CNC-Fräsmaschine

TODOs

Die Steuerungssoftware (DOS-Programm) läuft derzeit auf einem Indstrie-PC mit Win 98. Kann man das auch auf Linux mit DosBox oder Wine realisieren? Kann vielleicht die freie Software LinuxCNC dazu gebracht werden mit der Maschine zu reden?
Die meisten CAM-Tools geben G-Code aus. Die Maschinensteuerung arbeitet mit dem proprietären NCP-Befehlssatz. Hier muss ein Konverter her oder eine modernere Steuersoftware, die G-Code versteht.
Zur Maschine gab es ein paar Fräswerkzeuge. Wir sollten noch sinnvolle Fräser ergänzen, um verschiedene Anwendungen abzudecken. Insbesondere sollten verschiedene Fräser für Kunsstoff und Aluminium benutzt werden, um die Schärfe der Schneiden für die Kunststoffbearbeitung länger zu erhalten. Verschiedene Formen sind ebenfalls nötig: Zylinder (vertikale und horizontale Flächen), Kegel (Senkungen und Fasen), rundes Fräserende für nicht-ebene Flächen. Außerdem verschiedene Durchmesser für unterschielich große Bearbeitungsflächen.
Für einige der Fräser fehlt ein Spannfutter für den passenden Schaftdurchmesser.
Messmittel zum Einrichten der Werkstücke. Mindestens eine Messuhr mit Stativ.
Anschlagschienen und Spannvorrichtung zum schnellen und einfachen Spannen der Werkstücke.
Ein Grundstock an Material (v.a. Kunststoffplatten) sollte vorhanden sein.

Vorhandenes Zubehör

Zerspanungswerkzeuge

Anzahl	Name	Schneiden-<html>∅</html>	Schaft-<html>∅</html>	Bemerkung
1	Einschneider	2 mm	3 mm
1	Einschneider	4 mm	6 mm	gehärtet, keine passende Spannzange vorhanden
1	Einschneider	6 mm	6 mm	gehärtet, keine passende Spannzange vorhanden

Spannzangen

Spannzangentyp: Spannzange DIN 6388-A, Typ 400E (OZ6).
Abmessungen: <html>∅</html>11.5 mm, Länge 21mm, Konus 1:10.
Einseitig geschlitzt, für Werkzeuge mit zylindrischem Schaft ohne Anzugsgewinde.

Anzahl	Name	für Schaft-<html>∅</html>	Bemerkung
1	Spannzange	1 mm
1	Spannzange	2 mm
2	Spannzange	2.5 mm	falscher Kegelwinkel!
2	Spannzange	3 mm
1	Spannzange	3.5 mm
1	Spannzange	4 mm
1	Spannzange	4.5 mm
1	Spannzange	5 mm
1	Spannzange	5.5 mm
2	Überwurfmuttern für Spindel

Montagewerkzeug

Anzahl	Name	Größe	Bemerkung
1	Hakenschlüssel	16-20
1	Maulschlüssel	SW 19	zu groß für Spindel, benötigt SW 17

Notwendige oder wünschenswerte Anschaffungen

Die folgende Tabelle enthält Anschaffungsvorschläge, die entweder notwendig oder wünschenswert sind. Die aufgeführten Positionen sind als Vorschläge zu verstehen, die diskutiert und priorisiert werden sollten, bevor Anschaffungen getätigt werden.

