Kleine CNC-Fräse für Hackerspace

[Geistesblitz]

Ich hatte mir ja mal eine kleine CNC-Fräse gebaut (hier gehts zum Thread (https://www.roboternetz.de/community/threads/63971-Einfache-und-g%C3%BCnstige-CNC-Fr%C3%A4se)) und als die Kollegen im örtlichen Hackerspace (das ist das Turmlabor (https://www.turmlabor.de/), wen es interessiert) ein paar von meinen Werkstücken gesehen haben, kam schnell der Wunsch nach einer eigenen Fräse für den Hackerspace. Durch glückliche Zufälle hatten wir dann die Möglichkeit bekommen, diverse Teile aus alten Maschinen an der Uni ausbauen und mitnehmen zu dürfen, die sonst verschrottet worden wären. Zwischen diesen Teilen fanden sich unter anderem diverse Mechanikteile wie Linearführungen, kleine Kreuztische inklusive Schrittmotoren und Verbindungsteile aus Aluminium. Aus diesen Teilen haben wir uns dann erstmal eine dreiachsige Mechanik zusammengebaut, die für eine CNC-Fräse geeignet ist:

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Da das schon ganz gut funktionierte, haben wir uns entschieden weiterzumachen und haben einen Arduino Uno samt grbl-Shield und Schrittmotortreibern auf A4988-Basis sowie ein 24V 10A Netzteil bestellt. Als Fräsmotor wird der Proxxon-Handschleifer verwendet, der schon vorhanden war. Nachdem erste Tests mit der Steuerung erfolgreich waren, wurde für die Steuerung noch ein Gehäuse gebaut:

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Die fertige Fräse nochmal als Komplettansicht:

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Und eines der ersten Werkstücke:

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Insgesamt bin ich ziemlich zufrieden, wie das Maschinchen geworden ist. Als Geschwindigkeit habe ich derzeit 1000mm/min eingestellt, wobei das aber noch nicht die Obergrenze ist. So passt es aber gerade gut mit der Taktfrequenz und der Arbeitsraum ist ja eh nicht besonders groß. Es lässt sich sogar Aluminium in erträglicher Geschwindigkeit bearbeiten.

Nun wurde ich allerdings auch von einem anderen auf eine Sache aufmerksam gemacht, die jetzt schön wäre: er hat mich nämlich gefragt, ob es für CNC-Fräsen irgendwelche benutzerfreundlichen Programme gibt, mit denen sich der Code einfach erstellen lässt und sich die Maschine auch einfach bedienen lässt, ähnlich wie beim 3D-Drucker. Da war mir jetzt allerdings erstmal nix bekannt, wobei ich mich da auch noch ein wenig auf die Suche begeben müsste, was es da noch so gibt. Jedenfalls denk ich aber mal, dass es mit der CNC immer ein wenig komplizierter sein wird als mit dem 3D-Drucker, da man dort einfach mehr "Stellschrauben" hat, an denen man drehen muss/kann. Oder wie seht ihr das?

Ansonsten werde ich auch noch ein paar andere Mitglieder an die Bedienung heranführen und bin mal gespannt, was mit dem Teil noch alles gemacht wird. Es gibt auf jeden Fall schon ersten Bedarf :D

Auch ein paar Erweiterungen sind noch geplant. Wovon es noch keine Bilder gibt sind die Schalter, die noch eingebaut wurden für Unterbrechung und Fortsetzung des Programms sowie Nothalt, ansonsten ist auch noch eine Vorrichtung zur Späneabsaugung angedacht. Auf den Bildern sieht man ja ganz gut, wieviel Dreck schon ein kleines Werkstück macht.

[i_make_it]

ob es für CNC-Fräsen irgendwelche benutzerfreundlichen Programme gibt, mit denen sich der Code einfach erstellen lässt

Such doch mal nach "DXF to G code converter"
Es gibt ein paar Freeware Tools, aber die richtig komfortablen Systeme werden für gutes Geld verkauft. Stichwort "CAD-CAM Kopplung". Ein einfacher Konverter wird rein den G-Code also die Geometriedaten erzeugen. Da müssen dann meist von Hand Funktionen für z.B. Taschen, Schachtelungen oder gar Parameterprogrammierung erstellt werden. Mit z.B. PALMill kann man sich Programme simmulieren lassen und Anpassungen Vornehmen.

[malthy]

Hi,


Such doch mal nach "DXF to G code converter"

Für Inkscape gibt's ein Plug-In, mit dem man direkt nach G-Code exportieren kann. Es heißt gcodetools (http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic.php?t=35). Ich habe es mal verwendet, aber mich nicht wirklich vertieft. Funktionieren tut's so weit ... :-)

Ansonsten hatte ich ja hier schon mal auf das Projekt "SerialComCNC" aus dem mc.net Forum hingewiesen, das ist ein Frontend für Grbl. Der Autor hat da jetzt eine minimale CAM Funktionalität mit eingebaut (http://www.mikrocontroller.net/topic/345380?goto=new#4059978). Wenn man mal nur ein paar Kreise oder Rechtecke braucht, kann man den entsprechenden G-Code direkt aus dieser Software erzeugen. Ich selbst hab's aber noch kaum verwendet - ich bastel ja immernoch an meiner China-Fräse rum ...

