CNC – Das ist meine CNC

IMG_4278Ich wurde gebeten, meine CNC einmal etwas genauer vorzustellen. Dieser Bitte komme ich natürlich gerne nach. Sicherlich hilft der Beitrag dem einen oder anderen bei der Planung einer CNC Maschine. Wenn ihr Fragen haben solltet, schreibt in die Kommentare, ich werde diese gerne beantworten.
Hier nun die Infos zu meiner CNC.

Warum eigentlich eine eigene CNC Maschine?

Bevor ich angefangen habe in der Werkstatt mehr zu arbeiten, habe ich recht viel Zeit mit Modellbau verbracht. Hierfür war die CNC-Maschine primär gedacht. Denn im Modellbau erleichtert eine CNC vieles. Da mir fertige CNC-Maschinen einfach zu teuer waren, kam schnell der Gedanke auf, eine CNC selbst zu bauen. Und hier beginnt nun die eigentliche Geschichte.Meine Zielsetzung war es von Anfang an, eine CNC zu bauen, die auch relativ große Werkstücke aufnehmen kann. Es ging mir hierbei nicht um große Verfahrwege der Achsen, sondern wirklich um die Größe des Werkstücks. Oft habe ich schon Sätze wie “Kann mir jemand etwas fräsen? Meine CNC ist hierfür leider zu klein” gehört. Das sollte mir nach Möglichkeit erst bei relativ großen Werkstücken passieren. Die Genauigkeit sollte so hoch wie möglich sein, denn Ungenauigkeiten bekommt man sehr schnell in die Maschine, auch wenn man das nicht will ?

Verwendetes Material

Steuerung

Steuerung

Da ich die Kosten nicht aus dem Ruder laufen lassen wollte, habe ich mich nach günstigen Lieferanten umgeschaut. Ich bin nach einiger Sucherei auf den Webshop von rc-letmathe.de gestoßen. Hier gab es genau das richtige Set (Ansteuerung) für mein Vorhaben. Dieses Set gibt es noch heute: “Powerfräse 2” Hiermit war schonmal klar, was das Herz der Fräse werden soll.
Falls ihr eure CNC etwas stärker auslegen wollt, gibt es hier noch Sets, die mehr Leistung haben.

 

Trapezgewindespindel

Spindel

Die Trapezgewindespindeln habe ich ebenfalls von letmathe bezogen. Hier habe ich für die X-Achse 16mm und für die Y und Z Achse 12mm Spindeln verwendet. Die 16mm Spindel habe ich verwendet, da bei einer Länge von 1000mm eine 12mm Spindel anfängt zu schlackern.

 

 

Linearführung

Linearführung

Die Linearführung hatte ich von einem Händler bei Ebay. Da mir Führungsschienen von Igus oder ähnlichen Lieferanten zu teuer waren. Sucht man bei Ebay nach “Linearführung” bekommt man u.a. auch die Führungen, die ich verwendet habe.
Mit diesen Linearführung bin ich soweit zufrieden, natürlich darf man diese nicht mit industriellen Maßstäben vergleichen.

 

 

Fräse

Fräse

Als Frässpindel habe ich eine Kress FME-1. Bei dieser Frässpindel passt das Preis-Leistungs-Verhältnis. Zumal ich diese Spindel auch als Oberfräse verwende. Hierzu habe ich mir einen passenden Frässchuh gekauft.
Verwendete Spindel: http://amzn.to/29k2o2r

 

 

Grundgestell

Grundgestell

Das Grundgestell habe ich, da es für mich am einfachsten war, aus Multiplex gefertigt. Hierbei ist es wichtig, eine möglichst hohe Steifigkeit zu erreichen. Daher habe ich versucht möglichst viele Streben zu verbauen.
Die Z-Achse habe ich aus Alu gefertigt, da ich durch die dünneren Platten (im Vergleich zu Multiplex) weniger Platz verliere und daher die Verfahrwege möglichst groß bleiben.

