Projekt - CNC Fräse Eigenbau

Gast_85184

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Guten Tag zusammen,

zwei Kumpels und ich haben uns vorgenommen eine CNC Fräse zu konstruieren und anschließend in Betrieb zu nehmen.

Nach vielen Recherchen im Internet sind wir auf zahlreiche Informationen gestoßen auf denen unsere Konstruktion beruht.

Ich habe mich hier im Forum registriert um Erfahrungen und Meinungen von Spezialisten zu erhalten.

Die Konstruktion (mechanik) zu erstellen war für uns nicht das große Problem. (Abb. "CNC_Fräse_Eigenbau")

Bearbeitungsraum:

X - 1000
Y - 800
Z - 200

zu Bearbeitendes Material:

Holz, Aluminium eventuell S235?

Rahmen:

Aluminiumsystemprofile 50x100

Führungswelle:

X - 25mm mit Unterstützung
Y - 25mm mit Unterstützung
Z - 25mm ohne Unterstüzung

Linearlager:

X - SBR25UU 2x pro Führungswelle
Y - SBR25UU 2x pro Führungswelle
Z - SBR25LUU 1x pro Führungswelle (lange Version)

Schrittmotoren:

1 x MDLCNC Interfaceboard
3 x MDLCNC Schrittmotorsteuerung für 1 Motor (bis 4,0A)
3 x 3A 280 Ncm Schrittmotoren
3 x Schrittmotorstecker
1 x Schaltnetzteil 36V
6 x Endschalter Typ A

(Abb. "Schrittmotoren Powerfräse 4 mit Einzelentstufen")
gibt es eine Anleitung wie man das ganze zu Verkabeln hat?

Wellenkupplung:

Klauenkupplung mit Kunststoffdämpfer

Trapezspindeltrieb:

X - TR16x4
Y - TR16x4
Z - TR16x4

Spindel:

Chinafrässpindel inkl. FU
2,2kW
Wassergekühlt
ER20


Was haltet Ihr von dem gesamten Aufbau und Auswahl der einzelnen Komponenten?


Komplexer wird es, was die Steuerung und Programmierung angeht. :confused:

Uns ist bewusst, dass:

1. Im 3D CAD oder 2D -> Zeichnung erstellen, DXF 2D)

2. Diese DXF im CAM Programm einlesen (Technologieinformationen etc.) -> G Code

3. Steuerungssoftware die den G-Code an die Entsprechenden Motoren etc. sendet


offene Fragen:

Wie läuft das alles ab? (Abb. "Verbindungsmatrix")

Passiert schritt 3 auch auf dem PC ?

An welche Steurung bzw. Modul muss der PC angeschlossen werden?

Was kommt danach?

Wo werden die Treiber der Schrittmotoren angeschlossen?

Wo wird die Spindel angeschlossen Frequenzumrichter, wie wird dieser Angesteuert?

Wo werden die Entschalter angeschlossen?

Kann ich die Drehzahl der Spindel einstellen?

Wie sollte der Bearbeitungstisch aussehen?

Einige benutzen T-Nuten-Platten, andere eine Holzplatte, wiederum andere 50mm Aluplatten mit Gewindemustern zum anschrauben.

Welche Programme empfiehlt ihr? Bisher fanden wir "Estlecam" interessant.

Ich lese öfters etwas von "Triple Beast" was genau ist das?

Ich hätte gerne ein Reglerpult mit dem ich manuell die Achsen verfahren und die Geschwindigkeit steuern kann?!



Oje ich hoffe das ich hiermit gegen keine Regel verstoßen habe :rolleyes: und das es nicht zuviel auf einmal ist :(

Ich bedanke mich für die Antworten im voraus!!!
 

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Hi

zu Bearbeitendes Material:

Holz, Aluminium eventuell S235?

Das mit dem Stahl würde ich mir überlegen, dafür sind die typ. Hobbyportalfräsen aufgrund von Schwingungen einfach zu leicht. Das hat auch nix mit der Type der Spindeln (Trapez vs. KUS) zu tun. Frage ist ehe, was ist Euer Budget?

offene Fragen:

Wie läuft das alles ab? (Abb. "Verbindungsmatrix")

Passiert schritt 3 auch auf dem PC ?

Jein, hier kommt das "Breakoutboard" zum Einsatz, dieses wandelt den im CAM System generierten G-Code in elektrische Signale um, die BOB SW ist aber auf dem PC, das BOB selber ist in der Steuerung. Dies kann das Triple Beast sein, SW hier Beamicon oder MACH, ein ARDUINO für ESTLCAM, dies kann CAM und BOB SW in einem, Planet CNC (Board Mk3 mit SW sogar unter Linux, kann ich persönlich empfehlen) oder diverse China

An welche Steurung bzw. Modul muss der PC angeschlossen werden?

