CNC QA auf dem Barcamp München

Am Sonntag habe ich mit meinem Bruder #powtac auf dem Barcamp in München über die den Bau meiner neuen CNC berichtet…. #bcmuc


Dabei kamen auch ein paar Fragen auf, deren Antworten ich hier dokumentieren will.

Zum Beispiel wurde einiges nach dem Controller  gefragt. Der Controller ist aber der gleiche wie der, den wir auch schon für die alte Fräse verwendet haben. Daher möchte hier an dieser Stelle noch einmal auf den alten Blogbeitrag verweisen.

Das CAD-Modell habe ich auch online gestellt. (aktuell: TestSetUp8)

Für die Fräsmotor empfehle ich entweder was gebrauchtes /billiges von Ebay /ebay Kleinanzeigen, oder aber was relativ gutes von Kress. Dieser Fräsmotor hat eine ER16-Spannzange.  Diese Spannzange ist deutlich präziser wie die Kress Standardspannzangen und es gibt den Satz Spannzangen für 20€ in 1mm-Stufen von 1-10mm…. (Ebay oder Amazon) Da rechnet sich der Mehrpreis schnell…. Auf der Kress-Homepage gibt es diesen Fräsmotor nur im Onlineshop(Stand 03-2017) und nicht auf der Homepage….Nur die Version 1050 FME-P hat die ER16-Spannzange und ist gleichzeitig auch in der Drehzahl von 5000-25000 1/min regelbar. Noch niedriger wäre noch besser. (Das ist wichtig für die Holzbearbeitung, da hier der Fräser bei zu geringem Vorschub zu heiß läuft) Ein kleiner Nebeneffekt ist auch, dass der Motor sehr leise ist…

Die Endstops der Fräse sind dieselben wie vom 3D-Drucker. Bin aber nicht so überzeugt davon… Habe manchmal Zweifel an der Genauigkeit, besonders wenn die Maschine wärmer wird. (Also, dass sich der Nullpunkt nach einer Referenzfahrt verschoben hat. ) Thomas Sanladerer hat dazu auch ein gutes Video gemacht. Ein Set Endstops(10 Stück)kostet ca 15-20€ bei Amazon. Besonders praktisch ist, dass 10 Endstops und Kabel enthalten sind, so spart man sich einiges an Löten und hat noch Ersatz. Theoretisch braucht man für jede Achse auch nur ein Endstop…. theoretisch… Beim nächsten Bau einer Maschine werde ich pro Achse nur ein Referenzschalter einplanen und riskieren, dass ich auch mal ein Crash fahre…(Bisher ist das nicht unbedingt aufgrund fehlender Endschalter passiert, sondern nur weil ich nicht mitgedacht habe…..)

Die Kugelumlaufspindeln sind auf Ebay gekauft(inkl. Festlager,Loslager, Kupplung ca. 50€) und haben eine Steigung von 5mm pro Umdrehung. Bei 200 schrittigen Schrittmotoren und und 1/4 Schrittbetrieb komme ich auf: 5/(200*4)= 0,00625mm theoretische Auflösung…. In der Realität hoffe ich wie gesagt auf 0,1mm Toleranz bei meinen gefrästen Bauteilen… (das sieht bisher auch ganz gut aus…) Von den Kugelumlufspindeln habe ich erstmal eine bestellt und geschaut wie die Quali ist, bzw wie die ankam. War aber kein Problem. Als ich dann die weiteren zwei bestellt habe hatte die eine Spindel deutliche Macken vom Transport wie ich vermute… Naja. Meine Empfehlung: Einzeln bestellen. Macht eh kaum was bezüglich Versandkosten aus.

Weiter empfehle ich für jede Fräse aus Lärm-, Sicherheits- und Staubgründen ein Gehäuse zu bauen bzw. man sollte es von vorne herein einzuplanen. Dann kann man deutlich entspannter nebenher was machen. (Idealerweise auch für eine eventuelle Staubabsaugung….)

CNC  1

So jetzt komme ich endlich dazu mal wieder was zu schreiben. Mittlerweile habe ich etwas Erfahrung gesammelt und kann etwas mehr berichten.

Das Fräsen mit der neuen Fräse macht sehr viel Spaß. Ich habe inzwischen mehrfach Aluminium zerspant…. ein Traum von mir, der jetzt in Erfüllung ging.

