Heute komme ich zum vorerst letzten Teil der Reihe um den Aufbau der CNC-Fräse.

Was tatsächlich noch gefehlt hat, war eine Art Bedieneinheit.
Dazu hatte ich mir folgendes Vorgestellt:

Eine irgendwie geartete Schalttafel soll die Stromaufnahme der Spindel anzeigen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie stark die Spindel ausgelastet ist. Bleibt die Spindel aus irgendeinem Fehler oder wegen zu starker Zustellung stehen, bricht die Maschine den Fräser ab. Der günstige Frequenzumrichter hat leider keine Ausgabeleitung für ein Überlastsignal.

Außerdem sollen Blaseluft, Kühlwasser, und Absaugung mit der Spindel zusammen automatisch Ein- und Aesgeschaltet werden sollen, oder wahlweise auch manuell Ein- und Abgeschaltet werden können. Beim Aufbau der Steuerung ganz am Anfang habe ich dazu schon etwas vorbereitet.
Auch existiert schon eine dicke Leitung und eine Steuerleitung für Schwachstromsignale, die bis hier zunächst provisorisch mit Wagoklemmen verbunden wurde, um die Steckdosen für das Zubehör am Schaltkasten in Funktion zu bringen, und einen Probebetrieb zu ermöglichen.

Zunächst musste ich die Skizze von damals wiederfinden, auf der ich Notizen angelegt hatte wie das denn später mal angeschlossen werden solle.

Ein Stück Brüstungs-Kabelkanal wird diesmal als Gehäuse verwendet, hinein kommen 3 Farbige Wippschalter für Staubsauger, Wasserpumpe und Luftpumpe, zwei Notschalter (Not-Aus und Not-Stopp), ein Schlüsselschalter und die oben beschriebene Stromanzeige.

Hier die Verkabelung an den Schaltern. Es hat sich gezeigt, dass das manuelle Schalten des Staubsaugermotors die Wippschalter überfordert, wenn nur einer der beiden Schaltkontakte benutzt wird. Den roten Schalter musste ich leider nach kurzer Zeit nochmal austauschen, und diesmal beide Kontakte parallelschalten.

Zusätzlich habe ich noch einen Betriebsstundenzähler eingebaut, um ggf. einen Überblick über notwendige Wartungen und dergleichen zu haben.

Bei der Stromanzeige bin ich noch nicht so richtig sicher, ob die so hilfreich ist, wie ich mir das vorstelle. Das werden dann weitere Erfahrungen im Betrieb der Maschine zeigen müssen.

Mit Ende des Jahres 2019 habe ich auch so im großen und ganzen den Aufbau der CNC-Fräse abgeschlossen, zumindest was die Maschine selbst betrifft. 22

Weiter gehts hier mit der CNC-Fräse.

Nachdem im Teil 1 schon zur Einleitung vorgegriffen wurde, hier also was nach 2017 so passiert ist.
Es ging dann weiter mit dem Schaltschrank.

In diesem (doch etwas sehr knapp bemessenen) Schaltschrank soll die ganze Steuerung verschwinden.
Zunächst ein paar vorbereitende Dinge nachdem ungefähr klar wurde, wie die Lage der Bauteile auf der Montageplatte sein wird. Die Elektronik wird etwas Abwärme erzeugen, also braucht es da etwas Luftdurchsatz. Zwei 120mm Lüfter passen in die Seitenwand, die dafür Ausschnitte bekommt.

Als Versorgungstechniker nervt es mich total, das man in Schaltschränken in dunklen Kellergängen oft nicht gescheit sehen kann. Deshalb kommt da gleich erstmal eine Schaltschrankbeleuchtung aus LED-Klebeband rein.

Die Schrittmotortreiber werden mit 24V betrieben, die Lüfter brauchen 12 (es gibt 24V Lüfter, sind aber deutlich teurer), daher sorgt eine kleine Elektronik für die Erzeugung von 12V für Lüfter und Beleuchtung, mit dem Aktivierungssignal für die Schrittmotorendstufen wird per Transistor die Lüftung zusammen mit dem Schrittmotoren eingeschaltet. Bei Stillstand der Maschine gehen die Lüfter aus und saugen so hoffentlich weniger Staub ins Gehäuse.

Der 3D-Drucker macht sich auch hier wieder einmal Nützlich, denn die ganzen Halterungen für die kleine Zusatzplatine, für die Parallelport-Karte, für das Netzteil und oben auch für die Klemmleisten ermöglichen einen kompakten Aufbau.

Nachdem nun weitgehend alles komplett ist, habe ich dann mal die Motoren auf dem Tisch angeschlossen und einen Motorhalter für den Z-Achsen Motor gedruckt, den Motor montiert und das Zusammenspiel aus Hardware und LinuxCNC-Steuerung eingerichtet. Dabei konnten dann auch erste Fahrversuche mit dem Schrittmotor und der Z-Achse gemacht werden um abzuschätzen welche Fahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungen möglich sein werden. Die Maschine wird aufgrund des Aufbaus schon ein paar Zentner wiegen. Den Probeaufbau auf dem Tisch kann man im ersten Bild des ersten Beitrags sehen.