Wie oben beschrieben, der PC wird an das BOB angeschlossen, Dein Kasten mit dem Fragezeichen sind eigentlich 2 Kästen, eines ist die SteuerSW des BOB (bei ESTLCAM zusammengefasst) der zweite Kasten das BOB selber. Anschlußtype dann Parallelport, USB, oder RJ45)

Was kommt danach?

siehe oben. Bitte lies Dir mal die Bücher von Christoph Selig durch. Sehr gute Literatur zum Einstieg!!


Wo werden die Treiber der Schrittmotoren angeschlossen?

Breakoutboard/Arduino (Estlcam)

Wo wird die Spindel angeschlossen Frequenzumrichter, wie wird dieser Angesteuert?

Die Spindel geht direkt an den FU, dieser sollte zumindest über das BOB eingeschaltet werden, kann zusätzlich auch mit der Drehzahlinformation aus dem CAM versorgt werden.

Wo werden die Entschalter angeschlossen?
Die "END" Schalter werden am BOB angeschlossen


Kann ich die Drehzahl der Spindel einstellen?

Ja ;)

Wie sollte der Bearbeitungstisch aussehen?

Einige benutzen T-Nuten-Platten, andere eine Holzplatte, wiederum andere 50mm Aluplatten mit Gewindemustern zum anschrauben.

Je nachdem was Du bearbeitest. Wenn Du 3mm Pappel fräst, wirst Du keine T-Nutenplatte aus Alu unterlegen und Deinen Maschinenschraubstock spaxt Du sicherlich nicht auf eine MDF Platte. Ich habe eine T-Nutenplatte aus Alu, auf die ich dann wieder bei Bedarf eine Siebdruckplatte mit MDF Opferplatte spanne. Das ist aber eine Kostenfrage - die T-Nutenplatte hat 1200,- gekostet ....

Welche Programme empfiehlt ihr? Bisher fanden wir "Estlecam" interessant.

Programme für was? ESTLCAM kann CAM und Steuerung und ist da in seiner Klasse absolut konkurrenzlos. Als CAM geht auch Fusion360 (die CAM Erweiterung), ASPIRE, Deskproto. Als Steuerung SW Mach3, EDINGCNC, PlanetCNC und Beamicon, wobei die letzten drei an ihre BOBs gebunden sind - was bei deren Leistungsumfang kein Fehler ist. Ich nutze z.B. Planet CNC - das ist ein 9-Achs Board, das z.B. eine extrem einfach zu aktivierende Werkzeugwechslersteuerung beinhaltet.

Ich lese öfters etwas von "Triple Beast" was genau ist das?

Das ist ein Breakoutboard mit Schrittmotorendstufen. Quasi eine all-in-one Lösung für drei Achsen


Ich hätte gerne ein Reglerpult mit dem ich manuell die Achsen verfahren und die Geschwindigkeit steuern kann?!

ok, geht bei ESTLCAM z.B. mit einem Gamepad. Bei anderen über ein Jog oder eine spezialisierte Tastatur, gibt es je nach Steuerung viele Möglichkeiten

Oje ich hoffe das ich hiermit gegen keine Regel verstoßen habe :rolleyes: und das es nicht zuviel auf einmal ist :(

Ich bedanke mich für die Antworten im voraus!!!

Kein Problem, aber Du brauchst noch weiteres Basiswissen - siehe die Bücher oder die Seiten von Guido Mandl (www.mandl.it)

Grüsse

Gero
 

Gast_85184

User gesperrt
Vielen Dank für die Tipps Antworten und Hinweise. Ich denke langsam verstehe ich die zusammenhänge!


Ich habe die Verbindungsmatrix angepasst.

Ist das soweit korrekt?

Von wo aus wird der Frequenzumrichter gesteuert?

Wenn ich Estlecam verwenden möchte bin ich dan gezwungen das Arduino BOB zu verwenden?

Also ist der Kauf eines Gesamtpacketes wie auf der Abbildung "Schrittmotoren Powerfräse 4 mit Einzelentstufen" zu sehen nicht sinnvoll, weil ich nicht weiß was das für ein BOB ist?

Was ist mit der Steigung der Trapezspindel? 4mm Hub / Umdrehung ? Ist das zu viel? bei 200 schritten pro umdrehung macht das ein minimalen Hub von 0,02mm?! ist das korrekt?
 

