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CNC-Fräse Experimentierplattform

Inventarnummer noch nicht vergeben
Benutzbar fürMitglieder(/Jeder?)
Einweisung benötigtJa
OrtWerkstatt
EigentümerVerein

Sicherheitshinweise!

Vor Bewegung der Fräse prüfen, ob der gesamte Bearbeitungsraum und alle Achsen frei sind (insb. Materiallager rechts von der Fräse)!
Vor elektrischen Arbeiten die Steuerung von der Netzspannung trennen!
Fräse nur dann von Hand verfahren, wenn die Schrittmotoren („MOTOR X LI“ etc.) nicht angeschlossen sind!
Die Endschalter sind harte Anschläge, bei Betätigung geht die Steuerung in Nothalt und die Fräse kann nicht mehr softwareseitig verfahren werden!

Im Fall einer Betätigung der Endschalter den Arduino vom PC trennen, Motoren von der Steuerung trennen und Fräse von Hand verfahren.

Checkliste zum Fräsen (Kurzanleitung)

  1. Labornetzteil anschließen, 24V 2A sind ausreichend. Polarität beachten.
  2. Arduino mit PC verbinden
  3. Universal-G-Code-Sender o. ä. Programm starten (Verbinden mit 115200 Baudrate)
  4. Mit G91 in den relativen Koordinatenmodus wechseln
  5. Mit G0 Xdx Ydy Zdz den Fräser zum Nullpunkt bewegen
  6. Mit G92 X0 Y0 Z0 den Nullpunkt festlegen
  7. G-Code-Datei laden (nicht senden!)
  8. Taster „Spindel“ betätigen
  9. Spindel mit Schiebeschalter einschalten
  10. G-Code-Datei senden

Ggf. vor Einschalten der Spindel den Fräser höher stellen und die Datei probehalber senden.

Ansprechpartner

Verbrauchsmaterial

Gegenwärtig ist vorgesehen, dass mit der Fräse Holz und Holzprodukte (z. B. MDF), Kunststoffe (inkl. Schaumstoffe) und GfK gefräst werden.

Material Fräserart Fräsdurchmesser (mm) Zustellung Z-Richtung (mm) Zustellung (µm) Drehzahl (U/min (Stufe)) Vorschub (mm/min)
Sperrholz Zweischneiden-Schaftfräser 2, 6 2 10 21.000 (5) 400

Der Vorschub ergibt sich aus Zustellung z je Schnitt, Drehzahl n und Schneidenzahl i: f = z · n · i

Spannzangen für 8mm, 6mm und 1/8„ sind vorhanden.

Dokumentation

Einschalten

  1. Zunächst folgende Verbindungen prüfen und ggf. herstellen
    • Kaltgerätekabel zwischen Steckdose und 230 V
    • Kaltgerätekabel zwischen STEUERUNG und 24-V-Netzteil
    • Leitung mit weißem Stecker zwischen 24-V-Netzteil und 24 V
    • Kaltgerätestecker der Spindel und SPINDEL
    • Alle Schrittmotoren (4-polige Aviation-Steckverbindungen)
    • Alle Endschalter (9-polige Sub-D-Verbindungen)
  2. Der Notausschalter ist dauerhaft verbunden und muss ggf. gelöst werden
  3. Wippschalter EIN AUS in Richtung EIN kippen
  4. Taster STEUERUNG EIN betätigen
    • Die LED am mittleren Relais sollte aufleuchten
  5. Taster SPINDEL EIN betätigen
    • Die LED am rechten Relais sollte aufleuchten
  6. PC mittels USB-Kabel mit ARDUINO GRBL USB verbinden

Ausschalten

  1. USB-Verbindung trennen
  2. Wippschalter EIN AUS in Richtung AUS kippen

Anschlüsse

Koordinatensystem

Zusammen bilden die drei Achsen ein Rechte-Hand-Koordinatensystem (Daumen X, Zeigefinger Y, Mittelfinger Z).

Fräsen

Die Spindel wird manuell an der Vorderseite ein- und ausgeschaltet. Die Drehzahl wird mit dem Drehrad auf der Oberseite eingestellt.

