Ansteuerungsbox für CNC-Maschinen
Autor: Phillip Blunck
Betreuer: Prof. Dr.-Ing Mirek Göbel
Hauptseite: Studentische Arbeiten
Thema
Thema dieser Projektarbeit ist die Entwicklung und der Bau einer Ansteuerungseinheit "3D-CNC-BOX" für CNC-Maschinen wie einer 4-Achs-Fräse oder einem 3D-Drucker.
Ziel
Die Ansteuerungseinheit soll für die CNC-Fräsmaschine von Prof. Göbel und dem 3D-Drucker "GermanRepRap-X400" eingesetzt werden. Ziel ist der schnelle Wechsel zwischen den Maschinen und eine Steuerung für die geplante Umrüstung der Hochschul CNC-Maschine.
Aufgabenstellung
Als Projektrahmen wurden folgende Aufgaben gestellt:
- Recherche
- Existierende Möglichkeiten
- Existierende Konfigurationen
- Entwicklung
- Beschaffung der Komponenten
- Zusammenbau und Inbetriebnahme
- Dokumentation
- Erstellen eines Wikiartikels
Lösung der Aufgabenstellung
Einführung
Als Hauptansteurerungseinheit für 3D-Drucker wurde das Controllerboard "PiBot" ausgewählt, da es folgende Vorteile bietet:
- modulare Komponenten (Schrittmotortreiber, Sensoren)
- Schrittmotortreiber bis 2.4 A Phasenstrom
- Autolevelingsensor
- Open-Source-Software
- Unterstützung von 2 Extruder
Für die CNC-Fräse wurde als Lösung "LinuxCNC" verwendet, da keine weitere Open-Source-Software für den Betrieb von 4-Achsen existiert. Demnach wurde eine parallele Schnittstelle verbaut, welche mit dem LinuxCNC-PC verbunden wurde. Die parallele Schnittstelle wurde außerdem mit den Schrittmotortreiber verbunden, sodass die geforderten Achsen angesteuert werden können.
Alle Komponenten wurden in einem selbstentwickelten Acrylglasgehäuse verbaut.
Funktion
Die 3D-CNC-BOX kann für den Einsatz von 3D-Druckern oder 4-Achs-CNC-Fräsen eingesetzt werden. Alle Komponenten werden mit Hilfe von Steckverbindern an die Box angeschlossen, sodass ein schneller Wechsel der Maschinen möglich ist.
Ansteuerung über PiBot
Pin-Belegung der Schrittmotoren-Buchse
| Kabelfarbe | Belegung (Output Schrittmotortreiber) |
|---|---|
| Braun | A/ |
| Schwarz | B/ |
| Blau | B |
| Weiß | A |
Uploaden der Firmware
PiBot 3D-Drucker Software
Ansteuerung über LinuxCNC
Pin-Belegung der Sub-D-25-Buchse
| Pin-Nr. | Belegung |
|---|---|
| 1 | frei |
| 2 | Step X-Achse |
| 3 | Direction X-Achse |
| 4 | Step Y-Achse |
| 5 | Direction Y-Achse |
| 6 | Step Z-Achse |
| 7 | Direction Z-Achse |
| 8 | Step Rotationsachse |
| 9 | Direction Rotationsachse |
| 10 | frei |
| 11 | frei |
| 12 | frei |
| 13 | frei |
| 14 | frei |
| 15 | frei |
| 16 | frei |
| 17 | frei |
| 18 | Ground |
| 19 | Ground |
| 20 | Ground |
| 21 | Ground |
| 22 | Ground |
| 23 | Ground |
| 24 | Ground |
| 25 | Ground |