Zen Toolworks CNC Fräse

Aus Hackerspace Ffm
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CNC Fräsen - es wird laut

Info zur Zen Toolworks 1212

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  • CNC Elektronik

CNC Revival project

Ziele

  • Dezember 2011 - Februar 2012
    • Fräse betriebsbereit und getestet
  • Materialen
    • Epoxy / Glasfaser / Platinen-Herstellung
    • Holz
    • Acryl
    • Holz
    • Aluminium ?
  • Platz in der Werkstatt wg.
    • Lärm
    • Abzug / Entlüftung
    • Staub

Hardware, Software

Tests am 10.12.2011

  • Setup Ubuntu und EMC

  • Drawbot Test :-)

  • Fräser-Test

  • Fräser-Test (2)

  • Setup mit Fräser

Joypad Steuerung

  • 14.12.2011
  • Konfiguration eines Logitech Logitech Dual Action Joypad an EMC zu Steuerung der X, Y, Z Achsen
  • 2 Geschwindigkeiten über Buttons wählbar.
  • Joypad auf wiki.linuxcnc.org


Production mode

Inkscape g-code Export


  • Joypad Steuerung ...

  • ... für CNC Fräse

  • Inkscape SVG to g-code ...

  • ... Export und CNC

Bohren der LED Platinen für das Buntich Projekt

  • Massen-Bohrung für das Buntich Projekt
  • je 4 Bohrungen je LED Platine
    • Abstand Y: 1/10 Zoll = 2.54 mm
    • Abstand X: 21,86 mm
    • Bohr-Tiefe 2.5 mm
      feed-rate F = 50-70 mm / min., Rückzug 150 mm / min.
  • 18 Platinen, je 6 Buntich-Pixel, je 4 Löcher = 432 Löcher


Beispiel g-Code, per Text-Editor 

%
(Bohren der LED Platinen für das Buntich Projekt)
(AXL für Hackerspace FFM, 17.12.2011)
M3
(Header end.)
G21 (All units in mm)

G00 X0.0 Y0.0 Z-0.0
G01 Z-2.5 F70
G00 Z-0.0

G00 Y+2.54
G01 Z-2.5 F70
G00 Z-0.0

G00 Y+5.08
G01 Z-2.5 F70
[...]

G00 X21.86 Y0.0

G01 Z-2.5 F70
G00 Z-0.0
[...]

  • EMC Screen

  • CNC Setup

  • CNC Bohren

  • Buntich Platinen


Platinen fräsen und bohren


  • EMC Screen

  • CNC Bohren und Fräsen

  • EMC Screen 2. Versuch

  • Fräsen 2. Versuch


XYZ Blinkenlights for CNC Mills

Screenshot Processing
  • LED-Circles für die X-, Y-, Z-Achse
  • Bohrvorlage für 5 oder 3 mm LED-Circles in Processing
  • Ausgabe der g-Codes direkt aus Processing


DRAWBOT Logo
  • Ausgabe des Drawbot Fonts per Processing in g-Code
  • Fräsen in Bastel-Kunststoff (grau) und Acryl
  • Fräs-Test für ein Teil des Prusa Air


  • Zen Toolworks CNC

  • Drawbot Logo

  • Drawbot Logo

  • Tests incl. Prusa Air Teil


Kissen / Gußform Test

Kissen-Form in EMC
  • Fräsen einer Kissen-Form in Schaustoff
  • Erstellen des G-Code mit Processing als Überlagerung von zwei Sinus-Funktionen für die Z-Achse ("Tiefe")
  • Anwendung: Guß-Vorlage für Lautsprecher-Boxen
[...]
  for (float iy=0; iy <= my; iy += w) {
    s.add(new String("G00 Z" + fpp(h_save)));
    s.add(new String("G00 X0 Y" + fpp(iy)));
    
    float ky = sin((iy / my) * pi);
    
    for (float ix=0; ix <= mx; ix += w) {
      float kx = sin((ix / mx) * pi);
      z = h1 * kx * ky;
      s.add(new String("G01 X" + fpp(ix) + " Z" + fpp(z) + " F" + fpp(f)));
    }
  }
[...]


