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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik CNC-Fräse selber bauen - Steuerungsfragen


Autor: Mike M. (Gast)
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Hallo Leute,

ja das Thema wurde schon x-mal diskutiert, trozdem:
Ich will (werde) mir eine CNC-Fräse bauen. Und versucht ja nicht mich 
von dieser Idee abzubringen - zwecklos! Ich habe auch schon angefangen 
Material zu kaufen. Meine Fräse wird, wenn sie den fertig wird, eine 
bearbeitbare Fläche eines A4-Blattes haben. Die Z-Achse bewegt sich 
irgendwo bei 100mm. Hauptsächlich möchte ich damit Platinen 
fräsen/bohren. Nun meine Fragen:

Ich möchte auch die Stepper-Steuerung möglichst selber bauen. Gedacht 
habe ich an eine Leistung so um die 3-4 Ampere. (ja, erst die Mechanik, 
dann die Massen berechnen - schon klar..) Welche Steppermotoren sind 
sinvoller? Bipolar/Unipolar?
Hab mich da auch schon ein wenig umgeschaut. Aber mein Hauptproblem 
liegt (soweit ich das Überblicke) in den verschiedenen CNC-Programmen 
bzw. den verwendeten Protokollen. Ich denke ja, das eine Fräse die 
'HPGL' versteht am sinnvollsten wär. Auch habe ich festgestellt, das es 
immernoch von Vorteil ist, wenn man die alte parallel Schnittstelle 
dafür verwendet. Und nun gehen die Probleme los: Welche Steuerung wäre 
sinnvoll? Gibt es irgendwo vernüftige Pläne zum nachbauen (SMD wär nicht 
so richtig schön, darf aber bedingt dabei sein)? Wäre USB evtl. doch 
lösbar? Wie/was muss die Steuerung ausmachen, damit diese (im Ideallfall 
in Verbindung mit Eagle) 'HPGL' versteht? Ich habe zum Beispiel auf 
http://www.roehrenkramladen.de/ ein schönes Projekt gefunden, was auch 
ziemlich Ausführlich eine Schrittmotorensteuerung zeigt. Nur versteh ich 
jedesmal nicht wie nun die eingestzte Software mit diesen Steuerungen 
zusammen arbeitet?! Wenn ich mir das kurz zusammenreime und an die 8 
Ausgänge vom LPT denke, komm ich auf: 3xDrehrichting und 3xClock. = 6 
Ausgänge. Bleiben sogar 2 übrig. Kann mir das einer vieleicht etwas 
genauer Erklären? Ich fürchte ja fast, das jede Steuerungssoftware Ihre 
eigenen Vorstellungen hat, was die Belegung der Ausgangspins betrifft?
Nebenbei müsste ich auch noch eine CNC-Steuerung von einem Freund 
'debuggen', die will nämlich nicht mehr. Und auch da stellt sich 
prinzipiell das selbe Problem dar: Ist das Zeugs irgendwie 
Standartisiert?
Kann man sich dazu irgendwo belesen?

Im Schaltung entwerfen bin ich eine echte Null. Aber ansehen, verstehen 
und auf Platine bringen müsste  ich schaffen.
Kann mir vieleicht jemand bei meinen Fragen zur Seite stehen?
Dank Euch...

Autor: MaWin (Gast)
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Schau dir doch einfach mal die übliche Software an, wie Mach3,
und die üblichen Steuerungsboards, wie TB6560
http://www.savebase.com/infobase/downloads/TB6560/...
Ebay-Artikel Nr. 180474533081
Da steht doch alles drin wie man es richtig macht.

Autor: Olaf (Gast)
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> Und versucht ja nicht mich
> von dieser Idee abzubringen - zwecklos!

Nein nein, total super Idee. Auch wenn das am Ende ein Friedhof wird 
kann man da eine Menge bei lernen.


> Ich möchte auch die Stepper-Steuerung möglichst selber bauen. Gedacht
> habe ich an eine Leistung so um die 3-4 Ampere.

Klar, wieso nicht. Das ist schliesslich der einfachste Teil einer 
Fraese.

> Welche Steppermotoren sind sinvoller? Bipolar/Unipolar?

Eigentlich ziemlich egal. Wirkt sich nur auf die Ausfuehrung deiner 
Elektronik aus. Es ist aber gerade bei Bastlern eher so das die sich 
lieber irgendwo guenstig vom Flohmarkt oder aus alten Geraeten die 
Schrittmotore besorgen und dann ihre Elektronik danach ausrichten. Das 
kann schnell mal 100-200Euro sparen.

