Quelltext der Seite CNC Portalfräse: BZT - PFU-S 1510-G

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== Grundsätzliches ==

Gerätebeauftragte: <span lang="EN-US">Stefan, Martin, Kilian, Kevin, Johann, Alex</span>

== Bedienung ==

=== Grundlagen ===

Fräsen ist ein subtraktives Verfahren der Materialbearbeitung. Dabei werden Späne<br/> vom Werkstück abgehoben d.h. Material wird subtrahiert. Ein additives Verfahren im Gegensatz<br/> dazu ist der 3D-Druck, dabei wird Material schichtweise aufgetragen.<br/> Eine Fräse arbeitet ähnlich einer Bohrmaschine. Aber ein Fräser kann nicht nur Löcher bohren,<br/> sondern auch seitlich schneiden. Und es gibt viele verschiedene Fräserformen. Der Fräser kann<br/> durch eine frei bewegliche Mechanik in allen 3 Raumrichtungen bewegt werden. Die Portalform ist<br/> für Plattenmaterial sehr günstig, weil die Fräse wie eine Brücke das Material umschließt und jeden<br/> Punkt erreichen kann. Die automatischen Fräsbewegungen kontrolliert ein Computer sehr genau.<br/> Und bei Bedarf tut er dies vielfach in gleicher Weise, ohne daß ihm langweilig wird.<br/> Unsere Portalfräse ist für die Bearbeitung von eher weichen Materialien wie Holz, Kunststoff und<br/> Aluminium geeignet. Stahl ist zu hart und würde sie überfordern.<br/> Unsere Fräse hat 3 Achsen. Bei der Konstruktion des Frästeils sollte bereits die Fräsbarkeit<br/> berückssichtigt werden. Da die Frässpindel immer senkrecht über dem Werkstück steht und nicht<br/> gekippt werden kann, sind z.B. Hinterschneidungen nicht möglich. Auch können keine<br/> scharfkantigen Innenecken gefräst werden; der Durchmesser des Fräsers legt den minimal<br/> möglichen Radius fest.

Begriffsklärung:

CNC = Computer Numeric Controlled oder PC-gesteuert<br/> CAD = Computer Aided Design oder 3D-Zeichnen am PC<br/> CAM = Computer Aided Manufacturing oder Materialverarbeitung am PC