Drawbot Gondel-Teil - OpenSCAD

EMC Screen
  • Fräsen eines in OpenSCAD konstruierten Teils aus Kunststoff
  • OpenSCAD Export als 2D DXF Datei - s.u.
  • Konvertierung in g-Code mit Inkscape

OpenSCAD 3D zu 2D Konvertierung

[...]
// projection(cut=true) for DXF extrude
projection(cut=true) rotate([180,0,0]) {

    [... 3D parts here ...]

} // projection(cut=true) for DXF extrude

Probleme

  • DXF Import
    • Pfad wird beim Export nicht zusammengeführt
    • "händische" Aufbereitung nötig, u.a. per Shell mittels:
cat PenDisc_V_003_combined_paths_0006.ngc|grep "G00 X"|awk '{print "G01 " $2 " " $3 " F80"}' > PenDisc_V_003_combined_paths_0006_filter.ngc
  • Dimensionen
    • OpenSCAD Modell hat Breite des Fräsers nicht beachtet (Radius 1.1 mm)
rm=1.1;		// radius mill tool
rh1=4;		// center hole
rh2=1.5;	// holes
[...]
cylinder(r=rh2-rm, h=10, center=true, $fn=20);


  • Zen Toolworks CNC

  • OpenSCAD Screen

  • Gefrästes Teil


Buntich Aussparungen für Kabelkanäle

Buntich Datenleitungen

EMC Screen
  • Fräsen rechteckiger Aussparungen in die Buntich Kabelkanäle
  • Direktes Editieren des G-Code per Text-Editor
  • Zen Toolworks CNC

  • Setup Fräse

  • Tests

  • Fräsen ...

  • Tests 2

  • Platine eingebaut

  • Paßt :-)

Buntich Datenleitungen - g-Code

%
(Bohren der Kabelkanäle für das Buntich Projekt)
(AXL für Hackerspace FFM, 07.01.2012)
M3
(Header end.)
G21 (All units in mm)

G00 Z+1.0

G00 X+0.0 Y+0.0
G01 Z-2.5 F160
G01 Y+19 F160
G01 X+8 F160
G01 Y+0 F160
G01 X+0 F160

G00 Z+1.0

G00 X+18.0 Y+0.0
G01 Z-2.5 F160
G01 Y+19 F160
G01 X+26 F160
G01 Y+0 F160
G01 X+18 F160

G00 Z+1.0

G00 X0.0 Y0.0

(end)
%


Buntich 4mm Stecker

EMC Screen
  • 1 Loch 4mm, 1 Langloch 5mm x 4mm
  • gefräst mit 2mm Fräser


Buntich Kabeldurchführung

EMC Screen
  • 3 Schlitze für Flachband-Kabel
  • 2 x 2 Schlitze für Zugentlastung 10-polige Buches für Wannenstecker
  • Muster 16 mal in Kebelkanal eingefräst
  • Zen Toolworks CNC

  • Setup Fräse

  • Fräsen

  • Detail - Muster

  • Übersicht

g-Codes G02 & G03 - Bögen

EMC Screen
  • g-Code infos
  • G02 - clockwise arc
  • G03 - conter-clockwise arc
  • Parameter I, J und K - Bogen-Zentrum X, Y und Z
  • Test mit Processing: Bohrungen, Langlöcher, Rechtecke mit Radius fräsen
  • g-Codes G02 & G03 - Bögen

  • Bohrung

  • Rechtecke

  • Tests fräsen

  • Tests fräsen

cnc_path() & Egg-Bot Prototyp

EMC Screen
  • Processing-Funktion cnc_path() erlaubt das Fräsen nach Pfaden incl. abgerundeter Ecken
  • Aktuelle Version: Nur 90° Schritte möglich
  • Außen- und Innen-Radien werden individuell berechnet und mit "echten" Bögen (g-Code G02/G03) gefräst
  • erste Anwendung: Rahmenteile für den Egg-Bot Prototyp
  • Eggbot Prototyp