 

Frästisch

Frästisch

Der Frästisch ist aus einer einfachen MDF Platte gefertigt. MDF ist recht schwer, wodurch die Vibrationen und dadurch auch der Geräuschpegel etwas gedämpft werden. Zusätzlich ist MDF  schonend für die Fräser. Hat der G-Code einen Fehler und die Fräse rauscht in den Tisch (ist mir bis heute glücklicherweise noch nicht passiert), sind die Überlebenschancen für den Fräser höher, wie wenn der Fräser in Alu rauscht. Ob der Fräser eine solche Aktion überleben würde, kann trotzdem bezweifelt werden.

 

Opferplatte

Opferplatte

Um das Material ordentlich auf dem Tisch befestigen zu können, habe ich mir eine passende Opferplatte aus 19mm MDF gebaut. Diese hat ein Lochraster von 5cm mit Einschlagmuttern auf der Unterseite, damit ich alle Materialien gut auf dem Tisch befestigen kann.
Die Opferplatte habe ich dann mit der Fräse plan gefräst um auf der Z-Achse über den ganzen Tisch hinweg genau die gleiche Höhe zu haben.
Mit der Zeit nutzt sich die Platte natürlich etwas ab. Ist die Abnutzung weit genug vorangeschritten, fräse ich die Platte einfach wieder plan. Bisher habe ich diesen Vorgang nur 1x durchgeführt. D.h. meine Opferplatte wird sicherlich noch gute 5 Jahre halten, bevor diese zu dünn wird und ausgetauscht werden muss.

Meine Fräser (hauptsächlich 1/8″) beziehe ich von Sorotec. Mit diesen Fräsern habe ich gute Erfahrungen gemacht. Abgesehen von den 1mm Fräsern, die brechen mir immer recht schnell ab. Ab einem Durchmesser von 1,5mm ist die Standfestigkeit bei meiner Fräse wesentlich besser.

Spannelemente

Spannelemente

Die Spannelemente habe ich mir, nachdem die Fräse soweit fertig war, einfach selbst gefräst. Hierzu habe ich 7mm Multiplex verwendet. Eine kurze Zeichnung angefertigt, G-Code erzeugt und los ging’s.
Bei den Spannelementen verfahre ich genauso, wie bei der Opferplatte. Sind diese defekt oder abgenutzt, fräse ich mir einfach ein paar neue.

Technische Daten

Abmessungen
Länge: 110cm
Breite: 100cm
Höhe: 65cm

Verfahrwege
X-Achse: 800mm
Y-Achse: 400mm
Z-Achse: 200mm

Max. spannbares Material
X-Achse: theoretisch unendlich groß, da in dieser Richtung kein Portal im Weg ist
Y-Achse: 700mm
Z-Achse: 200mm

Max. Verfahrgeschwindigkeit
Ca. 800mm/min. auf der X- und Y-Achse
Ca. 600mm/min, auf der Z-Achse
Die Werte könnte ich jeweils noch um 15-20% erhöhen. Sicherheitshalber habe ich diesen Puffer eingebaut, damit es zu keinen Schrittverlusten kommt.

Genauigkeit
So ganz genau habe ich das noch nicht gemessen, diese sollte bei ca. 0,5mm liegen. Es kommt immer etwas auf die Geschwindigkeit, Material und Frästiefe an. Dazu kommt noch die Position an der ich fräse (siehe unten beschriebenes Problem: Spindeln auf der X-Achse).

Software

Um eine CNC betreiben zu können, sind drei Softwarekomponenten nötig. 1. Ein CAD Programm um die Werkstücke zu zeichnen. 2. Ein CAM Programm um aus den gezeichneten Werkstücken den für die Maschine nötigen G-Code zu erzeugen. 3. Die CNC Software selbst, welche den G-Code in Bewegungen der Maschine umwandelt.

Es gibt gefühlt ca. 1 Millionen Möglichkeiten, wie man diese drei Softwarekomponenten zusammensetzen kann. Ich arbeite mit zwei verschiedenen Varianten.

Variante 1

Meine Windows basierte Lösung
CAD Programm: AutoCAD
CAM Programm: CAMBam
CNC Software: LinuxCNC

Variante 2

Meine OSX (macOS) basierte Lösung
CAD Programm: Sketchup
CAM Programm: SketchuCAM (Sketchup Plugin)
CNC Software: LinuxCNC

Beide Varianten funktionieren für mich ausreichend gut. Variante 1 kann zwar etwas mehr, kostet aber auch wesentlich mehr. Variante 2 ist komplett kostenlos. Was natürlich ein starkes Argument ist.