=== Inbetriebnahme ===

=== Arbeitsschritte: ===

#<u>Vorbereitung, Werkstück und Fräser spannen</u><br/> Wir wollen aus einem Stück Holz einen Smiley fräsen.<br/> Was brauchen wir dafür an Material?<br/> Holz in Plattenform aus dem Baumarkt (Multiplex-Sperrholz, Leimholz, Massivholz)<br/> Fräser am günstigsten aus dem online-Handel (10er-Pack, 3.175mm, Hartmetall, 1-schneidig)<br/> Holzschrauben in passender Länge (Materialdicke plus 10 bis 15mm maximal)<br/> Es gibt viele verschiedene Fräser. Sie unterscheiden sich in Form, Durchmesser, Länge, Anzahl der<br/> Schneiden und Fräsermaterial. Der Fräser sollte zum zu bearbeitenden Material passen. Besonders<br/> wichtig ist, daß die Schneidenlänge größer als die Materialdicke ist. Und die Späne auch bei voll<br/> eingetauchtem Fräser noch gut abgeführt werden können. Die Schnittparameter wie<br/> Spindeldrehzahl, Vorschub etc müssen zu Material und Fräser passen.<br/> Es gibt verschiedene Arten das Werkstück auf dem Fräsenbett zu befestigen (=spannen):<br/> Mit Spannpratzen auf dem T-Nuten-Tisch. Mit Spannklemmen. Mit einem Maschinenschraubstock.<br/> Mit Heißkleber auf einer Aluplatte. Mit einem Vakuumtisch.<br/> Wir befestigen das Werkstück mit Holzschrauben auf der Opferplatte. Das ist bei Plattenmaterial<br/> sicher und kostengünstig. Wir müssen aber aufpassen, daß wir nicht in die Schrauben hineinfräsen.<br/> Und daß der der ausgeschnittene Smiley nicht losgerissen und umhergewirbelt wird. Das wäre<br/> gefährlich und würde das Werkstück beschädigen. Um dem vorzubeugen muss auch das<br/> ausgeschnittene Teil mit der Opferplatte zu geeigneter Zeit sicher verschraubt werden.<br/> Fräser auswählen und erklären<br/> Fräserschutz (=Plastikschlauch) anlegen<br/> Fräser in Spannfutter mit Hilfe der Tischhalterung und des Spannschlüssels handfest einspannen<br/> Wichtig: Fräser sollte so kurz wie möglich, aber so lang wie nötig eingespannt sein.<br/> Spannfutter einsetzen, prüfen ob´s wackelt, ggf. um 180 Grad drehen, 2.5mm Inbus-Schraube<br/> anziehen, Staubschutzring schliessen<br/> Absaugschuh installieren, Saugschlauch aufstecken<br/> Werkstück mit Spaxschrauben auf Opferplatte spannen.<br/> Achtung: Opferplatte ist nur 18mm dick, darunter befindet sich ein empfindlicher T-Nut-Tisch aus<br/> Aluminium<br/> Befestigung für später frei bewegliche Teile bedenken<br/> Nullpunkt für X und Y markieren<br/> Fräserschutz entfernen<br/> &nbsp; 
#<u>Fräsparameter mit Fusion 360 CAM festlegen</u><br/> Welchen Fräser wählen wir aus? Da wir für den Smiley keine großen Holzmengen ausräumen<br/> müssen, sondern vorwiegend aus Plattenmaterial etwas ausschneiden wollen, nutzen wir einen<br/> dünnen, kostengünstigen 1/8-Zoll-Fräser. Um die passenden Schnittdaten definieren zu können,<br/> schauen wir uns den Reiter Vorschubberechnung der Eding-CNC-Software an (Screenshot).<br/> Typischer Richtwert aus der Tabelle für Holz: 0.1mm/Zahn<br/> Vorschub für einen 1-Zahn-Fräser bei 18000 U/min Spindeldrehzahl: 1800 mm/min<br/> Oder Daumenregel: Holz 2000 mm/min und Alu 1000mm/min.<br/> Fusion 360 starten und mit Benutzername, Passwort einloggen<br/> Projekt „Smiley“ aus der Cloud laden. Oder neue Kontruktion aus Datei laden (*.f3d oder *.stp)<br/> CAM-Modul öffnen<br/> Fräser definieren<br/> Unter Verwalten die Werkzeugbibliothek öffnen<br/> Bei den Bilbliotheken das aktuelle Dokument anwählen<br/> Neues Fräswerkzeug anlegen und wie folgt definieren<br/> Reiter Allgemein: Nur Beschreibung vergeben<br/> Reiter Werkzeug: Typ Schaftfräser, Einheit mm, Schneidenzahl 1, Material Hartmetall, Rotation<br/> Uhrzeigersinn, 1 Schneide, Kühlung nein,<br/> Durchmesser 3.18mm, Schneidenlänge 16mm, Schulterlänge 16mm<br/> Schaftdurchmesser 3.18mm, Körperlänge 38mm, Gesamtlänge 38mm<br/> Reiter Schaft: leer lassen<br/> Reiter Halter: leer lassen<br/> Reiter Schnittdaten: Spindeldrehzahl 18000 U/min, Schnittvorschub 1800 mm/min,<br/> Schnittvorschubpro Zahn 0.1mm<br/> Reiter Postprozessor: Nummer (des Fräsers) 1, Längen- und Durchmesserversatz und Revolver<br/> auf 0, Nebelkühlung NMS anwählen, damit Relais für Absaugung automatisch schaltet, manueller<br/> Werkzeugwechsel und angetriebenes Werkzeug anwählen<br/> Mit OK werden Änderungen gespeichert<br/> Wichtig: Damit freigefräste Objekte im weiteren Fräsverlauf an ihrem Platz bleiben, müssen sie<br/> ebenfalls durch Schrauben festgehalten werden. Dies kann während einer Fräsunterbrechung mit<br/> einem "virtuellen" Fräserwechsel erledigt werden. Dabei fährt die Fräse in ihre Parkposition und es<br/> können in Ruhe die zusätzlichen Schrauben gesetzt werden.<br/> Fräser Nummer 1 duplizieren<br/> Reiter Postprozessor: Fräser Nummer von 1 auf 2 ändern<br/> Mit OK werden Änderungen gespeichert<br/> Werkzeugbibliothek schliessen<br/> &nbsp; 
