CNC-Fräse.mw

   1 {{Hardware
   2 |kontakt = {{Benutzer|comawill}}, {{Benutzer|adnc}}, {{Benutzer|Kasalehlia}}, {{Benutzer|larsan}}
   3 |status = wip
   4 |ort = Werkstatt
   5 |beschreibung = CNC-Fräse
   6 |bild = CNC_mill_meeting.jpg
   7 |bildbeschreibung = erste Inbetriebnahme, noch auf dem Frickelraumtisch
   8 |links = <!--optional-->
   9 |usage = Benutzung erst nach Einweisung. Kaputtmachen und Reparieren nur von Spezialexperten.
  10 }}
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  12 {{Hinweis|Diese Seite befindet im Aufbau, es können Platzhalter vorkommen und wichtige Informationen fehlen. Inhaltliche Bearbeitungen und Ergänzungen, sowie Formatierungen sind ausdrücklich erwünscht.}}
  13
  14 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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  16 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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  18 Stand 27.06.2014: Wir haben uns ein eigenes Smoothieboard 5X zugelegt, das wird derzeit in Betrieb genommen.
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  20 == Überblick ==
  21 === Fräse ===
  22 Es handelt sich um (Stand 2014) eine etwa 15 Jahre alte Isel Automation Flachbett Tischfräse CNC Multi K.
  23 Kaum gebraucht und vermutlich seit ~9 Jahren nicht mehr in Betrieb gewesen, bevor sie 2014 zu uns kam.
  24 * Arbeitsbereich: 330*500*90 mm
  25 * Kugelgewindetriebe
  26 * Zwei Endschalter pro Achse
  27 * Derzeit zwei Frässpindeln verfügbar
  28 ** <s>[[CNC-Fräse#HF-Spindel|Hochfrequenzspindel]]</s> defekt, siehe [https://gitli.stratum0.org/stratum0/TUWAT/-/issues/10 TUWAT]
  29 ** [[CNC-Fräse#Proxxon|Proxxon]]
  30 ** Kress
  31 * NEMA23 Schrittmotoren der Firma Nanotec [http://de.nanotec.com/fileadmin/files/Datenblaetter/Schrittmotoren/ST5918/ST5918M3008-A.pdf 4T5618M3300]
  32
  33 ==== Motoranschlüsse an der Fräse ====
  34 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.
  35 Pinbelegung D-Sub DE-9 Buchsen
  36
  37  1. Pol A
  38  2. Pol /A
  39  3. Pol B
  40  4. Pol /B
  41  5.
  42  6.
  43  7.
  44  8.
  45  9.
  46
  47
  48 In der Fräse selbst steckt keine Logik, die Achsen werden über drei D-Sub-Buchsen aus der Fräse herausgeführt.
  49 [[Datei:CNC-Pinbelegungen auf dem 25Pin-Kabel.pdf|thumb|Die etwas komische Belegung der CNC-Fräse]]
  50 ==== Endschalter ====
  51 * X-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
  52 * Y-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
  53 * Z-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
  54
  55 Die Entschalter mit NC (Normally Connected) an den jeweiligen D-Sub DE-9 Buchsen mit den Pins 5 (Common), 7 und 9 angeschlossen.
  56 Auf dem 25-Pol Kabel ist allerdings Pin 9 Common. Das sollte sich durch umlöten der Stecker an der CNC-Fräse aber ändern lassen.
  57
  58 === Werkzeuge ===
  59 ==== Proxxon ====
  60 * 230V, 100W
  61 * 20k 1/min direkt am Gerät stufenlos verstellbar
  62 * Wird direkt an den Rechner angeschlossen
  63 * Mit Aufnahmen für verschiedene Einsatz-Durchmesser bis 3.2 mm
  64 * Das vordere Lager wurde durch Proxxon kostenlos getauscht und ist somit wieder i.O.
  65
  66 ==== HF-Spindel ====
  67 * 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.
  68 * 50k 1/min
  69
  70 ==== Werkzeug-Einsätze ====
  71 * Siehe Bilder
  72
  73 * Als Beispiel könnten diese [http://tumblebeer.com/upgrayedd/ Spannpratzen] dienen.
  74 ** Vorstellung von 7 [http://makezine.com/2016/06/20/7-cnc-fixturing-tips-small-shop/ Befestigungsmöglichkeiten] von Werkstücken im CNC-Umfeld.
  75
  76 === Misc ===
  77 * Produktnr. 148508
  78 * Ident 9911 00042
  79
  80 * [https://www.dropbox.com/sc/48b807yucui78j6/YiSdTUa890 Unsortierte Bilder]
  81
  82 == Erste Experimente ==
  83 [[Datei:CNC-Experimente.JPG|thumb|Erste CNC Experimente]]
  84 * Anschluss an ein [http://smoothieware.org/ SmoothieBoard]
  85 * Config angepasst (Siehe Upload von larsan)
  86 * Mit Eagle und [http://www.pcbgcode.org/ pcb-gcode] gcode erzeugt, auf SmoothieBoard übertragen und ausgeführt
  87 * Noch einige Probleme mit der Einstellung der Höhe(Z-Achse), da der Kleber unter der Platine etwas uneben war
  88
  89 === Smoothieboard config ===
  90 [[Datei:Smoothieboard 5x new.jpg|thumb|Smoothieboard 5X frisch aus der Verpackung, ohne aufgelötete Kontakte.]]
  91
  92
  93 Eine erste config fürs Smoothieboard, liegt als ''config'' im Rootverzeichnis der µSD-Karte:
  94
  95 <pre style="height:200px;overflow-y:scroll;">
  96 # NOTE Lines must not exceed 132 characters
  97 # Robot module configurations : general handling of movement G-codes and slicing into moves
  98 default_feed_rate                            200             # Default rate ( mm/minute ) for G1/G2/G3 moves
  99 default_seek_rate                            600             # Default rate ( mm/minute ) for G0 moves
 100 mm_per_arc_segment                           0.5              # Arcs are cut into segments ( lines ), this is the length for
 101                                                               # these segments.  Smaller values mean more resolution,
 102                                                               # higher values mean faster computation
 103 mm_per_line_segment                          5                # Lines can be cut into segments ( not usefull with cartesian
 104                                                               # coordinates robots ).
 105
 106 # Arm solution configuration : Cartesian robot. Translates mm positions into stepper positions
 107 alpha_steps_per_mm                           800             # Steps per mm for alpha stepper
 108 beta_steps_per_mm                            800             # Steps per mm for beta stepper
 109 gamma_steps_per_mm                           800             # Steps per mm for gamma stepper
 110
 111 # Planner module configuration : Look-ahead and acceleration configuration
 112 planner_queue_size                           32               # DO NOT CHANGE THIS UNLESS YOU KNOW EXACTLY WHAT YOU ARE DOING
 113 acceleration                                 500             # Acceleration in mm/second/second.