Es geht soweit auch ganz gut. Ich arbeite zum Freiräumen am liebsten mit der 2D&3D Clearing-Funktion von Fusion. Dabei taucht der Fräser relativ tief ein und fräst ähnlich dem troichodialen Fräsen. Algorithmus ist aber von Autodesk. Ansonsten „Planen“, „Kontur“ und „Fräsbohren“. Das ist richtig cool. Wenn sich der Fräser in einer Spirale(Helix) ins Material fräst…

Workflow

Mein Workflows sieht dabei so aus:

  1.  Ich erstelle ein CAD Modell mit Autodesk Fusion 360. Tutorials dafür gibt es bei YouTube viele. Geht auch mit anderer 3D Software.
  2. In Autodesk Fusion 360 schalte ich dann um in den CAM. Das ist einfach ein weiterer Teil der Software. So erspart man sich das lästige ex- und importieren. In diesen Teil der Software werden dann automatisch, nach der Auswahl des Fräsers, die Fräsbefehle erstellt. Ganz so einfach ist es nicht… aber auch hier gibt es gute Tutorials und vieles ist echt gut erklärt. Und probieren geht über Studieren. Super ist auch die Simulation. Mache ich jedesmal und hilft Fehler zu vermeiden.
  3. Das automatische Erstellen des Fräscodes wird im Postprozessor gemacht. Ich nutze dafür den Postprozessor BoyXZY. Der funktioniert sehr gut.(mit Marlin)
  4. Da meine Fräse auf dem Arduino Mega, Ramps und Marlin basiert, nutze ich wie für meinen 3-D Drucker die Software Repetierhost um die Befehle an die Fräse zu senden. Ich mache das, weil ich diese Software am besten kenne. Alternativen sind: G-Code Sender, BCNC, Mach 3, Linux CNC – aber damit habe ich mich noch nicht beschäftigt… bzw. manche benötigen nach meinem Wissen auch ein Parallelport am Rechner, den ich nicht habe….
  5. Zum Fräsen fahre ich per Hand den Ursprung an, den ich auch in der CAM Software gewählt habe und starte den „Druck“ im Repetierhost. Vorher Fräse einschalten nicht vergessen…..

Beim Fräsen lasse ich idealerweise 0,3mm Aufmass stehen und fräse später noch mal drüber. Dann wird es genauer und schöner, weil die Fräse nicht so kämpfen muss.

Das ist auch relativ einfach, weil man die Fräsoperationen in Fusion einfach duplizieren kann und dann das Aufmaß auf Null setzen kann.

Achseneinrichtung

Ganz zu Beginn hatte ich noch größere Probleme bei der Einrichtung der Achsen. Ich habe es ewig nicht gecheckt…. Hintergrund ist, dass die Achsen nie richtig zueinander gepasst haben. Immer war eine Achse getauscht… Bis ich drauf gekommen bin, dass ja der Fräser sich in der Y und Z Richtung bewegt und das Werkstück in X.  Das heißt, dass die X Achse falsch rum bewegen muss, damit es wieder relativ zum Fräser/ Werkstück passt…. Ansonsten läuft es spiegelverkehrt. Ich habe echt alles gedreht… in der Firmware Stecker, Endstops usw… hat bestimmt 3 Stunden gedauert. Hätte ich doch besser bei der Vektorrechnung in der Schule aufgepasst!

G3 und Marlin

Desweiteren hatte ich Probleme, bei dem Befehl G3(für Kreisbewegungen). Bei einem Radius von 0,4 mm ist nämlich die Firmware ausgestiegen. Intern in der Firmware werden anscheinend Kreisbewegungen, im kleine Segmente umgerechnet. Der minimale Radius dafür war in der Firmware zu hoch, dass ein solch kleiner Kreis nicht umgerechnet werden konnte. Das hat den Hintergrund, dass die Fräsbahnberechnung auf dem Arduino nicht so schnell ablaufen kann. Manuell habe ich den Wert in der Firmware dann angepasst und es lief einwandfrei. Jedoch langsamer in engen Radien.

Meine Einstellungen:

#define MM_PER_ARC_SEGMENT 0.1 //vorher 1
#define N_ARC_CORRECTION 50 //vorher 25

eines der ersten Teile

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CNC Projekt 2016

Letztes Jahr habe ich angefangen eine neue CNC Fräse zu bauen. Sie wurde heute nach langer Arbeit fertig. Sie ist komplett aus Metall, mit Kugelumlaufspindeln, Linearführungen und einem Kress  Fräsmotor. Heute habe ich damit zum ersten Mal gefräst. Es hat geklappt!

Bei Gelegenheit werde ich das Projekt näher vorstellen.

Hardware Aufstellung grob: Arduino Mega, Ramps 1.4, Marlin Firmware, Toshiba TB6600 Steppertreiber, Nema 23 Stepper 76mm lang, Linearführungen, 1605 Kugelumlaufspindeln…

CNC Fräse Upgrades – Umhausung, Licht und Drehzahlregler

Heute hat die CNC Fräse eine Umhausung (gegen Staub und Lärm), Licht und ein Drehzahlregler bekommen. Das Gehäuse zu bauen war ein ziemlicher Scheiß. Da mein Kellerabteil sehr klein ist musste ich um die Fräse herum bauen. 
Die Umhausung besteht aus 4mm MDF und billigen Holzleisten…Kosten ca. 30€ – wobei 10€ auf eine Plexiglasscheibe entfallen. Die Scheibe ist verschiebbar, genauso wie das Element vorne, damit man auch noch an die Fräse kommt um den Fräser zu wechseln….

