Einstieg in den CNC-Selbstbau: Mechanik, Elektronik und Software im Überblick

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Motivation

Hier dokumentiere ich den Bau meiner CNC-Plattform, mit der sich unter anderem Platinen und Gehäusefronten fräsen lassen. Auch Holz lässt sich damit wunderbar gravieren oder ausschneiden.

Update 2020: Hier fräse ich die Front- und Rückplatten für mein HV-Netzteil.
Update 2020: Nach der Beseitigung des Gewindespiels erhalte ich nun endlich sehr präzise Ergebnisse.
Hier fräse und bohre ich eine Europlatine; Details in der Videobeschreibung und im Abschnitt G-Code-Export aus EAGLE.
Hier fräse ich ein Kunststoffbauteil; Details in der Videobeschreibung.

Teileliste

Um zu schnell zu einem Ergebnis zu kommen, entschied ich mich, auf die zahlreichen im Netz verfügbaren Sets zum Thema CNC und 3D-Druck zurückzugreifen. Dabei legte ich jedoch Wert darauf, keinen kompletten CNC-Bausatz zu kaufen, sondern die Dimensionierung und den generellen Aufbau der Maschine selbst zu bestimmen.

Hinweis Bei allen nachfolgenden Produktlinks handelt es sich ausdrücklich nicht um Affilitate-Links.

Elektronik

Die verwendeten Motoren haben ein Haltemoment von ca. 0,8 Nm.

Auf dem Arduino läuft der G-Code-Interpreter GRBL (Pinout, Hex-File, Flashen mit XLoader), welcher vom Universal G-Code Sender bespaßt wird.

3x Bipolarer Schrittmotor „Nanotec 4T5618S2404-A“ (Pollin, 30 €)
3x Schrittmotor-Montagehalterung Typ „Nema 23“ (Amazon, 13 €)
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.amazon.de/dp/B06Y49R9RN/ref=psdc_1626220031_t2_B01I675LCU)
3x Schrittmotorsteuerung „TB6600“ (Ebay, 21 €)
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.ebay.de/itm/9-40V-Micro-Step-CNC-TB6600-Single-For-Axis-4A-Stepper-Motor-Driver-Controller-F/113458155317)
1x Arduino UNO (Keyestudio Upgrade) (Amazon, 10 €)
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.amazon.de/KEYESTUDIO-ATmega16U2-Controller-Development-Arduino/dp/B01GPPRTIE)
6x Endschalter „XSS-5GL13“ (Amazon, 11 €)
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.amazon.de/UEETEK-Simulierte-Roller-Micro-Schalter/dp/B01I2ZG1UC)
1x Schaltnetzteil 36V/10A (Ebay, 24 €)

Insgesamt habe ich für die Elektronik also 109 € ausgegeben.


Die Schrittmotorsteuerung hat drei opto-isolierte Eingänge, deren Massen ich direkt auf der Platine durchverbunden habe.

Achsen und Mechanik

Die Mechanik wurde in allen drei Achsen mit Gewindespindeln realisiert. Die X-Achsen-Linearführung wurde aufgrund ungenügender Stabilität im Nachhinein noch einmal überarbeitet. Auch wurden die Gewindespindel-Montageblöcke nachträglich noch einmal gegen Exemplare mit besserem Gewinde ausgetauscht. Zusätzlich wurden die bei den Sets beiliegenden Spindelmuttern nachträglich gegen solche mit einer Federverspannung ausgetauscht — hierdurch konnten lästige Vibrationsgeräusche beim Verfahren fast vollständig eliminiert werden.

1x Set Linearführung 500mm (Ebay, 28 €) Y-Achse (1)
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.ebay.de/itm/2X-12mm-SBR12-L500mm-Linearfuhrung-Linearwelle-Rail-With-4X-SBR12UU-Linearwagen/173390033946)
1x Set Gewindespindel 500mm mit Lagern und Kupplung (Ebay, 13 €) Y-Achse (2)
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.ebay.de/itm/T8-8x500MM-Trapezgewindespindel-3D-Drucker-Frase-Spindel-Mutter-Messingmutter/292793305685)
1x Set Gewindespindel 400mm mit Lagern, Kupplung und Linearführung (Ebay, 29 €) X-Achse alt
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.ebay.de/itm/Linearf%C3%BChrungen-400mm-SC8UU-Kugelgewindespindel-Kugelumlaufspindel-CNC-Fr%C3%A4ser/292695489807)
1x Set Linearführung 400mm (Ebay, 27,80 €) X-Achse neu
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.ebay.de/itm/2X-SBR16-400mm-Linear-Linearf%C3%BChrung-Welle-4X-SBR16UU-Block/232999003635)
1x Set Gewindespindel 200mm mit Lagern, Kupplung und Linearführung (Ebay, 24 €) Z-Achse
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.ebay.de/itm/Linearfuhrungen-8x200mm-Kugelgewindespindel-Kugelumlaufspindel-Mutter/292710832850)
3x Montageblock für T8-Mutter (Ebay, 25 €) Schlechtes Gewinde
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.ebay.de/itm/T8-Gewinde-Trapezgewinde-Gewindestange-Z-Achse-CNC-3D-Drucker-100mm-bis-1000mm/162970723251)
3x Montageblock für T8-Mutter (Amazon, 16 €) Bessere Qualität
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.amazon.de/gp/product/B01M4Q9WIC/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o09_s00?ie=UTF8&psc=1)
4x T8-Spindelmutter mit Federverspannung (Ebay, 16 €)
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.ebay.de/itm/2x-3D-Drucker-T8-8mm-Spindelmutter-Muttern-Kugellager-Messing-Nut-Screw/173026845795)

Insgesamt habe ich für die Achsen und Mechanik also ca. 178 € ausgegeben. (Die alte und daher nun ungenutzte X-Achsen-Linearführung sowie die schrottigen Montageblöcke und die überflüssigen, nicht verspannten Spindelmuttern mit inbegriffen.)


Abgesehen von der guten Verpackung fällt auf, dass die 500er-Schienen vorher bereits einmal montiert waren. Die Auflageschiene ist jedoch unversehrt. Die Gleitlager wirken billig (was sie auch sind), sind jedoch spielfrei und lassen sich mit annehmbarer Reibung bewegen.


An der Verpackung des 400er-Gewindespindel-/-Linearführungs-Sets sowie des 500er-Gewindespindel-Sets ist soweit nichts auszusetzen.


Alle Sets zusammen. Auch die Reibung der restlichen Lager ist annehmbar. Lediglich die Gewindemuttern weisen ein geringfügiges Spiel auf, was praktisch jedoch nicht ins Gewicht fallen sollte.