  • Prinzip der 90° cnc_path() Funktion

  • Prototyp - Stepper NEMA 14 mount

  • Prototyp - Stepper

  • Prototyp - Stepper

  • Erweiterung: Stege zum Ausbrechen

  • Fräsen: Stege zum Ausbrechen

  • Prototyp - gesamt

  • Milling the Egg-Bot

Tests mit pycam

Inkscape --> pycam --> EMC2

Installation unter Ubuntu

http://pycam.sourceforge.net/ 

sudo apt-get install python-gtk2 python-opengl python-gtkglext1 python-rsvg python-pyode python-guppy
sudo apt-get install inkscape pstoedit

Test-Fräsen

Piggie sihouette IMG 1724-1280.jpg
  • CNC Piggie

  • Piggie Vorlage

  • Kunststoff

  • Alte Telefonkarte zu Piggie


Neue Fräser-Aufnahme und Tests 9 mm Multiplex Sperrholz

  • Die neue Fräser-Aufnahme reicht deutlich näher an den Frästisch - Danke, Lötmichel
  • Tests mit Version 1 für die Proxxon Bohrmaschine und 9 mm Multiplex Sperrholz
  • Version 2 - mit neuem Motor - in Arbeit
  • CNC Piggie

  • Neue Fräser-Aufnahme für die Proxxon ...

  • ... im Detail

  • Wood-Cut

  • Wood-Cut

Egg-Bot Schild

  • 3-Teiliges Schild für den Egg-Bot:
    • Unterer Rahmen für Aufnahme des Glas-Teils + LED (g-Code via Processing)
    • Abdeck-Rahmen (g-Code via Processing)
    • Graviertes Glas-Teil (g-Code via InkScape --> pyCAM)
  • Font: Century Schoolbook L (Century Type Family)
  • Egg-Bot Schild

  • EMC

  • 3 Teile

  • Montage und Test



Egg-Bot Y-Motor plate

  • Ersatz für ein Fischertechnik© Teil im Prototyp
  • 9 mm Multiplex Sperrholz
  • Aufnahme für NEMA 14 Stepper mit versenktem Lagerblock und 12 mm Langlöchern
  • Schlitze zur Führung auf dem Egg-Bot Rahmen
  • Konstruktion via Processing g-Code Framework
  • Egg-Bot Y-Motor plate

  • Konstruktionsdaten

  • EMC Screen

  • Versenkter Lagerblock

  • Langlöcher

  • Kabelschellen Montage



T8L – bone vertex

Mill tracer T8L Bildschirmfoto.png

  • Parameters
    • L = length (hole center to hole center)
    • T = thickness (x1 on circles, x2 on connection bar)
    • D = diameter of holes
  • Vertex element for the Egg-Bot.
  • T8L – bone vertex

  • EMC Screen

  • Routing test result

  • Test M3

  • Test M3

  • T88L - 3 hole vertex

  • T88L in EMC

  • T88L's

  • Pantograph frame




hex_wall

Hex wall Bildschirmfoto.png

  • Gitter aus Sechsecken via Processing --> g-Code
  • Parameter
    • Breite des Sechsecks
    • Breite der Gitter-Stege
  • just for fun ... Verwendung noch unklar, evtl. [1]
  • Material: Kunststoff-Abfälle, Dicke 3 mm

  • Sechseck (Wikipedia)

  • Gefräst

  • Durchblick

  • 6eck Reste - Ideen?




LED_Lamp

LED Lamp 001 Bildschirmfoto 002.png

  • Lampenschirm für LED Lampe
  • Konstruktion über Processing
  • Material: Kunststoff-Abfälle, Dicke 3 mm
  • just for fun

  • EMC: Ringe

  • Ringe

  • Ringe

  • EMC: Streifen

  • Streifen

  • Montage

  • fertig, leider verrechnet :-)

  • Hängt



Bujinkan.jpg

Toolchain für Gravur

  • Inkscape
  • pyCAM
    • SVG laden
    • Shift um Z = -0.5 mm
      (Testweise: 2-phasig, -0.4 mm Vorschnitt und -0.5 mm Fertigschnitt)
    • Feedrate F100
    • Trajectory control G61 P0.05
    • Gravur Path --> g-Code
  • EMC
    • Gravur-Stichel 90°, 16 kRPM, Feedrate F100

