DIY: Altmetall CNC Tagebuch

Wir Ingenieure, Techniker und Informatiker sind wohl wahrlich nicht dafür bekannt einen sonderlich grünen Fußabdruck zu hinterlassen. Mal ehrlich, wie viele Laptops/Mainboards/Grafikkarten/Handys und sonstigen Kunststoff-Metall-Elektronikschrott habt ihr in den letzten 12 Monaten produziert? Ich wahrlich genug, und das, obwohl ich "Schrott, Müll und Abfall" nach Möglichkeit immer 2x anschau bevor ich auch nur irgendwas in den Kübel schmeiß... Das wahrlich Traurige hierbei ist ja, dass viel Entsorgtes anderweitig für Unsummen eingekauft wird, aber mehr dazu später.

Also, worum gehts überhaupt? Auf Grund einer Interessenverlagerung und einem akuten Basteldrang spielte ich schon seit 1-2 Jahren mit dem Gedanken mir eine computergesteuerte Portalfräse zuzulegen. Also z.B. sowas hier.
Folgender Zyklus dürfte sich an die tausend Mal abgespielt haben: *mag Fräse*, ein Blick auf Ebay, ein Blick auf den aktuellen Kontostand. Idee verworfen.

Nun gut, Gott sei Dank besitze ich keine 2x Linke. Wird das Ding halt selbst gebaut. Ziemlich schnell musste ich dann lernen, dass der Markt, in dem ich hier naiv einkaufen wollte scheinbar sehr hart umkämpft ist. So eine Fräse kostet offensichtlich nicht umsonst 2000€+. Allein die Neupreise der häufig verwendeten Aluminiumprofile hätten mein Bankkonto überzogen... Dann kämen noch elends teure Linearführungen dazu, eine Frässpindel, deren Steuerung, Schrittmotoren, deren Steuerung, usw. usf. Zeitlich befinden wir uns nun etwa T-1 Jahr.

Ich also am Boden der Tatsachen Erkenntnisse angelangt, die Idee bereits längst verworfen. Einige Monate ziehen ins Land bevor mein Stiefvater mit seiner Schwärmerei von einer knapp 3m langen Linearführung samt 3x passenden Wagen, die er für den kg-Preis Edelstahl beim Schrotthändler des Vertrauens abgegriffen hat, bei mir die Birne zündet! Wozu neu?! Mit ein wenig Geduld und Ausdauer findet man so gut wie sämtlichen benötigten Materialien im Altmetall, und die, die man nicht findet, also z.B. die Elektronik, hät ich sowieso selbst gebaut.


So lebt das Projekt seit kurzem wieder und ich wollt euch nicht vorenthalten, was sich bisher getan hat, bzw. hoffentlich noch tun wird. (und im übrigen plädier ich immer noch für ein DIY Forum! )



Tag 1
Wie bereits erwähnt gestaltet sich die Suche nach Material für das Projekt nicht so einfach. Nix is mit googlen und irgendwo bestellen, je nicht einmal den Schrotthändler anrufen spielts, der pfeifft einem nämlich was, wenn ma ihn quer über seinen Platz jagt um irgendwas zu suchen...
Also ist die Altmodische angsagt, mit hinfahren, selber suchen und erlegen bevors wer anderer tut! Demnach ist die Bezeichnung "Tag" eher mit Vorsicht zu genießen, da oftmals Wochen zwischen einzelnen echten Arbeitstagen lagen.
Die einzige Ausnahme ist diesbezüglich die Elektronik. Wichtige ICs gibts sowieso nicht im Schrott und wegen einem 0,001c teuren Widerstand oder Ko geh ich nicht wühlen. Dementsprechend war die Elektronik auch das Erste, was relativ zügig fertig war. Entwerfen, Zeichnen, Drucken, Belichten, Ätzen, Bestücken. Mittlerweile eine unkomplizierte Routine hier im Hause.


Aktuell gibt es bei (Heim)CNCs quasi zwei vertretene Schnittstellen Standards, die da wären USB und den guten alten Parallel Port. Da USB taugliche Steuerungen aktuell ausschließlich kommerziell verfügbar sind und ich ehrlich gesagt keine Lust hatte eigene USB Treiber zu schreiben, die zu irgendeinem CNC Programm kompatibel sind, hab ich mich für zweiteres entschieden. Da beim Parallel Port jeder der 18-IO/s für eine Funktion zugeordnet werden kann gestaltet sich der Entwurf passender Elektronik denkbar einfach. Sehen wir uns Bild#2 an, so stellt die rechte obere Platine lediglich ein BreakOut Board dar, die linke obere die Relaykarte zum Einschalten der Motoren, sowie einer kleinen Überwachung der Funktionen (z.B. rennt das CNC Programm korrekt) inkl. Ausgabe auf einem Display und die restlichen 3 unteren Platinen die eigentlichen Schrittmotorsteuerungen mit einem Treiberbaustein von Toshiba.

Langsam wurden auch beim Schrotthändler einige glückliche Rohmaterialien ergattert. So landete eine 25mm Alu-Heizplatte, sowie eine größere aber dünnere - und eine massive gegossene Platte in meinem Fundus. Vor allem letztere erwies sich als wahrer Glücksgriff, den die massive Platte hab ich als Fundament der gesamten Fräse verwendet. Auf ihr konnte ich mir einen präzisen und hochwertigen Aufbau vorstellen.


Aber mehr dazu beim nächsten mal.

bin gespannt wie es weitergeht!

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wow, sehr geil
halt uns bloß auf den laufenden

Und weiter gehts...

