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myhobby-CNC - Supportforum

Pre-Fragen
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08.07.16 17:29
MaBe 
Pre-Fragen

Hallo Zusammen,

mein Vater und ich stehen kurz vor dem Kauf einer CNC-Fräse.
Dabei tuen sich uns allerdings noch einige Fragen auf. Vielleicht könnt ihr uns helfen :)

Zum einen wollten wir genaueres über die Schnittstelle und Kommunikation zwischen PC/Arduino/Schrittmotoren wissen.
Wenn wir es richtig verstanden haben, ist auf dem Arduino eine vorgefertigte "Software" schon draufgeflasht, die ein bestimmtes Dateiformat lesen kann und anschließend die Schrittmotoren steuert. Das Dateiformat wird wiederum via einer Software vom PC aus, dem Arduino über USB geschickt?

Ich habe kürzlich gelesen, dass der mitgelieferte Controller im Elektro-Kit zwar in der Lage ist die NEMA23 Schrittmotoren anzusteuern, aber nicht die volle Leistung aus ihnen schöpfen kann? Stimmt das?

Und zum Schluss wollte ich mich noch bezüglich der Präzision / Genauigkeit informieren. Gibt es da schon spezielle Erfahrungswerte und kann man davon ausgehen, dass größere Abmaße (z.B. 1000*1000) zu einer schlechteren Präzision führen als bei einer einer kleineren Maschine (500*500)?

Liebe Grüße und vielen Dank!

08.07.16 17:56
crix 

Administrator

Re: Pre-Fragen

Bei den hier erhältlichen Bausätzen ist üblicherweise auf dem Arduino GRBL bereits installiert.

Der PC schickt G-Code Kommandos an den Arduino. GRBL errechnet daraus dann die nötigen Richtungs- und Taktsignale für die Schrittmotortreiber und steuert so die Schrittmotoren.

Dateien kommen nur teilweise oder gar nicht zum Einsatz, die Kommandos werden über die serielle Schnittstelle an den Arduino geschickt und direkt ausgeführt.

Am PC gibt es manchmal Dateien, aber auch nicht zwingend, wenn man zum Beispiel Online Apps wie Easel zur Fräsensteuerung nutzt.

Die gelieferten DRV8825 Motortreiber können 2A/Wicklung treiben, werden dabei aber schon sehr heiß.
NEMA23 Motoren gibt es in unterschiedlichen Varianten mit teilweise deutlich mehr als 2A Wicklungsstrom.
Die NEMA23 Motoren aus dem Kit können mit einem größeren Kühlkörper noch mit dem DRV8825 angesteuert werden, wenn es darüber hinaus geht, wäre ein stärkerer Treiber zu empfehlen. Lies dir mal hier im Forum meine Aufbaubeschreibung zur Shapeoko-Max durch. Dort geht es dann später auch um die Motortreiber: http://www.myhobby-cnc.de/forum/thread.p...d=33&page=4

Im Wiki ist das für die Max auch nochmal beschrieben:
http://www.myhobby-cnc.de/wiki/doku.php?...nc:shapeoko-max

Die Genauigkeit wird von vielen Faktoren beeinflusst. Die Länge der Profile ist sicher einer davon. Aufgrund des Baukonzeptes (Zahnriemen, relative leichte Bauweise mit Aluminium) sind bei diesen Fräsen sicher Abstriche bei der Präzision zu machen. Da kommt es drauf an was man damit machen will?

Gruß
crix

Zuletzt bearbeitet am 08.07.16 17:57

11.07.16 08:30
Ronald 

Moderator

Re: Pre-Fragen

Hallo MaBe,

was cirx schreibt ist zunächst richtig.

Für die Einarbeitung in das Thema GRBL empfehle ich Dir bei Youtube Videos zu diesem Theme an zu schauen. Der GRBL-Controller von uns hat bereits die GRBL Version 0.9j drauf und hier bei uns im Forum ist auch eine kleine Anleitung, wie der Controller angeschlossen werden muß.

Ich schreibe den Kunden, die von mir wissen wollen ob es "schwer" ist die Fräse zusammen zu bauen, immer folgendes. Der mechanische Zusammenbau der Fräse ist ungefähr 10% der Arbeit dann nochmal 20% bis die Elektronik und die Konfiguration der Fräse einwandfrei funktionieren. Der Rest von 70% ist dann die Auseinandersetzung mit den div. CAD/CAM Softwarepaketen. Ich kann also leider nur die ersten 10% liefern. Der Rest ist eine Lernkurve, die man bereit sein muss zu gehen.

