CNC-2021.                      Laatste wijziging:  2021-03-25

 

JanBee werkt aan een nieuwe CNC machine. De oude is geheel gesloopt en er worden maar een paar onderdelen hergebruikt.

Ook deze machine is een portaal (frees) machine, ietsje groter dan de oude.
Bereik: X: 1220 mm, (oude 950)  Y: 530 mm (oude idem) , Z: 240 mm = hoogte onder de brug (oude 121 mm)
Bediening: Via het touch-screen handmatig (1 as tegelijk), met Joysticks (voor nulpunt instellen) of met een G-code bestand voor het echte werk.
Spindel: een 800 Watt High-speed motor met ER11 opname en waterkoeling. Maar er kunnen allerlei andere dingen op, Zie onderaan voor een greep uit de mogelijkheden.

Status per 2021-03-25:  Vrijwel alle hardware is er, en de meeste functies werken.

Bediening
Ondersteunde G-codes
Wat kan er allemaal mee


Fotos:   klik voor groter formaat.
 


Overzicht. We zien het bed, de X-geleiders en spindels, de brug met links de Y-motor, en de Z-unit met de freesmotor.




Elektronica vanaf links. Van voor naar achter:
Het hiervoor ontworpen Arduino shield, met de MEGA en een Ethernet shield.
De drive voor de high-speed spndel.
Dan wat ander spul dat beter zichtbaar is op de foto vanaf rechts.
Het elektronica paneel ligt nu horizontaal, maar uiteindelijk komt het vertikaal te hangen in het achteronder van de kist waar de machine op komt te staan.



Elektronica vanaf rechts. Van R naar L:
4 drives voor 2-fasen steppers
Een power supply 24 Volt
4 drives voor 3-fasen steppers
Een glimps van het DIN-railtje met relais
Power supply  5 / 12 Volt
Drive voor de HighSpeed spindel motor
Achteraan het Arduino shield.



De High-speed spindel motor, 24000 rpm, 800 Watt met waterkoeling, ER11 opname.
T.z.t. kan de motor onder verschillende hoeken gemonteerd worden, en ook onder het Z-platform met de as evenwijdig aan de X-richting, of ook onder een hoek in het horizontale vlak.



Detail X-aandrijving. De schroefspindels hebben een spoed van 5 mm en driven de brug aan met kogelomloopmoeren.
Niet zichtbaar hier: De beide X motoren hebben een codeerschijf waarmee gechecked wordt of ze wel gelijk-op draaien. Als dat niet zo is stopt de boel met een X-Alarm melding. Als 1 X-motor zou weigeren is de andere in staat om de brug flink te verwringen.




Detail van de Z-aandrijving. We zien de kogelomloop blokken met de geleide stangen.
De ketting loopt van de onderste Z-plaat via het bovenste kettingwiel, dan naar het onderste ketiingwiel, en zit dan via de kettingspanner vast aan de bovenste Z-plaat.



Detail Z-aandrijving. We zien de stappenmotor die via een worm de as van het bovenste kettingwiel aandrijft



De linker wang met verdeelkast. Op de verdeelkast een noodstopknop en de Drive-Power drukknop.
De kast wordt natuurlijk dichtgemaakt zodat die darmen er niet uithangen.
Achter het kapje met de twee boutjes zit de kogelomloop moer voor de X-aandrijving. Het stalen kapje laat enige speling in vertikale en zijwaardse richting toe, maar niet in de X-richting. Het is dus geen probleem als de spindel een beetje slingert.



De rechter wang met de joysticks.Ja, er komt een deksel op.
Onder het kapje is een glimps van de X- kogelomloopmoer te zien.



De optionele verdeeltafel (R-as). De stepper drijft de tafel aan met een 90:1 worm.
Er staat nu een ER40 / MK2  spantanghouder in, maar er kan ook een wat groter plateau gemonteerd worden.


Bediening



Screenshot in de Doel mode

De bediening gaat via een 38 cm Touchscreen, bestuurd door een RaspberryPi 4B.
We zien de actuele posities van de assen. X, Y, Z is zelfverklarend, R is een optionele verdeel tafel (zie verderop). E is een losse motor die voor van alles gebruikt kan worden. De R- en de E-motoren kunnen zowel van het twee- als het driefasen type zijn.
Met deze positie velden kunnen de  assen ook genuld worden. (dat is iets anders dan het homen, zie verderop).  
Er is een cijferveld waarmee een doelpositie opgegeven kan worden, de voedingssnelheid kan ingesteld worden en onderaan zien we de snelheidsinstelling voor de freesmotor. Aux 1 en 2 zijn geschakelde 24 VDC of 230 VAC uitgangen voor 1 of ander ding, bijv een stofzuiger.
Met de knop "Use HSSM" kan de bedieningsgroep "High Speed Spindle" aan of uit gezet worden. Indien ingeschakeld zien we de temperatuur van de motor en of het koelwater wel stroomt; je kunt de draairichting kiezen en de snelheid instellen. En natuurlijk aan / uitzetten.