Ob es nun an den Gewindemuttern oder den Montageblöcken liegt, habe ich nicht gemessen; jedenfalls sind die Toleranzen untereinander derart katastrophal, dass ein wenig Überzeugungsarbeit notwendig wurde, um beide zu vereinen.


Die Federverspannten T8-Spindelmuttern zur Vermeidung von Vibrationsgeräuschen.

Update 2020
Leider bringen die Federn alleine nicht genug Kraft auf, um die Spindelmuttern tatsächlich immer zuverlässig von ihrem Spiel zu befreien. Dank eines Tipps im Forum konnte ich das Gewindespiel nun jedoch komplett beseitigen!


Die Kugellager sind ausnahmslos leicht schräg in die Stehlagergehäuse gepresst, sodass ich diese mit einer Schlitzschraubendreherspitze erst vorsichtig in Position hämmern musste.


Die Wellenkupplungen hat mir ein netter Kollege in die Drehbank eingespannt und auf 6 mm aufgebohrt, sodass sie auf die Motorwelle passen. Außerdem konnte ich ein paar Schalter für Not-Aus und Start/Stop aus der Schrottkiste ziehen.

Holz- und Alu-Konstruktion

Bei den Platten handelt es sich um Siebdrucksperrholz mit 15mm bzw. 21mm Stärke. Um die Achsen in etwa auf Höhe der Motorwelle anzuheben, verwende ich die zusätzlichen, dickeren Platten; die Feinjustierung erfolgt über Unterlegscheiben.

1x Platte 60cm x 50cm, Stärke 15mm (Baumarkt, 10,87 €) Grundplatte (Y-Achse)
1x Platte 50cm x 30cm, Stärke 21mm (Baumarkt, 7,42 €) Grundplatte (Y-Achse) Anhebung
1x Platte 50cm x 14cm, Stärke 15mm (Baumarkt, 2,54 €) Portal (X-Platte)
1x Platte 40cm x 14cm, Stärke 21mm (Baumarkt, 2,77 €) Portal (X-Platte) Anhebung
1x Platte 30cm x 11cm, Stärke 15mm (Baumarkt, 1,20 €) Portal (Z-Platte)
1x Platte 20cm x 11cm, Stärke 21mm (Baumarkt, 1,09 €) Portal (Z-Platte) Anhebung
1x Platte 20cm x 11cm, Stärke 15mm (Baumarkt, 0,80 €) Portal (Werkzeugplatte) nachträglich auf 14cm Länge gekürzt
1x Platte 30cm x 24cm, Stärke 15mm (Baumarkt, 2,61 €) Werkstückplatte (unten)
2x Nutplatten 15mm x 120mm x 300mm Nut 8 (Aluprofile24, 9 €) Werkstückplatte (oben)
2x Strebenprofil 40mm x 80mm x 400mm Nut 10 (Aluprofile24, 13 €) Portal (Säulen)
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://aluprofile24.de/product_info.php?info=p4_strebenprofil-40×80-nut-10—zuschnitt.html)
4x Montagewinkel 40mm x 40mm Nut 10 mit Nutführung (Aluprofile24, 4 €) Portal (Säulen)
2x Set Gehäusefüße (Ebay, 7 €)

Ohne Berücksichtigung von Zusatz-/Versandkosten und Kleinteilen wie Winkel, Schrauben, Kabel oder sonstigem Montagematerial beläuft sich der Gesamtpreis der Holz-/Alu-Konstruktion somit auf rund 62 €. (Für einen Vorrat an verschiedenen Schrauben habe ich noch einmal rund 30 € ausgegeben.)


Lieferung der Nutplatten und Strebenprofile. Die Nutführungen (Alu-Druckguss-Nippel) der Montagewinkel habe ich einseitig mit einer Rohrzange angeknipst, damit die Winkel auf der Grundplatte stehen können.

Frässpindel, Fräser und Bohrer

Meine ersten Versuche mit einem günstigen „Mini-Bohrmaschine“ waren recht ernüchternd; der Rundlauf ist katastrophal, die Lautstärke fatal (Bürstenmotor). Daher habe ich erneut Geld in die Hand genommen und eine Brushless-Spindel mitsamt Netzteil und Controller aus chinesischer Produktion besorgt; die Lautstärke ist nun durchaus annehmbar und der Rundlauf ist verglichen mit der „Mini-Bohrmaschine“ optimal. Für Interessierte gibt es auch ein ausführlicheres Review im mosfetkiller-Forum. Die Brushless-Spindel erreicht bei mehrstündiger Volllast übrigens eine stattliche Temperatur von ca. 50 °C, gemessen an der Alu-Halterung. (Die Schrittmotoren erreichen diese Temperatur ebenfalls.)

1x FERM-Kombiwerkzeug 160W, max. 35000 U/min (Amazon, 27 €) alt
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.amazon.de/FERM-Kombiwerkzeug-40-teiligen-Zubeh%C3%B6rset-Aufbewahrungskoffer/dp/B00AW9H1VA)
1x China-Frässpindelset 400W, max. 12000 U/min (Ebay, 105 €) neu
1x 10er-Pack Gravierstichel 0,1mm / 60° (Ebay, 3,75 €)
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.ebay.de/itm/0-1mm-60-VHM-Gravierstichel-Schaftfr%C3%A4ser-CNC-Fr%C3%A4ser-F%C3%BCr-Graviermschine-10Stk/332371883477?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&_trksid=p2057872.m2749.l2649)
1x 10er-Pack Gravierstichel 0,1mm / 30° (Ebay, 5,58 €)
(Der Link zum Artikel ist leider nicht mehr verfügbar: https://www.ebay.de/itm/10-St%C3%BCck-0-1mm-30-Gravierstichel-PCB-Schaftfr%C3%A4ser-CNC-Fr%C3%A4ser-F%C3%BCr-Fr%C3%A4smaschine/322901178694)

Insgesamt hat mich das nun verwendete, neue China-Frässpindelset inklusive meines Vorversuchs mit der FERM-„Mini-Bohrmaschine“ und zuzüglich der Gravierstichel also ca. 140 € gekostet.


Die im China-Set mitgelieferte ER11-Spannzange (inklusive Spannzangenhalter) erlaubt die Aufnahme eines Fräsers mit 3,175 mm Schaftdurchmesser.

Zum Fräsen von Holz, Kunststoff, Alu und Leiterplatten habe ich mir die folgenden Fräser gekauft und dafür rund 22 € ausgegeben.

