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Mittlerweile habe ich die Kress an die Fräse gebaut. Obwohl ich erst dachte, dass die Standardhalterung zu klein für die Spindel ist habe ich die Kress mit etwas sanfter Gewalt doch angebaut bekommen. Nun konnte ich bereits meine ersten kleinen Teile fräsen. Ich hatte zwischendurch etwas Schwierigkeiten mit dem Vorschub. Zuerst dachte ich, dass die Zahnriemen zu schlaff sind, also habe ich diese gestrafft. Mittlerweile habe ich sie so weit gelockert, dass die Achsen nun flüssig laufen, der Zahnriemen aber kaum nachgibt.
So liefen die ersten Fräsversuche auch erfolgreich durch. Unter anderem lag dies daran, dass ich Holz in 2mm Schritte abgetragen hatte und dabei einen Vorschub von 500mm/min verwendet habe. Sobald ich den Vorschub auf 2000mm/min erhöht habe und 6mm Holz pro Durchlauf erhöht habe traten die ersten Probleme auf. Ich bemerkte auf der X Achse erste Verzerrungen beim Fräsen bis komplette ausfälle beim Verfahren, so dass einige Werkstücke kaputt gefräst wurden. Ich dachte ebenfalls, dass dies an falsch gespannten Zahnriemen lag und habe hier nachjustiert. Ohne Erfolg.
Dann habe ich den Riemen entfernt und den Motor überprüft und festgestellt, dass der Motor Schritte nicht dreht, wenn die Belastung zu groß ist. Dafür habe ich den Riemen entfernt und den Motor laufen lassen und sie mit dem Finger gebremst. So viel zu den High Torque Schrittmotoren :). An denen konnte es theoretisch auch nicht liegen und so war es auch. Ich habe nochmal die Spannung an den Schrittmotortreibern nachgemessen. Diese waren fast alle komplett unterdimensioniert. Nach dem ich nun alle Schrittmotortreiber auf ca 0,47V eingestellt habe liefen die Motoren mit voller Kraft, was ich an einem leicht gequetschten Finger festgestellt habe :).

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Nach dem meine eShapeOko nun endlich angekommen ist ging es gleich an den Zusammenbau. Vorher sollte man sich aber eingehend mit der Dokumentation befassen, damit man am Ende nicht wieder alles auseinander nehmen muss. Je nach dem, was für Optionen man für die eShapeOko gewählt hat steht auf der Wiki Seite von amberspyglass noch zusätzliche Dokumentation zu Verfügung. Mein eShapeOko Kit habe ich mit dual X Achse  und dual y Achse bestellt. D.h. auf der Y Achse arbeiten zwei Motoren für den Vorschub, auf der x Achse allerdings nur einer, der aber auf 2 Makerslide Schienen läuft. Hier muss man dringlich die Zusatzdokumentation lesen, damit man ein sauberes Ergebnis bekommt.

Der eigentliche Grundaufbau ging gut voran. Glücklicherweise hat mir mein Bruder beim Zusammenbau geholfen, was sich als sehr Zeitsparend herausstellte. Während ich mich um die Gewinde in den Makerslides gekümmert habe hat er bereits mit dem Zusammenbauen der Achsen begonnen. Für den kompletten Zusammenbau haben wir insgesamt gute 3h gebraucht. Danach waren alle Motoren eingebaut und alle Schrauben festgezogen.

Bevor man startet sollte man sich gutes Werkzeug besorgen. Hierfür würde ich folgendes Empfehlen:
– Inbus Schlüsselset
– 1-2 8er Schraubenschlüssel (2 für das spätere justieren der exzentrischen Schrauben)
– Akkuschrauber
– Je nach Bausatz m3 Bohrer, Schrauben und Muttern (jeweils 3-10)
– Gewindeschneider für M5 Löcher (Ganz Wichtig!)
– Zange (Kann nie schaden)

Dann kann der Bau auch schon losgehen. Alleine mit dem Schneiden der Gewinde war ich als unerfahrener Bastler eine Zeit lang beschäftigt, so dass in der Zwischenzeit alle Achsführungen aufgebaut waren und man direkt mit dem Zusammenbau beginnen konnte. Der Schlussendliche Zusammenbau kam etwas ins Stocken als wir zu den Open End Plates kamen. Hierüber war nichts in der Anleitung zu finden, dafür aber die Zeichnungen im eShapeOko Store. Nach dem wir das Spiel aller Makerslides entfernt haben ging es an die Zahnriemen. Diese kann man relativ einfach befestigen und ebenfalls straff ziehen. Alles kein Problem. Die Fräse läuft auch wirklich angenehm rund, wenn man sie versucht von Hand zu bewegen.

