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Einfache und günstige CNC-Fräse
Dann will ich auch mal.
Hab die zweite Hälfte des letzten Jahres damit verbracht, mir meine erste kleine CNC-Fräse zu bauen. Ich hab vieles dabei gelernt und weiß jetzt auch, worauf ich bei der Nächsten zu achten habe.
Anhang 27147
Anhang 27141
Anhang 27142
Anhang 27143
Anhang 27140
Nun mal ein paar Daten:
-Material: hauptsächlich Aluminium und MDF
-Arbeitsraum ca. 400x200x50mm³
-Antrieb über drei Nema 23 Schrittmotoren und Tr10x2 Trapezgewindespindeln
-Ansteuerung über eine günstige 3-Achsen-Treiberstufe aus China, die noch ein wenig modifiziert werden musste
-Dremel 3000 als Fräsmotor
Es hat sich gezeigt, dass MDF kein gutes Material für eine CNC-Fräse ist. Ist zwar günstig und leicht zu verarbeiten, allerdings hatte ich zu oft Probleme mit sich lösenden Schichten. Ist wohl ein Fall von am falschen Ende gespart. Bin schon am überlegen, ob ich die betreffenden Teile nochmal aus Alu lasern lasse, allerdings ist es wohl sinnvoller, das erst bei der nächsten Fräse zu machen, da die Konstruktion noch andere Schwachstellen hat.
Die Führungen hab ich mir aus gehärteten Präzisionswellen gebaut, auf welchen dann Kugellager mit ihren Außenringen abwälzen. Die Konstruktion ist allerdings so ausgeführt, dass die Lager gegen die Wellen drücken und diese sich dabei leicht verformen (bis auf die langen Wellen, da diese sich an der Nutenplatte abstützen können). Der Effekt ist zwar nur minimal, reicht aber aus, um die Steifigkeit der Konstruktion ein wenig zu vermindern, sodass der Fräser schneller mal zum Rattern neigt. Bei richtiger Einstellung der Fräsparameter hält sich das aber zum Glück in Grenzen. Nächstes Mal gibts richtige Linearlager und unterstützte Führungswellen, das bringt deutlich mehr.
Die Gewindespindeln musste ich mir erst noch von jemandem abdrehen lassen, um dort die Lager und Kupplungen drauf zu bekommen. Ich bin wirklich froh, dass das noch alles geklappt hat, da davon das ganze Projekt ein wenig abhing. Da die richtige Länge zwischen den Lagern wahrscheinlich durch einige Abweichungen bei der Herstellung der MDF-Teile nicht mehr ganz gegeben ist, hab ich die Gewindelänge der Spindeln einen Millimeter kleiner gewählt und das übrige Spiel mit Passscheiben ausgeglichen. Die Lager sind jetzt ein kleines bisschen verspannt, durch das relativ nachgiebige MDF aber kein großes Problem. In den Lagersitzen ist jeweils noch ein Ring aus 1,5mm Kupferdraht, auf dem sich die Lager abstützen können, da sie sonst auf dem MDF schleifen würden und dadurch um einiges schwergängiger wären. Auf den Spindeln sind jeweils zwei passende Muttern, deren Spiel sich jeweils über eine verstellbare Platte einstellen lässt.
Die Elektronik besteht im Wesentlichen aus einem Arduino Uno mit der grbl-Firmware, einer günstigen 3-Achsen-Schrittmotorsteuerung aus China, einem 36V 10A Schaltnetzteil und einem SSD-Relais für den Dremel. Das Gehäuse hab ich aus 3mm Hart-PVC zusammengeklebt, allerdings hab ich sie gerade nicht hier, sonst würde ich nochmal Bilder von außen machen. Sie steht noch im örtlichen Hackerspace, da sie ein paar seltsame EMV-Probleme aufweist (Endschalter lösen in seltsamen Situationen aus, wie zB. bei Kontakt Fräser mit Alu-Werkstück und ähnliches).
Alles in allem bin ich aber mit der Fräse fürs Erste zufrieden, sie kann zumindest mit Holz und Kunststoff schon einiges anstellen. Mit Aluminium hab ich zuletzt auch mal ein wenig getestet, es geht mit vorsichtig eingestellten Fräsparametern, würde aber wohl dann ewig dauern.
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Hier dann auch mal ein paar Bilder von bisherigen Erzeugnissen:
Erste Tests in Plexiglas und POM, teilweise mit Fehlern (Schrittverluste, Spänestau, festgefressener Fräser)
Anhang 27148
Gravur in Holz, war ein Weihnachtsgeschenk für meinen Vater
Anhang 27149
Erstes Austauschteil für die z-Achse aus POM
Anhang 27150
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Zitat:
Dafür bräuchte ich erstmal eine Messuhr :rolleyes:
Steht aber auf der Einkaufsliste^^
:-) Ist eine lohnende Investition finde ich. Und auch keine all zu große. Hier zB für knapp 30€ mit Magnetfuß und Stativ.
