CNC-Fräse.mw

   1 {{Hinweis|Diese Seite befindet im Aufbau, es können Platzhalter vorkommen und wichtige Informationen fehlen. Inhaltliche Bearbeitungen und Ergänzungen, sowie Formatierungen sind ausdrücklich erwünscht.}}
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   3 {{Projekt|verantwortlich= |status=aktiv|beschreibung=CNC-Fräse im Space|bild=CNC_mill_meeting.jpg|bildbeschreibung=|interessenten={{Benutzer|adnc}}, {{Benutzer|comawill}}, {{Benutzer|larsan}}|source=|lizenz=|download=|version=}}
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   5 Uns wurde am 28.03.2014 eine CNC-Maschine überlassen. Nachdem wir sie unter Verwendung des mitgelieferten Industrierechners ansteuern konnten, stellten wir fest, dass diese Methode nicht viel Zukunft haben würde. Kein USB, beschränkte Geschwindigkeit, laut, Win98 will man nicht im Netzwerk haben, etc.
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   7 Da die Fräse alle ihre Anschlüsse über D-Sub-Buchsen herausführt, wollen wir einen anderen Controller verwenden, der die Motoren direkt ansteuert. Am 24.05.2014 haben wir mit einem [http://smoothieware.org/smoothieboard Smoothieboard] erfolgreich die ersten Schritte in diese Richtung gemacht.
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   9 Stand 27.06.2014: Wir haben uns ein eigenes Smoothieboard 5X zugelegt, das wird derzeit in Betrieb genommen.
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  11 == Überblick ==
  12 === Fräse ===
  13 Es handelt sich um eine etwa 15 jahre alte Isel Automation Flachbett Tischfräse CNC Multi K.
  14 Kaum gebraucht und vermutlich seit ~9 Jahren nicht mehr in Betrieb gewesen.
  15 * Arbeitsbereich: x*y*z mm
  16 * Kugelgewindetriebe
  17 * Zwei Endschalter pro Achse
  18 * Derzeit zwei Frässpindeln verfügbar
  19 ** [[CNC-Fräse#HF-Spindel|Hochfrequenzspindel]]
  20 ** [[CNC-Fräse#Proxxon|Proxxon]]
  21 * NEMA23 Schrittmotoren der Firma Nanotec [http://de.nanotec.com/fileadmin/files/Datenblaetter/Schrittmotoren/ST5918/ST5918M3008-A.pdf 4T5618M3300]
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  23 ==== Motoranschlüsse an der Fräse ====
  24 Die Fräse führt an der Hinterseite 3 D-Sub DE-9 Buchsen heraus, die je für die Ansteuerung der X-, Y- und Z-Achse zwei Polepaaranschlüsse bereitstellt.
  25 Pinbelegung D-Sub DE-9 Buchsen
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  27  1. Pol A
  28  2. Pol /A
  29  3. Pol B
  30  4. Pol /B
  31  5.
  32  6.
  33  7.
  34  8.
  35  9.
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  37
  38 In der Fräse selbst steckt keine Logik, die Achsen werden über drei D-Sub-Buchsen aus der Fräse herausgeführt.
  39 [[Datei:CNC-Pinbelegungen auf dem 25Pin-Kabel.pdf|thumb|Die etwas komische Belegung der CNC-Fräse]]
  40 ==== Endschalter ====
  41 * X-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
  42 * Y-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
  43 * Z-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
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  45 Die Entschalter mit NC (Normally Connected) an den jeweiligen D-Sub DE-9 Buchsen mit den Pins 5 (Common), 7 und 9 angeschlossen.
  46 Auf dem 25-Pol Kabel ist allerdings Pin 9 Common. Das sollte sich durch umlöten der Stecker an der CNC-Fräse aber ändern lassen.
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  48 === Werkzeuge ===
  49 ==== Proxxon ====
  50 * 230V, 100W
  51 * 20k 1/min direkt am Gerät stufenlos verstellbar
  52 * Wird direkt an den Rechner angeschlossen
  53 * Mit Aufnahmen für verschiedene Einsatz-Durchmesser bis 3.2 mm
  54 * Das vordere Lager wurde durch Proxxon kostenlos getauscht und ist somit wieder i.O.