#<u>Fräsparameter mit Fusion 360 CAM festlegen</u><br/> Welchen Fräser wählen wir aus? Da wir für den Smiley keine großen Holzmengen ausräumen<br/> müssen, sondern vorwiegend aus Plattenmaterial etwas ausschneiden wollen, nutzen wir einen<br/> dünnen, kostengünstigen 1/8-Zoll-Fräser. Um die passenden Schnittdaten definieren zu können,<br/> schauen wir uns den Reiter Vorschubberechnung der Eding-CNC-Software an (Screenshot).<br/> Typischer Richtwert aus der Tabelle für Holz: 0.1mm/Zahn<br/> Vorschub für einen 1-Zahn-Fräser bei 18000 U/min Spindeldrehzahl: 1800 mm/min<br/> Oder Daumenregel: Holz 2000 mm/min und Alu 1000mm/min.<br/> Fusion 360 starten und mit Benutzername, Passwort einloggen<br/> Projekt „Smiley“ aus der Cloud laden. Oder neue Kontruktion aus Datei laden (*.f3d oder *.stp)<br/> CAM-Modul öffnen<br/> Fräser definieren<br/> Unter Verwalten die Werkzeugbibliothek öffnen<br/> Bei den Bilbliotheken das aktuelle Dokument anwählen<br/> Neues Fräswerkzeug anlegen und wie folgt definieren<br/> Reiter Allgemein: Nur Beschreibung vergeben<br/> Reiter Werkzeug: Typ Schaftfräser, Einheit mm, Schneidenzahl 1, Material Hartmetall, Rotation<br/> Uhrzeigersinn, 1 Schneide, Kühlung nein,<br/> Durchmesser 3.18mm, Schneidenlänge 16mm, Schulterlänge 16mm<br/> Schaftdurchmesser 3.18mm, Körperlänge 38mm, Gesamtlänge 38mm<br/> Reiter Schaft: leer lassen<br/> Reiter Halter: leer lassen<br/> Reiter Schnittdaten: Spindeldrehzahl 18000 U/min, Schnittvorschub 1800 mm/min,<br/> Schnittvorschubpro Zahn 0.1mm<br/> Reiter Postprozessor: Nummer (des Fräsers) 1, Längen- und Durchmesserversatz und Revolver<br/> auf 0, Nebelkühlung NMS anwählen, damit Relais für Absaugung automatisch schaltet, manueller<br/> Werkzeugwechsel und angetriebenes Werkzeug anwählen<br/> Mit OK werden Änderungen gespeichert<br/> Wichtig: Damit freigefräste Objekte im weiteren Fräsverlauf an ihrem Platz bleiben, müssen sie<br/> ebenfalls durch Schrauben festgehalten werden. Dies kann während einer Fräsunterbrechung mit<br/> einem "virtuellen" Fräserwechsel erledigt werden. Dabei fährt die Fräse in ihre Parkposition und es<br/> können in Ruhe die zusätzlichen Schrauben gesetzt werden.<br/> Fräser Nummer 1 duplizieren<br/> Reiter Postprozessor: Fräser Nummer von 1 auf 2 ändern<br/> Mit OK werden Änderungen gespeichert<br/> Werkzeugbibliothek schliessen<br/> &nbsp; 
#<u>Fräsbahnen mit Fusion 360 CAM berechnen</u><br/> Fusion 360 starten und mit Benutzername, Passwort einloggen<br/> Projekt „Smiley“ aus der Cloud laden. Oder neue Kontruktion aus Datei laden (*.f3d oder *.stp)<br/> CAM-Modul öffnen (Ansicht rotieren mit Shift+MM)<br/> Setup definieren<br/> Unter Setup ein neues Setup erstellen<br/> Reiter Setup: Operationstyp Fräsen,<br/> Werkstückkoordinatensystem festlegen wie bei der Fräse (Z zeigt nach oben, X zeigt nach rechts, Y<br/> zeigt nach hinten), Ursprung liegt auf Modellrahmen (Werkstückoberfläche), als Model den Körper<br/> auswählen, keine Spannmittel wählen<br/> Reiter Rohteil: unter Modus Rohteilgröße als Quader mit fester Größe eingeben, Lage des Modells<br/> im Rohteil festlegen<br/> Reiter Postprozessor: einen sinnvollen Programmnamen (smiley) vergeben, so heißt später dann<br/> der G-Code<br/> Bearbeitungsschritte definieren<br/> 2D Bohrfräsen<br/> Reiter Werkzeug: Fräser 1 auswählen, Schnittdaten prüfen, mit OK bestätigen<br/> Reiter Geometrie: zu fräsende Löcher auswählen, Schraublöcher (Pupille) und Aufhängeloch<br/> Reiter Höhen: Obere Höhe=Modelloberkante, Endhöhe=Modellunterkante-1mm<br/> Reiter Durchgänge: unverändert lassen<br/> Reiter Anfahr-Wegbewegungen: unverändert lassen<br/> Bearbeitungsschritt mit OK bestätigen<br/> Simulieren<br/> 2D Tasche<br/> Reiter Werkzeug: Wichtig: Fräser 2 auswählen, Schnittdaten prüfen, mit OK bestätigen<br/> Reiter Geometrie: Augenringe (Fläche unten) anwählen<br/> Reiter Höhen: Obere Höhe=Modelloberkante, Endhöhe=Auswahl, Augenring erneut auswählen<br/> Reiter Durchgänge: Gegenlauffräsen wählen, Tiefenschnitte: max Schrupptiefenzustellung 2mm<br/> Reiter Anfahr-Wegbewegungen: Werkzeug unten halten, alles andere unverändert lassen<br/> Bearbeitungsschritt mit OK bestätigen<br/> Simulieren<br/> 2D-Tasche<br/> Reiter Werkzeug: Fräser 2 auswählen, Schnittdaten prüfen, mit OK bestätigen<br/> Reiter Geometrie: Mund (Fläche unten) anwählen<br/> Reiter Höhen: Obere Höhe=Modelloberkante, Endhöhe=Auswahl, Mund erneut auswählen<br/> Reiter Durchgänge: Gegenlauffräsen wählen, Tiefenschnitte: max Schrupptiefenzustellung 2mm<br/> Reiter Anfahr-Wegbewegungen: Werkzeug unten halten, alles andere unverändert lassen<br/> Bearbeitungsschritt mit OK bestätigen<br/> Simulieren<br/> 2D-Kontur<br/> Reiter Werkzeug: Fräser 2 auswählen, Schnittdaten prüfen, mit OK bestätigen<br/> Reiter Geometrie: Außenkontur (unten) anwählen, prüfen ob Fräsbahn außerhalb verläuft, ggf<br/> korrigieren<br/> Reiter Höhen: Obere Höhe=Modelloberkante, Endhöhe=Modellunterkante-1mm<br/> Reiter Durchgänge: Gegenlauffräsen wählen, Tiefenschnitte: max Schrupptiefenzustellung 2mm<br/> Reiter Anfahr-Wegbewegungen: Werkzeug unten halten, alles andere unverändert lassen<br/> Bearbeitungsschritt mit OK bestätigen<br/> Simulieren<br/> Optional: gesamtes Setup simulieren<br/> Aktionen Postprozess erzeugt G-Code<br/> Prüfen ob passend für BZT-Fräsesteuerung „eding“ gewählt ist<br/> Ausgabeordner festlegen<br/> Postprozessor klicken um G-Code zu erzeugen<br/> Dateiname und Ausgabeordner können ggf geändert werden, Speichern<br/> G-Code wird im Editor geöffnet, kurz erläutern<br/> Optional: Aktionen Einstellblatt<br/> Ausgabeordner festlegen<br/> Fräser und Fräsdauer prüfen<br/> &nbsp; 
#<u>Frässimulation mit Eding CNC</u><br/> Fräse und Spindel bleibt ausgeschaltet<br/> Eding CNC4.02.65 (Beginner) starten (Simulationsmodus)<br/> ggf Admin-Berechtigung erteilen<br/> Reset F1 macht Fräse betriebsbereit<br/> Fräsachsen referenzieren (Maschinenkoordinaten)<br/> ggf Fräse auf Werkstück Mittelpunkt und Oberfläche nullen (Werkstückkoordinaten, blaues Kreuz<br/> zeigt Lage des XY-Nullpunkts)<br/> G-Code laden F4 Auto, F2 Load, Datei auswählen<br/> Fräsbahnen prüfen, besonders auf Kollision in Z-Richtung<br/> Grafikanzeige: Strg+LM:Rotieren, RM:Zoom, LM:Verschieben<br/> Frässimulation starten F4<br/> Fräser 1 laden bestätigen<br/> Löcher werden gefräst<br/> wenn Fräse wieder in Parkposition ist, könnten Schrauben gesetzt werden<br/> Fräser 2 laden bestätigen<br/> Smiley wird gefräst<br/> Fräsvorgang pausieren/fortsetzen mit F4<br/> Programm beenden<br/> &nbsp; 
#<u>Fräsen mit Eding CNC</u><br/> Fräsensteuerung einschalten<br/> Wechselrichter für Spindel einschalten<br/> Eding CNC4.02.65 (Beginner) starten<br/> ggf Admin-Berechtigung erteilen<br/> Reset F1 macht Fräse betriebsbereit<br/> Fräsachsen referenzieren (Maschinenkoordinaten)<br/> Frässpindel per Handrad oder Cursortasten über dem Werkstück-Nullpunkt positionieren<br/> Z-Achse vorsichtig auf Werkstückoberfläche anfahren (Papier wird eingeklemmt)<br/> Alle 3 Achsen nullen (Werkstückkoordinaten, blaues Kreuz zeigt Lage des XY-Nullpunkts)<br/> Z-Achse wieder hochfahren<br/> Spindel ca 3 min bei geringster Drehzahl (3500 U/min) warm laufen lassen<br/> Spindel ausschalten<br/> Absaugung testen<br/> G-Code laden F4 Auto, F2 Load, Datei auswählen<br/> Fräsbahnen prüfen, besonders auf Kollision in Z-Richtung<br/> Grafikanzeige: Strg+LM:Rotieren, RM:Zoom, LM:Verschieben<br/> Achtung: Jetzt wachsam sein, Gefahr droht!!!!!!<br/> Schutzausrüstung anlegen, Aktionsbereich verlassen, Abstand halten<br/> Notaus-Schalter am Mann<br/> Fräsvorgang starten mit F4<br/> Fräsvorgang pausieren/fortsetzen mit F4<br/> 1. Fräser laden bestätigen<br/> Löcher werden gefräst<br/> wenn Fräse in Parkposition ist, Schrauben setzen<br/> 2. Fräser laden bestätigen<br/> Smiley wird gefräst<br/> Frässpindel vor dem Ausschalten in Parkposition fahren (G28)<br/> Frequenzumrichter und Frässteuerung ausschalten<br/> Programm beenden<br/> &nbsp; 