Teil	Beispiel-Modell + Link	Preis
Anschlagschienen	<html><br/></html> Anschlagschienen 225 mm	44 €
Spannvorrichtung	<html><br/></html> Handhebel-Spannvorrichtung SH 1	44 €
Messuhr (analog)	<html><br/></html> Messuhr Mahr Analog MarCartor 810 A	40 €
Stativ für Messuhr	<html><br/></html> Magnet-Messstativ	30 €
Stahlmaßstab 500mm
Messschieber (analog) Maschinenbauqualität
Spannzange 2.5mm Schaft-<html>∅</html>
Spannzange 6mm Schaft-<html>∅</html>
Satz Spiralbohrer (nur für die Fräse)
Kegelfräser (Senkungen, Fasen, Entgraten)	Entgrater	25 €
Zentrierbohrer
Fräser mit Stirnradius
Gravierwerkzeug
Planfräser
Gewindewerkzeuge	manuell für innen/außen min. M2-M8

Ansteuerung

Ausgangssituation

Derzeit wird die Maschine von einem Industrie-PC gesteuert. Die gesamte Technik ist auf dem Stand von ca. 1998, d.h:

Das Betriebssystem ist Windows 98.
Das eigentliche Steuerprogramm läuft im DOS-Modus, hat eine im Textmodus realisierte pseudo-grafische Oberfläche und ist dadurch schnell und einfach mit Tasten zu bedienen
Der Rechner kommuniziert mit der Maschine über eine serielle Schnittstelle (drei Leitungen: RX, TX, GND)
Der Rechner hat ein 3.5-Zoll-Diskettenlaufwerk und ein CD-ROM-Laufwerk.
Weitere verfügbare Kommunikationsschnittstellen sind:
- eine weitere serielle Schnittstelle
- ein Parallelport
- eine Netzwerkkarte mit RJ45- und BNC-Buchse
Der Rechner hat *keine* USB-Schnittstelle.
Das Steuerprogramm versteht kein G-Code, sondern nur das Isel-spezifische NCP-Format (das sich aber deutlich besser lesen lässt…)

Der übliche Workflow für die Fertigung eines Bauteils ist:

CAD-Modell erzeugen
mit CAM-Postprozessor G-Codes für Fräserbewegungen, Bohrungen, etc. erzeugen
G-Code in Steuersoftware der Maschine laden
Programm mit Maschine ausführen

Zur Zeit gibt es dabei zwei Hürden zu überwinden (vorausgesetzt ein geeignetes CAD-Programm und ein CAM-Postprozessor existieren):

Übersetzung des G-Code aus dem CAM-Tool in das NCP-Format
Übertragung des Programms auf den Steuer-PC

Um mit der Maschine in der jetzigen Konfiguration arbeiten zu können, muss mindestens

ein Konvertierungstool von G-Code ins NCP-Format gefunden/geschrieben werden
ein Weg geschaffen werden, das NCP-Programm mittels Datenträger oder Netzwerk auf den Rechner zu bekommen

Langfristig ist allerdings anzustreben, die Maschinensteuerung auf eine modernere Basis - optimalerweise realisiert mit freier Software - zu stellen. Deswegen sollte man den Aufwand, die derzeitige Konfiguration arbeitsfähig zu bekommen, in Grenzen halten.

Modernisierungsmöglichkeiten

Nach derzeitigem Kenntnisstand existieren theoretisch folgende Möglichkeiten einer Modernisierung mit aufsteigendem Awesomeness-Faktor:

Umsetzen der vorhandenen Isel-Steuersoftware auf einen moderneren Rechner mit Linux und Wine oder DosBox - hier ist allerdings zu klären, ob die Kommunikation über die serielle Schnittstelle dann noch gut genug funktioniert. Laut Isel-Manual wurden beim DOS-Treiber ein paar Tricks unternommen, um die serielle Schnittstelle mit einer höheren Frequenz als normal abfragen zu können.
Nutzung einer modernen, freien Steuersoftware wie LinuxCNC auf einem moderneren Rechner. LinuxCNC muss dann für die Ansteuerung der Maschine erweitert werden (zu klären: Wie? Aufwand?).
Nach Modernisierung des Steuer-PCs Aufrüstung der Motorsteuerung mit einem neuen Stepper-Controller, der flüssigere Bewegungen durch die Vermeidung von Brems- und Beschleunigungsvorgängen am Ende und Anfang von Bewegungssegmenten einer zusammenhängenden Bahn erlaubt.