Nun ist erstmal alles im Kasten, zum Abschluss des Schaltschranks habe ich noch eine Kabelabfangung für die obere Kabeleinführung entworfen und mit meinem 3D-Drucker gedruckt, und die ersten Leitungen vorbereitet für den späteren Anschluss an der Maschine.

Die Klemmen haben eine transparente Isolierabdeckung (die hier im Bild noch nicht aufgesteckt ist), und das Loch bekommt natürlich auch noch einen Deckel mit kleinen Kabelauslässen.

Damit ist die Steuerung soweit komplett vorbereitet.

Ich war in letzter Zeit ja etwas nachlässig hier mit meinen Berichten.

Daher gibts jetzt eine kleine Rückschau zu meinem Langzeitprojekt CNC-Fräse.
Eigentlich auch, weil ich beim sichten der Fotos eins gefunden habe, was heute genau 1 Jahr alt ist.

Los gings natürlich schon viel früher, denn so ein Projekt bindet man sich ja nicht einfach mal so ans Bein.
Das mit dem 3D-Druck hat man ja auch irgendwann mal durchgespielt, und nach einem Intermezzo mit dem K40 Laser, der seitdem ab und an bei Bedarf seine Dienste tut, muss man seine Möglichkeiten ja auch weiterentwickeln.

Manchmal könnte man einfach besser ein Bauteil als Metall gebrauchen. Hitzebeständigkeit, Abriebfestigkeit, da gibts bei den Kunststoffen ja Grenzen. Additive Fertigung bei Metall ist (2019) noch ziemlich kostspielig, käuflich zu erwerbende CNC-Fräsen die mehr als nur Holz verarbeiten können allerdings auch.

Geil wär das aber trotzdem schon, also entstand so langsam ein Plan, und eine Abbildung davon im CAD, wie das denn aussehen könnte. Ich wollte etwas stabiles. Und selberbauen muss auch, und schon auch weil Leute meinen, das man das nicht einfach aus stahlrohren zusammenschweißen kann, schon allein deshalb müsste man das eigentlich so machen.

Am Ende hatte das lange Zeit zum reifen, sowas überstürzt man ja nicht.
Stahl ist zwar schwerer als Aluminium, aber auch Fester. Wenn man da Leichtbau mit Hohlprofilen macht, dann nimmt sich das am Gewicht vs. Stabilität doch gar nicht viel. Irgendwie muss das ja auch groß sein nachher, sonst nervt das, weil man natürlich gleich mit dem nächstbesten Teil 1cm mehr Verfahrweg braucht als die gerade gebaute Maschine fahren kann.

Und dann könnte das nicht viel kosten, also lotet man so langsam aus, welche Bauteile man verwenden könnte, und summiert die Komponenten in einer Tabelle auf, und kommt beim unvollständigen Überschlagen gleich auf einen vierstelligen Betrag.

Mit tagelangem suchen und Preise vergleichen ergoss sich dann Woche für Woche ein Strom aus kleinen und großen, leichten und schweren Paketen mit Bauteilen, Leitungen, Metallteilen und sammelte sich an.

Aus November 2017 stammt das Foto mit dem Fräsmotor.

Aus Kostengründen kommt also die übliche „China Frässpindel“ in der 1,5KW ausführung, einfache 4Nm Schrittmotoren, billigste TB6600 Motorendstufen und eine Parallelportkarte, 20mm Rundführungen mit Unterstützungsprofil zum Einsatz, zumindestens habe ich aber bei den Antrieben richtige Kugelgewindespindeln und Festlager/Loslager Lagerböcke besorgt.
Als Steuerung muss ein ausgemustertes Mainboard mit einem etwas altbackenen Intel Atom D510 quadcore Prozessor herhalten, das wurde woanders beim aufrüsten frei. Das schicke kleine Gehäuse hatte ich für ein Projekt angeschafft aber dieses nie umgesetzt. Die Maschinensteuerung soll LinuxCNC übernehmen.

Über den Jahreswechsel hab ich dann schon mal angefangen etwas handfesteres vorzubereiten. Ich habe 10mm Stahlplatten bestellt für die Z-Achse und schon mal ein paar Bohrungen gemacht.

Die vielen Löcher und Gewinde machen doch ganz schön die Dreck und Arbeit, und am Ende ist das manuelle Arbeiten nicht immer so Präzise wie man sich das erhofft hatte.

Ohne die Späne und mit den Schrauben sieht das doch schon ganz manierlich aus.
Das auf dem Foto ist eine vom zwei Platten, mit den Führungen und Antriebsspindel und Fräsmotor sieht das dann (später, im Sommer 2018 mit dann montiertem Schrittmotor) so aus:

Das war es dann erst einmal für den ersten Teil über die Teile für das Fräsenprojekt im Jahr 2017.