Da das Thema Software ein Kapitel für sich ist, werde ich hierfür einen eigenen Beitrag erstellen, falls Interesse besteht.

Würde ich wieder eine CNC bauen?

Ja! Generell bereue ich den Bau der CNC in keiner Weise. Die Vorteile die eine CNC bietet, sind vielfältig. Immer den Zugang zu einer CNC zu haben, ist super. Sicherlich gibt es Dinge, die ich heute besser bzw. anders bauen würde. Daher:

Was würde ich heute anders machen?

Nach einer Betriebszeit von mehreren Jahren lernt man seine Maschine natürlich immer besser kennen. Es gibt Dinge, die man besser oder auf eine andere Art und weise bauen würde. Insgesamt würde ich nicht allzu viel ändern. Aber den einen oder anderen Punkt schon

Spindeln auf der X-Achse

Die Hauptänderung betrifft die X-Achse. Hier habe ich eine Spindel in der Mitte verbaut. Heute würde ich zwei Spindeln verbauen. Eine rechts, eine links und diese beiden Spindeln per Zahnriemen verbinden.
Dadurch würde sich die Genauigkeit auf der X-Achse sehr verbessern. Aktuell kann die X-Achse etwas verwinden, wenn man seitlich am Portal drückt. Dieses Problem wäre beseitigt, wenn man ich zwei Spindeln hätte.

Steuerung und Motoren

Gut wäre es, wenn ich die Geschwindigkeit der CNC erhöhen könnte. Mit meinen aktuellen Motoren und der Steuerung ist dies nicht möglich. Da bei noch höheren Geschwindigkeiten Schrittverluste vorkommen und dadurch die komplette Fräse aus dem Tritt kommt.
Um höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, müssten diese beiden Komponenten getauscht werden. Als Steuerung wäre aktuell ein Trible Beast meine erste Wahl, dazu entsprechend stärkere Motoren.

Lagerung der X und Y Achse

Ich habe recht massive Lager für die beiden Achsen verbaut. Diese sind von der Montage recht schwer zu positionieren. Daher wären etwas weniger massive Lager besser, welche sich gut positionieren lassen.

Fazit

Ich kann es nur empfehlen, eine CNC an der Hand zu haben. Egal ob es sich um eine gekaufte oder um eine selbst gebaute handelt. Mit einer CNC gibt es etliche Möglichkeiten, passende Teile, Schablonen und sonstiges herzustellen. Durch die CNC wird so mancher Arbeitsschritt vereinfacht.
Allerdings neigt man gerne dazu, zumindest ist das bei mir so, auch recht einfache Dinge mir der CNC herzustellen. Obwohl es mit herkömmlichen Methoden schneller gehen würde. Aber warum einfach, wenn es auch kompliziert geht ?

28 Kommentare zu “CNC – Das ist meine CNC”

  1. Raph sagt:

    Hallo,
    super Sache was du hier machst!
    Ich bin ausschließlich Linux-User und Sketchup läuft grundsätzlich nicht auf Linux. Hättest du eine Alternative zu Sketchup und SketchuCAM?

    1. Alex Fürst sagt:

      Danke dir. Für Linux kann ich dir leider keinen Tipp geben. Ich nutze kein Linux für die Erstellung des G-Codes. Sorry.

  2. Sebas sagt:

    Hey
    Kannst du mir die Daten von deinen Motoren geben? Bzw. was es für welche sind.

    Danke und viele Grüße

    1. Alex Fürst sagt:

      Hallo Sebas!
      Ich verwende diese Motoren hier:
      Link zu rc-letmathe.de

      MfG Alex

  3. Uwe Brandl sagt:

    Hallo Alex,
    deine Frage nach dem G-Code.
    Es gibt für Linux das FreeCad, ein sehr gutes CAD Programm.
    Meines Wissens erzeugt FreeCad auch den G-Code.
    Deine Seite / Videos haben mich zum Bau einer CNC Fräsmaschine ermutigt. Weiter so 🙂
    Gruß Uwe