 114 acceleration_ticks_per_second                1000             # Number of times per second the speed is updated
 115 junction_deviation                           0.05             # Similar to the old "max_jerk", in millimeters,
 116                                                               # see https://github.com/grbl/grbl/blob/master/planner.c#L409
 117                                                               # and https://github.com/grbl/grbl/wiki/Configuring-Grbl-v0.8
 118                                                               # Lower values mean being more careful, higher values means being
 119                                                               # faster and have more jerk
 120 #minimum_planner_speed                       0.0              # sets the minimum planner speed in mm/sec
 121
 122 # Stepper module configuration
 123 microseconds_per_step_pulse                  1                # Duration of step pulses to stepper drivers, in microseconds
 124 minimum_steps_per_minute                     1200             # Never step slower than this
 125 base_stepping_frequency                      100000           # Base frequency for stepping, higher gives smoother movement
 126
 127 # Cartesian axis speed limits
 128 x_axis_max_speed                             1500             # mm/min
 129 y_axis_max_speed                             1500             # mm/min
 130 z_axis_max_speed                             300              # mm/min
 131
 132 # Stepper module pins ( ports, and pin numbers, appending "!" to the number will invert a pin )
 133 alpha_step_pin                               2.0              # Pin for alpha stepper step signal
 134 alpha_dir_pin                                0.5              # Pin for alpha stepper direction
 135 alpha_en_pin                                 0.4              # Pin for alpha enable pin
 136 alpha_current                                1.0              # X stepper motor current
 137 alpha_max_rate                               1500.0           # mm/min
 138
 139 beta_step_pin                                2.1              # Pin for beta stepper step signal
 140 beta_dir_pin                                 0.11             # Pin for beta stepper direction
 141 beta_en_pin                                  0.10             # Pin for beta enable
 142 beta_current                                 1.0              # Y stepper motor current
 143 beta_max_rate                                1500.0           # mm/min
 144
 145 gamma_step_pin                               2.2              # Pin for gamma stepper step signal
 146 gamma_dir_pin                                0.20             # Pin for gamma stepper direction
 147 gamma_en_pin                                 0.19             # Pin for gamma enable
 148 gamma_current                                1.0              # Z stepper motor current
 149 gamma_max_rate                               300.0            # mm/min
 150
 151 # Serial communications configuration ( baud rate default to 9600 if undefined )
 152 uart0.baud_rate                              115200           # Baud rate for the default hardware serial port
 153 second_usb_serial_enable                     false            # This enables a second usb serial port (to have both pronterface
 154                                                               # and a terminal connected)
 155 #leds_disable                                true             # disable using leds after config loaded
 156
 157
 158 # Extruder module configuration
 159 extruder_module_enable                       true             # Whether to activate the extruder module at all. All configuration
 160                                                               # is ignored if false
 161 extruder_steps_per_mm                        140              # Steps per mm for extruder stepper
 162 extruder_default_feed_rate                   600              # Default rate ( mm/minute ) for moves where only the extruder moves
 163 extruder_acceleration                        500              # Acceleration for retracts, mm/sec^2
 164 extruder_max_speed                           1000             # mm/sec NOTE only used for retracts
 165
 166 extruder_step_pin                            2.3              # Pin for extruder step signal
 167 extruder_dir_pin                             0.22             # Pin for extruder dir signal
 168 extruder_en_pin                              0.21             # Pin for extruder enable signal
 169 delta_current                                1.5              # Extruder stepper motor current
 170
 171 # Laser module configuration
 172 laser_module_enable                          false            # Whether to activate the laser module at all. All configuration is
 173                                                               # ignored if false.
 174 #laser_module_pin                             2.5             # this pin will be PWMed to control the laser. Only P2.0 - P2.5
 175                                                               # can be used since laser requires hardware PWM
 176 #laser_module_max_power                       0.8             # this is the maximum duty cycle that will be applied to the laser
 177 #laser_module_tickle_power                    0.0             # this duty cycle will be used for travel moves to keep the laser
 178                                                               # active without actually burning
 179 #laser_module_pwm_period                      20              # this sets the pwm frequency as the period in microseconds
 180
 181 # Hotend temperature control configuration
 182 temperature_control.hotend.enable            true             # Whether to activate this ( "hotend" ) module at all.
 183                                                               # All configuration is ignored if false.
 184 temperature_control.hotend.thermistor_pin    0.23             # Pin for the thermistor to read
 185 temperature_control.hotend.heater_pin        2.7              # Pin that controls the heater
 186 temperature_control.hotend.thermistor        EPCOS100K        # see src/modules/tools/temperaturecontrol/TemperatureControl.cpp:64
 187                                                               # for a list of valid thermistor names
 188 temperature_control.hotend.set_m_code        104              #
 189 temperature_control.hotend.set_and_wait_m_code 109            #
 190 temperature_control.hotend.designator        T                #
 191
 192 #temperature_control.hotend.p_factor         13.7             # permanenetly set the PID values after an auto pid
 193 #temperature_control.hotend.i_factor         0.097            #
 194 #temperature_control.hotend.d_factor         24               #
 195
 196 #temperature_control.hotend.max_pwm          64               # max pwm, 64 is a good value if driving a 12v resistor with 24v.