1x VHM-Fräser Zweischneider (Flach) Ø2,0mm (Sorotec, 4,10 €) Holz Kunststoff AluFräst glatte Taschen
1x VHM-Fräser Zweischneider Ø2,0mm 12mm (Sorotec, 7,30 €) Holz Kunststoff AluTaucht dank „Fischschwanzanschliff“ besonders gut ins Material ein
1x VHM-Fräser Einschneider Ø2,0mm SL:12mm (Sorotec, 8,30 €) Kunststoff
1x VHM Fräser Spiralverzahnt Ø2,0mm verbesserte Geometrie (Sorotec, 2,55 €) Holz, Platinenkontur

Letztlich habe ich mir zum Bohren von Leiterplatten außerdem die folgenden Vollhartmetall-Bohrer zugelegt und dafür rund 21 € ausgegeben. Siehe auch: Platinen Bohren (Mikrocontroller.net).

5x HM-Bohrer Ø0,90mm (Sorotec, 1,65 €)
3x HM-Bohrer Ø1,30mm (Sorotec, 1,65 €)
2x HM-Bohrer Ø3,15mm (Sorotec, 1,65 €)

Bilder vom Bau

Y-Achse

Beim Aufbau der CNC-Fräse habe ich mit der Grundplatte und der sich direkt darauf befindlichen Y-Achse begonnen. Die Y-Achse ist als Schlitten konzipiert, welcher sich unter dem Portal vor- und zurück bewegt. Der Schlitten besteht aus einer Holzplatte, auf welcher wiederum die Nutplatten montiert sind. Zur Überbrückung des Abstands zwischen Gewindespindel-Montageblock und Schlitten wurden diverse Kunststoffdichtungen übereinandergeklebt.

X-Achse

Die X-Achse wird auf dem feststehenden Portal montiert. Die hier gezeigte alte X-Achse wurde noch mit freistehenden Linearführungen aufgebaut — diese Konstruktion war allerdings eher freischwingend und alles andere als starr. Daher wurde die X-Achse noch einmal mit starren Schienen neu aufgebaut. Die Fotos dazu folgen in Verlauf dieses Artikels.

Z-Achse

Der Aufbau der Z-Achse gestaltete sich etwas fummelig; als Abstandshalter mussten Muttern aufgeklebt werden, um die Höhe der Linarführungswellenhalter zu überbrücken. Für die ersten Tests wurde behelfsmäßig eine günstige „Mini-Bohrmaschine“ auf der Z-Achse montiert.

Für die nachträgliche Montage der China-Frässpindel musste ich die Werkzeug-Platte noch um ein paar cm auf 14cm Länge kürzen, um den gewünschten Verfahrweg zu erreichen.

Update 2020

Nach diversen Experimenten mit der Positionierung der Bohrlöcher habe ich die Z-Platte sowie die Werkzeugplatte noch einmal komplett neu gemacht, diesmal mit vernünftiger Bohrschablone und mit einer Standbohrmaschine. Jetzt passt alles perfekt und die Platten sind vorallem endlich exakt parallel zueinander! Die Bohrschablonen gibt’s hier im LibreOffice Draw-Format zum Download:

Download “Bohrschablonen Werkzeug- und Z-Platte (Mitte)” Bohrschablonen-Werkzeug-und-Z-Platte-Mitte.zip – 1870-mal heruntergeladen – 16,83 kB

Plattform

Der mechanische Aufbau der Plattform (mit der alten X-Achse), hier noch ohne Elektronik und Verkabelung.

Elektronik und Verkabelung

Die Elektronik besteht im Wesentlichen aus dem Schaltnetzteil, den Schrittmotor-Treibern, dem Arduino (erstes Gehäuse) und einer Schalt-/Verteilerkiste für Netzspannung (zweites Gehäuse). Die Netzspannungskiste enthält (in der ersten Version) nebst einem Solid-State-Relais zum Schalten der Frässpindel ein kleines Hi-Link-Netzteil, welches den Arduino mit 5V versorgt; somit sind die Schaltausgänge des Arduino auch ohne angestecktem USB-Kabel stets in einem wohldefinierten Zustand.

Hinweis Die externe Dauerversorgung des Arduino Uno R3 habe ich wie folgt gelöst:

  • Die Sicherung („Polyfuse“) zwischen USB-Power und der 5V-Schiene wird entfernt. Somit ist der USB-Port überhaupt nicht mehr in der Lage, das Board zu versorgen.
  • Eine Diode wird zwischen 5V (Anode) und Vin (Kathode) gesteckt, damit der 5V-Regler auf dem Board nicht rückwärts versorgt werden kann.

Die Arduino-Kiste beherbergt außerdem eine Hohlsteckerbuchse zum Anschluss der Probe-Klemmen, Stichwort Z-Leveling zum automatisierten Abtasten einer Leiterplatte zwecks Erstellung eines Höhenprofils für akkurate Leiterbahntiefen. Auch Taster für Pause/Continue und Not-Aus sowie eine Power-LED sind vorhanden.

Die Schrittmotor-Treiber und der Arduino sind über ein altes VGA-Kabel (mit schön vielen, bunten Adern) verbunden; ein Stück Lochblech dient als Abdeckung, damit diese Verkabelung nicht versehentlich beschädigt werden kann.

Mit dem nachträglichen Einbau des China-Frässpindelsets ist noch ein Schaltnetzteil sowie der Spindel-Controller (mitsamt Drehzahlpoti und -anzeige) hinzugekommen. Das Solid-State-Relais ist wieder aus dem Netzspannungsgehäuse rausgeflogen, da nun nicht mehr direkt die Netzspannung der Spindel geschaltet werden muss. Stattdessen geht das Spindel-Enable-Signal — über einen Transistor invertiert — an den Spindel-Controller.

Die Schrittmotoren aller Achsen werden mit 8 Mikroschritten betrieben, was mit den verwendeten T8-Gewindespindeln 200 Schritten pro Millimeter Verfahrweg entspricht. Hiermit habe ich in meinen ersten schnellen Tests gute Resultate erzielt; es ist möglich, dass ich hier noch weiter optimiere, um den bestmöglichen Trade-Off zwischen Drehmoment und Präzision zu erreichen.

Absaugung

Update 2020

Da ich selbst heute noch rote Späne von meinem ersten Kunststoff-Frästest in allen Ecken und Kanten der Maschine finde, wurde es allerhöchste Zeit für eine Absaugvorrichtung. Dafür habe ich mir einen relativ günstigen Staubsauger mit HEPA-Filter (gute Filterwirkung auch bei kleinsten Staubpartikeln) besorgt:

1x Hitachi C400P Staubsauger mit HEPA-Filter (Ebay, 108 €)

Die Lautstärke des Staubsaugers ist annehmbar, trotzdem verwende ich einen Stelltrafo, um den besten Kompromiss zwischen Saugleistung und Lautstärke zu finden.

Ein Kumpel hat mir freundlicherweise einen schönen Absaugadapter designed und 3D-gedruckt! (Den G-Code kann ich auf Anfrage hier hochladen.) Sehr schön ist, dass die Rastnasen des originalen Staubsaugerschlauches perfekt in den Absaugadapter einschnappen.