    1. Alex Fürst sagt:

      Hallo Uwe,
      FreeCAD habe ich mir schon angeschaut. Ich war aber irgendwie nicht so begeistert. Mir hat Sketchup eher zugesagt. Aber das es in FreeCAD eine G-Code Funktion gibt / geben soll ist mir neu.
      Es freut mich das ich dich dazu ermutigen konnte selbst eine CNC zu bauen 👍

  4. Ben sagt:

    Hallo Alex,

    hast Du eine Liste der verwendeten Bauteile, sowie deren Lieferanten?
    Ich würde mir gerne eine CNC-Maschine ähnlicher Dimmension bauen und wäre froh um jeden Tipp.
    Toll wären vielleicht auch Fotos von den Zwischenschritten des Aufbaus.

    1. Alex Fürst sagt:

      Hallo Ben,

      ich werde (möglichst Zeitnah) ein paar Details zu meiner CNC veröffentlichen. Hier will ich auch auf Lieferanten verweisen. Es soll eine Hilfestellung für alle werden, die die CNC nachbauen bzw. in ähnlichen Dimensionen bauen wollen.
      Bilder zu den jeweiligen Aufbauschritten habe ich leider nicht. Aber evtl. kann ich mir hierfür etwas einfallen lassen.
      Stay tuned!

      MfG Alex

      1. Ben sagt:

        Hallo Alex,

        in den letzten Wochen habe ich mich intensiv mit dem Thema CNC-Fräse / 3D-Drucker beschäftgt.

        Mein Ziel wird es sein, eine Maschine auf Basis von 1000mm Kugelumlaufspindeln (X-/Y-Achse) zu bauen. Hierfür konnte ich mittlerweile auch schon einige Teile bestellen.

        Zum Fräsgestell, hast du dir mal den Buildersbot angesehen? Diese Maschine finde ich recht interessant, jedoch auch technisch sehr aufwendig (2 X-Achsen,… ). Daher ist mein Ansatz, mir erst Mal eine Maschine nach deiner Vorlage zu bauen und bei Bedarf Umbauten vorzunehmen.
        Du erwähnst in einem Deiner Videos, dass Dir die Motoren zu langsam seien und heute eher eine andere Steuerung / andere Motoren nehmen würdest.

      2. Ben sagt:

        Was ist der Grund für andere Motoren / Steuerungsplatine? Hast du qualitative eingeschränkte Fräsergebnisse? Kannst Du vielleicht ein paar Informationen zur Steuerung, deren Verkabelung, Vorteile, Defizite in einem Deiner nächsten Videos / Posts veröffentlichen?

        Du verwendest aktuell scheinbar Linux CNC. Hast Du Erfahrungen mit vergleichbaren Applikationen?

        Würdest Du vielleicht im laufe der Zeit auch das ein doere andere CNC-Projekt auf der Website zur Verfügung stellen(Deine Niederhalter oder vielleicht auch deine Spanabsaugung)?

        Hast Du vielleicht noch ein paar wirklich Gute Praxis Tipps für die Konstruktion meiner Maschine, damit ich sie nicht gleich vermurkse *grins*?

        1. Alex Fürst sagt:

          Hallo Ben,

          den Buildersbot habe ich mir jetzt angeschaut ? Der Aufbau ist interessant, wäre aber für mich keine Option. Das Gestell ist eigentlich nur mit Metall stabil genug zu bauen. Ich würde (auch eine neue CNC) wieder aus Holz bauen. Daher wäre dieser Aufbau für mich keine Option.
          Wenn du deine CNC auch in der Y-Achse auf 1000mm aufbauen möchtest, musst du sehr genau konstruieren und bauen. Ansonsten wirst du recht viel Spiel auf der Y-Achse bekommen. Ich würde hier nicht über 800mm gehen.

          Die Motoren / Steuerung würde ich größer dimensionieren um die CNC schneller zu machen. Qualitative Probleme habe ich mit den aktuellen Motoren nicht. Und da man eine höhere Geschwindigkeit nur mit größeren Motoren erreicht, braucht man wiederum eine größere Steuerung (höhere Belastbarkeit). Ich kann auf die Elektronik in einem neuen Video eingehen. Evtl. wird dann einiges etwas besser verständlich.