Gruß
Malte

[Geistesblitz]

Ja, für einfache Sachen wird es wohl auch auf solche Konverter hinauslaufen. Ich hab mich mittlerweile aber schon ganz gut mit CamBam eingearbeitet und so ein Programm macht dann schon mehr Spaß, da man viel mehr Einstellmöglichkeiten hat. SerialComCNC hab ich bisher immer noch nicht getestet, da geht immernoch der Universal-G-Code-Sender eigentlich ganz gut. Na mal sehen, wir werden wohl mal ein paar Sachen ausprobieren.

[Crazy Harry]

Die Proxxon wird nicht lange halten. Ich habe zwei IB/E für meine Fräse und tausche regelmäßig (30-50h) die Kugellager aus.

[Geistesblitz]

Ist das wirklich so? Auch wenn man damit nur weiche Materialien bearbeitet und dabei nicht Vollgas bei Vorschub und Zustellung gibt? Hmm, dann müssen wir uns auf lange Sicht wohl wirklich mal nach was anderem umsehen.

[Crazy Harry]

Ja das ist so. Anfangs hab ich meine Lager noch bei Proxxon selber gekauft, aber inzwischen im 10er Pack im Modellbauhandel. Und zum tauschen brauchst du eine verflucht lange Sprengringzange (oder wie ein Innensprengring richtig heißt). Hab mir letztes Jahr eine aus Schweden mit gebracht, die ist vor dem Gelenk gute 100mm lang.

Ich fräse nur Holz und Kunststoff (POM) mit 600mm/min.

Das tu ich schon lange (umsehen), hab aber noch nichts brauchbares und bezahlbares gefunden, das auch meine gewünschten 20000 1/min bringt. Zwei Eigenbauspindeln sind zwar fertig, mir fehlt aber immer noch eine geeignete Motorregelung (BLDC 380W WaKü Innenläufer bzw. 2200 W Außenläufer), die ich nicht mit einem Servotester einstellen muß.

[Geistesblitz]

Die neueste Version von grbl unterstützt sogar PWM für Drehzahlsteuerung der Spindel ;)
Ist bei uns jedoch sinnlos, da die ja über Relais geschaltet wird.
hmm, ok, mal sehen, ob das mit den Kugellagern wirklich so schlimm wird. Ich hab meinen Dremel auch schon länger in meiner CNC laufen und bisher läuft der eigentlich noch gut. Als Alternative lässt sich bestimmt ein Geradschleifer verwenden, gibt solche Dinger von Bosch die manchmal relativ günstig zu haben sind. Ansonsten hab ich auch noch eine etwas ältere Kress herumliegen (dieses Modell (http://www.schleppmesser.de/html/cnc_frasmaschine_zubehor_kress.html)), die kann auch recht hohe Drehzahlen und hat ordentlich was an Leistung. Die will ich der Hackerspace-Fräse aber nicht längerfristig zur Verfügung stellen, da ich die später noch bei mir mal verbauen will. Wär besser, wenn wir da was eigenes finden würden.

[Crazy Harry]

An Kress, Bosch und Co. hab ich auch schon gedacht, aber eine Proxxon ist um einiges leiser. Dremel sind ja auch so sche...laut bei höheren Drehzahlen (ich hab das erste Modell für 230V).

Eine HF-Spindel wäre genial. Und bei ebay gibt einen luftgekühlten Motor mit ER11-Spannzange und 400W für ca. 60€ .... fehlt noch Motorregelung, Netzteil (48V/10A,.....).

btw: Für Dremel gibts Adapter auf 20 oder 43mm Spannhals ?

[Geistesblitz]

Soweit ich weiß nicht, da Dremel keine richtige Aufnahme haben. Ich hab es bei mir so gelöst, dass ich ein flaches Blech (müssten 2mm sein) genommen hab und dort ein 19mm-Loch reingearbeitet hab. Da lässt sich der Dremel dann mit seiner Mutter vorne befestigen. Zur Stabilisierung dann noch so eine Rohrschelle weiter oben. Keine Ahnung, was das Teil für ein Gewinde vorne hat, sieht mir nicht nach etwas genormten aus. Aber ja, die Teile sind wirklich ganz schön laut, der Proxxon ist da wesentlich leiser. Sobald es ins Material geht ist das aber auch eher nebensächlich.