  55
  56 ==== HF-Spindel ====
  57 * Wird von einem externen Netzteil mit Strom versorgt, das wiederum über "Fußpedal"-Anschluss mit Rechner ("HF-Spindel") verbunden wird. (Kann kurzgeschlossen werden, die Spindel ohne den Rechner zu betreiben.
  58 * 50k 1/min
  59
  60 ==== Werkzeug-Einsätze ====
  61 * Siehe Bilder
  62
  63
  64 === Misc ===
  65 * Produktnr. 148508
  66 * Ident 9911 00042
  67
  68 * [https://www.dropbox.com/sc/48b807yucui78j6/YiSdTUa890 Unsortierte Bilder]
  69
  70 == Erste Experimente ==
  71 [[Datei:CNC-Experimente.JPG|thumb|Erste CNC Experimente]]
  72 * Anschluss an ein [http://smoothieware.org/ SmoothieBoard]
  73 * Config angepasst (Siehe Upload von larsan)
  74 * Mit Eagle und [http://www.pcbgcode.org/ pcb-gcode] gcode erzeugt, auf SmoothieBoard übertragen und ausgeführt
  75 * Noch einige Probleme mit der Einstellung der Höhe(Z-Achse), da der Kleber unter der Platine etwas uneben war
  76
  77 === Smoothieboard config ===
  78 [[Datei:Smoothieboard 5x new.jpg|thumb|Smoothieboard 5X frisch aus der Verpackung, ohne aufgelötete Kontakte.]]
  79
  80 {{Hinweis|Eintrag muss noch mit der config aus dem Smoothieboard aktualisiert werden (07.09.2014)}}
  81
  82 Eine erste config fürs Smoothieboard, liegt als ''config'' im Rootverzeichnis der µSD-Karte:
  83
  84 <pre style="height:200px;overflow-y:scroll;">
  85 # NOTE Lines must not exceed 132 characters
  86 # Robot module configurations : general handling of movement G-codes and slicing into moves
  87 default_feed_rate                            100             # Default rate ( mm/minute ) for G1/G2/G3 moves
  88 default_seek_rate                            100             # Default rate ( mm/minute ) for G0 moves
  89 mm_per_arc_segment                           0.5              # Arcs are cut into segments ( lines ), this is the length for
  90                                                               # these segments.  Smaller values mean more resolution,
  91                                                               # higher values mean faster computation
  92 mm_per_line_segment                          5                # Lines can be cut into segments ( not usefull with cartesian
  93                                                               # coordinates robots ).
  94
  95 # Arm solution configuration : Cartesian robot. Translates mm positions into stepper positions
  96 alpha_steps_per_mm                           800             # Steps per mm for alpha stepper
  97 beta_steps_per_mm                            800             # Steps per mm for beta stepper
  98 gamma_steps_per_mm                           800             # Steps per mm for gamma stepper
  99
 100 # Planner module configuration : Look-ahead and acceleration configuration
 101 planner_queue_size                           32               # DO NOT CHANGE THIS UNLESS YOU KNOW EXACTLY WHAT YOU ARE DOING
 102 acceleration                                 3000             # Acceleration in mm/second/second.
 103 acceleration_ticks_per_second                1000             # Number of times per second the speed is updated
 104 junction_deviation                           0.05             # Similar to the old "max_jerk", in millimeters,
 105                                                               # see https://github.com/grbl/grbl/blob/master/planner.c#L409
 106                                                               # and https://github.com/grbl/grbl/wiki/Configuring-Grbl-v0.8
 107                                                               # Lower values mean being more careful, higher values means being
 108                                                               # faster and have more jerk
 109 #minimum_planner_speed                       0.0              # sets the minimum planner speed in mm/sec
 110
 111 # Stepper module configuration
 112 microseconds_per_step_pulse                  1                # Duration of step pulses to stepper drivers, in microseconds
 113 minimum_steps_per_minute                     1200             # Never step slower than this
 114 base_stepping_frequency                      100000           # Base frequency for stepping, higher gives smoother movement
 115
 116 # Cartesian axis speed limits
 117 x_axis_max_speed                             30000            # mm/min
 118 y_axis_max_speed                             30000            # mm/min
 119 z_axis_max_speed                             300              # mm/min
 120
 121 # Stepper module pins ( ports, and pin numbers, appending "!" to the number will invert a pin )
 122 alpha_step_pin                               2.0              # Pin for alpha stepper step signal
 123 alpha_dir_pin                                0.5              # Pin for alpha stepper direction
 124 alpha_en_pin                                 0.4              # Pin for alpha enable pin
 125 alpha_current                                1.0              # X stepper motor current
 126 alpha_max_rate                               30000.0          # mm/min
 127
 128 beta_step_pin                                2.1              # Pin for beta stepper step signal
 129 beta_dir_pin                                 0.11             # Pin for beta stepper direction
 130 beta_en_pin                                  0.10             # Pin for beta enable
 131 beta_current                                 1.0              # Y stepper motor current
 132 beta_max_rate                                30000.0          # mm/min
 133
 134 gamma_step_pin                               2.2              # Pin for gamma stepper step signal
 135 gamma_dir_pin                                0.20             # Pin for gamma stepper direction
 136 gamma_en_pin                                 0.19             # Pin for gamma enable
 137 gamma_current                                1.0              # Z stepper motor current
 138 gamma_max_rate                               300.0            # mm/min
 139
 140 # Serial communications configuration ( baud rate default to 9600 if undefined )
 141 uart0.baud_rate                              115200           # Baud rate for the default hardware serial port
 142 second_usb_serial_enable                     false            # This enables a second usb serial port (to have both pronterface
 143                                                               # and a terminal connected)
 144 #leds_disable                                true             # disable using leds after config loaded
 145
 146
 147 # Extruder module configuration
 148 extruder_module_enable                       true             # Whether to activate the extruder module at all. All configuration
 149                                                               # is ignored if false
 150 extruder_steps_per_mm                        140              # Steps per mm for extruder stepper
 151 extruder_default_feed_rate                   600              # Default rate ( mm/minute ) for moves where only the extruder moves
 152 extruder_acceleration                        500              # Acceleration for retracts, mm/sec^2
 153 extruder_max_speed                           1000             # mm/sec NOTE only used for retracts
 154
 155 extruder_step_pin                            2.3              # Pin for extruder step signal
 156 extruder_dir_pin                             0.22             # Pin for extruder dir signal
 157 extruder_en_pin                              0.21             # Pin for extruder enable signal
 158 delta_current                                1.5              # Extruder stepper motor current
 159
 160 # Laser module configuration
 161 laser_module_enable                          false            # Whether to activate the laser module at all. All configuration is
 162                                                               # ignored if false.
 163 #laser_module_pin                             2.5             # this pin will be PWMed to control the laser. Only P2.0 - P2.5
 164                                                               # can be used since laser requires hardware PWM
 165 #laser_module_max_power                       0.8             # this is the maximum duty cycle that will be applied to the laser
 166 #laser_module_tickle_power                    0.0             # this duty cycle will be used for travel moves to keep the laser
 167                                                               # active without actually burning
 168 #laser_module_pwm_period                      20              # this sets the pwm frequency as the period in microseconds
 169
 170 # Hotend temperature control configuration
 171 temperature_control.hotend.enable            true             # Whether to activate this ( "hotend" ) module at all.
 172                                                               # All configuration is ignored if false.
 173 temperature_control.hotend.thermistor_pin    0.23             # Pin for the thermistor to read
 174 temperature_control.hotend.heater_pin        2.7              # Pin that controls the heater
 175 temperature_control.hotend.thermistor        EPCOS100K        # see src/modules/tools/temperaturecontrol/TemperatureControl.cpp:64
 176                                                               # for a list of valid thermistor names
 177 temperature_control.hotend.set_m_code        104              #
 178 temperature_control.hotend.set_and_wait_m_code 109            #
 179 temperature_control.hotend.designator        T                #
 180
 181 #temperature_control.hotend.p_factor         13.7             # permanenetly set the PID values after an auto pid
 182 #temperature_control.hotend.i_factor         0.097            #
 183 #temperature_control.hotend.d_factor         24               #
 184
 185 #temperature_control.hotend.max_pwm          64               # max pwm, 64 is a good value if driving a 12v resistor with 24v.