Nach dem der Aufbau dank Hilfe so gut geglückt ist kann es nun mit der Montage der Elektronik voran gehen. Der Arduino steht schon bereit. Im nächsten Beitrag werde ich dann ebenfalls auf die Konfiguration eingehen.

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Wie gesagt bin ich schon lange am überlegen, ob ich eine CNC Fräse bauen soll, oder nicht. Für mich war immer klar, dass wenn ich eine CNC Fräse bauen werde, dann will ich vorher die Elektronik im Griff haben. Über EBay und Heise bin ich über einen 3 Achsen Controller gestolpert. Ein Teil, das zwar im Amateursektor liegt, aber dennoch was kann und das man über den Parallel Port steuern kann. Damit macht man vermutlich nichts falsch dachte ich, denn serielle und parallele Schnittstellen sind schon seit gefühlten 1000 Jahren in Betrieb und somit kompatibel mit dem hinter letzten Betriebssystem.

Mein Computer hat schon lange keinen LPT Port mehr, dafür aber die Dockingstation meines Laptops, aber ich hatte meine Rechnung ohne Windows 7 x64 gemacht, denn mit 64 Bit kann die Software (hatte Mach3 getestet) scheinbar nicht. Genauso wie mit Laptops, denn da soll das Timing auf Grund der Schlafmodus-Integration auch nicht wirklich taugen. Und der Parallel Port über eine proprietäre Dell Schnittstelle? Pff… Projekt zum Scheitern verurteilt.

Ich hatte es natürlich versucht und den Schrittmotor an die Elektronik angeschlossen, aber mehr als geglüht hat der Motor nicht. Zumindest ging er, denn er hatte das volle Haltemoment – Aber Bewegung?! Fehlanzeige.
Frustriert landete dieses Stück Hardware nach insgesamt 10h Fehlersuche und Debugging erst einmal in der Ecke. Bei dem Modul handelt es sich um einen 3 Achsen Controller mit TB6560AHQ Chips. Schön anzusehen, aber für meine Betriebssystem Kombi und Schnittstellenproblematik einfach nicht zu gebrauchen.

TB6560AHQ

Pest vs. Cholera
Da dieses Teil aus Fernost leider nicht so funktioniert wie ich es mir gedacht hatte und ich gerne mit USB arbeite habe ich mich auf die Suche nach etwas gemacht, mit dem ich arbeiten kann. Da bin ich auf Arduino und ein Projekt GRBL gestoßen. Wer mich kennt, der weiß, dass ich nicht viel von Arduino halte. Überall werden diese Monster haften Arduino boards verbaut, auch wenn es ein <1€ Controller tun würde. Es wird nicht mehr nachgedacht, sondern nur noch alles mit Hardware erschlagen. Aber genau das ist nicht wirklich meins. Ich lerne gerne neue Sachen von der Basis, verstehe wie Microcontroller funktionieren, ohne das ich eine Tonne von Bibliotheken benötige um dann eine Zeile Code zu schreiben, die dann wie Welt in die andere Richtung drehen lässt.

Doch dieses Mal wollte ich nicht davon abbringen lassen meine CNC Fräse zu bauen, egal ob ein Arduino Herz darin schlummert, oder nicht. (Alleine die Erkenntnis, dass ich damit nicht entwickeln muss um eine CNC Steuerung zu bekommen hatte wirklich sehr viel Charme)
Also Arduino als CNC Controller. Dann fehlen nur noch die Schrittmotor Treiber. D.h. der Controller sorgt dafür, dass die Motoren wissen was sie tun müssen und die Schrittmotor Treiber die zwischen Controller und Schrittmotor hängen versorgen den Schrittmotor und bereiten die Signale des Controller soweit auf, dass er weiß in welche Richtung und wie weit er drehen muss. Es ist auch möglich den oben beschriebenen China Controller über ein Arduino (bzw. einen Microcontroller) zu steuern. Das kam aber zumindest für meine ersten Gehversuche nicht in Frage, da hier auch wieder allerlei Probleme entstehen können.