Material

  • Gravur: 6 mm Plexiglas
  • Gehäuse für Version 003: 10 mm MDF / Mitteldichte Holzfaserplatte
    • kreisrund, Durchmesser 210 mm
  • "Sandwich"-Bauweise aus 2 MDF Platten
    • Eine durchgehende Bodenplatte mit Bohrungen für 8 Schrauben
    • Eine Abdeck-Platte, in die das Plaxiglas 6,2 mm eingelassen ist
    • Hinter Plexiglas: Schwarzes Papier zur Steigerung des Kontrasts

  • EMC Screen Version 002

  • Test in Kunststoff

  • Tests und ...

  • ... Ergebnis in Plexiglas

  • Bujinkan Logo 003 - Entwurf für Gehäuse

  • Gravur in 6mm Plexiglas



LED Beleuchtung

  • Eine gleichmäßige Ausleuchtung für ca. 160 mm hohes Motiv war nach Tests mit 8 LEDs möglich
  • Verschaltung in zwei Gruppen je 4 LEDs, Betrieb an 12 Volt ohne Vorwiderstand
  • Mindestabstand zum Motiv und Abdeckung über den MDF-Rand sollten 15 mmm sein
    • Angestrebter Rand waren ~ 20 mm
    • für das Zusammenschrauben des Gehäuses sind entsprechende Zonen mit ca. 10 mm Materialdicke vorzusehen
    • Lösung über Kombination Kreis für Außenrand und Achteck für Plexiglas
      Bujinkan Logo 003 001 Bildschirmfoto.png
  • Konstruktion in Inkscape über mehrere Ebenen für Holz und Plexiglas
  • Realisierung der Schnittmuster für MDF über Processing Toolchain (mill_tracer)
    • Frontblende - Kreis mit achteckiger "Pocket" für das Plexiglas
    • Zwischenplatte mit Kreis mit achteckiger "Pocket" den Hintergrund plus Aussparung für Arduino


  • Zwischenplatte

  • ... Oh, so Dharma?



Oshw-logo-200-px.png

Toolchain

  • Inkscape
    • Logo + Umriß in mehreren Ebenen in einer SVG Quelldatei
    • Logo als SVG übernehmen von http://oshwlogo.com/
    • Logo spiegeln für Gravur auf der Unterseite (!)
    • SVG Format für jede Ebene getrennt speichern und in pyCAM übernehmen
  • pyCAM
    • SVG laden
    • Shift um Z = -0,5 mm für Gravur oder -1.0 - -5,0 mm für Schnitte
    • Feedrate F400
    • Gravur Path --> g-Code
  • EMC
    • Gravur-Stichel, 10 - 20 kRPM
    • Schnitte
      • g-Code File erweitert um "step-down" Schleife (dZ = -1,0 mm)
      • Fräser 3,2 mm einschneidig, 10 kRPM
  • LEDS
    • 3 mm rot aus der Hackerspace-Grabbelkiste
    • LED Bohr-Hilfe für kontrollierte senkrechte 3 mm Löcher
    • 10 LEDs in 2 Gruppen je 5
    • gemessen: 2 V entspr. 16 mA
    • Betrieb mit 9 oder 12 Volt möglich ohne Vorwiderstand

  • Gravur in EMC

  • Erstes Cover in pyCAM

  • Material, Plexi

  • Gravur

  • LED Bohr-Hilfe: senkrecht

  • LED Löcher

  • Test

  • Blende 2



Open Source Hardware - Logo in MDF

EMC Screen
  • OSHW Logo im Druckbett für Hackffm³RepRap 3D Drucker
  • Bohrungen
    • zusätzlich Bohrungen zur Montage aller Elemente des Druckbetts, D 3,2 mm
    • Ecken: je 8 mm Abstand, D 3,2 mm
    • Montage-Linie: 55 mm vom oberen/unteren Rand
    • Lagerblöcke: 10 & 40 mm vom rechten, linken Rand, D 3,2 mm
    • Riemenhalter: mittig, 18 mm, D 3,2 mm
  • Seiten-Ausschnitte
    • Weitere Reduzierung der Gewichts
    • OSHW Logo bleibt erhalten

  • Schnitt

  • fertig

  • Bohrungen

  • Bohrungen

  • Montage

  • Rest :-)

  • OSHW in EMC

  • Fräsen

  • Fräsen

  • fertig

  • Seiten-Ausschnitte in EMC ...

