Makerlab/Guides/CNC

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CNC-Fräse

Auf dieser Seite wird beschrieben, wie mit der CNC-Fräse des MakerLabs kleine Teile aus Kunststoff, Aluminium oder Holz angefertigt werden können.

Die Fräse wird am Linux-Rechner über den Parallelport angeschlossen und ist unter dem I/O port mit der Adresse 0x378 verfügbar. Dies muss u.U. im BIOS konfiguriert werden (das BIOS vergisst diese Information auch manchmal).

Equipment

Sicherheitshinweise

Die Fräse darf nur nach vorheriger Einweisung durch eine befugte Person verwendet werden. Bei der Nutzung müssen die ausgelegten Sicherheitshinweise beachtet werden. Insbesondere müssen von allen Personen im Gefahrenbereich geeignete Schutzbrillen getragen werden. Ferner muss unbedingt die sichere Befestigung des Werkstücks auf dem Koordinatentisch gewährleistet sein, damit dieses nicht umherfliegen kann. Gefahren drohen auch durch abbrechende oder absplitternde Werkzeugeeinsätze! Auf das geeignete Absaugen von Spänen und Stäuben ist ebenso zu achten.

Überblick

  1. Entwurf einer Vorlage, z.B. mit ViaCAD 3D und Export als DXF
  2. Umwandlung in G-Code mit einer CAM Software, z.B. cad.py
  3. Transfer des G-Code-Modells zur Steuerungssoftware der CNC-Fräse (Linux-Rechner mit installiertem LinuxCNC)
  4. Einstellung von Fräsparametern, z.B.
    • Nullposition
    • Drehzahl
    • Werkzeuglänge
  5. Start
    • Not-Aus-Button in LinuxCNC umlegen
    • Start-Button betätigen, um die Fräse zu aktivieren
    • Homing der Maschine
      1. Option: Automatisches Homing (funktioniert nur, wenn Switch Limits in der Konfigurationsdatei definiert sind - momentan deaktiviert):
        "Home All" drücken, um den voreingestellten Maschinennullpunkt der Fräse anzufahren.
      2. Option: Manuelles Homing:
        Position für den Maschinennullpunkt (nahe Switch Buttons) manuell anfahren, dann "Home Axis".
    • Nun muss man der Maschine den Werkstückursprung mitteilen:
      Abb. 1: Werkstücknullpunkt

      Über LinuxCNC für JEDE Achse separat den gewünschten Punkt anfahren, und dann mit "Touch Off" die Antastung bestätigen. Der Werkstücknullpunkt befindet sich entsprechend der dreidimensionalen Perspektive in LinuxCNC an der Position (x: links, y: vorne, z: oben) vom Werkstück (s. Abb. 1).
    • Fräsvorgang starten

Beispiel-Workflow

Im folgenden entwerfen wir ein zweidimensionales Objekt und fräsen dieses in eine Styroporplatte. Alternativ könnten wir auch eine MDF-Holzplatte verwenden oder Aussparungen für Bedienelemente in ein Kunststoffkleingehäuse fräsen.

  1. Objekt in ViaCad erstellen (einfach als 2D-Modell) (Abb. 1)
    • Werkzeug wird dann mittels Werkstücknullpunkt und Parametrisierung im CAM-Tool erstellt
    • Dimensionen hinsichtlich der Werkstückgröße berücksichtigen (Maschinendimensionen sind (x, y, z) = (140mm, 60mm, 60mm))
    • Export als DXF-Datei (drillmill.dxf)
  2. Einstellen der Fräsparameter (v.a. Fräsbahnen) für den CNC-Fräsvorgang (Abb. 2)
    • Für dieses Beispiel wurde das freie Tool cam.py von Neil Gershenfeld verwendet - für bessere Ergebnisse und weitere Möglichkeiten der Bearbeitung bietet sich die proprietäre CAM-Software EstlCam an
    • Import von drillmill.dxf, autosize display
    • Optionale Skalierung (hier wurde skaliert, sodass max(dx)=75mm und max(dy)=50mm)
    • Für die Ausgabe G-Code wählen, den Dateinamen angeben
    • contour boundary, um die Fräsbahnen zu erzeugen
    • Es sollten dann noch der Werkzeugdurchmesser, -tiefe, und Vorschubgeschwindigkeit/Feed rate angegeben werden
    • write toolpath schreibt den G-Code in die angegebene Datei (drillmill.g)
  3. Einspannen des Werkstücks (Abb. 3)
  4. Starten der CNC-Software in LinuxCNC (Abb. 4)
    • Import der G-Code-Datei am Rechner mit vorinstalliertem LinuxCNC
      • Mit cam.py wird sich die CNC-Software darüber beklagen, dass zu Beginn der G-Code-Datei ein unnötiger Befehl "O1234" eingefügt worden ist (beschreibt eine nicht vorhandene Subroutine in G-Code). Dieser muss händisch gelöscht werden.
    • Maschine starten (im Programm, Not-AUS-Knopf betätigen und Einschalten) (Abb. 4)
    • Homing aller Achsen (mit "+" in Richtung Home-Switch-Limit-Buttons=Maschinennullpunkt fahren und kurz davor Home Axis drücken).. Damit weiß die Maschine nun, wie weit sie maximal fahren darf.
    • Werkstücknullpunkt für jede Dimension anfahren (Nullpunkt eines kartesischen Koordinatensystems, allerdings bei der z-Achse an der Oberkante des Werkstücks) und "Touch Off" drücken - ohne mit dem Werkzeug in das Werkstück einzudringen (wie tief das Werkzeug eindringen soll, wurde über cam.py eingestellt).. Damit weiß die Maschine nun, wo genau sich die Kante des Styroporblocks befindet.
    • Bevor der Fräsvorgang gestartet wird:
      • Steuerung muss am Netz sein
      • Frässpindel muss sich drehen - Start und Einstellen der Drehzahl über den Knopf an der Fräse rechts!
    • Start des Fräsvorgang (Abb. 5 + 6)

Dateien: ZIP-Datei bestehend aus drillmill.vcp, drillmill.dxf, und drillmill.g

Schnittgeschwindigkeit berechnen

Besondere Themen

  • Werkzeug- und Drehzahlwahl

Weitere Ressourcen