> Ich denke ja, das eine Fräse die
> 'HPGL' versteht am sinnvollsten wär.

Ja. Zumal es fuer einen geschickten Programmiere auch total einfach ist 
beliebige weitere Protokolle zu implementieren, oder im Rechner zu 
konvertieren.

> Ist das Zeugs irgendwie Standartisiert?

Noe. Wo sollte sonst der Spass herkommen?

Wenn du klug bist dann verpasst du deiner Steuerung einen fetten 
Controller, gerne ein groesseres Model, und die liesst dann die Befehle 
ueber HPGL ein und steuert deine Motoren. Als Schnittstelle verwendest 
du RS232, bzw USB ueber einen Konverter.

> Im Schaltung entwerfen bin ich eine echte Null. Aber ansehen,
> verstehen und auf Platine bringen müsste  ich schaffen.

Ich fuerchte dann muessen wir dich doch davon abbringen eine Fraese zu 
bauen. :-)
Fang doch erstmal kleiner an. Mach dir eine kleine Platine mit einem 
Controller, den ueblichen Ausgangstufen von SGS, bring den Controller 
dazu nicht jedesmal abzustuerzen wenn sich dein Motor bewegt, erweiter 
es auf zwei Achsen, implementiere die Erkennung von HPGL, gibt erkannte 
Befehle auf ein LCD zur DIagnose aus, lerne was Bresenham ist usw...

Olaf

p.s: Platinen zu belichten und zu aetzen ist nicht nur einfacher sondern 
die Ergebnisse sind auch viel besser als man es fraesen koennte.

Autor: DEC (Gast)
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Hallo,
zu deiner Frage über die Steuerung kann ich dir das Mach3 Handbuch 
empfehlen. So habe ich mich auch dem Thema angenähert.

Steuerungen für 3-4A selber zu bauen ist schon nicht mehr ganz so 
einfach, da du, durch deine schnellen Schaltvorgänge, die Transistoren 
sehr schnell schalten musst um die Verlustleistung gering zu halten. 
Fertige Treiber werden hier auch rar!
Dann solltest du bei der Planung auch direkt daran denken, dass du eine 
Chopper-Steuerung mit implementierst, ein HW-Softanlauft schadet auch 
nicht, obwohl das zB über Mach3 auch per SW geht.

Gruß

Autor: Dussel (Gast)
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Eine richtige Steuerung braucht es eigentlich gar nicht.
Normalerweise reicht der Parallelport und die endsprechenden Endstufen 
aus.
Warum soooo viel Ampere zum bohren? Da sollten 2A Motoren dicke 
ausreichen.
Reicht es nicht bastele dir eine Untersetzung (einsparung bei den 
Kupplungen)!
Bin selber am basteln mit Win PC-NC. Gut aufgebautes Programm. Die Light 
Version ist schon für ca. 150,- zu haben.
Ich emfehle bipolare Motoren, die sind in der 2A Variante schon für ca. 
20 Euro zu haben. Als Anfänger solltest Du nach Step 3d googeln 
(Mechapro). Dieser Treiber arbeiten mit dem L297 und dem L298, ist recht 
kompackt und man kann den Strom pro Achse einstellen.
Das teuerste an dem Projekt CNC Fräse sind die Linearführungen 
(vernünftige). Habe meine Fräse mit Schubladenführungen ala 
Strippenstrolch aufgebaut und kann nur sagen: Müll!
KEINE Gewindestangen als Spindel nehmen - wenn schon keine 
Kugelumlaufspindel dann zumindest Trapezgewindespindeln. Für das was Du 
dir vorstellst reichen 12x2 oder 12x3er Spindeln.
Wünsche gutes gelingen!

Allersdings eine Einschränkung -
Wenn Du keine Erfahrung (und auch Möglichkeit) mit mechanischer 
Bearbeitung hast solltest Du dir ein anderes Projekt vornehmen!

Autor: Michael_ (Gast)
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Also, deiner Steuerung ist es egal, mit was für einem Protokoll sie 
angesteuert wird. Das geschieht über die Software. WIN-PC-NC oder auch 
DOS PC-NC sind eine gute Grundlage.
Aber wenn du nicht ewig basteln willst, nimm sowas:
http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=...
Und HPGL ist nicht ideal. Damit kann man gut Klingelschilder machen.
Besser ist DRILL und DIN.
Es reichen auch bis A4 Motoren mit 1,5A, für die Z noch weniger.