 186
 187 temperature_control.bed.enable               true             #
 188 temperature_control.bed.thermistor_pin       0.24             #
 189 temperature_control.bed.heater_pin           2.5              #
 190 temperature_control.bed.thermistor           Honeywell100K    # see src/modules/tools/temperaturecontrol/TemperatureControl.cpp:64
 191                                                               # for a list of valid thermistor names
 192 temperature_control.bed.set_m_code           140              #
 193 temperature_control.bed.set_and_wait_m_code  190              #
 194 temperature_control.bed.designator           B                #
 195
 196 #temperature_control.bed.bang_bang            false           # set to true to use bang bang control rather than PID
 197 #temperature_control.bed.hysteresis           2.0             # set to the temperature in degrees C to use as hysteresis
 198                                                               # when using bang bang
 199
 200 # Switch module for fan control
 201 switch.fan.enable                            true             #
 202 switch.fan.input_on_command                  M106             #
 203 switch.fan.input_off_command                 M107             #
 204 switch.fan.output_pin                        2.6              #
 205 switch.fan.output_type                       pwm              # pwm output settable with S parameter in the input_on_comand
 206 #switch.fan.max_pwm                           255              # set max pwm for the pin default is 255
 207
 208 #switch.misc.enable                           true             #
 209 #switch.misc.input_on_command                 M42              #
 210 #switch.misc.input_off_command                M43              #
 211 #switch.misc.output_pin                       2.4              #
 212 #switch.misc.output_type                      digital          # just an on or off pin
 213
 214 # Switch module for spindle control
 215 #switch.spindle.enable                        false            #
 216
 217 # Endstops
 218 endstops_enable                              true             # the endstop module is enabled by default and can be disabled here
 219 #corexy_homing                               false            # set to true if homing on a hbit or corexy
 220 alpha_min_endstop                            1.24^            # add a ! to invert if endstop is NO connected to ground
 221 alpha_max_endstop                            1.25^            #
 222 alpha_homing_direction                       home_to_min      # or set to home_to_max and set alpha_max
 223 alpha_min                                    0                # this gets loaded after homing when home_to_min is set
 224 alpha_max                                    200              # this gets loaded after homing when home_to_max is set
 225 beta_min_endstop                             1.26^            #
 226 beta_max_endstop                             1.27^            #
 227 beta_homing_direction                        home_to_min      #
 228 beta_min                                     0                #
 229 beta_max                                     200              #
 230 gamma_min_endstop                            1.28^            #
 231 gamma_max_endstop                            1.29^            #
 232 gamma_homing_direction                       home_to_min      #
 233 gamma_min                                    0                #
 234 gamma_max                                    200              #
 235
 236 alpha_fast_homing_rate_mm_s                  50               # feedrates in mm/second
 237 beta_fast_homing_rate_mm_s                   50               # "
 238 gamma_fast_homing_rate_mm_s                  4                # "
 239 alpha_slow_homing_rate_mm_s                  25               # "
 240 beta_slow_homing_rate_mm_s                   25               # "
 241 gamma_slow_homing_rate_mm_s                  2                # "
 242
 243 alpha_homing_retract_mm                      5                # distance in mm
 244 beta_homing_retract_mm                       5                # "
 245 gamma_homing_retract_mm                      1                # "
 246
 247 #endstop_debounce_count                       100              # uncomment if you get noise on your endstops
 248
 249 # Pause button
 250 pause_button_enable                          true             #
 251
 252 # Panel
 253 panel.enable                                 false             # set to true to enable the panel code
 254 panel.lcd                                    smoothiepanel     # set type of panel
 255 panel.encoder_a_pin                          3.25!^            # encoder pin
 256 panel.encoder_b_pin                          3.26!^            # encoder pin
 257
 258 # Example for reprap discount GLCD
 259 # on glcd EXP1 is to left and EXP2 is to right, pin 1 is bottom left, pin 2 is top left etc.
