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Thema: CNC-Platinenbohrmaschine im Eigenbau (Gelesen 12426 mal)
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TzA
Modder der Apokalypse
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Ich habe mich mit der Veröffentlichung dieses Projekts etwas zurückgehalten, da ich mit nicht sicher war ob etwas daraus wird, und ich nicht nur eine tolle Ankündigung abgeben wollte ohne dass dann jemals etwas konkretes folgt. Aber da inzwischen schon einiges handfestes zu sehen ist, hier mal von Anfang an (Text teilweise aus einem Post auf microlaboratories.net):
Da ich für mein Digitaloszilloskop eine Platine mit >200 Bohrungen herstellen muss, und ich einerseits keine Lust habe, das von Hand zu machen, und andererseits so dünne (0,5mm) Hartmetallbohrer sehr schnell brechen (ja, ich habs ausprobiert  ), hab ich mich entschlossen mir eine CNC-Bohrmaschine zu bauen.
Also im Prinzip eine CNC-Fräse, nur dass die Z-Achse nicht so genau geregelt werden muss (+-0,5mm sollte reichen) und das Werkstück nicht verfahren wird, während die Z-Achse abgesenkt ist (dadurch entstehen keine Scherkräfte, sodass ein leichterer Aufbau ausreicht).
Da der Apparat nicht zu teuer werden soll , verwende ich die von Crawlers Projekt bekannten kugelgelagerten Schubladenauszüge. Zusammenhalten soll alles mit einer Alukonstruktion, montiert auf einer masiven Holzplatte. Ich hab vor, die Platine zu bewegen, und die Bohrmaschine fest zu montieren (nur in der Höhe beweglich), da ich dann weniger Masse bewegen muss.
Es gibt ja bei so einer CNC-Fräse einige Bauteile, die man mit normalem Hobby-Equipment (ich hab eine sehr kleine Kreissäge (Proxxon FKS230) und eine billige Standbohrmaschine, außerdem Feilen, Handsäge und Dremel-Clon für den Bau verwendet) schlecht herstellen kann. Das sind vor allem die auf die Innendurchmesser der Zahnriemenräder und Kugellager passend abgedrehten Wellen, die Sitze für die Kugellager (in die sie _gerade so_ reinpassen sollen) und die Aufnahmen für die Gewindemuttern. Diese Teile hat mir AcDesigns aus dem microlaboratories-Forum hergestellt, denn er hat eine Drehbank und CNC-Fräsmaschine zur Verfügung. Ein Foto der Teile gibt es auch, außerdem sieht man hier auch noch eine Packung mit 2 Schubladenauszügen und den Z-Motor. Die Gewindestangen haben übrigens Trapezgewinde (ebenso wie die runden schwarzen Gewindemuttern ), das kostet zwar ein bisschen mehr, aber dafür ist es absolut spielfrei, da es für Antriebe gebaut ist, und nicht für Befestigungszwecke wie gewöhnliches Gewinde. Die Gewindestangen, Muttern, Zahnriemen und Zahnriemenräder stammen übrigens alle von www.maedler.de , die Kugellager gab es für 1€/Stück bei www.mir-elektronik.de (im Laden gibt es wesentlich mehr als auf der Homepage).
Ich hab mir bei www.mir-elektronik.de (für mich 10 min mit dem Fahrrad) zwei Schrittmotoren 6,8V 1,0A 200 Schritte/Umdrehung gekauft (zusammen 15,80€), desweiteren einen 10W-Schrittmotor für die Z-Achse (5 € Restposten). Als Bohrmaschien hab ich mir eine von Strixner&Holzinger gekauft, wobei die für meinen Geschmack fast etwas wackelig ist (bei 12V zittert die Spitze des Bohrers). Evtl. werde ich mir ein 12V-Gerät von Proxxon holen (Micromot 50), kostet auch nur 25€ und sollte einen besseren Rundlauf haben (oder kann mir jemand eine kompakte und leichte Kleinbohrmaschine mit Spannzangen für 1/8" (3,2mm) mit um die 50W empfehlen, die nicht allzu viel kostet?)