Autor: Dussel (Gast)
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Zum bohren von Platinen gibt es zB bei Sprintlayout die Funktion: 
Expotiere als Exellon (keine Ahnung ob das richtig geschrieben ist?). 
Diese Datei kann zB. Win PC-NC direckt verarbeiten!

Autor: Hybrid (Gast)
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> WIN-PC-NC oder auch
> DOS PC-NC sind eine gute Grundlage

Soweit ich weiß steuert WIN-PC-NC über die serielle Schnittstelle eine 
Controllerkarte an. Gibts irgendwo eine Übersicht welche Kommandos über 
die serielle Schnittstelle zur Controllerkarte gesendet werden?

Autor: Dussel (Gast)
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Nicht die serielle Schnittstelle, die parallele (Druckerport).
Ausgegeben wird: Tackt und Richtung der Achsen. Spindel an, Kühlung an 
und Stromabsenkung.
Als Eingänge stehen Referenzschalter X Y Z C und Notaus zu verfügung.
Hoffe das ich Dich richtig verstanden habe und dir die Anwort hilft?
Also kurz gesagt: Keine Datensätze oder Ähnliches sondern schlicht 
einfaches Schalten!

Autor: Dussel (Gast)
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Ach so, ich vergass:
Man kann das System aufbohren mit zusätzlichen paralellen 
Schnittstellen.
Diese können dann zB mit Endschaltern belegt werden oder man kann eine 
Drehzahlregelung der Spindel realisieren usw.

Autor: Olaf (Gast)
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> Nicht die serielle Schnittstelle, die parallele (Druckerport).
> Ausgegeben wird: Tackt und Richtung der Achsen. Spindel an, Kühlung an
> und Stromabsenkung.

DAs ist doch misst. Wie willst du bei halbwegs aktuellen 
Betriebssystemen sicherstellen das da die Motoren gleichlaufen. Du musst 
doch immer mal damit rechnen das deine Task mal irgendwann kurz nicht 
laeuft weil Winbloed meint wichtigeres zutun zu haben.

Olaf

Autor: noch einer (Gast)
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Linux + EMC2 (läuft mit Echtzeitkernel)
auch von Live-CD

MfG

Autor: Mike M. (Gast)
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danke für die Antworten und Links.
Klar, ich  könnte mir auch eine fertige Steppersteuerung kaufen. Mach 
ich aber nur wenn ichs mit meinem Lötkolben nicht selber auf die Reihe 
bekomme. ( Sportsgeist... ;-) )

Wie der gute Geist will, habe ich auch Zugang zu einer Drehbankund Co. 
Damit kann ich mir dann auch das eine oder andere Teil selber 
(h)erstellen.

Schubladenführung: Kam für mich von Anfang an nicht in Frage! (Wie kommt 
man auf solche Ideen?)

Steuerung: Irgendwo hier im Forum habe ich gelesen, das es auch 
alternativen zu L297/L298 gibt. Sind die beiden nicht gut? Werden doch 
zig mal verbaut?

zur gewählen Stromstärke: War so mein erster Gedanke. Dachte damit bin 
ich felxibler was die Dimensionierung der ganze Mechanik+Motoren angeht? 
Ist das blödsinn?

Was haltet Ihr von der beschrieben Steuerung im 'roehrenkramladen'? 
Sieht für mich ganz repektabel aus...

Ach ja: Hat jemand von Euch noch nen heissen Tip zwecks USB-Steuerung? 
Wenn ich daran denke, das ich keinen zuverlässig funktionierenden 
Rechenknecht mit LPT mehr habe, wäre doch USB wirklich nicht verkehrt. 
Hat da jemand von euch was in petto?