Wenn es um das Thema Präzision geht, dann ist von mir immer die Frage, was willst Du damit machen. Die Fräsen hier sind Hobbyfräsen für den Modellbau und Freizeitbedarf. Sie soll also eigentlich die frühere Laubsägearbeit oder Dekopiersäge ersetzen. Dafür bietet sie mehr als guten Ersatz. Wer sich mit dem Thema CNC auseinandersetzen möchte und sich in das Thema einarbeiten möchte, ist hier auch richtig. Wer jedoch die Fräse in einem Unternehemen einsetzen möchte, und 8h/Tag an 230 Tagen im Jahr die Fräse irgend welche Präzisionsteile für Kunden fräsen möchte, ist hier gewiss komplett falsch.

Ich rate auch Einsteigern immer erst mit einer kleineren Fräse zu beginnen. Wenn ich mich mit Computern auseinander setzen möchte, kaufe ich mir ja auch nicht gleich zu Anfang einen Host von Siemens oder IBM! Erfahrungen kann man auch sehr gut mit kleineren Varianten sammeln. Die Mehrkosten dadurch sind nicht höher, als aus Unwissenheit falsch gekaufte Teile, die ich hinterher nicht mehr verwenden kann! Es gilt hier auch nicht die Regle "Größer ist besser"! Es kommt immer darauf an, was ich eigentlich mit der Fräse anstellen möchte. Die Shapeoko-MAX mit den NEMA23 Motoren ist auch gleich nochmal ein Einstieg in eine höhere Klasse. Das fängt an bei den Endschaltern geht weiter zu den Motoren und der Ansteuerung und endet dann beim möglichen Bauraum. Braucht man das wirklich alles?

Versteht mich nicht falsch, ich verkaufe euch wirklich gerne alles, aber viel lieber dass, was Ihr wirklich braucht und dann auch zufrieden seit!

LG
Ronald

12.07.16 21:31
MaBe 
Re: Pre-Fragen

Vielen Dank euch Beiden für die rasche Antwort! Hier ist man echt gut aufgehoben.

Ich will kurz zusammenfassen: Wir haben uns bereits auf die NEMA23 Motoren verständigt. Nach Recherche sind die mitgelieferten Treiber sogar bis 2.2A ausgelegt. Diese wollen wir aktiv mit Hilfe eines Computerlüfters kühlen. Pins auf dem Controller sind dafür ja reserviert(?).
Jetzt habe ich im Shop 2 Varianten der NEMA23 Motoren entdeckt. Sowohl 0,9Nm als auch 1,9Nm werden angeboten. Welche der beiden Varianten wird im Kit mitgeliefert?
Habe im Forum schon gelesen, dass die NEMA23 auch 4-5A aushalten, daher werden die Treiber vermutlich im späteren Verlauf irgendwann durch leistungsstärkere ersetzt.

Die Profile wollen wir zu 90% mit einer Länge von 700mm bestellen. Denke damit ist man für das Erste ganz gut gerüstet. Wir wollen zum größten Teil Holzarbeiten fräßen und evtl auch ab und an Aluminiumblöcke. Stellt letzteres Probleme dar?

Die dazu nötige Spindel wollen wir extern erwerben und wiegt 1.4 Kilo. Sollte vom Gewicht her keine Hindernisse darstellen, oder?

Zum guten Schluss noch eine Frage zur Leistungsbereitstellung/zum Netzteil.
Versorgt werden muss der Arduino (5V) und die 4 Motortreiber (jeweils max 45V).
Jetzt habe ich im Shop ein 150Watt Netzteil gefunden. Könnte der nicht etwas zu schwach auf der Brust sein?

Liebe Grüße
MaBe

13.07.16 01:41
crix 

Administrator

Re: Pre-Fragen

Hi,

nochmal zur Klarstellung:
Es gibt nicht DIE NEMA23 Motoren. NEMA23 definiert nur die Stirnfläche des Motors. Es gibt dann kurze und längere NEMA23 Motoren mit jeweils unterschiedlichem maximalem Wicklungsstrom.

In meinem Kit waren die 57BYGH218 mit 2A Wicklungsstrom enthalten.
Wenn Ihr größere Kühlkörper mit Wärmeleitkleber montiert und aktiv kühlt ist das wohl vertretbar.

Wenn ihr aber sowiso plant auf stärkere Treiber aufzurüsten, dann könnt ihr das auch gleich machen. Dann wäre meines Erachtens der Arduino UNO statt des GRBL Controller Boards sinnvoller. Die DRV8825 bräuchtet ihr auch nicht. Ihr erspart euch auch das etwas umständliche Einstellen der DRV8825 ;-) Die TB6560 vertragen nur 24V, von daher ist es mit einem 42V Netzteil nicht ohne weiteres möglich diese zu versorgen. Die DRV8825 widerum geben bei Versorgung mit 24V ein deutlich hörbares Brummen von sich, das erst ab 36V in den nicht mehr hörbaren Bereich wandert. Die Entscheidung für den Treiber sollte also vorab gut überlegt werden...