Die Motoren sind powered by Pollin, denn dank TM hab ich die passenden Netzteile gefunden:
350 526 (12V 3,6A Schalt-NT) für die kleinen Motoren und die Kleinbohrmaschine
350 376 (24V 600mA Stecker-Netzteil unstabilisiert) für den Z-Achsen-Motor
350 460 (5V 1A STecker-Netzteil stabilisiert) für die Elektronik
Die Schrittmotoren laufen mit der überhöhten Spannung schneller an, eine Überlastung verhindert der im L297 eingebaute Chopper (im Prinzip eine Art PWM).
So, nun erstmal Bilder vom geplanten Aufbau:
Der Entwurf ist nicht ganz komplett, man denke sich die Grundplatte etwas größer und noch einen Kasten drunter, in den dann die Elektronik eingebaut wird. Außerdem fehlen noch ein paar Schrauben und die Endschalter. Die Zahnriemen hab ich in der Software (inventor) nicht gefunden.
Gesamtansicht
Detail der Z-Achse
Das hier ist ein aktuelles Bild, man erkennt (bis auf die Seitenwände) den Unterbau, und man sieht die beiden großen Kühlkörper, mit denen die ICs gekühlt werden.
Damit man ungefähr die Größe abschätzen kann: Das blaue da ist eine gewöhnliche Euro-Platine (160x100mm²), die Farbe in Anlehnung an die Bungard-Schutzfolie. Der Verfahrweg beträgt glaub ich x: 120, y:200, z:60 mm (jetzt nur aus dem Kopf).
Außerdem gibt es schon ein paar Fotos von der echten Maschine im Bau:
Das ist der X-Schlitten fertig auf seinem Unterbau montiert
Das gleiche von unten
An die unteren Profile hab ich inzwischen weitere Schienen und T-Profile zur Befestigung auf der Grundplatte angeschraubt, das ist dann die Verschiebung in Y-Richtung, außerdem wurde der Schrittmotor für den X-Antrieb montiert (Bilder werd ich evtl. morgen machen).
Die Ansteuerung soll von einem Microcontroller (AVR Mega32) mit den Chips L297 (Decoder, PWM) und 298 (Dual-H-Bridge) erfolgen. Hier gibt es den Schaltplan, das Layout dazu ist noch nicht ganz fertig. Der µC bekomt die Bohrdaten entweder über eine am PC beschriebene MMC (erfordert MMC-Protokoll&FAT auf dem µC, gibts aber als fertige Libraries im Internet), oder auf die simplere Methode über ein EEPROM, das von einem am PC hängenden µC beschrieben wurde. Ich gedenkte, als Dateiformat Excellon zu unterstützen, das ist sehr simpel aufgebaut:
M48
FMAT,2
VER,1
METRIC
T1C0.500
T2C0.600
T3C0.800
T4C1.000
T5C1.300
T6C2.000
ICI,OFF
INCH,TZ
%
G90
M72
T1
X00077Y00362
X00549Y00362
X00475Y00750
X00522Y00819
...
X03031Y01278
T2
X00265Y00469
X00265Y00548
X00363Y00548
X00363Y00469
T3
X00725Y01031
X00725Y01231
X00557Y01776
...
Das ist ein Auszug aus den Bohrdaten, die mir meine Layout-Software (BAE) bei der Oszilloskop-Platine liefert.
Am Anfang werden also einfach die Bohrer definiert, und dann ist jede Bohrung mit ihren Koordinaten aufgelistet, nach Bohrer sortiert. Der Bohrerwechsel wird wohl von Hand erfolgen müssen, die Daten wird der µC über ein LCD ausgeben.
Evtl werd ich mir noch ein Programm auf dem PC schreiben,was die Bohrungen ein wenig sortiert, sodass der Verfahrweg nicht zu lang wird, scheint nämlich noch nicht gemacht zu sein.