  • und beim Fräsen

  • Fertig



MDF lackieren

  • Test mit dem OSWH Rest
    • 10 mm MDF
    • 2 x Grundierung, insbesondere den Rand
    • 1 x Acryl Lack
    • gleichmäßigere Ergebnisse mit Schaumstoff-Rolle statt Pinsel

  • Rest :-)

  • Grundierung + Acryl Lack

  • Grundierung 1

  • Grundierung 2



Mendel - Y-Carriage

EMC Screen


  • Parameter
  • Bohrungen
    • Konstruktion über Processing
    • zusätzlich Bohrungen zur Montage aller Elemente des Druckbetts, D 3,2 mm
    • Ecken: je 8 mm Abstand, D 3,2 mm
    • Montage-Linie: 55 mm vom oberen/unteren Rand
      • Lagerblöcke: 10 & 40 mm vom rechten/linken Rand, D 3,2 mm
      • Riemenhalter: mittig, 18 mm, D 3,2 mm
  • Material-Einsparung
    • Konstruktion über Inkscape und pyCAM (Gravur-Modus)
    • Überstand 5 mm über alle Mendel-Elemente
    • Optimierung: Möglichst nur eine Fräs-Linie und kurze Wege
    • Zusätzliche "Z down" Schleife per Hand eingefüht: 7 x 1,6 mm
  • Zeitaufwand
    • Bohren und Fräsen in einem Arbeitsgang je Carriage: ca. 20 Minuten + 10 Minuten Rüstzeit
    • Serienproduktion: 8 Carriages am 16.04.2012
    • Aufgezeichnet mit HackffmActivitySensors - es war laut!
      Geräuschlevel-Protokoll 16.04.2012


  • Konstruktion in Inkscape

  • Fräsen

  • Fertig

  • Serienproduktion ...

  • ... 8 Carriages ...

  • ... mit Heizbett

  • Heizbett

  • Heizbett Detail

  • Lager montiert @ hackffm³RepRap

  • Carriage montiert @ hackffm³RepRap

  • Heizbett montiert @ hackffm³RepRap




Mendel - Acrylic Build Platform

EMC Screen


  • Tests mit unterschiedlichen Gravur-Tiefen

  • EMC bei der Arbeit

  • EMC ...

  • Fräsen ...

  • fast fertig



Tests mit OpenSCAD

OpenSCAD Screen


  • Toolchain
    • OpenSCAD
      • cube() aus Script 'example001' abgeleitet, 50 x 50 x 25 mm³
    • pyCAM
      • 1. Toolpath: remove material - "rough"
      • 2. Toolpath: cleanup - "finish"
    • EMC
      • Test mit Dämm-Schaum
      • 3 mm Fräser, zweischneidig
      • Feedrate F500


  • OpenSCAD Screen

  • pyCAM "rough"

  • pyCAM "finish"

  • EMC "finish"

  • "rough"

  • "finish"


OpenSCAD Script: 

module example001()
{
	function r_from_dia(d) = d / 2;

	module rotcy(rot, r, h) {
		rotate(90, rot)
			cylinder(r = r, h = h, center = true);
	}

	difference() {
		translate([0, 0, -12.5]) cube([50, 50, 25], center=true);
		rotcy([0, 0, 0], cy_r, cy_h);
		rotcy([1, 0, 0], cy_r, cy_h);
		rotcy([0, 1, 0], cy_r, cy_h);
	}

	size = 50;
	hole = 25;

	cy_r = r_from_dia(hole);
	cy_h = r_from_dia(size * 2.5);
}

example001();


Links & more infos

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