 197
 198 temperature_control.bed.enable               true             #
 199 temperature_control.bed.thermistor_pin       0.24             #
 200 temperature_control.bed.heater_pin           2.5              #
 201 temperature_control.bed.thermistor           Honeywell100K    # see src/modules/tools/temperaturecontrol/TemperatureControl.cpp:64
 202                                                               # for a list of valid thermistor names
 203 temperature_control.bed.set_m_code           140              #
 204 temperature_control.bed.set_and_wait_m_code  190              #
 205 temperature_control.bed.designator           B                #
 206
 207 #temperature_control.bed.bang_bang            false           # set to true to use bang bang control rather than PID
 208 #temperature_control.bed.hysteresis           2.0             # set to the temperature in degrees C to use as hysteresis
 209                                                               # when using bang bang
 210
 211 # Switch module for fan control
 212 switch.fan.enable                            true             #
 213 switch.fan.input_on_command                  M106             #
 214 switch.fan.input_off_command                 M107             #
 215 switch.fan.output_pin                        2.6              #
 216 switch.fan.output_type                       pwm              # pwm output settable with S parameter in the input_on_comand
 217 #switch.fan.max_pwm                           255              # set max pwm for the pin default is 255
 218
 219 #switch.misc.enable                           true             #
 220 #switch.misc.input_on_command                 M42              #
 221 #switch.misc.input_off_command                M43              #
 222 #switch.misc.output_pin                       2.4              #
 223 #switch.misc.output_type                      digital          # just an on or off pin
 224
 225 # Switch module for spindle control
 226 #switch.spindle.enable                        false            #
 227
 228 # Endstops
 229 endstops_enable                              true             # the endstop module is enabled by default and can be disabled here
 230 #corexy_homing                               false            # set to true if homing on a hbit or corexy
 231 alpha_min_endstop                            1.24^            # add a ! to invert if endstop is NO connected to ground
 232 alpha_max_endstop                            1.25^            #
 233 alpha_homing_direction                       home_to_min      # or set to home_to_max and set alpha_max
 234 alpha_min                                    0                # this gets loaded after homing when home_to_min is set
 235 alpha_max                                    200              # this gets loaded after homing when home_to_max is set
 236 beta_min_endstop                             1.26^            #
 237 beta_max_endstop                             1.27^            #
 238 beta_homing_direction                        home_to_min      #
 239 beta_min                                     0                #
 240 beta_max                                     200              #
 241 gamma_min_endstop                            1.28^            #
 242 gamma_max_endstop                            1.29^            #
 243 gamma_homing_direction                       home_to_min      #
 244 gamma_min                                    0                #
 245 gamma_max                                    200              #
 246
 247 alpha_fast_homing_rate_mm_s                  50               # feedrates in mm/second
 248 beta_fast_homing_rate_mm_s                   50               # "
 249 gamma_fast_homing_rate_mm_s                  4                # "
 250 alpha_slow_homing_rate_mm_s                  25               # "
 251 beta_slow_homing_rate_mm_s                   25               # "
 252 gamma_slow_homing_rate_mm_s                  2                # "
 253
 254 alpha_homing_retract_mm                      5                # distance in mm
 255 beta_homing_retract_mm                       5                # "
 256 gamma_homing_retract_mm                      1                # "
 257
 258 #endstop_debounce_count                       100              # uncomment if you get noise on your endstops
 259
 260 # Pause button
 261 pause_button_enable                          true             #
 262
 263 # Panel
 264 panel.enable                                 false             # set to true to enable the panel code
 265 panel.lcd                                    smoothiepanel     # set type of panel
 266 panel.encoder_a_pin                          3.25!^            # encoder pin
 267 panel.encoder_b_pin                          3.26!^            # encoder pin
 268
 269 # Example for reprap discount GLCD
 270 # on glcd EXP1 is to left and EXP2 is to right, pin 1 is bottom left, pin 2 is top left etc.