 260 # +5v is EXP1 pin 10, Gnd is EXP1 pin 9
 261 #panel.lcd                                   reprap_discount_glcd     #
 262 #panel.spi_channel                           0                 # spi channel to use  ; GLCD EXP1 Pins 3,5 (MOSI, SCLK)
 263 #panel.spi_cs_pin                            0.16              # spi chip select     ; GLCD EXP1 Pin 4
 264 #panel.encoder_a_pin                         3.25!^            # encoder pin         ; GLCD EXP2 Pin 3
 265 #panel.encoder_b_pin                         3.26!^            # encoder pin         ; GLCD EXP2 Pin 5
 266 #panel.click_button_pin                      1.30!^            # click button        ; GLCD EXP1 Pin 2
 267 #panel.buzz_pin                              1.31              # pin for buzzer      ; GLCD EXP1 Pin 1
 268 #panel.button_pause_pin                      2.11^             # kill/pause          ; GLCD EXP2 Pin 8 either
 269 #panel.back_button_pin                       2.11!^            # back button         ; GLCD EXP2 Pin 8 or
 270
 271 # pins used with other panels
 272 #panel.up_button_pin                         0.1!              # up button if used
 273 #panel.down_button_pin                       0.0!              # down button if used
 274 #panel.click_button_pin                      0.18!             # click button if used
 275
 276 panel.menu_offset                            0                 # some panels will need 1 here
 277
 278 panel.alpha_jog_feedrate                     6000              # x jogging feedrate in mm/min
 279 panel.beta_jog_feedrate                      6000              # y jogging feedrate in mm/min
 280 panel.gamma_jog_feedrate                     200               # z jogging feedrate in mm/min
 281
 282 panel.hotend_temperature                     185               # temp to set hotend when preheat is selected
 283 panel.bed_temperature                        60                # temp to set bed when preheat is selected
 284
 285 # Example of a custom menu entry, which will show up in the Custom entry.
 286 # NOTE _ gets converted to space in the menu and commands, | is used to separate multiple commands
 287 custom_menu.power_on.enable                true              #
 288 custom_menu.power_on.name                  Power_on          #
 289 custom_menu.power_on.command               M80               #
 290
 291 custom_menu.power_off.enable               true              #
 292 custom_menu.power_off.name                 Power_off         #
 293 custom_menu.power_off.command              M81               #
 294
 295 # Only needed on a smoothieboard
 296 currentcontrol_module_enable                 true             #
 297
 298 return_error_on_unhandled_gcode              false            #
 299
 300 # network settings
 301 network.enable                               false            # enable the ethernet network services
 302 network.webserver.enable                     true             # enable the webserver
 303 network.telnet.enable                        true             # enable the telnet server
 304 network.ip_address                           auto             # use dhcp to get ip address
 305 # uncomment the 3 below to manually setup ip address
 306 #network.ip_address                           192.168.3.222    # the IP address
 307 #network.ip_mask                              255.255.255.0    # the ip mask
 308 #network.ip_gateway                           192.168.3.1      # the gateway address
 309 #network.mac_override                         xx.xx.xx.xx.xx.xx  # override the mac address, only do this if you have a conflict
 310
 311 ### Beim Anfahren der Endschalter wird das Programm angehalten
 312 ### Bitte mit einer Version nach 24. Juli 2014 verwenden
 313 alpha_limit_enable                          true            # set to true to enable X min and max limit switches
 314 beta_limit_enable                           true            # set to true to enable Y min and max limit switches
 315 gamma_limit_enable                        true            # set to true to enable Z min and max limit switches
 316
 317 </pre>
 318
 319 == Workflow ==
 320 * Model (CAD)
 321 *: Erzeugen des Models mittels einer CAD-Software. (QCAD)
 322 * Fräsanweisungen (CAM)
 323 *: Erzeugen der Fräsanweisungen/Maschinenanweisungen mit einer CAM. Hierfür bietet sich die kommerzielle Windows Anwendung CamBam an. Eine ältere Version läuft auch mit Mono unter Linux. Achtung, nach 40 mal Starten schneidet die Anwendug Gcode ab. Wir suchen noch nach einer Open-Source Alternative.
 324 * Übertragen auf CNC-Controller Smoothieboard
 325 *: Per Dateiupload (Datenträger von Smoothieboard, SD-Karte)
 326
 327 === Parameter für verschiedene Werkstoffe ===
 328 {| border="1" cellpadding="10" cellspacing="0"
 329 ! Material
 330 ! Verfahrgeschwindigkeit
 331 ! Eintauchtiefe
 332 ! Eintauchgeschwindigkeit
 333 ! Fräskopf
 334 ! Spindeldrehzahl
 335 |-
 336 ! Aluminium
 337 | 90 mm/Min.