Die Wirkung gegen Lärm ist echt gut! Staub muss ich noch testen….

Der Drehzahlregler für den Fräsmotor besteht aus einem Phasenanschnittsdimmer von Kemo. Ich habe ihn auf Amazon für 25 € gekauft. Man braucht dann halt noch ein Gehäuse, Steckdose und Stecker – dann kann man den Dimmer auch für andere Sachen verwenden… Ich hatte noch eine billige Tupperdose und ein paar Kabelverschraubungen übrig und habe es kurzerhand da rein gebaut. Hoffe dass es Temperaturmäßig geht, da das Teil aber anscheinend bis 6A (Bei 230V) ohne Kühlkörper arbeiten kann, dürften meine 600 W kein Problem sein…

Hintergrund für die Drehzahlregelung war, dass ich mit der Nenndrehzahl von rund 25.000 1/min einen hohen Vorschub fahren musste, dass mir der Fräser nicht abrraucht. War zwar dank der Steppertreiber mit guten 4,5A kein Problem, aber für die Genauigkeit will ich es jetzt mal weniger dynamisch testen … bzw, ich würde auch gerne mal Alu fräsen …

Mit dem Dimmer kann man mit Hilfe eines Poti dann die Drehzahl einstellen. An der Stelle muss ich anmerken, dass der Dimmer nicht mit allen Motoren funktioniert!!!!! Ich übernehme keine Garantie, dass es  funktioniert und euer Fräsmotor es unbeschadet übersteht. Natürlich sollte man zum Anschließen entsprechende Fachkenntnisse haben, weil es sich um 230V handelt. Ansonsten einfach einen fertigen Dimmer mit entsprechender Leistung kaufen.

PhasenanschnittsdimmerKemoOptional gibt es von Kemo noch einen „digitalen Poti“ mit dem man dann mit Hilfe einer Steuerspannung die Drehzahl regeln kann. Das kommt eventuell in einem nächsten Step …

Es gibt bei Amazon auch ganz billige Dimmer für 10 € aus China… das war mir aber dann dann doch zu riskant bzw. hätte mir auch zulange gedauert …

 

 

Raspberry Pi Gehäuse

Letztens habe ich ein Gehäuse für den Rasperry Pi 2 gefräst. Inkl. Werkzeugwechsel und Bearbeitung von zwei Seiten.

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Projektinfosammlung CNC-Fräse und Kostenübersicht

Zur Koordination des CNC-Projekts und für mich als Gedankenstütze habe ich ein googledoc angelegt, in dem ich alle Infos gesammelt habe.

Und falls jemand die Kosten interessieren: Google Doc Kosten

leadscreamer checkt

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Helfer 2014

Auch dieses Jahr haben uns viele Helfer unterstützt. Es ist immer wieder erstaunlich wie schnell man Hilfe für solch ein Projekt bekommt. Ob konkret bei uns im Keller, oder virtuell via Kommentar. Auch sind die vielen Leser des Blocks (Tagesdurchschnitt liegt bei über 50 Besuchern) ein besonderer Ansporn alles schön und ordentlich zu dokumentieren.

Helfer und Macher ganz konkret:

Nathan

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Ganz besonders möchte ich Nathan danken, ohne ihn wäre es dieses Jahr wohl nicht geworden. Er hat die komplette Planung (die Fräse als CAD Modell) sowie den Einkauf übernommen.

Michi

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Michi für die praktische Hilfe beim Bau der Kabelkanäle…

Marek

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Marek fürs bohren und verschrauben diverser Löcher und Teile.

Papa

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Für die exzellente Möglichkeit die Werkstatt zu benutzen und für das sägen mit Kreissäge sowie Schleifmaschine.

Tim

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Für die Elektrotechnische Beratung sowie M3, M4 und M5 Gewindeschneiden.

Karl

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… für Unterhaltung und Hilfe beim löten.

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Das bin ich beim schrauben.

Arno

Für die Softwaretipps, die Tipps zum Bau und die Einladung zum Fachsimpeln!

Hilfreiche Kommentare

Inspiration

CNC-Fräse

CNC-Fräse

Wie schon geschrieben, basiert die Fräse auf der Anleitung der c’t Hacks/Make, Heft 1/2014. Den vollständigen Artikel  kann man als PDF Download hier kaufen.

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