 271 # +5v is EXP1 pin 10, Gnd is EXP1 pin 9
 272 #panel.lcd                                   reprap_discount_glcd     #
 273 #panel.spi_channel                           0                 # spi channel to use  ; GLCD EXP1 Pins 3,5 (MOSI, SCLK)
 274 #panel.spi_cs_pin                            0.16              # spi chip select     ; GLCD EXP1 Pin 4
 275 #panel.encoder_a_pin                         3.25!^            # encoder pin         ; GLCD EXP2 Pin 3
 276 #panel.encoder_b_pin                         3.26!^            # encoder pin         ; GLCD EXP2 Pin 5
 277 #panel.click_button_pin                      1.30!^            # click button        ; GLCD EXP1 Pin 2
 278 #panel.buzz_pin                              1.31              # pin for buzzer      ; GLCD EXP1 Pin 1
 279 #panel.button_pause_pin                      2.11^             # kill/pause          ; GLCD EXP2 Pin 8 either
 280 #panel.back_button_pin                       2.11!^            # back button         ; GLCD EXP2 Pin 8 or
 281
 282 # pins used with other panels
 283 #panel.up_button_pin                         0.1!              # up button if used
 284 #panel.down_button_pin                       0.0!              # down button if used
 285 #panel.click_button_pin                      0.18!             # click button if used
 286
 287 panel.menu_offset                            0                 # some panels will need 1 here
 288
 289 panel.alpha_jog_feedrate                     1000              # x jogging feedrate in mm/min
 290 panel.beta_jog_feedrate                      1000              # y jogging feedrate in mm/min
 291 panel.gamma_jog_feedrate                     200               # z jogging feedrate in mm/min
 292
 293 panel.hotend_temperature                     185               # temp to set hotend when preheat is selected
 294 panel.bed_temperature                        60                # temp to set bed when preheat is selected
 295
 296 # Example of a custom menu entry, which will show up in the Custom entry.
 297 # NOTE _ gets converted to space in the menu and commands, | is used to separate multiple commands
 298 custom_menu.power_on.enable                true              #
 299 custom_menu.power_on.name                  Power_on          #
 300 custom_menu.power_on.command               M80               #
 301
 302 custom_menu.power_off.enable               true              #
 303 custom_menu.power_off.name                 Power_off         #
 304 custom_menu.power_off.command              M81               #
 305
 306 # Only needed on a smoothieboard
 307 currentcontrol_module_enable                 true             #
 308
 309 return_error_on_unhandled_gcode              false            #
 310
 311 # network settings
 312 network.enable true
 313 # enable the ethernet network services
 314 network.webserver.enable                     true             # enable the webserver
 315 network.telnet.enable                        true             # enable the telnet server
 316 #network.ip_address                           auto             # use dhcp to get ip address
 317 # uncomment the 3 below to manually setup ip address
 318 network.ip_address                           192.168.178.222    # the IP address
 319 network.ip_mask                              255.255.254.0    # the ip mask
 320 network.ip_gateway                           192.168.178.1      # the gateway address
 321 #network.mac_override                         xx.xx.xx.xx.xx.xx  # override the mac address, only do this if you have a conflict
 322
 323 </pre>
 324
 325 == Workflow ==
 326 # '''Model (CAD)'''
 327 #* Erzeugen des Models mittels einer CAD-Software.
 328 #** 3D
 329 #*** [http://freecadweb.org/ FreeCAD]
 330 #*** [http://librecad.org/ LibreCAD]
 331 #*** [http://www.openscad.org/ OpenSCAD]
 332 #*** [http://www.blender.org/ Blender]
 333 #*** [https://www.autodesk.com/products/fusion-360/overview Fusion 360] - [[CNC-Fräse/Fusion360|installiert auf Stratux]]
 334 #** 2D
 335 #*** [http://www.qcad.org/ QCAD]
 336 #*** [http://www.openscad.org/ OpenSCAD]
 337 #*** [http://www.inkscape.org/ Inkscape]
 338 # '''Fräsanweisungen (CAM)'''
 339 #: Erzeugen der Fräsanweisungen/Maschinenanweisungen mit einer CAM.
 340 #: Wir suchen noch nach einer brauchbaren Open-Source Lösung.