Ich hatte außerdem noch ein paar sehr billige LED-Leisten herumfliegen, welche ich kurzerhand auf den Adapter geklebt habe. Die drei Leisten à 12V sind seriell verschaltet und werden von der 36V-Schrittmotorversorgung gespeist.

Der Absaugadapter besteht aus zwei Teilen, welche magnetisch aneinander haften. Der obere Adapter mit Saugkanal wird direkt an die Frässpindel angeschraubt. ( Achtung! Aufgrund der beim Fräsen auftretenden Vibrationen müssen die Schrauben unbedingt mit Sicherungslack fixiert werden!) Die untere Düse muss abnehmbar sein, damit man die Schraubenschlüssel zum Verspannen des Werkzeuges noch vernünftig ansetzen kann. Leider haben wir die untere Düse im ersten Anlauf etwas zu kurz dimensioniert, sodass die Saugleistung zu stark gemindert wird; insbesondere für die Aluspäne beim Planfräsen der Werkstückplatte hat es damit leider noch nicht ganz zuverlässig gereicht. Außerdem wäre abschließend noch die Rolle des Adapters als ungewollter Resonanzkörper zu klären. 😉 Fortsetzung folgt!

Fertiggestelltes Gerät

Update 2020
Version 3, mit Absaugung (+ Beleuchtung) und erneuerter Werkzeug- sowie Z-Platte.


Version 2, mit verbesserter X-Achse und neuer Frässpindel. Die Siebensegmentanzeige ist Teil des China-Frässpindel-Sets und zeigt die momentane Drehzahl an. Bei meinen Tests mit Holz / Platinen bin ich immer mit der maximalen Drehzahl von ca. 11k U/min gefahren. Ein Einbrechen der Drehzahl durch Belastung des Fräsers konnte ich dabei nicht feststellen.


Version 2, mit stabiler X-Achse, aber immer noch ungeeigneter Frässpindel. In der Draufsicht zeigen sich die Endschalter der X-Achse, welche von einem an die Z-Platte montierten Metallwinkel betätigt werden.

Verkabelung und Ansteuerung

Anbindung Arduino/Schrittmotortreiber

Das folgende Schema zeigt die Anbindung eines Schrittmotor-Controllers an den Arduino.

Anbindung Arduino-TB6600

Universal G-Code Sender

Vom Universal G-Code Sender gibt es zwei verschiedene Versionen, ich verwende die neuere Platform-Version. Die CNC-Fräse wird via USB mit einem Rechner verbunden, auf dem UGS Platform gestartet wurde. Dann wird die richtige serielle Schnittstelle selektiert und auf Connect geklickt.

UGS bzw. GRBL kennen zwei Arten von Koordinaten:

  • Die absolute Machine Position, relativ zu den Home-Schaltern und im Controller State in kleinen Digits angezeigt.
  • Die Work Position, relativ zum frei wählbaren Arbeitsnullpunkt, im Controller State in großen Digits angezeigt.

Bevor ein G-Code-File geladen und gestartet werden kann, sollten die folgenden Aktionen verstanden werden:

Home MachineEndschalter suchen, absolute (Maschinen-)Nullposition suchen.
Reset ZeroArbeitsnullpunkt setzen, also Work-Position auf Null setzen.
Return to ZeroMaschine zum Arbeitsnullpunkt fahren.
UnlockBei gewissen Interventionen (z.B. Not-Aus) sichert sich GRBL aus Sicherheitsgründen gegen weitere Kommandos ab und muss wieder entsperrt werden.
Soft ResetWenn GRBL aufgrund eines Fehlers oder einer Intervention beleidigt ist, hilft ein Soft Reset.

Die folgenden Bewegungsparameter legen die Schrittweite und -geschwindigkeit für den manuellen Betrieb (Jog-Controller) fest:

  • Step Size XY: Hier können beliebige Werte eingetragen werden; wenn die Bewegung um die eingestellte Schrittweite den Arbeitsbereich überschreitet, verhindert GRBL diese Aktion mit einer Fehlermeldung.
  • Step Size Z: Hier sollten kleinere Werte eingetragen werden, um bei unbedachtem Verfahren der Z-Achse den Fräser nicht ins Werkstück zu rammen.
  • Feed Rate: Die Verfahrgeschwindigkeit für alle Achsen. Ist dieser Wert größer als das in den Firmware-Einstellungen konfigurierte Maximum für die jeweilige Achse, so wird die Geschwindigkeit auf eben diesen Wert gedrosselt.

GRBL

Die Firmware-Einstellungen von GRBL können vom Universal G-Code Sender (Menü Machine / Firmware Settings) aus komfortabel editiert werden. Hier können Achsenbeschleunigungen, Maximalgeschwindigkeiten und vorallem die Mikroschritt-Konfigurationen dauerhaft eingetragen werden.

Meine Firmware-Einstellungen finden sich der Vollständigkeit halber und zwecks Orientierung für andere Interessierte hier zum Download:

Download “Selbstbau-CNC-Firmware-Settings” firmware_2020-01-30.zip – 2094-mal heruntergeladen – 1,73 kB

Wichtige G-Codes

Auch wenn der Universal-G-Code Sender die komplette Ansteuerung der Schrittmotoren übernimmt, kann die Kenntnis einiger wichtiger G-Codes nicht schaden. Kommentare innerhalb eines G-Code-Files sind übrigens erlaubt, solange sie in runden Klammern stehen.

(Maximale Verfahrgeschwindigkeit)
G94 F500
(Homing)
$H G10 P0 L20 X0 Y0 Z0
(Maximale Spindelgeschwindigkeit, kann nach jedem Reset automatisch vom "Start-up Block" mit dem folgenden Befehl gesetzt werden: $S0=S1000)
S1000
(Frässpindel einschalten)
M3
(Frässpindel ausschalten)
M5

G-Code-Export aus Inkscape

Allgemein

Für meine ersten Tests habe ich in Inkscape eine Vektorgrafik erstellt und mithilfe von gcodetools als G-Code exportiert. Die Installation von gcodetools besteht darin, einfach alle Dateien aus dem GitHub-Repository nach share\extensions relativ zum Inkscape-Installationsverzeichnis zu kopieren.

Achtung! gcodetools 1.7 (aktuelle Version, länger nicht mehr gepflegt) funktioniert (zumindest bei mir) nur mit Inkscape 0.92.3!

Eine gute Beschreibung zum Vorgehen beim Exportvorgang und der Parametrisierung findet sich hier: Fräsdaten mit Inkscape.

Achtung! Aufgrund eines Bugs in den gcodetools muss vor dem abschließenden Klick auf „Anwenden“ wieder auf den Tab „Pfad zu GCode“ gewechselt werden, sonst passiert nichts. Nicht vergessen, sämtliche Objekte vor dem Export in Pfade umzuwandeln. Außerdem sollten die rosa Linien, die gcodetools als Fräsbahnen über der Grafik erstellt, wieder gelöscht werden, bevor die Grafik erneut exportiert werden soll.