Tag 2
Laptop ein und CAD anwerfen. Irgendwie ein komisches Gefühl, denn diesmal entwirft man nicht frei heraus, sondern ist an die Vorgaben des Materials gebunden. Da fehlt ein cm an der Länge, dort ein cm Breite... Dennoch hab ich mir für die Pfeiler des Fräsportals dann folgende Konstruktion überlegt:


Die beiden Teile sollen so, wie hier perspektivisch dargestellt aufeinander geschraubt werden und somit die Brücke darstellen, auf der die dann die Frässpindel hin und her fährt. Beide Teile sollten sich mit ein wenig Geschick aus der "Heizplatte" fräsen (/sägen) lassen. Also mal ein sehr männliches Werkzeug eingespannt und ran an die Arbeit.



Das Sägen gestaltet sich auf Grund der enormen Zähheit der Platte als schwieriger als vorerst gedacht, aber mit genug Öl geht alles.
Die vier Rohlinge wurden dann jeweils mit ihrem Gegenüber verschraubt, schließlich ist Präzision hier alles und jedes Zehntel-, ja gar Hundertstel ist nachher spürbar. Mit diversen Walzen- und Fingerfräsern gings zur Sache.



Das Endprodukt wurde dann noch mit einer Messingbürste hier und da ein wenig verfeinert.



Die Linearführungen wurden inzwischen auch zugeschnitten. Falls sich jemand fragt wie sowas überhaupt aussieht.



Bei den Preisen solcher Führungen bewegen wir uns hier je nach Genauigkeitsklasse übrigens um die 100€/m gebraucht, bis zu +2000€/m neu und dementsprechend präzise. Die hier verwendeten Führungen stammen ursprünglich aus einer 7m langen Drehbank der Vöst.



Mittlerweile wurden auch wieder einige neue Dinge an Land gezogen. Zum einen 3x neue Schrittmotoren mit 3Nm von Ebay (~150€), sowie 3x neue Kugelumlaufspindeln 1605 samt Lagern, ebenfalls von Ebay (~200€). Das sind leider Dinge, da müsst ich noch 5 Jahre diverse Sammelstellen umwühlen bevor man da was passendes findet...

OpenBeam kannte ich noch nicht und sieht interessant aus, jedoch wohl zu klein für die Belastungen einer Fräse.


Vorerst nochmal was zum Vortag...




Tag 3
Und weiter im Programm. Mittlerweile hab ich die Linearführungen der (sofern man die Fräse von vorn Richtung Portal betrachtet) Tiefenachse beidseitig montiert. Auf der Unterseite der Platte hab ich die beiden Lagerböcke (eins davon ein Fixlager) geschraubt. Da ich die gesamte Platte als Verfahrensweg ausnutzen möchte, musste ich eins der beiden Lager ein paar Zentimeter von der Platte entfernt montieren. Logisch, der Wagen, der auf den Führungen läuft, muss natürlich zum Verfahrensweg dazu addiert werden, um die Gesamtlänge zu bekommen. So nebenbei Schnitt ich übrigens 280 M8 Gewinde in die vorgefertigten Löcher meiner Grundplatte, um hier später diverse Sachen anschrauben und befestigen zu können.



Außerdem habe ich eine Platte zur Installation des Motors für die Tiefenachse gefertigt. Der Motor wird auf der Unterseite der Grundplatte sitzen und mittels eines kurzen Zahnriemenantriebs die Kugelumlaufspindel antreiben. Von den Platten warten wohl noch 2x relativ gleiche Exemplare auf mich, denn die beiden anderen Achsen (Längs und Höhenachse) sollen auf die selbe Art angetrieben werden.



Nun zu den haarigen Sachen. Vor der Montage des Portals galt es, die beiden Führungen für die Tiefenachse 100% genau plan zur Oberfläche der Grundplatte zu justieren. Die Führungen besitzen meist etwa 1mm größere Löcher, als für typische Standardgewinde notwendig. Also beispielsweise 9mm Löcher bei M8, 7mm Löcher bei M6, usw. usf. Ich vermute, dass dies eben für ein, zur Justierung notwendiges Spiel sorgen soll. Zuerst habe ich mich hier mit einer Schieblehre versucht, bevor ich Gott sei Dank nochmal eine Nacht über diese Idee schlief...
Mein Stiefvater hat mich dann darauf aufmerksam gemacht, dass er eine Messuhr mit magnetischem Sockel besitzt. Das Gerät faszinierte mich unglaublich. Der Sockel hat einen Schalter, auf dem man dessen Magneten ein- und ausschalten kann. Die Messuhr wird über ein Gestänge angebracht und tippt mit einem Fühler leicht auf die Oberfläche. Die Unterteilung der Messskala beträgt Hundertstel Millimeter. Vier Messpunkte auf allen Ecken der (hoffentlich geraden) Platte galt es einzustellen. Das Gelang erstaunlich gut wie sich auf den folgenden Bildern sehen lässt. <1/100 Abweichung auf 50cm Damit dürfte die Endjustierung genauer sein als die Platte selbst...




Schnell einen Pressionsstift (wie heißen die Dinger wirklich?) durch die Schiene in die Platte gejagt und schon war die Tiefenachse fix.



Das gleiche Spiel dann nochmal mit der Längseachse...



Und tada, endlich sieht ma amal, dass was weitergeht.

Geiles Projekt; solltest Du irgendwelche Materialien (Aluplatten, Rundalu, Rundstahl, etc.) noch brauchen, sobald ich wieder in der Firma bin, kann ich die REcycling-Container durchsehen...da ist (fast) immer was brauchbares dabei

Nochwas bezüglich Genauigkeit: