CNC Selbstbau: Elektronik

[Rallinger]

Vorab: dies wird kein Bauthread für eine CNC-Maschine.

Wie schon öfter in periodischen Abständen gehe ich mal wieder mit dem Wunsch schwanger, eine eigene CNC-Maschine zu besitzen. Zum aktuellen Zeitpunkt weiß ich nur, dass ich mir den Kauf einer fertig aufgebauten Maschine nicht leisten kann/will. Es läuft also entweder auf den Kauf eines Bausatzes oder den kompletten Selbstbau hinaus.

Bei Bausätzen spart man gegenüber derselben, fertig aufgebauten Maschine Geld - zudem hat der Anbieter einem bereits viel Denkarbeit abgenommen und man bekommt mit hoher Wahrscheinlichkeit eine funktionierende, in der Praxis erprobte Maschine. Das ist viel wert, aber meist trotzdem nicht billig. Wenn das Budget begrenzt ist, kommt man daher schnell an den Punkt, an dem man sich den kompletten Selbstbau überlegt.

Dann aber stellen sich bald Fragen über Fragen und man fühlt sich schnell wie in einem dieser Labyrinthe, in dem man eine Tür öffnet und dahinter drei weitere Türen findet. An diesem Punkt bin ich gerade. Ich habe mich halbwegs eingehend mit dem Thema befasst, Konzepte gesichtet und verglichen, und langsam kristallisiert sich ein Plan heraus. Aber Fragen stellen sich trotzdem noch mehr als genug.

Meine Überlegung ist an diesem Punkt, die Schwarmintelligenz und die Erfahrungen des Forums zu nutzen, verschiedene Konzepte für die Elektronik und Steuerung einer CNC-Maschine zu diskutieren und das Für und Wider dieser Konzepte in einem Thread zu sammeln, so dass diese Informationen als Ressource zur Verfügung stehen.

Wer also bereits ein wenig Erfahrung (oder noch lieber: viel ) mit dem Selbstbau von CNC-Maschinen gesammelt hat, oder wer sich einfach nur dafür interessiert und Fragen hat, ist hiermit herzlich eingeladen mitzudiskutieren, Meinungen einzubringen, Teilaspekte zu beleuchten.

Da die Teilaspekte sehr unterschiedlich sind, soll es hier nur um die elektrischen Komponenten, die Steuerung und Software von CNC-Maschinen gehen. In einem separaten Thread können wir dann über Dinge wie den mechanischen Aufbau der Maschinen reden.
Diesen Thread findet ihr hier: https://www.gitarrebassbau.de/viewtopic.php?f=82&t=8904

Ich freue mich auf einen fruchtbaren Austausch!

[Rallinger]

Dann fange ich mal gleich an ... Thema Ansteuerung / Datenübertragung

Hier gibt's ja grundsätzlich drei Möglichkeiten: parallele Schnittstelle (Drucker), USB, Netzwerk

Die parallele Schnittstelle scheint ja noch am weitesten verbreitet zu sein. Allerdings benötigt man einen PC, der eine solche Schnittstelle noch hat. Ich persönlich arbeite seit langem mit moderneren Rechnern (von Apple, aber das nur nebenbei), die so eine Schnittstelle gar nicht mehr haben. Wollte man diese weit verbreitete Schnittstelle nutzen, müsste man einen extra "Downgrade Rechner" bauen. Für mich kommt das nicht infrage.

Bleiben USB und Netzwerkschnittstelle. Für Netzwerk spricht die Möglichkeit, dass hier auch längere Kabel ohne Probleme funktionieren, und dass dies insgesamt weniger störanfällig ist. Dagegen spricht, dass Breakout-Boards mit Netzwerkanschluss die kostenintensivste Option sind. Eine Ansteuerung über USB bieten inzwischen viele Breakoutboards, auch der mittleren Preisklasse.

Daher stellt sich die Frage, wie relevant dieses "weniger störanfällig" der teureren Lösung tatsächlich ist? Anders gefragt: wie störanfällig ist USB in der Praxis? Lohnt es sich, in einen Netzwerkanschluss zu investieren, oder ist das ein Punkt, an dem man Geld sparen kann?

[Yaman]

Für Netzwerkschnittstelle spricht auf jeden Fall die möglichen längeren Kabel. Ich frage mich aber auch, ob die immer erwähnte Störanfälligkeit nur ein Verkaufsargument ist oder auf tatsächlichen Fakten beruht. Die Datenübertragungsrate ist für eine CNC-Maschine nun nicht so hoch.

[jhg]

Ich denke, bei mir wird es in diesem Jahr auch was mit einer CNC. Bei der Steuerung hab ich mich ein bisschen auf Estlcam eingeschossen. Die ist von den Funktionen her für meine Bedürfnisse ideal und jetzt auch noch ganz gut ergänzbar durch Handrad oder Bedienpanel. Außerdem hat die reichlich Anschlüsse für Relais und 0-10V für die Spindel.

Angesteuert wird die über USB.

Wo ich noch überlege sind die Schrittmotoren. Entweder normale Schrittmotoren, closed loop oder gleich Servos. Letztere sind auch preislich mittlerweile in einem guten Verhältnis.

[Rallinger]

Für Netzwerkschnittstelle spricht auf jeden Fall die möglichen längeren Kabel. Ich frage mich aber auch, ob die immer erwähnte Störanfälligkeit nur ein Verkaufsargument ist oder auf tatsächlichen Fakten beruht. Die Datenübertragungsrate ist für eine CNC-Maschine nun nicht so hoch.

Ja, eben. Also ich persönlich übertrage regelmäßig Gigabytes an Bildmaterial in akzeptabler Geschwindigkeit auf externe Festplatten. Und da ist jedes einzelne Bild größer als jede noch so große G-Code-Datei ...

Bei der Steuerung hab ich mich ein bisschen auf Estlcam eingeschossen. Die ist von den Funktionen her für meine Bedürfnisse ideal und jetzt auch noch ganz gut ergänzbar durch Handrad oder Bedienpanel. Außerdem hat die reichlich Anschlüsse für Relais und 0-10V für die Spindel. Angesteuert wird die über USB.

Die Hardware von Estlcam hatte ich bisher noch gar nicht auf dem Schirm, vielen Dank! Vor allem die 4fach Endstufe ist sehr interessant, von den Features her, den Erweiterungsmöglichkeiten und auch preislich. Das sehe ich mir näher an, ist aber jetzt schon auf der Wunschliste ein gutes Stück weiter nach oben gerutscht.

Wo ich noch überlege sind die Schrittmotoren. Entweder normale Schrittmotoren, closed loop oder gleich Servos. Letztere sind auch preislich mittlerweile in einem guten Verhältnis.

Darüber bin ich auch schon gestolpert, aber noch nicht so richtig schlau daraus geworden. Könntest du bitte mal kurz skizzieren was Closed Loop Systeme oder Servos besser machen als normale Schrittmotoren?

[Dave84]

Da mir vor kurzem auch geholfen wurde erzähle ich hier mal meine Erfahrungen.
Ich habe mir eine Maschine gekauft welche mit Win Pc NC läuft. Das finde ich persönlich super und würde es weiterempfehlen. Win Pc NC ist ledichglich das Programm für die Maschinensteuerung.
Als CAM hatte ich Estelcam, welches für die 2d-Bearbeitung super ist und du zugleich die Maschine steuern kannst. Es braucht auch hier etwas Einarbeit. Für die 2,5d Bearbeitung nutze ich Fusion 360. Gibts für Lau wenn du nicht Geld damit verdienst. In Fusion kannst du zugleich CAD-Zeichnungen und das CAM erstellen. Zu Beginn haben mich die Funktionen umgehauen und es braucht einen Augenblick bis der Durchblick da ist. Wenns mal geht und man die Funktionen kappiert hat ist Fusion super. Der Zeitaufwand lohnt sich.
Hast du schon etwas Erfahrung?

[jhg]

Wo ich noch überlege sind die Schrittmotoren. Entweder normale Schrittmotoren, closed loop oder gleich Servos. Letztere sind auch preislich mittlerweile in einem guten Verhältnis.

Darüber bin ich auch schon gestolpert, aber noch nicht so richtig schlau daraus geworden. Könntest du bitte mal kurz skizzieren was Closed Loop Systeme oder Servos besser machen als normale Schrittmotoren?

Kurz gesagt: Normale Schrittmotoren merken nicht, wenn sie einen Schritt nicht machen. Also kann es zu Schrittverlusten kommen, wenn z.B. die Last zu hoch ist oder die Geschwindigkeit. Closed Loop Motoren bzw. Servos haben einen Geber an der Achse, der die Schritte zählt. Servomotoren sollen noch ruhiger und schneller laufen als Schrittmotoren. Bei den Servos ist die die Steuerung auch direkt im Motor verbaut.

[Rallinger]

Danke Dave, der Tipp deine CAMs in Fusion zu erstellen kam von mir

Hast du schon etwas Erfahrung?

Ich hab noch nie eine Maschine gebaut, durfte aber schon etwas Erfahrung in der Bedienung sammeln. Und das bisher mit Vcam und Mach3, d.h. ich bin leidgeprüft ... Ich bin natürlich immer noch weit genug davon entfernt ein CNC-Crack zu sein, aber inzwischen finde ich mich zurecht. Allerdings bin ich fitter in Fusion als in der Umsetzung an der Maschine. Einer der Gründe, warum ich gerne eine eigene hätte ...

Jedenfalls war ich kürzlich wegen der ersten Ergebnisse in deinem Thread noch skeptisch, was Estlcam angeht. Inzwischen hab ich mir die Sache jedoch näher angesehen. Das System scheint Hand und Fuß zu haben. Wegen der Zusammenarbeit mit Fusion habe ich den Entwickler angeschrieben - er hat mir postwendend einen Postprozessor für Fusion geschickt. Dort erstellte CAM-Bahnen können also problemlos in Estlcam übernommen werden. Und nachdem ich jetzt auch auf die Estlcam-Hardware aufmerksam geworden bin ... Sieht so aus als hätte diese Umgebung alles was man braucht in guter Qualität, der Support ist gut und auf Deutsch, und die Preise sind auch attraktiv. Was will man mehr? Ich denk ich werde mir das Programm mal testweise runterladen und ein wenig damit rumspielen.

Wer hat denn Estlcam rein für die Maschinensteuerung am Laufen? Könnt ihr meinen positiven Eindruck bestätigen?

Closed Loop Motoren bzw. Servos haben einen Geber an der Achse, der die Schritte zählt. Servomotoren sollen noch ruhiger und schneller laufen als Schrittmotoren. Bei den Servos ist die die Steuerung auch direkt im Motor verbaut.

Kurz & knackig erklärt, danke. Brauchen solche Closed loop Motoren oder Servos spezielle Endstufen? Oder würden die z.B. auch mit der Endstufe von Estlcam zusammenarbeiten?

[100WChris]

Ein guter Stepper an einer guten Steuerung läuft auch ruhig und ohne Schrittverluste. Die hohen Geschwindigkeiten der Servos bringen nur im Eilgang was, aber da ists mir egal, ich will ja fräsen und keine Rennen fahren. Wenn ich dann noch so lese, was die Leute beim PID-Tuning ihrer Servos für Probleme haben, würd ich sagen: wenn die Fräse das neue Hobby werden soll: Servos. Wenn ihr einfach fräsen möchtet: Schrittmotoren. Das Motor und Endstufe beim Servo verbaut sind, muss bei der Konstruktion bedacht werden, bei meiner Maschine würde ich das gar nicht unterbringen.

[Rallinger]

Ein guter Stepper an einer guten Steuerung läuft auch ruhig und ohne Schrittverluste. Die hohen Geschwindigkeiten der Servos bringen nur im Eilgang was, aber da ists mir egal, ich will ja fräsen und keine Rennen fahren. Wenn ich dann noch so lese, was die Leute beim PID-Tuning ihrer Servos für Probleme haben, würd ich sagen: wenn die Fräse das neue Hobby werden soll: Servos. Wenn ihr einfach fräsen möchtet: Schrittmotoren. Das Motor und Endstufe beim Servo verbaut sind, muss bei der Konstruktion bedacht werden, bei meiner Maschine würde ich das gar nicht unterbringen.

Ich will fräsen. Aber das Thema hat sich für mich persönlich alleine schon wegen des Preises erledigt. Mit Sicherheit nice to have. Aber isnich. Immerhin weiß ich jetzt ein wenig mehr darüber als nur "zu teuer für mich"

[100WChris]

Trotzdem würde ich beim Thema Steuerung nicht zu viel sparen! Die eingesparten Kosten relativieren sich schnell durch abgebrochene Fräser, verhunzte Werkstücke oder gar Schäden an der Maschine.
Wobei gerade die Sachen von Estlcam zeigen ja, dass gut auch günstig sein kann (wenn man die Einschränkungen kennt…).
Mir ist da zB der erreichbare und deutschsprachige Support den zB Sorotec oder eben Christian Knüll leisten schon einiges wert!
Ich würde mich bei den eben genannten telefonisch beraten lassen, die Steuerung und va die Motoren müssen ja auch zur Maschine passen.