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=== Arbeitsplatz verlassen ===

Fräserschutz anlegen<br/> Absaugung abbauen<br/> Fräsfutter ausbauen, Fräser ausbauen und prüfen<br/> Arbeitsplatz reinigen<br/> Frequenzumrichter ausschalten<br/> Fräsensteuerung ausschalten<br/> Rechner runterfahren und Monitor ausschalten<br/> &nbsp;

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== Software: ==
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<span style="font-size:small">Die Umsetzung eigener Projekte mit der CNC-Fräse erfordert folgende Bearbeitungsschritte mit der jeweils empfohlenen Software:<br/> 1. Konstruktion (CAD) mit Fusion 360: </span>[https://www.autodesk.com/education/home https://www.autodesk.com/education/home]<br/> <span style="font-size:small">2a. Erzeugung des maschinenspezifischen G-Codes (CAM): das CAM-Modul ist enthalten in Fusion 360<br/> 2b. alternativ kann auch MecSoft’s VisualCAD/CAM verwendet werden: [https://mecsoft.com/visualcadcam/ https://mecsoft.com/visualcadcam/]<br/> 3. Maschinensteuerung mit Eding CNC: </span>[http://www.edingcnc.com/download.php http://www.edingcnc.com/download.php]

<span style="font-size:small">Der Vorteil der Kombination 1.+2a.+3. ist, daß insgesamt nur 2 Programme benötigt werden. Fusion 360 (Schritt 1+2a) und Eding CNC (Schritt 3) können kostenlos heruntergeladen und ohne zeitliche Begrenzung für Ausbildungszwecke verwendet werden.<br/> Das CAM-Modul stellt verschiedene maschinenspezifische Postprozessoren bereit und sollte auf Eding eingestellt werden. Ich empfehle beide Programme auf dem eigenen Rechner zu installieren und die Handhabung zu üben. Das macht auch ohne angeschlossene Fräse Sinn, weil beide Programme die Fräsbahnen simulieren und sehr anschaulich visualisieren können. Das ermöglicht gefahrloses Üben ohne Personenschäden und Fräserbruch.</span>
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== Technische Daten: '''Verfahrwege''': X: 1020 mm Y: 1510 mm Z: 275 mm ==
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'''Modell: '''PFU-S 1510-G<br/> '''Genauigkeit''': +/- 0.02 mm bis +/- 0.5 mm (Größenabhängig)<br/> '''Leistung''': 2,2 kW Spindel<br/> '''Besonderheiten''': Sprühkühlung, Absaugung
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== Materialien & Parameter ==

In der Eding-Software gibt es einen Reiter zur Vorschubberechnung. Zu dem verwendeten Material und dem groben Fräserdurchmesser findet Ihr eine Tabell mit typischen Richtwerten für den Vorschub pro Zahn.<br/> Diesen Wert (z.B. 0.1mm für weiches Holz), Anzahl der Fräserzähne und Spindeldrehzahl oben in das Berechnungstool eingeben, der Vorschub wird berechnet.

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== Projekte ==

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[[Category:Fräsen]] [[Category:Holzbearbeitung]] [[Category:Metallbearbeitung]] [[Category:Kunststoffbearbeitung]] [[Category:Computergesteuert]]