Ansteuerungsbox für CNC-Maschinen

Aus HSHL Mechatronik
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Vollständig zusammengebaute Box

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:

  1. Recherche
    1. Existierende Möglichkeiten
    2. Existierende Konfigurationen
  2. Entwicklung
  3. Beschaffung der Komponenten
  4. Zusammenbau und Inbetriebnahme
  5. Dokumentation
  6. Erstellen eines Wikiartikels

Lösung der Aufgabenstellung

Dimetrische Ansicht der 3D-CNC-BOX (CAD Entwurf)

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

Uploaden der Firmware

PiBot 3D-Drucker Software

Ansteuerung über LinuxCNC

Pin-Belegung des Sub-D-25-Steckers

Sub-D-25-Buchse
Pin-Nr. Belegung
1 frei
2 Step X-Achse
3 frei
4 frei
5 frei
6 frei
7 frei
8 frei
9 frei
10 frei
11 frei
12 frei
13 frei
14 frei
15 frei
16 frei
17 frei
18 frei
19 frei
20 frei
21 frei
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25 frei