Wenn ich lese dass ihr Alublöcke fräsen wollt und eine 1.4kg Spindel einsetzten wollt, dann sind leicht Zweifel angebracht ob eine Shapeoko da die beste Wahl ist. Alu fräsen ist möglich, dann aber mit sehr kleinen Zustellungen und mit entsprechender Kühlung. Das dauert dann eine ganze Weile...

Die Kräfte die beim Schneiden von Aluminium auftreten können und die schwere Spindel werden die Konstruktion stark belasten. Man beachte daß die Laufrollen aus Kunststoff sind und die Profile aus Alu.
Fräsen die zum Bearbeiten von Alu ausgelegt sind, sehen nicht ohne Grund deutlich massiver aus.
Hier im Forum ist aber jemand unterwegs der eine recht schwere Spindel an einer Shapeoko montiert hat. Da ggf. anfragen wie sich das entwickelt hat.

Ihr müsst auch überlegen wie ihr die Spindel montiert. Die Spindel aus dem Shop ist recht lang und hat über die ganze Länge den selben Durchmesser. So kann sie weit genug herunter ragen. Bei anderen Spindeln ist das ggf. nicht so.

Der Arduino wird vom PC über USB mit 5V versorgt. Wie das beim GRBL Controller Board aussieht kann ich grad nicht sagen (hab keins)

Ich verwende für meine TB6560 Treiber ein 24V 15A Netzteil (360W), Meine Spindel (400W Brushless) hat ein eigenes Netzteil, das im Paket mitgeliefert wurde.

14.07.16 08:52
Ronald 

Moderator

Re: Pre-Fragen

Hallo,

die einzelenen Werte an sich sind ja nicht wirklich ausschlaggebend. Ich kann NEMAxx nehmen, Strom y und Spannung Z. Wichtig ist doch wie auch bei einem Auto oder einem PC dass die Komponenten gut zueinander passen, und nichts zu viel oder zu wenig ist.

Für die Shapeoko2 und auch die Shapeoko-X bis zu einer Größe von ca. 1 bis 1,2 m reichen die NEMA17 mit der ganz normalen Steuerung vollkommen aus. Wer einen schwereren Fräsmotor verwenden willl, und die Fräse ev. später auch nochmal größer machen will, der kann auf die Shapeoko-MAX mit NEMA23 umsteigen. Meine Empfehlung bleibt aber immer noch die, dass bis zu 1 m Maschinengröße die Shapeoko2 oder Shapeoko-X ausreichen würden.

Durch die Shapeoko-MAX ändert sich einiges. Statt der NEMA17 sind hier tatsächlich die NEMA23 angeraten. Damit ergibt sich dann auch die Frage der optimalen Ansteuerung der Motoren. Die Motoren bei mir im Shop haben alle einen kleinen Innenwiderstand, so dass sie mit einer niedrigen Spannung aber einem hohen Strom im Datenblatt angegeben sind. Das habe ich aus dem Grund gemacht, damit die Motoren auch noch bei niedrigeren Spannungen zuverlässig betrieben werden können. Es gibt auch Motoren, die mit 80V und mehr zu betreiben sind.

Was ergibt sich jetzt daraus? Die Leistung P in Watt ist ja nach unserer alten Elektriker-Regel immer P(W) = I * U! Also ergibt sich die Leistung immer aus Strom * Spannung. Das bedeutet wenn ich eines erhöhe, erhöht sich auch die Leistung. Ich habe in meinen Mailings immer darauf hingewiesen, dass es etwas günstiger ist die Spannung zu erhöhen, hier war meine Empfehlung 20-30V und beim Strom dann im moderaten Bereich zu bleiben. Die Steuerbausteine für die Schrittmotoren begrenzen dann ganz automatisch den Strom auf eine verträgliches Maß für Motoren und den Baustein selber! Die abgegebene Leistung bleibt aber aufgrund der etwas höheren Spannung, noch hoch.

Wird jetzt eine Systemkonfiguration mit z.B. nur 12V verwendet, so müssen hier höhere Ströme fließen, um die gleiche Leistung an den Motoren zu gewährleisten. Dann sind auch andere Treiberbausteine zu wählen (z.B. TB6560 oder ähnliche).

Aufgrund der höheren Spannung unserere angebotenen Netzteile (24V) sollten die NEMA17 wie auch die NEMA23 (57BYGH218) mit den angebotenen GRBL-Baords und Treibern zuverlässig arbeiten. Erst wenn die Spannung verringert wird, oder noch leistungsfähigere Motoren verwendet werden sollen, dann müssen andere Treibenr verwendet werden. Auch wenn die Fräse im Dauereinstz ist, und die Treiberbausteine dadurch sehr heiß werden können leistungsstärkere Treiber verwendet werden.

Wir sind z.Z. tatsächlich dabei einen POLOLU kompatiblen Treiberbaustein zu entwickeln, der aufgrund eines geringeren Innenwiderstandes des Bausteins höhere Ströme (anvisiert sind hier 4A) schalten kann. Das wird aber noch etwas dauern.

LG
Ronald

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