Als Schrittmotortreiber habe ich welche von Polulu genommen – die A4988. Diese sind zusammen mit Arduino und GRBL sehr einfach zu betreiben. Auch jemand der absolut keine Ahnung von Fräsen hat kommt hier mit einer entsprechenden Anleitung zurecht. Ich möchte aber dennoch gerne die Schritte erläutern, die notwendig sind das Arduino Board dahin zu bringen G-Code zu empfangen.
Als erstes kauft man sich ein Arduino Board. Soweit ich gelesen habe geht es gut mit einem Arduino Nano, oder Arduino Uno. Ich habe mich für das Uno entschieden, weil es für mich praktischer zum Entwickeln ist. Hält man das Arduino Board in der Hand sollte man sich die aktuellen Treiber runterladen, damit es auch korrekt auf dem Laptop erkannt wird. Die Arduino Gui wird nicht wirklich benötigt.
Nach dem das Board korrekt unter Windows (für andere Betriebssysteme müsst ihr leider wo anders gucken) erkannt wurde kann man sich auch direkt ans Flashen machen. Zuerst brauchen wir das .hex File von der GRBL Seite (das sollte einfach zu finden sein). Als nächstes nimmt man den Flasher seiner Wahl, oder den Link von der GRBL Seite für ein mini Tool namens XLoader – http://xloader.russemotto.com/.
Damit flasht man das .hex File zügig und unkompliziert auf den Atmel Chip.
Wie funktioniert nun die Kommunikation?!

Die Kommunikation der Computersoftware zum Übersenden der Steuerbefehle läuft nun über die Serielle Schnittstelle des Arduino. D.h. alle Kommandos werden via USB auf die Serielle Schnittstelle des Atmel Chip übertragen.
Über diese Schnittstelle kann man den Atmel auch konfigurieren um die Schrittmotor Schrittweite zu ändern. Dafür kann man eine x beliebige Terminal Emulation nehmen, oder falls man sich die Arduino GUI heruntergeladen hat diese Verwenden. Der Punkt für die serielle Kommunikation lautet Werkzeuge -> Serieller Monitor.

Nach dem die Verbindung aufgebaut wurde (Seriell mit 9600 Baud) begrüßt uns der Controller mit einem freundlichen Grbl 0.8c [‚$‘ for help].
Hierüber können wir nun alles konfigurieren. Hierzu müsst ihr aber das Wiki von GRBL lesen, denn alle Einstellungen hier noch einmal aufzulisten wäre etwas viel . Ich habe erst einmal alle Parameter so gelassen, wie sie waren und versucht ob der Motor, den ich angeschlossen habe läuft. Als Software, die G-Code versteht und mit GRBL Arbeitet habe ich „GRBL Controller“ heruntergeladen. Das sah ganz praktikabel aus und genau das ist es auch. Für jemanden der zum ersten Mal mit so etwas in Kontakt kommt ist Mach3, zumindest für mich einfach zu überfrachtet.
GRBL Controller ist relativ simpel. Man kann auf den entsprechenden COM Port des Controllers Verbinden und dann ein G-Code File importieren und dann auf „Begin“ drücken.

Wie gesagt, nach dem ich alles soweit verkabelt hatte lief der erste Nema 12 Motor nach nicht einmal 15 Minuten 1a. Vorbei die Zeit des Debuggings, nun konnte ich mich daran machen, die Materialien zu kaufen, die ich brauchte um alles zusammen zu bauen.
Bisher läuft die erste Achse (Frästisch) ganz gut, so dass ich in den nächsten Tagen diesen Beitrag hier mit Fotos über die Verkabelung als auch den nächsten mit dem Basis Aufbau füttern kann, yay.

Nachtrag: Hier geht es zu der weiteren Entwicklung in Sachen CNC