 341 #* [http://www.cambam.info/ CamBam] (kommerziell, Windows): Es gibt eine ältere Mono Version für Linux. Die Demo schneidet nach 40 mal Starten Gcode ab.
 342 #**CamBam ist auf [[Stratux]] installiert
 343 #* [https://wiki.freecadweb.org/Path_Workbench FreeCAD mit Path Workbench]
 344 #* [http://pycam.sourceforge.net/ PyCAM] (open source, plattformunabhängig): Sieht im Vergleich zu aktuellen kommerziellen Lösungen alt aus und ist bisweilen recht langsam.
 345 #* [https://github.com/Heeks/heekscad HeeksCAD] (open source, Windows/Linux):
 346 #* [http://cam.autodesk.de/inventor-hsm/ Inventor HSM] (kommerziell, Windows 64bit): Gibt für Studenten eine 3-Jahres Lizenz kostenlos, aber mit viel DRM.
 347 #* [http://flatcam.org/ FlatCam] Tool zur Generierung von Maschinencode für das [[CNC-Fräse/Isolationsfräsen]].
 348 #* [http://jscut.org/ jscut], SVG nach GCode, läuft im Browser, [https://github.com/tbfleming/jscut Open Source auf GitHub]
 349 #* [https://inkscape.org Inkscape] mit GCodetools-Plugin ([https://www.norwegiancreations.com/2015/08/an-intro-to-g-code-and-how-to-generate-it-using-inkscape/ Tutorial])
 350 #* [https://github.com/stratum0/CNCmilling Eigenbau by Drahflow] Python-Script für Umwandlung von Tiefenkarten in G-Code.
 351 # '''Simulation'''
 352 #* Eine Simulation der Fräsanweisungen kann bei Bedarf mit [http://camotics.org/ CAMotics] durchgeführt werden
 353 #* Kleinere G-Code Dateien simuliert auch http://nraynaud.github.io/webgcode/
 354 # '''Übertragen auf CNC-Controller Smoothieboard'''
 355 #* Per Dateiupload (Datenträger von Smoothieboard, SD-Karte) [http://192.168.178.222 SmoothieControl]
 356 #** notfalls kann man das SmoothieBoard auch über USB mit dem Befehl <code>net</code> in Pronterface oder über die serielle Konsole nach seiner IP-Adresse fragen
 357 # '''Koordinatensystem der Fräse setzen'''
 358 #*Fräse per Smoothie WebApp auf den gewünschten Nullpunkt fahren
 359 #*per Webapp den G-Code "G92 X0 Y0 Z0" senden (Setzt aktuelle Position als X:0, Y:0, Z:0 im globalen Koordinatensystem.)
 360 # '''Fräsen'''
 361 === Parameter für verschiedene Werkstoffe ===
 362 Parameter finden sich sind auf der Unterseite [[CNC-Fräse/Parameter]]
 363
 364 == Steuern des Smoothieboards ==
 365 * Per seriell Verbindung über Konsole "screen /dev/ttyACM0 115200", oder Pronterface GUI
 366 * Per Netzwerkverbindung über Konsole mit Telnet, oder Http Web UI
 367 * Mittlerweile existiert sogar eine Android App [https://gitlab.com/damfle/SmoothieControl SmoothieControl]
 368
 369 * [https://github.com/vlachoudis/bCNC bCNC] ermöglicht das Senden von GCODE-Anweisungen und Visualisierung der Fräsbahnen in einer GUI.
 370
 371 == Weblinks ==
 372 * [http://smoothieware.org/ Smoothieboard Projektwebseite]
 373 * [http://www.cambam.info/ Cambam Webseite]
 374 * [http://en.wikipedia.org/wiki/G-code GCodes (allgemein)]
 375 * [http://reprap.org/wiki/G-code GCodes (reprap)]
 376 * [http://smoothieware.org/supported-g-codes Vom Smoothieboard unterstützte GCodes (unvollständig)]
 377
 378 [[Kategorie:Infrastruktur]]
 379 [[Kategorie:CNC-Fräse]]