Screenshot in de Joystick mode.
Deze modus in speciaal bedoeld om het bewerkingsgereedschap naar het nulpunt van je werkstuk te brengen.
Bij een kleine uitslag van een joystick gaat het heel erg langzaam, als je de stick in de hoek drukt neemt de snelheid toe tot een bepaald maximum.
In deze modus kan er maar 1 stick tegelijk bediend worden.



Screenshot in de CNC mode met de Open / run / Pause dialoog.
In het memo veld verschijnen de uit te voeren G- en M-codes en evt berichten.



Screenshot in de Homing mode. Hiermee kunnen de assen individueel of allemaal gehomed worden.
Het homen gebeurt door de as met een redelijke snelheid naar een eindschakelaar te laten lopen, daar stopt 'ie acuut, dan gaat 'ie een eindje terug en loopt dan heel langzaam opnieuw naar de eindschakelaar. Dan een paar millimeter terug en dat is dan het nulpunt.
Bij de X-as gaat het homen in de laatste fase zo dat elke motor naar z'n eigen eindschakelaar loopt. Daarmee wordt de brug haaks gesteld.
Het homen moet gebeuren voordat je de machine kunt gebruiken. Ondanks evt. assen nullen houdt het systeem de absolute posities bij, zodat er geconstateerd kan worden of een doelpositie wel binnen het bereik van de machine valt.


Ondersteunde G- en M-codes:
G0 voor beweging zonder bewerking.
G1 voor beweging met bewerking.
G2 en G3 voor een boog of hele cirkel.
G4 pauze.
G17, 18 en 19 voor een boog of cirkel in resp het X-Y vlak, het Y-Z vlak of het X-Z vlak.
G28 ga naar de nul-positie. (dat is iets anders dan homen)


De volgende codes worden nadrukkelijk niet ondersteund:
G2, G21 (inch / mm). mm is default.
G28 als home commando (loop naar een eindschakelaar)
G53 .. G89 (div. presets en canned cycles, cutter radius en lengte compensatie)

Standaard M-codes:
M3, M4, M5  Start spindel CW, CCW of Stop Spindel

Non-standaard M-codes:
M601, M602 Auxilary tool aan / uit
M700 Zet data direction voor digitale I/O's.
M701 Zet outputs van digitale I/O's.
M709 Rapporteer analoge en digitale I/O's in een kommagescheiden bestand.

Aangezien alle software volledig open source is kunnen er altijd nog speciale wensen gerealiseerd worden.
De Arduino is geprogrammeerd in C++ met de Arduino IDE, de GUI is gemaakt in Free-Pascal met de Lazarus IDE.


Wat kan er allemaal mee:

Deze machine is in de grond van de zaak een vehikel waarmee je een of ander ding computergestuurd in 3 dimensies kunt bewegen.
En dat ding kan van alles zijn:
-- Voor frees- en boorwerk is er de HighSpeed Spindle die overigens ook horizontaal gemonteerd kan worden. De verwachting is dat er ook metalen als aluminium en messing bewerkt kunnen worden.
-- Een plunjer met slagroom of warme chocola o.i.d. om letters op een taart te spuiten.
-- Een fotocamera om van dichtbij heel veel opnames te maken van bijv. een schilderij, zodat je achteraf een extreem hoge resolutie foto kunt maken met een foto-stitch programma.
-- Een kleine frees voor graveerwerk in hout of kunststof.
-- Een kleine boor om gaten voor te boren met preciese maatvoering.
-- Een kleine laser om figuren in te branden op allerlei materialen (cafe-noir, hout, etc)
-- Een probe om metingen te doen aan / in een of ander object.  Dat kan van alles zijn: temperaturen, elektrische of magnetische veldsterkte, radio-actieve straling, mechanische krachten, noem maar op. Er zijn 4 analoge ingangen beschikbaar en 8 digitale bits, individueel te programmeren als input of output. Er zijn M-codes om dit alles te besturen en te loggen in een kommagescheiden bestand.