          Bisher habe ich nur mit LinuxCNC gearbeitet. Ich bin damit zufrieden, daher habe ich mir keine weiteren Lösungen angeschaut.

          Das eine oder andere Projekt kann ich veröffentlichen, da kann ich mal schauen was ich noch nützliches habe.

          Hast du konkrete Fragen zur Konstruktion? Da kann ich dir sicherlich den einen oder anderen Tipp geben. Ansonsten: Nimm dir Zeit beim Bau, es ist wichtig möglichst genau zu arbeiten.

          MfG Alex

    2. Gerd sagt:

      Hallo Alex
      Mein Sohn und ich (als Rentenadmin) befinden uns ebenfalls an einer CNC-Konstruktion, allerdings als Kombimaschine um auch 3D-Druck machen zu können. Sehr stark interssieren uns im Moment deine verwendeten Motoren. Wenn ich es recht erkennen kann handelt es sich um Nema 23 Typen. Liege ich da richtig?

      1. Alex Fürst sagt:

        Hallo Gerd,

        eine Kombimaschine hört sich auch sehr spannend an. Gerne könnt ihr mir hierzu das eine oder andere Bild zukommen lassen. Evtl. wäre auch ein Gastbeitrag interessant?! Die Idee, einen 3D Drucker zu integrieren finde ich sehr spannend.
        Zu deiner Frage:
        Ich habe folgende Motoren auf der X- und Y-Achse verbaut:
        http://www.rc-letmathe.de/themes/kategorie/detail.php?artikelid=1352&refertype=16

        MfG Alex

  5. Marcus sagt:

    Bin auch gerade am überlegen. Werde wahrscheinlich X und Y mit Zahnriemen machen.
    Die lange Achse mit einem Mittelmotor und Riemen (belt in belt) auf beiden Seiten bauen.
    Ist auch wesentlich billiger als zwei Spindeln.
    Hast du noch irgendwo stehen welche MotorenU genau verwendet hast?
    Als Linearführungen probiere ich einmal HDPE auf Alu Winkeln.

    LG
    Marcus

    1. Alex Fürst sagt:

      Hi Marcus,

      die Umsetzung für die X und Y Achse sollte gut funktionieren. Bei der Breite meiner CNC wäre eine Führung pro Seite wesentlich besser gewesen. Das solltest du bei dir beachten. Meine Motoren haben bei 36V und 2,5A einen Haltemoment von 180Nm. Ich würde heute wahrscheinlich noch etwas größere Motoren nehmen. Es gibt Motoren mit 36V, 3A und 280Nm (z.B.: 280Nm Motoren). Diese würde ich empfehlen. Damit bekommt man recht gute Geschwindigkeiten hin.
      Ich würde richtige Linearführungen nehmen. Damit hast du keine Probleme, die Stabilität ist gut und der Verschleiß ist auch gering. Meine gibt es bei Ebay bereits für recht kleines Geld. Ich bin damit sehr zufrieden.

      MfG Alex

  6. Achim sagt:

    Hallo Alex,
    Bin total begeistert von deiner CNC! Ich wäre auch seeeehr an einer Auflistung der benötigten Materialien Zwecks Nachbau interessiert.

    Gruß
    Achim

  7. Michael Frei sagt:

    Hallo,
    Ich interessiere mich sehr für Ihre CNC,
    würde sie gerne nachbauen.

    Hätten Sie die genauen Maße der Holz Elemente.
    Mit freundlichen Grüßen
    M. Frei

    1. Alex Fürst sagt:

      Hallo Michael,
      nachdem es (inkl. dir) inzwischen einige Anfragen bzgl. Pläne zur CNC gibt, habe ich mir überlegt hierzu einen Plan inkl. Video zu veröffentlichen. Dies werde ich dann hier bekanntgeben und auch einen kostenlosen Download des Plans hier anbieten.

      Allerdings wird noch etwas Zeit vergehen bis es soweit ist. Ich werde mich aber bemühen dies möglichst Zeitnah zu realisieren. Ich bitte dich und auch alle anderen Interessenten hier noch etwas Geduld zu haben – Danke.

