26 Feb

CNC Center Mark I (DIY GANTRY CNC Fräse)

06.01.2019

Es ist wieder still geworden da ich mich die letzten Monate in ein neues Großprojekt gestürzt habe. Da ich in der glücklichen Position war einen wertvollen Posten ISEL Teile ergattert zu haben (die wohl von jemand als 3d Drucker geplant waren ???) konnte ein lang gehegter Traum in Erfüllung gehen und ich beginne mit der Planung für meine eigene CNC Fräse – CNC Center Mark I.

Ich habe einige Wochen mit Recherche verbracht um eine gute Lösung für meine Ansprüche zu finden. Aber hier noch mal meine Ziel:

  • möglichst viel meiner kostenfreien ISEL Teile verwenden
  • gute gesamt Stabilität (Kompromiss beim Aufbau, da ich keine Industriehalle habe)
  • möglichst leise/gedämmt
  • Einsatzmöglichkeit erweiterbar/ umrüstbar sowohl Hard als auch Software
  • kostengünstig
  • ein Wechselkopfsystem (z.B. verschiedene Spindeln, 3D Druck etc.) eben eine Universalmaschine 😉
  • einen langen Z Weg >100mm
  • auch lange Teile bearbeitbar >200mm
  • erweiterbar um eine 4. (A) und 5. (B) Achse
  • steuerbar von einem zentralen Rechner / Modul

Zuerst werden alle Teile die ich habe digitalisiert, damit ich mit Autodesk Inventor planen kann. Eine Grundentscheidung betrifft auch die Software hier gibt es eigentlich nur Mach3 oder LinuxCNC, wenn ich einen einfache 3 Achsen Maschine ohne Encoder Feedback haben will macht es kaum ein Unterschied außer das Mach3 eben etwas Kostet.

Aber ich will ja keine einfache CNC. Sondern eine erweiterbare, mit verschiedenen Wechselköpfen und einer 4. & 5. Achse. Da fällt Mach3 aus, da ich ja schon für eine 4. Achse eine neue Software Version kaufen müsste…

Damit ist die Entscheidung auf LinuxCNC (EMC2) gefallen. Damit lässt sich alles realisieren. Selbst verschiedene Kinematiken z.B. 6-Achsen Roboter, Delta 3D Drucker sind möglich. Aber ist gibt auch Nachteile, ich muss fast alles selbst einrichten bzw. programmieren und LinuxCNC will Echtzeit Hardware Zugriff. Günstig ist da bei max. zwei LPT Ports Schluss, was bedeutet 20 Signale steuern und 10 Signal lesen, keine Analogen Signale. Es gibt natürlich auch hierzu Abhilfen mit Mesa Karten die jedoch nicht Kostenfrei sind. Eine sehr gute Anlaufstelle hierzu ist die Seite von Lonnox, welche sich auch umfangreich mit LinuxCNC beschäftigt. Leider habe ich kein Informationen über eine DIY PCI/Ethernet Echtzeit FPGA Lösung (bzw. sowas) gefunden. Wenn jemand welche hat bitte her damit 🙂

1. Möglichkeit: LinuxCNC LPT1 & LPT2
2. Möglichkeit: LinuxCNC mit Mesa Karte
3. Möglichkeit: ein LPT-FPGA-IO Board siehe auch Pluto-P
4. Möglichkeit: LinuxCNC LPT1 & LPT2 , nicht RT IOs auslagern
5. Möglichkeit: LinuxCNC mit MachineKit (BeagleBone Black) mit 30 IOs
6. Möglichkeit: LinuxCNC RT Ethernet mit RT-8p8c (OpenSource, PIC)
7. Möglichkeit: LinuxCNC RT Ethernet mit EtherCAT z.b. EasyCAT Shield
8. Möglichkeit: LinuxCNC mit RT Ethernet (STM32 based IOs)z.b. Waveshare XCore407I
9. Möglichkeit: LinuxCNC mit LPT 1-4 🙂

Also werden erst mal LPT1 & LPT2 (insgesamt 20 Out, 10 In) reichen müssen ggf. noch Comports, daher erst mal keine Encoder (die je 2-3 In benötigt). An den Achsen werden diese aber schon eingeplant. Selbst der Steuer PC kann kein x-beliebiges Mainboard haben, da hiervon die LinuxCNC Echtzeit Fähigkeit abhängt. Was sich dahin äußert das Verzögerungen beim Steuern auftreten können. Muss nicht kann aber…

Der grobe Plan für das CNC Center Mark I sieht so aus das ich eine abgewinkelten Spanntisch habe. Damit ich auch lange Stücke an der Stiernseite bearbeiten kann. Das erfordert einen Portalaufbau mit einer doppelt angetriebenen Y-Achse.

Update 05.02.19:
Es stellte sich beim Planen heraus das einige Führungen nicht so verwendbar sind. Daher habe ich mit China MGN Führungen die X-Achse verstärkt und für Z noch mal zwei ISEL Führungen nachgekauft.

Update 20.02.19:
1. Wechselkopf – Frässpindel (AMB Fräsmotor 1050W FME-1)
2. Wechselkopf – PCBspindel (KaVo EWL 4005 60.000U/min HF-Spindel) wird modifiziert

Update 22.02.19:
Habe heute einen Tabelle gemacht um verschiedene Wechselköpf einzuplanen, um zu überprüfen welche Signal ich an welcher Stelle benötige. So wie es aussieht kann ich doch Encoder an den Achsen Anbringen. Wenn ich nicht Echtzeitfähige Signale auslagere (Kühlung, Licht, etc.)

Update 26.02.19:
Hier noch der geplante Gesamtaufbau. Im vorderen Teil kann man erkennen das sich ein Teil des Tisches abbauen lässt, somit hat die Drehachse Platz und es können überlange Teile gespannen werden.

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