Schrittmotorsteuerung für meine CNC-Fräse
Aufbau von Fräsmaschinen
Profi-   Fräsmaschinen,   wie   z.B.   Deckel   oder   Maho,   werden   als   komplette   Einheit   geliefert.   Der Bedienteil   zur   Programmeingabe   (   Bildschirm   mit   Tastatur   oder   ein   Touchscreen   )   hängt   an   einem Kabel   an   der   Maschine.   Welche   Komponenten   für   den   funktionellen   Ablauf   eingebaut   sind,   ist   für den    Benutzer    eigentlich    nicht    recht    nachvollziehbar    und    auch    nicht    von    Interesse.    Kurz    -    Die Maschine     hat     alles,     was     zum     Fräsen     gebraucht     wird.     Im     Hobbybereich     sind     meist     die Grundkomponenten      verteilt      und      erkennbar.      Da      sind      die      mechanische      Fräse,      die Schrittmotorsteuerung und ein PC. Unten ist ein Bild von meiner Anlage.
Rechner Steuerung Leistungsbox Handrad Mach3 CNC-Fräse Absaugung Fräskopf
Die einzelnen Komponenten des Bildes werden erklärt, wenn die Maus drauf steht. Hier geht es aber nur um die Schrittmotorsteuerung.
Das     ist     das     Gehäuse     mit     der     roten Notaustaste   links   im   Bild.   Ursprünglich   war eine   SUN   Workstation   drin.   Das   Gehäuse ist    kompakt    und    komplett    abgeschirmt    - was will man mehr.
Unten    sind    einige    mechanische    Teile    wie    Trafo    Kabel    usw,    die    Interfaceplatine    und    die Motortreiberplatinen - von links nach rechts. Und alles soll in die links dargestellte leere Box.
Und so sieht es aus, wenn alles eingebaut ist
Hinten   im   Bild   von   links   nach   rechts   sind   Netzeingang   mit   Filter,   Lüfter   und   zwei   Flachbandkabel   mit Buchsen   für   Endschalter   und   Steuerungseingang   vom   PC.   Davor   sind   zwei   Netzteile.   Links   für   LEDs und    Lüfter    und    rechts    für    die    Motortreiber.    Der    Ringkerntrafo    speist    die    Stromversorgung    der Motortreiber   mit   34   Volt.   Der   kleine   Trafo   vorne   links   bringt   die   12   Volt   für   Lüfter   usw.   Vorne eingebaut   ist   die   Notaustaste,   und   rechts   die   Buchsen   für   die   drei   Schrittmotoren.   Dahinter,   von einem   Kabel   verdeckt,   ist   noch   eine   Buchse   für   die   Leistungsbox   (oben   im   Bild      auf   der   Steuerung). Rechts   vorne   sind   die   drei   Treiberstufen   der   Schrittmotoren   und   darunter   die   Interfaceplatine.   Das war   eine   ganz   nette   Tüftelei,   bis   alles   so   aufgebaut   war,   wie   es   jetzt   ist.   Die   spannungsführenden Teile,   die   230   Volt   haben,   sind   alle   berührungssicher   eingebaut.   Bei   geschlossenem   Deckel   sorgt der   Lüfter   für   einen   enormen   Luftstrom   durch   das   Gehäuse.   Die   Luft   wird   vorne   und   seitlich   durch genial    platzierte    Lüftungsschlitze    angesaugt,    und    durch    den    Lüfter    ins    Freie    transportiert.   Alle Komponenten   bleiben   beim   Fräsen   leicht   handwarm.   Das   Lüftungssystem   ist   eine   Eigenheit   des Gehäuses,   in   das   ursprünglich   eine   kleine   SUN   Workstation   eingebaut   war.   Diesen   Vorteil   habe   ich mir zu Nutze gemacht.
Die einzelnen Komponenten und Baugruppen
Das    Leistungsnetzteil     besteht    aus    einem    Ringkerntrafo,    einem    Brückengleichrichter    und    einem dicken Elko mit 10000 uF. Es ist für die Treiberstufen der Schrittmotore zuständig. Das    kleine    Netzteil    besteht    aus    einem    12    Volt    Trafo,    einem    Gleichrichter,    einem    1000    uF Siebkondensator und einem 12 Volt Spannungsregler. Es versorgt die LED und den Lüfter. Die   Interfacekarte    von   der   Firma   Langenfeld   wird   vom   PC   über   die   LPT-Schnittstelle   gespeist.   Sie   ist neben   den   Motortreibern   mit   ein   Hauptbestandteil   der   Steuerung.   Die   Mach3   Software,   die   auf   dem PC   läuft,   versorgt   die   Interfacekarte   mit   Signalen   für   die   Treiberendstufen   (Step   und   Richtung). Auch Signale   für   zwei   Relais   (Wasser   und   Spindelmotor)   laufen   hier   an.   Von   der   Interface   zur   Mach3 wiederum werden Signale von den Endschaltern der drei Achsen und NOTAUS geschickt. Die   drei   Schrittmotortreiber   von   der   Firma   Nanotec      in   München   wandeln   die   Impulse   und   Signale von   der   Interfacekarte   um,   und   speisen   die   Motoren. Die     Treiberstufen     werden     in achtel   bzw.   sechzehntel   Zwischenschritte   unterteilt. Bei        Motoren        mit        einem Schrittwinkel   von   1,8   Grad   (200   Schritte)   werden   pro   Umdrehung   dann   1600   Schritte.   Bei   einer Spindelsteigung von drei Millimeter ergibt das dann 0,001875 mm je Schritt.
 Schaltbild der Verdrahtung von Steuerung und Motoren
Ein Klick auf das Bild zeigt es größer.
Und zum Schluß Bis   jetzt   läuft   die   Fräse   und   auch   die   Schrittmotorsteuerung   ohne   Störungen   und   Ausfälle.   Der gesamte   Aufbau   ist   sorgfältig   durchdacht   und   ausgeführt   worden;   und   das   zahlt   sich   aus.   Bei einigen   abgebrochenen   Bohrern   oder   Fräsern   ist   die   Schuld   nicht   bei   der   Fräse   oder   Steuerung   zu suchen - Der Fehler liegt zwischen meinem Kopfhörer.