Die Spindel dreht sich von oben gesehen im Uhrzeigersinn. Die Drehbewegung sollte gegenläufig zum Pfad der Spindel sein, um beste Ergebnisse zu erzielen. Das heißt, eine Kreis-Außenkontur sollte gegen den Uhrzeigersinn gefräst werden.

Die Fräse wird über die USB-Schnittstelle mit G-Codes gefüttert, die z. B. mit

an die Steuerung übertragen werden.

Je nach Anzahl der Nachkommastellen können G-Code-Befehle relativ lang sein. GRBL unterstützt Befehlslängen von bis zu 80 Zeichen. Im G-Code-Sender sollte diese maximale Befehlslänge eingestellt werden. Sollte diese Länge überschritten werden, diese z. B. durch weniger Nachkommastellen korrigieren.

Hier sind die wichtigsten G-Codes kurz erklärt:

Befehl Beschreibung
G92 X0 Y0 Z0 Die aktuelle Position als temporären Ursprung festlegen
G90 Wechsel in den Absolut-Koordinaten-Modus
G91 Wechsel in den Relativ-Koordinaten-Modus
G1 Xx Yy Zz Ff Bewegung in gerader Linie zum Punkt (x, y, z) (Modus G90) bzw. entlang des Vektors (x, y, z) (Modus G91) mit der (Höchst-) Geschwindigkeit f in mm/min
G0 Eilgang, Bewegung nicht notwendigerweise in gerader Linie
G2 Xx Yy Zz Idx Jdy Ff Bewegung zu Punkt (x, y, z) auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt (dx, dy) vom Startpunkt des Bogens entfernt ist, von oben gesehen im Uhrzeigersinn (mathematisch negativ um die Z-Achse)
G3 Xx Yy Zz Idx Jdy Ff Bewegung zu Punkt (x, y, z) auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt (dx, dy) vom Startpunkt des Bogens entfernt ist, von oben gesehen gegen den Uhrzeigersinn (mathematisch positiv um die Z-Achse)
G2 und G3 erzeugen ohne weitere Befehle nur Bögen in der XY-Ebene. Laut Shapeoko-Wiki kann mit G17, G18 und G19 zum Bogen-Fräsen in die XY-, XZ- oder YZ-Ebene geschaltet werden. Dies muss noch getestet werden und wird hier dann ausführlicher dokumentiert.

G-Code kann automatisiert von entsprechender Software erzeugt werden, ausgehend von verschiedenen CAD-Dateiformaten.

Eine vollständige Übersicht über die von GRBL unterstützen G-Codes gibt es im Shapeoko-Wiki.

Changelog Maschine

Datum Änderung Bearbeiter Kommentar
24.02.18 Änderung des Koordinatensystems: Tauschen der Verkabelung X und Y am Arduino. Umkehren der Richtung der Z-Achse in GRBL ($3=00000100) Tobi Die Label am Gehäuse und den Kabeln müssen noch geändert werden
12.03.18 Änderung der entsprechenden Einträge auf dieser Seite, um das geänderte Koordinatensystem abzubilden. Oliver
6.2.20 Defekte 230V Bauteile aus Elektronik-Kiste entfernt, Betrieb nun mit 24V Netzteil an Bannanensteckern. Defekter Not-Aus (Kontakte defekt) ersetzt. Dazu ein neues Gehäuse konstruiert und gedruckt. Wiedereinschaltschutz temporär auf Lochraster aufgebaut. Siehe: https://gitlab.com/hshb-cnc/cnc-router Calle

Todo Maschine

Priorität Todo
hoch Schutzumhausung der Fräse bauen, wegen Quetschgefahr, herumfliegenden Teilen, Staub etc.
hoch Checkliste Inbetriebnahme und Überprüfung d. Sicherheits Features erstellen
Jog-Controller mit USB Port
hoch 230V Relais-Box, um Spindel mit Not-Aus abzuschalten. Vorher: Umhausung bauen.

CAD-Programme

Windows

Linux

Mac

CAM-Programme zur G-Code-Erzeugung

Windows

Linux

Mac

Programme zur Übermittlung von G-Code

plattformunabhängig