      MfG Alex

      1. Michael Frei sagt:

        Hallo Alex
        Das wäre super von dir, kann es kaum erwarten.
        Mit freundlichen Grüßen
        M. Frei

  8. Hartmut Rupp sagt:

    Hallo Alex,
    würde mir auch gerne so eine Fräse bauen. Könntest du mir vielleicht auch eine bemaßte Zeichnung zukommen lassen, auch mit Liferanten. Für deine Mühe im voraus vielen Dank.

    Gruß Hartmut

  9. Jürgen Deitelhoff sagt:

    Hallo Alex

    Habe Interesse die cnc Fräse nachzubauen.

    Gibt es eine Bemaste Zeichnung von den MDF Platten.
    Eine Liste mit der benötigten Software, und den anderen Komponenten die noch gebraucht werden wäre schön wenn die Bestellnummern und die Firmen dabei stehen würden. Falls du so etwas hast würde ich mich freuen wenn du mir das per Mail zusenden könntest.

    mfg Jürgen Deitelhoff

    1. Alex Fürst sagt:

      Hallo Jürgen,

      ich habe leider keine bemaste Zeichnung der Fräse. Ich hatte mir damals nur einen groben Plan ausgedacht und dann losgelegt. Aber ich kann über die Feiertage mal die wichtigsten Maße zusammenschreiben. Die Lieferanten kann ich dann auch weitestgehend zusammenfassen.
      Ich lasse dir die Infos per Mail zukommen.
      Für alle anderen: Ich werde die Infos dann natürlich auch hier veröffentlichen.

      MfG Alex

      1. Jürgen Deitelhoff sagt:

        hallo Alex

        Danke für die schnelle Antwort.
        Ich warte dann auf deine Angaben besten dank schon mal vorab.

        frohe Feiertage wünsche ich dir und deiner Familie.

        gruß Jürgen

  10. Rausch sagt:

    Ich möchte mir auch eine bauen, meine Frage wie sind die einzelnen Kosten da.
    Gruß

    1. Alex Fürst sagt:

      Hallo!
      Die Kosten sind immer recht schwer festzulegen. Man kann eine einfache CNC für unter 500€ bauen, man kann aber auch mehrere Tausend Euro für eine Fräse ausgeben. Es kommt immer auf die Komponenten der Fräse an. Wenn du als Frässpindel z.B. einen Dremel benutzt bist du viel günstiger wie wenn du z.B. eine HF Spindel benutzt.
      Um dir trotzdem eine Hausnummer zu nennen: Meine Fräse hat ca. 1000€ gekostet.
      Ich hoffe ich konnte dir helfen.

      MfG Alex

  11. Marco sagt:

    CNC Maschinen lassen sich so breit gefächert einsetzen und vereinfachen so manche Herstellung! Die Produktion sieht nur Vorteile darin. Wenn man oft individuelle Teile oder Schablonen braucht, ist eine Anschaffung nur zu empfehlen! Seitdem ich mir vor 2-3 Jahren die ersten Erfahrungen angearbeitet habe, spezialisiere ich mich nebenberuflich auf private Teilherstellung.
    Ich habe mir mittlerweile eine kleine, mit Isel Fräsmaschinen ausgestattete, Werkstatt eingerichtet.
    (Diese Systeme kann ich nur empfehlen: https://www.isel.com/de/produkte/cnc-systeme/cnc-fraesmaschinen.html )
    Eine tolle Sache! Man kann so viel einfacher individuelle Teile fertigen!
    Es ist überhaupt nicht schlimm, dazu zu neigen recht einfache Dinge mir der CNC herzustellen. Man kann bei einer CNC schließlich auf ein genaueres, fast perfektes Ergebnis vertrauen!
    Schöner Beitrag! Sehr interessant!
    LG Marco

    1. Alex Fürst sagt:

      Das sehe ich genauso. Wobei man manche Teile schneller per Hand hergestellt hat, wie zuerst eine Zeichnung zu erstellen und diese dann auf der CNC zu fräsen. Sobald es nötig wird genau zu arbeiten, hat man mit der CNC eindeutige Vorteile!
      Interessant das du nebenberuflich Teile fertigst. Was stellst du denn alles her?

  12. Jenny sagt:

    Sehr interessant!

Kommentare sind geschlossen.

Related Post