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Jan Henning

User †
Moin
Das Motoren Kartenpaket sieht so aus ob es von Lethmazhe ist.
Wenn ja,nehm den Adroino von Lethmate/Estlcam dazu ,muss er nur aufgesteckt werden keine verkaellung nötig,und mit Estlcam hast du Cam und Maschinensteuerung in einem.
Gruß Jan Henning
 

MalteS

User
Als Steuerung kann man auch Linuxcnc verwenden. Das setzte ich ein. Ist dann sinnvollererweise ein eigener alter rechner.

Zum Thema Stahl fräsen:
Mit den China Spindeln geht das glaube nicht. Stahl erfordert viel weniger Drehzahl als Alu. Die Spindeln haben bei niedrigen Drehzahlen nicht das nötige Drehmoment.
Leistung ist ja Drehzahl x Drehmoment. Die 2.2kW kommen daher das die sehr hoch drehen. Lese dich mal in Schnittgeschwindigkeit von Fräsern ein. Abhängig von Material und Durchmesser muss die Drehzahl gewählt sein.

Was bei diesen ganzen Portalfräsen hier im Forum immer was untergeht ist die Möglichkeit eine manuelle Bohrfräse auf CNC umzubauen. Meine Sieg X2 (Güde 550) läuft so. Vorteil: kann Stahl, vergleichsweise billig. Ersetzt auch eine Standbohrmaschine. Nachteile: kleiner Verfahrweg, für Alu könnte mehr Drehzahl sein, paar Umbauten nötig damit die gut läuft
Ich bau halt keine Holzflieger mehr. Ein größeres Teil lasse ich auch schon mal machen. Das ist so billig das sich keine Fräse lohnt. Genauso wenig wie ein 3D Drucker

Edit:
Noch was, hat estlcam jetzt Korrektur des umkehrspiels? Wenn nein wäre das bei Trapetzspindeln für mich raus
 
Zum Thema Stahl fräsen:
Mit den China Spindeln geht das glaube nicht. Stahl erfordert viel weniger Drehzahl als Alu.

Es geht bestimmt weit weniger gut als mit einer großen richtigen Fräse, aber es geht. Dabei habe ich nur eine 1,5kW-Chinaspindel. Man muß nur die richtigen CAM-Parameter wählen:
- keine Vollnuten! nur schälende Bearbeitung! In Fusion360 heisst das dann AdaptiveClearing, in Estlcam gibt es das aber auch ("Wirbelfräsen")
- mit einem 6er Fräser (4-Zahn) arbeite ich z.B. bei 11000 rpm und 2000mm/min Vorschub, das entspricht dann der offiziellen Schnittdatenempfehlung. Fräser z.B. Holex 203054 oder Enpro HPC 753 http://enpro-gmbh.de/Zerspanen/HPC_VHM_Schaftfraser_/hpc_vhm_schaftfraser_.html#HPC)
- die 1,5 kW-Spindel schafft dann (mit Sicherheitsreserven) eine Eingriffsfläche des Fräsers von rund 3mm², also z.B. 6mm tief, 0,5mm seitliche Zustellung
- ein FU mit Vektorregelung ist sehr hilfreich

Man muß halt bei der CAM-Erstellung sehr genau aufpassen, die Spindel nicht abzuwürgen. Und dann noch ein bißchen mit Drehzahl und Vorschub spielen, wenn man gerade in einer Maschinenresonanz fräst.
 
Moin,

dass man Stahl mit einer Alufräse bearbeiten kann hat Alex in diesem Video dokumentiert (ab 5:30 min).

Dabei ist er so vorgegangen wie Lars beschreibt.

Ein großen Anteil, ob es funktioniert oder nicht, hat aber die Steifigkeit der Fräse selbst.
Ich behaupte, dass du mit deiner Konstruktion bereits Mühe haben wirst für Alu die passenden Parameter zu finden damit es einigermaßen funktioniert.

Wenn Alu und Stahlbearbeitung wirklich auf der Anforderungsliste stehen dann solltest du ,wie auch bereits weiter oben empfohlen wurde, Kugelschienenführungen und Kugelumlaufspindeln einsetzen.
Das Argument des Mehrpreises ist relativ zu bewerten, da es nicht die letzte Fräse sein wird wenn ihr das so baut wie oben gezeigt und dann fest stellt, dass es nicht klappt. Das resultiert dann nämlich in Um-, bzw. Neubau, der sicher nicht günstiger ist als die Fräse von Anfang an ordentlich auf die Anforderungen auszulegen.