Welchen Motor meinst du eigentlich von ebay? Hört sich ja interessant an.

[Crazy Harry]

den da: http://www.ebay.de/itm/Frasmotor-400W-Frasspindel-Spindle-Motor-PWM-Mach3-Drehzahlregler-Berg-DE-/271764827896

..... jetzt wieder mit Regler. Ohne gibts den auch.

hier ohne Regler: http://www.ebay.de/itm/400W-DC-Spindelmotorbursten-High-Speed-Air-Cooled-verchromt-PCB-Spindelmotor-/161373554206

Sorry geht nicht in einem Post, da mein Tablet immer (!) oben im Editorfenster einfügt. Egal wo der Cursor steht.

.... geht doch .... automatisch angefügt :)

[Crazy Harry]

@Geistesblitz: bittesehr :)

Hast du dir die ebay-Motoren angeschaut ? Was meinst dazu ?

[Geistesblitz]

Scheint ja an sich einfach ein DC-Motor mit Werkzeugafnahme zu sein. Gibt es dazu auch schon irgendwelche Testberichte oder so? Nachteil an der Sache wäre ja, dass man dann wieder extra ein Netzteil dafür bräuchte sowie eine Regelelektronik. Da wär mir doch erstmal was lieber, was direkt vom Netz versorgt wird.

Dein Adapter ist echt hübsch geworden, da hätten bestimmt auch mehr Leute Interesse dran :D

Ich hab die Woche nochmal Fräsen in Aluminium getestet, war ein relativ einfaches Teil (ca. 30x30mm) in 15mm dickem Aluminium. Musste den 3,175mm-Fräser nehmen, da nur der lang genug war für die Materialdicke, dann mit 300mm Vorschub und 0,2mm Zustellung gefahren. Hatte erst 0,3mm, aber da hat er schnell zu rattern angefangen. Hat jedenfalls ne halbe Stunde gedauert, Ergebnis ist aber ganz hübsch geworden. Hab leider kein Bild mehr davon gemacht, das reiche ich nach, wenn ich wieder zurück bin.

[Crazy Harry]

Es gibt komplette Sets mit NT, Regelung, Motor und ER11 Spannzangensatz. Kostet dann aber ca.160€. Was mich viel mehr interessieren würde ist die Lautstärke von dem Teil.

Hab grad das erste mal mit der Dremel gefräst. Das hört sich ja schlimmer an als eine Proxxon mit defektem Lager :D . Die Adapter gibts bei ebay.

[Geistesblitz]

So, gibt mal ein kleines Update:

Ich hab mir jetzt noch eine Fugendüse geholt und fachgerecht an die Mechanik gefrickelt. So kann man den Staubsauger einfach anschließen und während des Fräsens saugen lassen. Damit staubt die Mechanik nicht so zu wie vorher, das war ja schlimm.

http://i273.photobucket.com/albums/jj239/Klaufmann/2015-05-19%2020.36.59_zpsiurz4oxw.jpg

Dann hab ich noch etwas getestet, was ich eigentlich schon länger mal probieren wollte, nämlich eine richtige 3D-Strunktur zu fräsen. Hab mir also ein stl mit einem interessanten Gesicht bei Thingiverse herausgesucht, in CamBam geladen und noch etwas zurechtskaliert und -gedreht. Musste mich dann auch erstmal ein wenig damit beschäftigen, was man alles bei 3D-Kontur alles einstellen kann, damit was Vernünftiges herauskommt. Bin jetzt so vorgegangen, dass ich zuerst mit einem 1/8"-Schaftfräser und 1mm Zustellung geschruppt hab, danach dann schlichten mit einem 2,2mm Kugelfräser. Damit das mit dem Werkzeugwechsel klappt hab ich für beide Operationen einen eigenen G-Code erstellt. So konnte ich nach dem Schruppen einfach den Fräser wechseln, Höhe mittels ankratzen neu festlegen und mit dem Schlichten beginnen. Ich denk mal, das Ergebnis spricht für sich. Nächstes Mal aus besserem Material, das MDF franst doch ganz schön aus.

http://i273.photobucket.com/albums/jj239/Klaufmann/2015-05-19%2020.36.48_zpsyibaeqms.jpg
http://i273.photobucket.com/albums/jj239/Klaufmann/2015-05-19%2020.53.59_zps7dp5ucv8.jpg

In der linken Ecke erkennt man noch die Stelle, die ich zum Ankratzen verwendet habe. Zur besseren Sichtbarkeit hab ich die mit Edding angemalt, dann sieht man genau, wenn der Fräser die Oberfläche berührt. Mit dem Kugelfräser bin ich ein Stückchen tiefer gegangen, weil ich leider vergessen habe, beim Schruppen ein kleines Aufmaß einzustellen. So konnte ich verhindern, dass von den Stufen vom Schruppen was zu sehen bleibt.