Insgesamt ist dieser Workflow nicht sonderlich komfortabel, funktioniert nach ein wenig Experimentieren aber recht gut.

Flächen (Taschen)

Wenn mit Inkscape eine abgesenkte Fläche bzw. Tasche erstellt werden soll, so funktioniert dies über das Flächen– bzw. Area-Tool von gcodetools. Zum Einspannen von Europlatinen habe ich mir z.B. die folgende Vorrichtung gebaut, welche eine 1,6 mm tiefe Tasche im Format 160 mm x 100 mm enthält. (Da ich eine Platine an der linken Platinenkante etwas weiter außen fräsen musste, wird die Platine dort nur durch zwei Unterlegscheiben fixiert.)

Hinweis Diese Einspannvorrichtung eignet sich natürlich nur für Layouts, die ringsum einen Rand von ca. 5…10 mm freihalten, damit das Werkzeug nicht mit den Randhaltern kollidiert.

Zuerst wird ein Reckteck im gewünschten Format gezeichnet. Dabei muss allerdings der Werkzeugdurchmesser berücksichtigt werden!

Achtung! In meinem Fall habe ich das gewünschte Ergebnis mit einem Rechteck der Größe 159 mm x 99 mm erhalten, welches mit einem 2 mm-Bohrer gefräst wurde. Ich hätte jedoch erwartet, dass das Format 158 mm x 98 mm sein muss, wenn der Fräser außen noch einmal 1 mm auf jeder Seite abträgt. Was macht gcodetools hier?

Das erzeugte Rechteck wird nun in einen Pfad umgewandelt. Mit dem Flächen-Tool von gcode-tools werden dann Fräsbahnen innerhalb dieser Fläche generiert. Hierbei habe ich die Werkzeugüberlappung auf 0,5 konfiguriert, also bezogen auf den Werkzeugdurchmesser 50% „seitliche Zustellung“. Die maximale Anzahl an Flächenschnittkurven sowie die Breite der Fläche werden ausreichend groß angesetzt, sodass die gesamte Fläche von Fräsbahnen überdeckt wird. Hierfür bietet es sich an, die Live-Vorschau zu aktivieren. Im Reiter Bereich füllen kann zwischen Zickzack– und Spiral-Form der Fräsbahn gewählt werden (ich habe Zickzack verwendet). (Achtung, das Plugin ist verbuggt; wenn Zickzack gewünscht ist, muss manchmal erst auf Spirale und dann wieder auf Zickzack zurückgeschaltet werden!) Dann wird auf Anwenden geklickt und der Flächen-Dialog geschlossen.

Nun wird das ursprüngliche Rechteck gelöscht, sodass nur das Objekt mit den generierten Fräsbahnen übrig bleibt. Über die Objekteigenschaften wird die Konturfarbe sicherheitshalber auf schwarz gesetzt. Dann wird mit Pfad zu G-Code der G-Code erzeugt. Als Schnittreihenfolge sollte hierbei Durchlauf für Durchlauf gewählt werden und auch Sortierte Pfade, um schnelle Entfernung zu reduzieren sollte angewählt werden.

Es wird davon ausgegangen, dass die Orientierungspunkte (insbesondere die korrekte Z-Tiefe) sowie eine Werkzeugdefinition (insbesondere Depth Step) zuvor bereits angelegt wurden. Die oben gezeigte MDF-Platte konnte ich mit einem zweischneidigen Spiralfräser bei 1500 mm/min XY-Vorschub und 800 mm/min Z-Vorschub problemlos in einem Zeitraum von etwa 2 Stunden bearbeiten (zwei Durchgänge, also 0,8 mm Depth Step).

G-Code-Export aus EAGLE

Allgemein

Einen ersten Test zum Platinenfräsen habe ich mit Version 1 der CNC-Fräse durchgeführt, doch die Resultate waren aufgrund der schwingenden X-Achse sowie der inakkuraten Frässpindel inakzeptabel. Die nächsten Tests mit der verbesserten X-Achse und der China-Spindel verliefen sehr viel besser und lassen sich im Video am Anfang dieses Artikels bewundern. Die Teile zum Fixieren der Leiterplatte heißen übrigens Spanneisen bzw. Spannpratzen und sind unter diesem Namen auf Ebay zu finden.

Das Exportieren von Leiterplattendaten (Leiterbahnen, Bohrungen) geschieht über das ULP pcb-gcode-4.6.2.4. Für das Fräsen von Platinenkonturen (EAGLE-Layer 46: Milling) in mehreren Durchgängen empfehle ich den folgenden Patch: Fixing an Eagle Plugin: pcb-gcode. Die gepatchten Dateien müssen in das pcb-gcode-Verzeichnis kopiert werden. Der entsprechende Pfad muss in EAGLE eingetragen werden, damit das ULP funktioniert. Für das Generieren des G-Codes stehen verschiedene Styles zur Verfügung, ich verwende das Profil Tries to be very compatible (generic), mit dem GRBL keine Probleme zu haben scheint.

Hier gibt’s das englischsprachige Handbuch zu pcb-gcode.

Achtung! Es muss die Option Use simple drill codes angewählt werden, damit die Option Spot drill holes zum Erzeugen von Bohrzentrierungspunkten korrekt funktioniert, sofern dies gewünscht ist!

Für den Fall, dass ein Backup erstellt werden soll, finden sich die im pcb-gcode Setup vorgenommenen Einstellungen übrigens im settings-Verzeichnis. Meine Settings lassen sich hier herunterladen:

Download “Selbstbau-CNC-pcb-gcode-Settings” Selbstbau-CNC-settings-pcb-gcode-3.6.2.4-patch.zip – 1770-mal heruntergeladen – 6,51 kB

In den DRC-Regeln von EAGLE habe ich im Grunde alles auf 16 mil (0,4064 mm) Minimalgröße gesetzt. Die Einstellungen lassen sie hier herunterladen:

Download “Selbstbau-CNC-EAGLE-DRU” Selbstbau-CNC-EAGLE-DRU.zip – 1775-mal heruntergeladen – 1.017,00 B Achtung! Der G-Code für die Platinenkontur (mill) berücksichtigt offenbar nicht den Versatz zur restlichen Platine (etch). Der Werkstück-Nullpunkt muss vor dem Fräsen der Platinenkontur also manuell um den entsprechenden Abstand verschoben werden!

Achtung! Im EAGLE-Board sollte Isolate der Groundplane auf 0 gesetzt werden, wenn in pcb-gcode Isolation: Single pass gewählt wird! Ansonsten bleiben unter Umständen vermehrt feinste Kupferstege zwischen benachbarten Leiterbahnen übrig.

