Nachbau MPCNC 525

Eine Fräse wollte ich schon immer haben. Jedoch sind diese Geräte, speziell wenn man mehr als nur Holz bearbeiten will (z.B. Alu), schon sehr teuer. An Stahl wollen wir mal gar nicht denken.
Bei Thingiverse bin auch auf ein interessantes Projekt gestoßen. Es nennt sich Mostly Printed CNC, oder kurz MPCNC. Ich habe mich für 25mm Edelstahlrohre mit 2mm Wandung entschieden, da die in USA üblichen einfachen Stahlrohre hier nicht üblich sind.

Achtung: Dieser Text enthält Amazon-Partner-Links

So sieht die MPCNC aus:

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Die MPCNC ist sehr flexibel und nur durch die Rohre (und der damit bewegten Masse) limitiert ist. Dies ist die aktuellste Version 525 (letztes Update 25.05.2016) Typ F (25mm Rohrversion).
Ich verwende 100cm x 80cm und 35cm für Z, das ergibt eine Fläche von 70cm x 50cm x 15cm. Das sollte für den ersten Versuch reichen. Da ich mit der MPCNC nur Fräsen und Gravieren möchte habe ich auf eine längere Z-Achse verzichtet um das ganze stabiler zu halten. Natürlich kann man damit auch ein MK8 Hotend oder auch einen Laser oder ein Ziehmesser montieren, die Möglichkeiten sind riesengroß.

Die Homepage des Projekts ist: Vicious1
Der Rohrrechner: Rechner für Rohlänge in mm
Die Thingiverseseite: MPCNC 525 25mm Version

Zwei Probleme gibt es jedoch bei dem ganzen Design: Die amerikanischen Schraubengrößen an in Europa erhältliche anzupassen und einen geeigneten Fräser zu finden.
Das Originaldesign verwendet in etwa M8 für alle Schrauben, die für die 608-Lager vorgesehen sind. Auch die Spindel ist mit M8 vergleichbar, nur die Steps müssen abgepasst werden im Arduino (Repetier oder Marlin). Jedoch sind die kleinen Schrauben M3.5 mit Selbstsichernden Muttern. Diese Schrauben sind sehr teuer und die Nylocks habe ich gar nicht bekommen. Es wird empfohlen alles auf M4 zu erweitern oder auf M3 zurückzugehen. Ich verwende die im Originaldesign vorgesehenen M3.5, jedoch mit Federringen, bei Bedarf kommt noch Schraubensicherung (Loctide oder ähnliches) drauf.

Die in USA sehr gebräuchliche Einhandfräse Dewalt DWL660 (50 USD) ist bei uns nur für einen exorbitanten Preis (180€!!!) zu bekommen. Bei Amazon in USA wäre eine Bestellung möglich, auch gar nicht so teuer mit Prime, jedoch hat die dann 115V. Ein passender Wandler würde nochmals ca. 90 € kosten, darum hab ich davon abgesehen. Als Alternative habe ich die neu auf den Markt gekommenen Makita Einhandfäse M3700 Amazon-Partner-Link.
Oder aber die Makita 3709 Amazon-Partner-Link.
Diese haben eine 6mm Fräseraufnahme. Die M3700 passt auch in die Halterung für die teuerere Makita Oberfäse RT0700, Amazon-Partner-Link.
Diese hätte dann eine 8mm Aufnahme, damit wären noch eine Menge mehr Fräser verfügbar. Aber das war mir dann doch zu teuer, drum blieb ich bei der „LowEnd“ Variante.

Als Stepper habe ich die 17HS19-2004S1 genommen, 2A, 59Ncm. Diese gibt es bei EBay für gerade mal 53 € / 5 Stück mit kostenlosem Versand aus DE. Die kleinere Variante habe ich bei meinem zweiten Prusa im Einsatz und die laufen ohne Probleme. Als Steppertreiber die DRV8825. Da ich die Maschine nur als Fräse nutzen möchte werde ich das RAMPS bzw. Repetier so konfigurieren, das jeweils das Signal für X und Y auf E0 und E1 dupliziert wird und ich so auch kein Problem mit dem maximalen Strom der Treiber bekomme und jeder Motor noch ein hohes Drehmoment erzeugt, auch wenn ich den Strom auf ca. 1.6 A begrenzen werde. Beim Anschluß muß nur darauf geachtet werden, das der 2. Motor umgekehrt angeschlossen werden muss, da er ja entgegen drehen muss, da er um 180° versetzt montiert ist. Will man jedoch noch einen Extruder anbauen, so muß man kleinere Motoren wählen und diese dann parallel anschliessen. Oder man erweitert das RAMPS um einen weiteren Steppertreibersockel und konfiguriert die Firmware dementsprechend (habe ich nicht gemacht, daher keine Garantie, das das funktioniert…).