[Dave84]

Natürlich Sorry.
Ich habe für mich jeweils nur 2d in Estelcam erstellt und der Hals war das erste 3d-Stück. Sicher wäre da noch viel Raum nach oben. Mit Fusion gings bis jetzt.
Verstehe ich Richtig, dass du weiter in Fusion arbeiten willst und da den GCode generierst welcher dann über Estelcam läuft?
Win Pc NC kannst du dir so ja sparen und Estelcam kostet einen Bruchteil.

[Rallinger]

Verstehe ich Richtig, dass du weiter in Fusion arbeiten willst und da den GCode generierst welcher dann über Estelcam läuft?
Win Pc NC kannst du dir so ja sparen und Estelcam kostet einen Bruchteil.

Ja, das wär so der aktuelle Stand der Überlegungen. Estlcam hätte dabei den Charme dass man es als "Sklave" von Fusion einsetzen kann. Oder wenn man was Einfacheres hat, das man quick&dirty fräsen will, dann könnte man das auch direkt damit erledigen. Ob Estlcam dann wirklich einfacher zu bedienen ist weiß ich nicht - ich hab nie damit gearbeitet. Scheint aber so zu sein. Und Fusion wäre dann was für komplexere Modelle mit mehreren, aufeinander abgestimmten Teilen.

Trotzdem würde ich beim Thema Steuerung nicht zu viel sparen! Die eingesparten Kosten relativieren sich schnell durch abgebrochene Fräser, verhunzte Werkstücke oder gar Schäden an der Maschine.

Absolut! Das ist einer der Gründe, warum ich diesen Thread gestartet habe - um ein (begründetes) Gefühl dafür zu kriegen wo man etwas einsparen kann, ohne zu viele Features oder Qualität zu opfern, und wo man ggf besser klotzen sollte.

Z.B. war mein bisheriger Favorit für die Steuerung ein TripleBeast in der Beamicon2 Variante. Ein kleines Kästchen, alles drin, abgestimmte Software/Hardware Kombination, Netzwerkanschluss ... 579 Euro. Wenn ich es richtig sehe bietet die Estlcam Endstufe dasselbe bis auf den Netzwerkanschluss und kostet mit Software-Lizenz 199 Euro. Wenn ich da nix übersehen habe würde ich sagen das ist ein Deal. So gesehen hat sich dieser Thread jetzt schon gelohnt ...

[100WChris]

Bei mir werkelt ein Triple-Beast, seit der ersten Einrichtung läuft die Fräse ohne Probleme. Ich kann das also aus erster Hand empfehlen.
Aber die Sachen von Christian Knüll sehen auch sehr gut aus und wenn ich mir jetzt eine Steuerung aufbauen müsste, würde ich wohl auch eher in die Richtung gehen

[jhg]

Wenn ich das richtig sehe, ist auch 3D mit Estlcam kein Problem. Die Daten werden als .stl z.B. aus Fusion exportiert und dann in Estlcam geladen und mit der passenden Strategie gefräst: https://www.youtube.com/watch?v=cwWMJNc8Qcg

Hört sich jetzt nicht so kompliziert an ....

[Rallinger]

Wenn ich das richtig sehe, ist auch 3D mit Estlcam kein Problem. Die Daten werden als .stl z.B. aus Fusion exportiert und dann in Estlcam geladen und mit der passenden Strategie gefräst:
Hört sich jetzt nicht so kompliziert an ....

In der Tat. Ich hab mir gerade auch das Video über das zweiseitige Fräsen angesehen. Wenn das wirklich so funktioniert, dann ist es deutlich einfacher als Fusion. Wenn man sich auf YT Tutorials zu Fusion ansieht, ist es damit allerdings auch immer alles easy-peasy ...

In jedem Fall scheint mir die CAM-Oberfläche von Estlcam wesentlich einfacher und verständlicher als die von Fusion. Ein weiterer Pluspunkt.

[Dave84]

Genau das ist dann eben nicht so einfach... Mein Hals wollte ich so bearbeiten und was herausgekommen ist wissen wir Wie gesagt, es liegt an mir und nich am Programm. Ev könnten wir in einem seperaten Forumuntertitel Erfahrungen austauschen.