Ich war übrigens überrascht, dass ich mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 1000 mm/min — für Prototypen-Qualität — noch relativ akzeptable Ergebnisse erzielt habe! Die Frästiefe habe ich auf 0,1 mm gesetzt und einen 30° / 0,1 mm-Gravierstichel verwendet. Immer darauf achten, einen „frischen“, spitzen Gravierstichel zu verwenden! Hier ist eine gute Lupe zur optischen Inspektion des Werkzeugs sehr hilfreich.

Allgemein werde ich noch etwas mit den Mikroschritt-Einstellungen spielen müssen. Außerdem muss ich noch herausfinden, inwiefern ich das bestehende Gewindespiel noch etwas weiter minimieren kann.

Z-Probing (AutoLeveler)

Vor dem eigentlichen Isolationsfräsen muss das Höhenprofil der Platine abgetastet werden, um überall eine gleichmäßige Frästiefe zu erreichen. Obwohl die Z-Probing-Funktion (AutoLeveler-Plugin) von UGS Platform angeblich verbuggt ist, hat sie in meinem Fall gut funktioniert.

Zuerst wird der Nullpunkt des Werkstücks gesetzt, indem die untere linke Ecke für den Top-Layer bzw. die untere rechte Ecke für den Bottom-Layer der Platine angefahren wird. Zum Ermitteln der Z0-Höhe fahre ich immer solange in 0,1 mm-Schritten nach unten, bis sich ein Stück Papier zwischen Werkzeug und Werkstück einklemmen lässt — danach fahre ich dann wieder um einen einzelnen 0,1 mm-Schritt nach oben.

Dann wird der Abtastbereich manuell zugewiesen oder bereits der gewünschte G-Code geladen und Use Loaded File angewählt, um die Dimensionen des geladenen Layouts zu übernehmen.

Achtung! Top- und Bottom-Layer sind in X-Richtung gespiegelt! Für eine Europlatine sollte der Abtastbereich also für den Top-Layer auf X = 5…155 mm bzw. für den Bottom-Layer auf X = -5…-155 mm gesetzt werden, außerdem Y = 5…95 mm.

Dann wird das Z-Maximum etwas reduziert (auf z.B. 1…2 mm), dann wird Scan Surface angewählt und abschließend wird Apply to Gcode angeklickt. Je nach Größe des Boards kann die Resolution noch verändert werden, z.B. auf ein 15 mm-Raster für die Testpunkte.

Achtung! Aufgrund eines Bugs muss die GCode-Datei nach erfolgtem Scan einmal über das entsprechende Icon in der Menüleiste erneut geladen werden und dann erneut Apply to Gcode ausgeführt werden, damit die Feedrate korrekt gesetzt wird! (Das herauszufinden hat mich eine halbe Stunde gekostet…)

Für meinen dritten Test zum Platinenfräsen habe ich meine Einspannvorrichtung nicht verwendet, sondern eine Europlatine (Fotoplatine, da ich nichts anderes im Haus hatte) direkt mit doppelseitigem Klebeband an 6 Punkten auf der Opferplatte fixiert, da ich ganz bis an den Rand fräsen musste:

Achtung! Wenn doppelseitiges Klebeband verwendet wird, muss die Platine bereits beim ersten Versuch absolut akkurat ausgerichtet werden, da Nachkorrigieren schwierig ist! Ich überlege mir, die Tasche in der oben genannten Einspannvorrichtung noch tiefer abzusenken und mit seitlichen „Fingernuten“ auszustatten, welche das Einspannen und vorallem die Entnahme vereinfachen sollten. So könnte die Platine recht präzise exakt vertikal in die Tasche eingelassen werden.

Den Probe-Kontakt zum Z-Leveln habe ich über eine Metallklammer herstellt. An der entsprechenden Stelle habe ich den Fotolack abgekratzt. Nicht vergessen, vor Start des AutoLevelers den elektrischen Durchgang zu prüfen! Die Spitze des Gravierstichels sticht Fotolack einfach durch, sodass man Fotoplatinen ohne vorherige Behandlung Leveln und Fräsen kann — erst ganz zum Schluss erfolgt dann eine Reinigung der Platine mit Spiritus oder Aceton.

Bohrdaten

Achtung! Beim Bohren gibt es noch eine winzig kleine Schwierigkeit: In einem Layout sind meist verschiedene Bohrerdurchmesser vorhanden. pcb-gcode packt alle Bohrlöcher zusammen in eine drill-Datei und gruppiert diese nach den jeweiligen Durchmessern. Zwischen den Gruppen generiert es sogenannte Tool Change-Kommandos, speziell das Kommando M06. Es dient dazu, die CNC-Steuerung solange zu stoppen, bis der Bediener das Werkzeug gewechselt hat und die Maschine danach durch einen Tastendruck wieder freigibt. GRBL versteht dieses Tool Change-Kommando allerdings nicht!

Daher habe ich für meinen dritten Test zum Platinenfräsen und -bohren die entsprechenden Tool Change-Kommandos manuell aus der Datei entfernt und einfach alle Löcher mit einem Bohrer (0,9 mm Durchmesser) gebohrt, auch wenn im EAGLE-Board ein anderer Durchmesser vorgesehen war. Die wenigen größeren Löcher habe ich dann nachträglich per Hand aufgebohrt.

Hierfür werden Blöcke der folgenden Art einfach gelöscht (von mir zur Erklärung nachträglich kommentiert):

M05                  <- Spindel abschalten
G00 Z25.4000         <- Zur Tool Change-Position fahren (erst Z)
G00 X0.0000 Y0.0000  <- Zur Tool Change-Position fahren (dann XY)
M06 T03  ; 3.2000    <- Das Tool Change-Kommando, welches GRBL nicht kennt
G00 Z1.0000          <- Wieder bis kurz über das Werkstück fahren
M03                  <- Spindel einschalten
G04 P4.000000        <- Spindel anlaufen lassen
Hinweis In der Drill Rack File (im settings-Ordner) von pcb-gcode lassen sich verschiedene Bohrer sowie deren Einsatzbereich innerhalb eines Minimal- und Maximaldurchmesserbereichs zu definieren. Hier könnte man ansetzen, um zumindest nur einen Bohrer für alle Löcher zu erzwingen. Dann müsste man nur noch ein (das initiale) Tool Change-Kommando herauslöschen.

Übrigens habe ich pcb-gcode auf eine Bohrtiefe von 2,2 mm konfiguriert, sodass ich auch ohne erneutes Z-Leveling nach dem Isolationsfräsen sicher immer durch die Platine komme; wenn die Kupferfläche nicht mehr durchgängig ist, kann der Bohrer an einer ungünstigen Abtastposition, an der kein Kontakt herrscht, „ins Leere“ fahren, abbrechen und die Platine ruinieren.