Autor: Dussel (Gast)
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Noch mal zu Win PC-NC -
Herr Lewitz schreibt auch ganz deutlich: Mindestens 1 Ghz 
Prozessortackt, besser aber XXXX und keine anderen Anwendungen beim 
benutzen der Software!
Zur Steuerung des 'roehrenkramladen'
Ist die Standartbeschaltung mit L297 und L298. Aufgebohrt mit 
Optokopplern (sollte man auf keinen Fall drauf verzichten!)und ein wenig 
optischem Schnickschnack.
Meinermeinung nach völlig ausreichend - ob diese Art der Ansteuerung von 
Schrittmotoren allerdings mit USB zu bewerkstelligen ist wage ich zu 
bezweifeln?
Hier mal der Link zu meinem CNC Projekt
http://www.daselektronikerforum.de/viewtopic.php?f...
Habe fast Alles am laufen bis auf die Z-Achse. Hier fehlt noch ein wenig 
Geld und Zeit - will diese denn doch mit richtigen Linearführungen 
ausführen.
Allerdings ist 2,4A ein wenig hoch angesetzt - siehe Roboternetz und 
andere Schaltungen mit L29X.
Wie ich schon erwähnte: 2A sind vollkommen ausreichend! Nachtrag: Zum 
Bohren!

Autor: Dussel (Gast)
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Hab mir die Fräse vom Röhrenladen (Video) mal angesehen.
Total sauber ausgeführt aber die Linearführungen aus den geschliffenen 
Rundstahl-Wellen ist für die Größe der Maschine zu gering gewählt! Um 
hier die Tragfähigkeit zu erhöhen könnte man sie spannen (wie ein Seil). 
Allerdings wird ja auch hier von Bohrplotter/CNC Bohrmaschine 
geschrieben so das es auch so ausreicht.

Autor: Olaf (Gast)
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> Steuerung: Irgendwo hier im Forum habe ich gelesen, das es auch
> alternativen zu L297/L298 gibt. Sind die beiden nicht gut? Werden doch
> zig mal verbaut?

Die beiden sind schon was betagt und es gibt moderneres. Aber sie sind 
halt bewaehrt, einfach zu beschaffen und es wird sie garantiert in 
10Jahren noch geben. Das ist bei so manchem modernem Spezialteil nicht 
der Fall.

> Ach ja: Hat jemand von Euch noch nen heissen Tip zwecks USB-Steuerung?

Das geht nur wenn die eigentlich Intelligenz, also das Verfahren der 
Bahnen in deiner Steuerung geschieht. Aber das halte ich fuer die 
bessere Loesung. Aber natuerlich muss man dann auch mehr selber machen.
Und wie ich schon sagte, es wuerde dann reichen der eigenen Steuerung 
einen RS232 Anschluss zu verpassen und daran einen USB-RS232 Konverter. 
Die ganzen Timingabhaengigkeiten die man sich damit normalerweise 
einhandelt fallen ja weg weil das Timing im eigenen Microcontroller 
generiert wird.

> Herr Lewitz schreibt auch ganz deutlich: Mindestens 1 Ghz
> Prozessortackt, besser aber XXXX und keine anderen Anwendungen beim
> benutzen der Software!

Also mit anderen Worten Murks! Ich stell mir das richtig nett vor, man 
fraesst so eine Stunde lustig vor sich hin und dann will sich der 
Virenscanner oder Windows mal wieder updaten oder sonstwas stoerendes 
passiert.

> Ist die Standartbeschaltung mit L297 und L298. Aufgebohrt mit
> Optokopplern (sollte man auf keinen Fall drauf verzichten!)und ein wenig
> optischem Schnickschnack.

Halte ich nicht unbedingt fuer notwendig. Allerdings sollte man 
vielleicht Strombegrenzungswiderstande zwischen dem Currentcontroller 
und der Endstufe haben. Ich verwende den L6506 und da steht im neuesten 
Datenblatt irgendwo das man da doch einen Widerstand rein machen soll, 
das haben sie sich in aelteren Versionen geschenkt. Sowas ist 
verdaechtig. .-)

> Wie ich schon erwähnte: 2A sind vollkommen ausreichend! Nachtrag: Zum
> Bohren!

Das wird wohl auch davon abhaengen was man fuer eine Uebersetzung auf 
der Achse hat. Ich wuerde einfach schauen was man irgendwo guenstig an 
Motoren abgreifen kann, im Zweifel etwas groesser dimensionieren und 
danach dann die Elektronik anpassen.

Olaf

Autor: Hybrid (Gast)
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zu Win PC-NC:

in der Beschreibung steht:
Der mitgelieferte Achscontroller ist in verschiedenen Bauformen und 
optional mit Signaladaptern, weiteren Eingangs-/Ausgangsmodulen oder 
externen Keypads für die komfortable Maschineneinrichtung erhältlich. Er 
wird mit einem seriellen Verbindungskabel an den Windows-PC 
angeschlossen oder mit einem USB-Seriell Adaper verbunden und erledigt 
seine Steuerungsaufgaben danach völlig zuverlässig und autark.