 338 | 0.6mm
 339 | 100 mm/Min.
 340 | 2mm
 341 |
 342 |-
 343 ! Polystyrol
 344 | 200 mm/Min.
 345 | 0.8mm
 346 | 100 mm/Min
 347 | 2mm
 348 | ~5500 1/Min (Stufe 3-4 Proxxon)
 349 |-
 350 ! Holz
 351 | <x>mm/Min.
 352 | <y>mm
 353 | <z>mm/Min.
 354 | <d>mm
 355 |
 356 |}
 357
 358 == Archiv ==
 359
 360 === Rechner ===
 361 * AT-Industrie-PC-Gehäuse
 362 * Full-size ISA Intel Rechner 233 MHz CPU
 363 ** PIA-652DV 2.4 [ftp://ftp.arbor.com.tw/pub/manual/Manuals/PIA%20Series/pia-652-20.pdf Manual]
 364 ** 48 MB RAM (werden nur erkannt, es stecken mehr drin, EDO, sowie SD-RAM)
 365 * [[CNC-Fräse#MPK3|MPK3-Karte]]
 366 * Netzwerk-Karte
 367 * Zu viele Lüfter
 368 * CD-Laufwerk
 369 * Disketten-Laufwerk
 370 * EIN/AUS-Schalter an der Front
 371 * POWER und NOT-AUS-Taster für die Spindel an der Front
 372
 373 * 15" TFT 1024*768
 374 * Cherry-Tastatur und Kugelmaus
 375
 376 ==== MPK3 ====
 377 * Full-size ISA-Karte mit zwei D-Sub-Ausgängen an der Slotblende, Die große Buchse -> Fräse, die Kleine -> ?
 378 * Versorgt die Motoren der Fräse (mit Ausnahme der Spindel) direkt mit Strom
 379 * Anschluss erfolgte mit einer Kabelpeitsche von einem 25-Pol D-Sub-Stecker auf drei 9-Pol D-Sub-Stecker (einer pro Achse)
 380
 381 === Software ===
 382 * Win 98 SE
 383
 384 ==== Trimeta EdiTasc ====
 385 * Steuert die Fräse, schaltet Spindel ein/aus etc.
 386 * Lädt .ncp ("Zwischenformat) und .plt (hpgl)
 387 * Zeigt Pfade und Position (Nullpunkt, Spindelposition)
 388 * Kann simulieren
 389 * Papierdoku vorhanden
 390
 391 ==== isy3 ====
 392 * neueste installierte Version der isy-Programme (es gibt noch isy, isy1 und isy2)
 393 * DOS-Software
 394
 395
 396 === ISA <-> LPT ===
 397 Schaltungsbasteleien - TU Chemnitz
 398
 399 http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/bastelecke/Rund%20um%20den%20PC/LPTISA/
 400
 401 http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/messtech/
 402
 403 === Kompatibilität der MPK3 mit [http://www.linuxcnc.org/ LinuxCNC] ===
 404 * [http://wiki.linuxcnc.org/cgi-bin/wiki.pl?EMC2_Supported_Hardware Supported Hardware]
 405 * Zwei irc chatlogs, sucht nach "bagi"
 406 ** http://psha.org.ru/irc/%23emc/2005-04-05.html
 407 *** <bagi> the current for each coil of the motor (2 coils - bipolar ) has to be set with one 8-Bit Port per coil.
 408 *** <cradek> that should be an easy modification to emcmot.c
 409 ** http://psha.org.ru/irc/%23emc/2005-04-12.html
 410 *** <bagi>  at the moment there is no driver for this card. it is an ISA PCB for 3  Steppers. for each motor 2 L292 and 2 8Bit for the current of the 2  coils.
 411
 412 == Weblinks ==
 413 * [http://smoothieware.org/ Smoothieboard Projektwebseite]
 414 * [http://www.cambam.info/ Cambam Webseite]
 415 * [http://en.wikipedia.org/wiki/G-code GCodes (allgemein)]
 416 * [http://reprap.org/wiki/G-code GCodes (reprap)]
 417 * [http://smoothieware.org/supported-g-codes Vom Smoothieboard unterstützte GCodes (unvollständig)]
 418
 419 [[Kategorie:Infrastruktur]]
 420 [[Kategorie:Hardware]]