Simulation des G-Codes

Unter Umständen lohnt es sich, den generierten G-Code zu simulieren, bevor dieser auf der realen Maschine ausgeführt wird. Für diesen Zweck eignet sich z.B. die Open Source-Software CAMotics, welche die erzeugten Fräserbewegungen in Echtzeit darstellt und so eine visuelle Überprüfung des Fräsprogramms erlaubt. Ich empfehle, eine ältere Version (z.B. 1.0.0) zu installieren, falls Probleme mit OpenGL auftreten oder der anscheinend erst kürzlich implementierte Abfragedialog beim Schließen des Programms zu sehr nervt.

Justage und Pflege

Update 2020

Zur Ausrichtung X-Achse habe ich einen alten Gravierstichel auf die Y-Ebene (Werkstückplatte) herabgesenkt und bin vorsichtig nach links/rechts verfahren. Dann habe ich die Schrauben der X-Platte minimal angelöst und selbige mit ein paar vorsichtigen Hammerschlägen auf der entsprechenden Seite in der Höhe justiert. Das ganze Prozedere erfordert ein wenig Geduld, da nach jeder Veränderung die Schrauben wieder komplett angezogen werden und die Parallelität zur Y-Ebene erneut geprüft werden muss.

Mit einem Metallwinkel habe ich die Orthogonalität der Z-Achse zur Y-Ebene geprüft. Durch kurzzeitiges Anlösen der vier Schrauben, welche die Z-Anhebung auf der Z-Platte fixieren, kann die Ausrichtung feinjustiert werden.

Als „krönenden Abschluss“ habe ich dann die Nutenplatten plangefräst; trotz gewissenhafter Justage der Achsen bleibt immer eine gewisse Asymmetrie übrig, auch die Nutenplatten an sich sind nicht komplett plan, und was die Siebdrucksperrholzplatte macht, weiß ich auch nicht. So können von einer Ecke zur anderen schon einmal 0,5 mm Höhenunterschied zustandekommen. Bei einer solchen Schnitttiefe sollte dann unbedingt Spiritus zur Kühlung hinzugegeben werden. Als Fräser verwende ich den flachen Zweischneider mit Ø 2 mm. Den G-Code zum Planfräsen habe ich als Zickzack-Fläche mit Inkscape erzeugt. Als seitliche Zustellung habe ich 50%, also eine Überlappung um den halben Fräserdurchmesser gewählt.


Insgesamt dauerte der erste Durchlauf zur groben Abrichtung ca. 5 Stunden; die Nachbarn freuen sich! 😀 Der nominale Vorschub betrug 800 mm/min, wobei ich diesen in den dickeren Schichten manuell verringert habe, weil es sonst zum Stottern des Fräsers kommt. Diese Option findet sich im Machine-Menü von UGS: Real Time Overrides / Feed Override (–).

Im zweiten und dritten Durchlauf bin ich deutlich schneller verfahren (in etwa mit dem doppelten Vorschub), da nun die größten Unregelmäßigkeiten bereits beseitigt wurden und das „Gelände bekannt“ ist. Bei jedem neuen Durchlauf habe ich die Z0-Position um einen Zehntelmillimeter weiter abgesenkt, bis wirklich die gesamte Werkstückplatte vom Fräser erfasst wurde.


Leider ist der Arbeitsbereich etwas kleiner als die Werkstückplatte, sodass außen ein kleiner Rand stehen blieb. Auch diesen werde ich eventuell noch mit feinem Schleifpapier+Schleifblock manuell entfernen; damit ist der Außenrand natürlich nicht so akkurat plan wie die restliche Fläche, aber optisch sollte es doch etwas ausmachen.

Am Ende habe ich die Fläche noch ganz leicht mit feinem Schleifpapier+Schleifblock entgratet, da durch die Fräsergeometrie und die gewählte Überlappung minimalste Stege übrig geblieben sind.

Damit das Planfräsen sich gelohnt hat darf ab jetzt nichts wesentliches mehr an der Maschinengeometrie verändert werden!

Zur regelmäßigen Schmierung der Spindeln und Lager verwende ich Ballistol. (WD40, Feinmechaniköl oder Fett ginge sicherlich auch.) Grober Schmutz und Späne muss vorher natürlich entfernt werden. Zur Vermeidung von feinem Staub ist die Absaugvorrichtung gerade beim Fräsen von Platinen und Holz fast unerlässlich. (Jede Gewindespindel bräuchten zum Staubschutz eigentlich noch einen Faltenbalg, jedoch habe ich dafür noch keine vernünftige Bezugsquelle gefunden.)

Ergebnisse und Fazit

Die überwiegend chinesischen Mechanik-Produkte locken mit günstigen Anschaffungspreisen; da hierbei jedoch keine besondere Qualitätskontrolle zu erwarten ist, sollte man sich der teilweise erforderlichen Nachbearbeitung bewusst sein.

Auch das Anzeichnen, Bohren und Nachkorrigieren der Löcher zur Montage von Gleitlagern und Siebdruckplatten eine mühselige Arbeit. Aber da das Henne-Ei Problem mit der Fertigstellung dieser CNC-Fräse nun endlich gelöst ist, können alle weiteren Projekte dieser Art wenigstens computergesteuert realisiert werden! 🙂

Insgesamt habe ich bis jetzt ca. ein halbes Jahr (mit viel Unterbrechung und an nur wenigen Abenden in der Woche) an der CNC gebastelt und habe dafür knapp 650 € gelöhnt (wenn man den Staubsauger mit einberechnet), inklusive einer Erstausstattung mit Fräsern und Bohrern. Mit einer Grundfläche von 50 cm x 60 cm (Tiefe meines Basteltisches) und einem Arbeitsbereich von ca. einer DIN-A4-Seite bietet die Fräse für meine Zwecke einen guten Kompromiss aus Stellplatz und maximaler Größe des zu bearbeitenden Werkstückes (Holz, Alu, Platinen).

Die Steifigkeit des Aufbaus ist meines Erachtens sehr gut — das schlägt sich natürlich auch im Gewicht der Maschine wieder. Das hohe Gewicht hat aber auch den Vorteil einer besseren Vibrationsdämpfung. Die Lautstärke der Maschine hält sich tatsächlich in Grenzen, zumindest seitdem ich die China-Frässpindel und die federverspannten Spindelmuttern montiert habe. (Der größte Störenfried ist tatsächlich die Absaugvorrichtung.)

Alles in allem bin ich mit dem Projekt äußerst zufrieden und freue mich auf die nachfolgenden Basteleien, welche mithilfe dieser CNC realisiert werden. Updates poste ich natürlich hier!