Zitat:
Bei meiner Fräse ist unter 0,1mm Genauigkeit schon gut
Ja, das würde ich auch so sehen. Und wenn das dann wirklich eingehalten wird, kann man ja mit den so gefertigten Teilen auch schon was anfangen. Wenn's noch ungenauer wird, kann man es - für meine Begriffe - mehr oder weniger vergessen (deswegen hat dieser 3D Drucker Hype auch nach wie vor nicht auf mich übergegriffen, mal abgesehen von SLS und anderen "professionelleren" Techniken :-)).
Aber was das Durchhängen angeht, wundert man sich, wieviel es dann doch ist. Man kann das ja näherungsweise berechnen. Ich war bisher zu faul das selber mal auszurechnen, aber ein kompetenter Mensch aus einem CNC Forum war mal so freundlich, das für meine Wellen durchzurechnen:
Anhang 27151
Je nach dem wie starr die Wellen also an den Enden aufgenommen werden, kommt man bei einer 16er Welle (habe ich in meiner Maschine) auf 550 mm bei 10 kg Belastung immerhin auf eine Durchbiegung zwischen 0.1 und 0.5 mm. Das ist schon eine Menge finde ich. Und in der Größenordnung kann ich das bei mir auch tatsächlich messen. Meine nächste Maschine baue ich auf jeden Fall selbst, da ist schon klar, dass auf jeden Fall unterstützte Führungen verwendet werden.
Gruß
Malte
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ein normaler Microschalter reicht schon für eine ordentliche Referenzierung.
Wichtig ist nur das die Achse nach dem Treffen des Schalters wieder
ganz langsam zurückfährt bis der Schalter wieder frei ist.
Diesen Schalter habe ich seit über 20 Jahren im Einsatz:
Anhang 29826
Falls Du eine Endstufe und einen Motor zum Test benötigst. Schreib mich an.
Schau ansonsten in der Bucht nach ISEL. Dort gehen die alten Endstufen für
teilweise ganz kleines Geld weg. Die lassen sich ganz einfach für andere
CNC Steuerungen adaptieren.
Anhang 29827
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Hi Geistesblitz,
ich habe diesen Thread komplett gelesen (auch wenn ich mich sicher angesichts meines alters nicht an alles erinnern kann :D ) .... sehr interessant. Meine Maschine ist vor ca. 1 1/2 Jahren fertig geworden und ich kann dir mit dem Durchhang der Wellen nur zustimmen. Ich habe in der X-Achse 4 16mm-Wellen (je 2 links und rechts) und 2 Antriebsspindeln. Auch hier merke ich einen Durchhang von 1-2/10mm auf 550mm. Da ich zu 90% durchfräse stört das aber nicht.
Mein größtes Problem ist die Steuerung. Extra für diese Fräse habe ich mir 4 Endstufen von RC-Letmathe gekauft und mit diesen immer wieder deutliche Schrittverluste. Meine andere Steuerung, eine 4fach alles-auf-einer Platine, macht dagegen keine Probleme. Leider (gefällt mit halt nicht) muß ich diese Steuerung am maximum mit 2.5A Strom betreiben. Deshalb (und weil ich mal grbl testen möchte) habe ich mir jetzt 4 TB6600-Endstufen bestellt (bis 5A). Ich werde diese 4 Endstufen nebeneinander schrauben und eine Platine layouten, die direkt in die Endstufen eingesteckt werden kann .... die Länge wird also bei ca. 140mm liegen (eine Endstufe ist 30mm dick + Reserve). Auf die Platine kommt einfach ein Mega328 mit grbl, Schaltreglernetzteil und ein paar Treiber (ich denke das ist besser, als direkt vom uC anzusteuern).
Gruss
Harry
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Ich kann da nur beobachten, was die Maschine macht. Anscheinend verwendet grbl beim Homing keine Rampen, fährt aber mit einer etwas höheren Geschwindigkeit gegen die Endschalter und stoppt dann beim Auslösen. Wenn alle Endschalter ausgelöst sind, fährt er mit allen Achsen wieder zurück, bis die Schalter wieder frei sind und wiederholt das dann nocheinmal. Kann sein, dass das zweimal gemessen wird, um auf Nummer sicher zu gehen. Müsste man in den Code schauen, was da genau steht. Dann fährt jede Achse nochmal ein kleines Stückchen von den Tastern weg (mit Rampe), um nicht direkt im Nullpunkt zu stehen.
Hab auch eine Sache ganz vergessen hier mal zu erwähnen. Beim Fräsen entsteht ja immer viel Staub und Späne und damit ich nicht ständlig meinen Staubsauger säubern muss, hab ich mir einen einfachen Zyklonabscheider gebaut:
Anhang 29834
Macht sich echt bemerkbar, inzwischen hab ich den Eimer sogar schonmal leeren müssen.