gleichmäßige Bewegung fetten.

Szenarien

Die **Z-Achse für CNC** spielt eine wichtige Rolle in verschiedenen Industrieszenarien, insbesondere bei der räumlichen Gravur, dem Schneiden und Formen von Werkstücken. Nachfolgend finden Sie Einsatzszenarien.

• Metallbearbeitung und Fertigung

  Die Z-Achsen-CNC-Maschinen werden in der Metallbearbeitungs- und Fertigungsindustrie weit verbreitet eingesetzt, um Werkstücke mit hochpräzisen Details zu erstellen. Die CNC-Fräsmaschinen nutzen ihre Z-Achse ausschließlich zum Bohren von Löchern oder zum Erstellen vertikaler Hohlräume in einem Werkstück. Die Z-Achse kann auch an einer vertikalen Drehmaschine mit CNC-Funktionalität verwendet werden, um horizontale Schichten des Materials in verschiedenen Höhen abzuschneiden.

• Holzbearbeitung

  In der Holzbearbeitungsindustrie ist die CNC-Z-Achse für das Fräsen von Nuten und Mustern sowie für das Einlegen von Materialien verantwortlich. Sie ermöglicht Holzbearbeitungs- und Möbelherstellungsbetrieben, Dekorationen oder Funktionsteile wie Schubladenführungen und Schlösser automatisch und präzise zu erstellen.

• Prototypenbau und Produktentwicklung

  Produktentwicklungsteams nutzen die Flexibilität und Präzision von CNC-Maschinen auf der Z-Achse, um Testteile und Prototypen mit komplexen Formen zu erstellen. In der Produktentwicklung ermöglicht die Z-Achse eine schnelle Iteration, indem sie es Produktentwicklern ermöglicht, schnell verschiedene Designs auszuprobieren und Änderungen entsprechend zu implementieren, ohne auf die Eingabe eines externen Lieferanten zu warten. Die schnelle Validierung von Änderungen durch In-House-CNC-Bearbeitung beschleunigt den Entwicklungsprozess und führt zu einer kürzeren Markteinführungszeit.

• Luft- und Raumfahrt sowie Automobilindustrie

  Die Z-Achsen-CNC eignet sich hervorragend für die Herstellung leichter, aber dennoch robuster Strukturrahmen aus Materialien wie Aluminium, Titan und Verbundwerkstoff aus Carbonfaser. Dies gilt für Formen oder Abstandshalter und die Bearbeitung von Strukturbauteilen wie Fahrgestellplatten, Motorlagern und Halterungsbaugruppen. Die Räume und Materialien befinden sich in den oben genannten vertikalen Automobil- und Luftfahrtindustrien. Die erhöhte Genauigkeit, die von CNC-Maschinen geboten wird, ist daher wichtig, da sich selbst kleine Unterschiede zu einem großen Fehler summieren können, wenn es um das Ausmaß dieser Industrien geht.

• Bildung und Ausbildung

  Schreiner-/Maurerschulen und Ausbildungseinrichtungen können eine Z-Achsen-CNC-Maschine in ihren Lehrplan aufnehmen, als Teil des Curriculums, um Schülern die Bedienung dieser Maschinen beizubringen. Dies kann eine Möglichkeit sein, angehende Arbeiter, insbesondere Handwerker, in der Bedienung dieser Maschinen auszubilden. Wenn Ausbildungseinrichtungen Z-Achsen-CNC-Maschinen in ihren Werkstätten einsetzen, können sie dazu beitragen, die Qualifikationslücke zwischen Bildung und Beschäftigung zu schließen und sicherzustellen, dass Absolventen arbeitsbereit sind und über die Fähigkeiten verfügen, die Arbeitgeber fordern.

So wählen Sie die Z-Achse für CNC

Bei der Auswahl der Z-Achse für CNC sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass sie die Anforderungen des Projekts erfüllt.