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So sieht der Rohbau im Moment aus. Jedoch gab es bei der Firmware ein paar Probleme. Ich habe es nicht hin bekommen (weder Repetier noch Marlin) mit 5 Steppertreibern zu betreiben, einer drehte nach Richtungswechsel nicht entgegengesetzt. Warum? Keine Ahnung. Darum habe ich ein Adapterboard gelötet, mit dem man die Stepper der jeweiligen Achsen in Reihe schaltet und eine Spule umkehrt, damit der eine Stepper 180° versetzt läuft.

Update hierzu: Als Steuersoftware hat es mir Estlcam angetan. diese Software ist eine G-Code-Erzeugung und Maschinensteuerung in einem. Leider arbeitet diese mit allen Features (Touchplatesupport, automatisches Abtasten – Surfacescan) nur mit Arduino Uno. Zufällig hatte ich noch einen mit CNC-Shield rumliegen. Also auch hier  nur 3 Stepper, also kommt wieder das Adapterboard zum Einsatz. Funktioniert gut. Und der Preis ist mehr als fair, die Testversion ist nicht eingeschränkt (ausser kurzer Wartezeit beim Berechnen). Werde ich mir demnächst noch eine Lizenz dazu holen.

Update 2: Seit 18.09.2016 gibt es eine experimentelle Estlcam 9.016, diese unterstützt nun auch den Mega mit RAMPS-Shield und auch mit 5 Treibern funktioniert es so wie es soll. Leider noch kein Support für Endstops oder Touchplate. Aber ein großer Schritt vorwärts. Dank an den Entwickler dafür.

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Hier die Makita. Erster Testlauf mit 4mm-Fräser verlief super.

Das sind die Einstellungen für Mega mit RAMPS 1.4 für 5x A4988 Treiber (X -> E0  Y-> E1 Anschluß um 180 Grad drehen). 1/16 Microsteps für X und Y, 1/8 für Z. Steps passen für GT2-Riemen mit 16er GT2-Puleys und M8-Spindel für Z.

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Nächster Test wird das Bett für die Fräse mit Einschlagmuttern für Spannpratzen. Natürlich wird das gefräst 🙂 Spannpratzen habe ich fürs Erste nur gedruckt, mal sehen ob die der Belastung standhalten oder ob da noch was besseres her muß.
Zum Zeichnen der CAD-Datei habe ich mich mit Librecad angefreundet, für 2D schnell und einfach. Für Bilder (Gravieren mit Estlcam von jpg oder png mit nur 3 Klicks möglich!) nutze ich Inkscape und GIMP. Inkscape kann sogar Bilder vektorisieren um sie für das fräsen / gravieren / carven vorzubereiten.

Update 3: ESTLCAM gibt es jetzt in einer neuen Beta, die Endstops, Touchplate und PWM-Spindle für RAMPS mitbringt. Da ich keine Endstops verbaut habe nutze ich nur den Touchplate-Pin (lange Stiftleiste 2. von oben (Signal) und den 2. von unten (Ground). Die Touchplate habe ich aus Thingiverse. Nach dem Drucken mit extradicker Alufolie beklebt und M3-Schraube zum Anschluss angebaut. Funktioniert problemlos. Jetzt fehlen noch die Schleppketten. Das Klemmbrett ist mittlerweile auch fertig. Erster Dauertest für die MPCNC. 120 Löcher und 120 runde Taschen. Kat geklappt. Dann noch die 120 Einschlagmuttern M5 reingehämmert und fest eingebaut.
Zur Absaugung möchte ich einen Zyklonabscheider nutzen. Den Deckel mit Montagelöchern und Unterdruckventil werde ich fräsen. Als Faß dient ein ausgedientes stabiles Metallfaß mit 37,5 cm Durchmesser. Staubsaugerschlauch umß noch besorgt werden.