Es gibt also verschiedene Achscontroller und einer davon kann über die 
serielle Schnittstelle angesteuert werden.

Autor: Dussel (Gast)
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Das ist die Profiversion für ca. 950 Taler.
Die Light und Economy Version brauchen diesen Controller nicht -

Autor: Buebchen (Gast)
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Ist jetzt schon ein paar Tage her, aber trotzdem... :-)

Wie wär's mit Servo-Motoren statt Schrittmotoren? Die Steuerung ist zwar 
komplexer, aber es lohnt sich: wesentlich kraftvoller, leiser und vor 
allem schneller.

Eine fix und fertig designte Steuerung für vier Achsen kann man hier 
bekommen:

http://jm-styling.de/

Das Ganze basiert auf der Entwicklung von Uli Huber

http://www.uhu-servo.de/

Damit kann man dann eine Präzision erreichen, die sonst nur mit extrem 
teuren Schrittmotoren zu realisieren ist. Elektronik komplett ca. 250 
Euro (drei Achsen), Servomotoren bekommt man mit etwas Glück bei Ebay 
für 20-40 Euro (bürstenbehaftet, DC).

Immer dran denken: irgendwann baut man eine größere Fräse - Platinen 
sind nicht alles... ;-)

Autor: R. W. (quakeman)
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Wie schon mal kurz erwähnt wurde, ist EMC2 unter Linux sehr gut (und 
kostenlos). Ich bin noch am verkabeln meiner Motoren und Elektronik, 
habe aber schon mal einen Testlauf mit EMC2 gemacht. Es ist ziemlich 
einfach zu konfigurieren und lief fast auf Anhieb. Es sind z.B. mehrere 
Parallelports mit beliebiger Pinzuordnung für die CNC Maschine 
konfigurierbar. Selbst das importieren von Layouts aus Eagle ist mir 
sehr schnell gelungen. :)

Sobald ich alles verkabelt habe werde ich mal intensivere Tests damit 
machen. Wenn ich nur etwas mehr Zeit dafür hätte... ;)

Ciao,
     Rainer

Autor: Christian Kreuzer (christian_rx7) Benutzerseite
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Hallo.

Ich hab zuhause auch eine selbstgebaute Fräse.
Arbeitsweg ca. 1200x800x150mm
geschliffene über die gesamte Läge unterstützte 20mm Stahlwellen mit 
offenen Linearkugellagern
Kugelumlaufspindeln mit 5mm Steigung direkt auf die Schrittmotoren 
geflanscht
X/Y-Achse 5V 1,4A Halbschrittbetrieb
Z- Achse 5V 1,1A Halbschrittbetrieb
Die Maschine ist mit den Motoren mehr als stark genug (gegen das Portal 
stemmen, ist zwecklos. Du dürftest also bei deinem Maschinchen mit 
Motoren unter 1A leicht auskommen.
Ich verwende zur Ansteuerung die IMT 901 von Nanotec (gibt es auch von 
einem andern Hersteller, glaube Thoschiba) diese ICs sind toll: einfach, 
problemlos und erzeugen wenig Abwärme.
Als Software hab ich die Dos Version von StepFour auf einem Pentium 166 
laufen.

Christian

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
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Angehängte Dateien:

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Hallo Mike M.

auch ich hatte den Ehrgeiz ein CNC komplett selber zu bauen ...

vor allem sollte diese nicht viel kosten ... erst mal sehen ob es 
machbar ist.

Es ist mir auch gelungen, es ist machbar :-)

Stepp-Motoren und Gleit-Wellen aus alten Drucker,
Motor Treiber 120V / 8A Unipolar-Treiber (Eigenbau)
Besonderheit: der konstant Strom kann in 16 Stufen über die Software 
eingestellt werden.

USB-Anbindung

Software habe ich auch selber dafür geschrieben, kann zwar nur HPGL 
verarbeiten, ist aber genau auf meine Bedürfnisse und Fräse angepasst.

Einige werden diese Fräse spöttisch als sogenannte Käse-Fräse bezeichnen 
... ist nun mal auch nur für Leiterplatten-Umriss-Fräsen ausgelegt ...

Kosten < 100 Euro

In Arbeit habe ich gerade einen Vakuumtisch, zum planen verspannen der 
Leiterplatten.


Details:
www.greinert-dud.de

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