• Material: Ein wichtiger Aspekt ist das Material, das für den Aufbau der Z-Achse verwendet wird. Extra-reibungsarme Linearführungen werden oft aus hartem Kohlenstoffstahl hergestellt, der schwer ist und leicht abnutzen kann. Aluminium ist leichter und hat einen gewissen natürlichen Reibungswiderstand. Wenn das Teil ein großes Gewicht halten oder bewegen muss, könnte es sich lohnen, einen leistungsstärkeren Motor zu installieren, um das Gewicht auszugleichen.
• Linearführung: Die Z-Achse einer CNC-Maschine muss eine Linearführung enthalten. Viele Linearführungen verwenden Lager, um die Bewegung entlang einer geraden Schiene zu unterstützen, aber es gibt verschiedene Konfigurationen, die für verschiedene Bedürfnisse geeignet sind. Bei der Wahl der Linearführung ist es wichtig, relevante Faktoren wie Tragfähigkeit, Führungspräzision, Reibung und die Einsatzumgebung zu berücksichtigen.
• Motor: Der Motor ist das, was die Z-Achse tatsächlich bewegt. Die Wahl des richtigen Motors hängt von der Schnitttiefe und den Geschwindigkeiten ab, die für das Projekt benötigt werden. NEMA-Motoren sind aufgrund ihrer einfachen Installation und weit verbreiteten Verwendung bei CNC-Maschinen beliebt. Eine gängige Wahl ist der NEMA 23-Schrittmotor für die Z-Achse. Er bietet ein vernünftiges Gleichgewicht zwischen Drehmoment und Größe, aber NEMA 34 könnte verwendet werden, wenn zusätzliches Drehmoment für schwerere Lasten oder höhere Geschwindigkeiten benötigt wird.
• Gewindespindel oder Riemen: Die Art und Weise, wie der Motor seine Drehung überträgt, um sich linear zu bewegen, wird als Antriebsmechanismus der Z-Achse bezeichnet. Es ist wichtig, die Methode zu wählen, die präzise Schnitte mit der benötigten Geschwindigkeit ermöglicht. Eine Gewindespindel arbeitet, indem sie ihre Schraube dreht, um eine gleitende Mutter linear zu bewegen. Dieser Mechanismus wird oft für Präzisionsanwendungen verwendet und kann eine hohe Positioniergenauigkeit und hohe statische Reibung bieten, um das Werkzeug an Ort und Stelle zu halten. Die Verwendung einer Gewindespindel kann ein minimales Spiel gewährleisten, sodass die CNC-Maschine jedes Mal präzise Schnitte ausführt. Alternativ kann ein Riemen, der mit einer Riemenscheibe verbunden ist, durch Drehen der Riemenscheibe intrinsisch linear bewegt werden. Ein Riemenantrieb kann höhere Geschwindigkeiten als eine Gewindespindel erreichen, was ihn für Projekte geeignet macht, die sich schneller bewegen müssen.
• Kompatibilität: Die gewählte Z-Achse muss gut mit den anderen Komponenten harmonieren, aus denen die CNC-Maschine besteht. Ihre Größe muss proportional zu den Abmessungen der Werkstücke sein, die sie aufnehmen soll. Abgesehen von ihren physikalischen Abmessungen muss die Montageplatte, die an der Z-Achse verwendet wird, um das Fräs- oder Schneidwerkzeug zu halten, auch mit anderen Teilen kompatibel sein.

FAQ

F1: Welche anderen Z-Achsen-CNC-Teile gibt es?

A1: Die Z-Achse umfasst in der Regel die Z-Achsen-Schiene, den Z-Achsen-Halter und den Z-Achsen-Block. Die Schiene ist der geführte Weg für die Spindel, um sich vertikal zu bewegen. Der Halter befestigt die Schiene am Portal. Der Block hingegen sichert die Spindel direkt.

F2: Wie berechnet man die CNC-Z-Achse?

A2: Die Z-Achsen-Bewegung kann mithilfe des Schrittmotors der CNC-Maschine berechnet werden. Bestimmen Sie zunächst die Schritte pro Umdrehung des Motors. Für einen Schrittmotor gibt es in der Regel 200 Schritte pro Umdrehung. Bestimmen Sie dann die Zähne des Zahnrades. Wenn das Zahnrad beispielsweise 40 Zähne hat, betragen die Schritte pro Umdrehung 200 multipliziert mit 40, was 8.000 ergibt. Bestimmen Sie dann, wie weit sich die Maschine in einer vertikalen Zoll bewegt. Wenn sie sich einen Zoll pro 1.000 Umdrehungen bewegt, das heißt, achttausend dividiert durch 1.000, bewegt sich die Maschine 0,125 Zoll pro Schritt. Um die Gesamtbewegung der Z-Achse zu ermitteln, dividieren Sie 0,125 durch 8.000 und multiplizieren Sie dies mit 8.000. Die Z-Achse bewegt sich 1 Zoll für jeweils 1.000 Schritte.

F3: Welche CAD-Software können CN-Z-Achsen verwenden?

A3: Die meisten CNC-Maschinen verwenden G-Code, um ihre Bewegungen zu steuern. Dieser Code stammt in der Regel aus CAD/CAM-Software wie Fusion 360, Solidworks, Mastercam und Rhino.

F4: Was sind die Einschränkungen von Z-Achsen-CNC-Teilen?

A4: Die Z-Achsen-CNC-Maschinen können keine komplexen vertikalen Bohr-, Fräsarbeiten oder tiefen Gravierzyklen ausführen. Ihre maximale vertikale Bewegung ist in der Regel auf 200 mm oder 8 Zoll begrenzt.

F5: Auf welchen Materialien kann die Z-Achsen-CNC arbeiten?

A5: Die Z-Achse arbeitet in der Regel auf weichem Material wie Holz, PVC, Acryl, Aluminium, Kupfer und Messing. Robusteres CNC-Z-Zubehör, wie z. B. die CNC-Plasma-Z-Achse, kann jedoch auch auf Zink-Metallmaterial arbeiten.