15 Gedanken zu „Einstieg in den CNC-Selbstbau: Mechanik, Elektronik und Software im Überblick

  1. Ich schaue mich derzeit nach CNC Fräsen um. Derzeit bestelle ich noch meine Bauteile über eine CNC Lohnfertigung. Mir fehlt bislang die Expertise in diesem Bereich zu arbeiten. Vielen Dank für das Vorstellen der Modelle und für die aufschlussreichen Fotos und Videos.

  2. Hi,
    2 Sachen:
    1)
    Hast du dir schon mal überlegt bCNC zu verwenden? Ich habe Universal gcode sender und bCNC ausprobiert und muss sagen, dass bCNC doch einige sehr coole features bietet. Is vllt eine Überlegung wert 😉
    2)
    Es kann sein, dass ich das irgendwo überlesen habe, diese 7 segment Anzeige links oben auf der Fräse, ist die für die Spindeldrehzahl?

    LG
    Nikolaus

    1. Moin Nikolaus, vielen Dank für den Tipp mit bCNC, werde ich mal austesten! 🙂 Und ja, genau, die Siebensegmentanzeige war beim China-Frässpindel-Set mit dabei. Viele Grüße!

  3. Hast du für die Steuerung eigentlich auch mal Linux CNC in Betracht gezogen. Die Schrittmotorschritte werden dann durch den PC berechnet und über den Parallelport ausgegeben. Tendenziell hat man sicher eher Probleme mit Echtzeitanforderungen. Auf der anderen Seite könnten die Pfade deutlich genauer berechnet werden (falls das gemacht wird).

    1. Moin Merkatorix, danke für den Tipp! Gehört habe ich davon natürlich schon, aber mir kam die ganze Sache auf den ersten Blick etwas „altbacken“ vor. Für den professionellen Sektor ist das mit der feineren Schrittauflösung sicherlich relevant, aber bei meiner Käsefräse bin ich mit GRBL erstmal sehr zufrieden! 🙂

  4. Die CNC sieht ja mal klasse aus!
    Ich bin auch gerade an dem Bau einer eigenen Maschine dran und bin gerade dabei, mir eine passende Fräse auszusuchen. Bist du mit dem 400 Watt China Fräser noch zufrieden?

    Viele Grüße

    1. Moin Ken, danke für das Lob! Die Spindel ist im Grunde ausreichend, wenn man etwas Geduld mitbringt. Der Preis ist für die erbrachte Leistung m. E. n. auch unschlagbar. Trotzdem, mit einer erreichbaren Drehzahl von knapp 11k Umdrehungen lassen sich besonders in Alu einfach keine sehr schnellen Vorschübe und/oder Frästiefen realisieren. Wenn man diese Limitierungen kennt, kann man gut damit arbeiten. Aber einen kleinen Leistungskick habe ich beim Planfräsen der Werkstückplatte auch vermisst. Also, wenn du was besseres (und trotzdem bezahlbares) findest, lass es uns hier bitte wissen. 🙂 Viele Grüße!

      1. Danke für die schnelle Antwort Paul! Das habe ich mir schon fast gedacht, dass man bei 400 Watt nicht zu viel Leistung erwarten darf.
        Spielt für dich die Lautstärke der Spindle eine Rolle? Wenn nicht, wäre ein Makita RT0700C eine Alternative. Preislich vergleichbar und ein gutes Stück stärker als die China Fräse, zudem benötigt man keine zusätzliche Elektronik wie Netzteil, Steuerung und co.

        1. Ja, die Lautstärke ist für mich [und meine Nachbarn :D] schon kritisch, da die Fräse im Arbeitszimmer steht und die Altbauwohnung durch die Decke bzw. den Fußboden keine gute Lärmdämmung bietet. Die von dir vorgeschlagene Makita schaut soweit tatsächlich ganz gut aus, aber man müsste sich unbedingt selbst mal ein Bild vom Rundlauf machen… im Netz finde ich dazu nix!

          1. Ich denke bezüglich dem Rundlauf sollte es keine Probleme geben, im Netz habe ich dazu schon einiges gefunden (häufig in MPCNC eingesetzt zum Beispiel). Ich habe dem Verkäufer für die China Spindle auf eBay mal einen Preisvorschlag gesendet, mit dem Versand aus Tschechien sollte die Lieferung wohl auch nicht zu lange auf sich warten lassen.

          2. Ach, super! Ich bin schon gespannt auf deine Rückmeldung, für mich könnte das auch was sein! 🙂

  5. Ich finde es total faszinierend, dass man sich selbst ein CNC-Gerät bauen kann und würde das gerne mal selbst ausprobieren. Interessant, dass du für die Leiterplatten einen Vollhartmetall-Bohrer gekauft hast und dafür nur 21 Euro ausgegeben hast. Ich müsste im Keller noch starre Leiterplatten haben, die ich hier verbauen kann, aber den Bohrer muss ich noch kaufen.

    1. Hi Sven,

      einen Nachbau kann ich nur empfehlen! Am Ende hat man doch ein sehr universell einsetzbares Gerät, und ohne Warterei bzw. ohne Chemikalien-Sauerei auf die Schnelle Platinen herstellen zu können ist schon sehr komfortabel!
      Und ja, die ersten paar Bohrer bricht man eventuell noch durch ein Missgeschick ab, aber danach bleibt dieser Kostenfaktor doch sehr, sehr übersichtlich! 🙂

      Viele Grüße
      Paul!

  6. Hallo Paul, großes Kompliment. Gefällt mir ausgesprochen gut – speziell die Verbindung von Siebdruck und Alu ist sehr clever. Ich bin gerade am Planen und hatte eigentlich nur mit Holz arbeiten wollen. Die Profile bieten aber meiner Meinung nach den Vorteil, dass man hier leichter nachjustieren kann.
    Darf ich fragen, wie Du die Verbindungen der Profile mit der Bodenplatte hergestellt hast. Also einfach Holzschrauben in die Bodenplatte, oder sind von unten Einschlagmuttern angebracht?
    Vielen Dank schon mal für Deine Rückmeldung,
    Thomas

    1. Moin Thomas, erstmal vielen Dank für das Lob! 🙂

      Ja, genau, die einfache Höhenjustage war für mich das ausschlaggebende Argument für die beiden Aluprofile. (Und es sieht schick aus.) In Holz bräuchte man Langlöcher, das fand ich nicht so schön.
      Die Profile habe ich einfach mit jeweils zwei Maschinenschrauben an der Grundplatte befestigt. (Also einfach großzügig durch die Grundplatte durchgebohrt und dann alles ausgerichtet und verschraubt.) Unten sitzen ganz normale Muttern mit jeweils einer Scheibe — dank der Anhebung durch die Gummifüße ist dafür noch reichlich Luft gewesen!

      Beste Grüße
      – Paul

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