Hier finden sich einige Infos um einen besseren Einblick zu bekommen: cncwerk

Gruß Marc
 

MalteS

User
Respekt
Wobei ich glaube das das einiges an Lehrgeld kostet. Fräserbruch sieht man ja auch im Video. HPC VHM Fräser ist nu auch nicht gerade günstig.
Aber trotzdem Respekt
 

alexoc

User
Respekt
Wobei ich glaube das das einiges an Lehrgeld kostet. Fräserbruch sieht man ja auch im Video. HPC VHM Fräser ist nu auch nicht gerade günstig.
Aber trotzdem Respekt

Das war aber sogar der einzige Fräser der abgebrochen ist. Hab jetzt schon noch einiges mehr an Stahl gefräst. Der Fräser ist mit 20€ direkt von Hoffmann auch nicht so teuer finde ich. Wenn man es nicht eilig hat bekommt man die in ebay für ca den halben Preis.

Ich bin der Meinung mit der Chinaspindel ist ein 4mm Fräser genau der richtige für Stahl. Der ist nicht zu dünn aber man kann den ordentlich in einem passenden Drehzahlbereich fahren. Das kann man in dem Video gut sehen ab 15:00


Gruß0

Alex
 

Gast_85184

User gesperrt
Danke für die zahlreichen Beiträge.

Die Konstruktion wurde jetzt auf KUS geändert.

Kann mir jemand eine Spindel empfehlen?

Spindel:

Chinafrässpindel inkl. FU
2,2kW
Wassergekühlt
ER20


Ich habe gelesen das bei den chinaspindeln die Anschlüsse Erdung etc nicht nach Norm sind? Lohnt sich der Kauf eines SETs also mit FU Spannzangen pumpe etc.
 

Steffen

User
Sind die wellenführungen nicht gut oder welche Vorteile haben die Wagen ?
Die Linearführungen sind einfach erheblich steifer, weil die Kugeln in Bahnen laufen und damit erheblich größere Auflageflächen haben, als Kugeln die auf einer Stange laufen.

Da der Preis auch nicht so viel höher ist, wenn man eh in China einkauft, lohnt sich eine Rundführung nicht mehr wirklich.
Einfach mit den Quellen bestellen, die sich aus der Frieda-Liste ergeben und erheblich besseres für nur beschränkt mehr Geld haben.

Früher waren Linearführungen und Kugelumlaufspindeln einfach um eine vielfaches teurer als Rundführungen und Trapezspindeln.
 

Hakock

User
Schließe mich den VorPostern an, was KUS und Linearschienen an. EInfach steifer, besser, genauer und eben mittlerweile nicht mehr wesentlich teurer. Vor allem von der kpl. freitragenden Rundführung in der Z-Achse würde ich mich schnell verabschieden, wenn auch Stahl auf der Liste steht. Damit hat man sogar in Alu das Rattern wenn man wiklich losfräst.

Schaut Euch auch mal neben dem Kanal vom Alex (auch hier!?!:) ) den von Sebastian End an, der hat mittlerweile einiges von seiner Alu-Fräse als Plan online, für nothing. Sauber konstruierte Z-Achse, richtig brauchbares Gerät.

Auch ein Wort zu den Antrieben: Normale (also Nicht-Closed-Loop) Stepper sind jetzt Auslaufmodelle. Es gibt neben CL Steppern jetzt im Preis unschlagbare, echte DC-Servos, die viele Vorteile neben dem CL haben, am MOtor integrierte Endstufen, Encoder-Steuerung, 300% überlastbar für Drehmomentspitzen und und und. Links dazu auhc beim Sebastian zu finden. EInziges Manko: Die Parametrierung/Einstellung der Dynamik am Motor ist nicht trivial, aber lösbar. Für etwa 130.- Pro Achse gibt es da Drehmoment und Drehzahl satt. Sowas hat bisher um die 280.- gekostet...
Bedenkt: die 130.- sind Motor UND ENdstufe. Jetzt mal rechnen - 3Nm Stepper plus je 50.- Endstufe.....

Ist zwar immer noch teurer als simple Stepper, aber damit hat man lange Freude...:)


VG Hanno
 

Hakock

User
Frage Wagen - die ganz billigen kleinen MGN Wagen bis 15mm haben innen nur je eine Kugelreihe pro Seite laufen, sind nicht wirklich für die Kräfte einer größeren Maschine geeignet. TRH/THK, EIgenmarken aus China, und v.a. HiWIn (Qualität ->) Wagen und Schienen sind vierreihig - d.h. auf jeder Wagenseite läuft eine Kugelreihe unten UND oben unter 90°. Dadurch sind die mega stabil und nehmen hohe Kräfte auf, und die sind bei Metallbearbeitung an der Tafesordnung....
VG Hanno
 
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