Eine interessante Frage ist natürlich immer der Preis, ich sag mal ganz vorsichtig, dass ich hoffe, unter 500€ bleiben zu können, denn es ist echt erstaunlich, wo einem überall das Geld davonläuft....
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« Letzte Änderung: September 12, 2006, 20:01:44 von TzA »
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You need only two tools. WD-40 and duct tape. If it doesn't move and it should, use WD-40. If it moves and shouldn't, use the tape |
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J.C.Denton
LCD-Checker
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dünne (0,5mm) Hartmetallbohrer sehr schnell brechen (ja, ich habs ausprobiert Die Gewindestangen haben übrigens Trapezgewinde (ebenso wie die runden schwarzen Gewindemuttern ), das kostet zwar ein bisschen mehr, aber dafür ist es absolut spielfrei, da es für Antriebe gebaut ist, und nicht für Befestigungszwecke wie gewöhnliches Gewinde. Eine interessante Frage ist natürlich immer der Preis, ich sag mal ganz vorsichtig, dass ich hoffe, unter 500€ bleiben zu können, denn es ist echt erstaunlich, wo einem überall das Geld davonläuft....
probier mal normale SS oder HSS bohrer, sie sind weicher und biegen sich, brechen nicht so leicht. hartmetall is gnadenlos, biegt sich nicht und verträgt keine schläge.
Auch Trapezgewinde haben spiel. absolut spielfrei is leider garnichts, man kann das spiel aber rauskriegen wenn man 2 muttern "kontert" also gegeneinander verdreht. oder Kugelgewindespindeln, aber die kosten einzeln das doppelte von deiner ganzen aktion 
das mim geld kenn ich, man unterschätzt das immer
wegen dem rundlauf : da hilft wohl nur teures gerät kaufen. vielleicht kannst du einen anzentrierbohrer benutzen und die löcher erst einmal anzentrieren, und dann bohren, dann verläuft der bohrer nicht mehr so stark beim anbohren
anzentrierbohrer gibts sogar mit 0,5 mm durchmesser bei www.rc-machines.com
http://www.rc-machines.com/web...cs/gr/15-11.jpg
schaftdurchmesser 3,15 mm wenn ich nicht irre haben die meisten dremelspannzangen und werkzeuge 3,2 mm ? sollte passen 
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« Letzte Änderung: September 12, 2006, 20:10:58 von TechnikMaster »
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TzA
Modder der Apokalypse
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So, inzwischen bin ich wieder mal ein kleines Stückchen weiter (und nun auch im eigenen Thread ).
Gestern abend hab ich endlich die Testplatine (zur Ansteuerung eines Schrittmotors) soweit gehabt, dass der Motor läuft und auch die Stromregelung funktioniert. Also hab ich mal den schon verbauten Motor der x-Achse angeschlossen und es bewegt sich tatsächlich was (der Motor ist also stark genug).
Hier sieht man mal den Aufbau mit dem das alles geklappt hat, das ist das 12V 3,5A NT von Pollin, an das ich von unten Kabel angelötet hab, die Steuerplatine und der komplette Schlitten meiner CNC (den sieht man hier nochmal besser, Motor und Zahnriemen hier).
An der Platine musste ich noch einiges rumlöten bis es funktioniert hat, vor allem da einige Leiterbahnen leider Unterbrechungen aufwiesen. Dementsprechend chaotisch schaut auch die Unterseite aus (man sieht auch noch das Flussmittel), oben ist es etwas besser.
Ich hab leider keine brauchbare Kamera da, um ein Video aufzunehmen, die uralte halbkaputte Digicam, von der die Fotos stammen (was für einen Schrott man früher hatte...) macht Videos so ungefähr in 10x15 Pixeln  , die gute Kamera macht mal wieder Urlaub.
Die höchste Verfahrgeschwindigkeit, die lief, waren 6mm/s, das entspricht bei einer Spindelsteigung von 3mm und 200Schritten/Umdrehung des Motors 120upm und 400Hz Ansteuertakt.
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