Modell: PFU-S-2 1510-G
Genauigkeit: +/- 0.02 mm bis +/- 0.5 mm (Größenabhängig)
Leistung: 2,2 kW Spindel
Besonderheiten: Sprühkühlung, Absaugung
CNC Portalfräse: BZT - PFU-S 1510-G
Aus Wiki - FabLab Lübeck e.V.
Version vom 27. August 2018, 14:00 Uhr von Stefabel (Diskussion | Beiträge)
Grundsätzliches
Gerätebeauftragte: Stefan, Martin, Kilian, Kevin, Johann, Alex
Bedienung
Grundlagen
Fräsen ist ein subtraktives Verfahren der Materialbearbeitung. Dabei werden Späne
vom Werkstück abgehoben d.h. Material wird subtrahiert. Ein additives Verfahren im Gegensatz
dazu ist der 3D-Druck, dabei wird Material schichtweise aufgetragen.
Eine Fräse arbeitet ähnlich einer Bohrmaschine. Aber ein Fräser kann nicht nur Löcher bohren,
sondern auch seitlich schneiden. Und es gibt viele verschiedene Fräserformen. Der Fräser kann
durch eine frei bewegliche Mechanik in allen 3 Raumrichtungen bewegt werden. Die Portalform ist
für Plattenmaterial sehr günstig, weil die Fräse wie eine Brücke das Material umschließt und jeden
Punkt erreichen kann. Die automatischen Fräsbewegungen kontrolliert ein Computer sehr genau.
Und bei Bedarf tut er dies vielfach in gleicher Weise, ohne daß ihm langweilig wird.
Unsere Portalfräse ist für die Bearbeitung von eher weichen Materialien wie Holz, Kunststoff und
Aluminium geeignet. Stahl ist zu hart und würde sie überfordern.
Unsere Fräse hat 3 Achsen. Bei der Konstruktion des Frästeils sollte bereits die Fräsbarkeit
berückssichtigt werden. Da die Frässpindel immer senkrecht über dem Werkstück steht und nicht
gekippt werden kann, sind z.B. Hinterschneidungen nicht möglich. Auch können keine
scharfkantigen Innenecken gefräst werden; der Durchmesser des Fräsers legt den minimal
möglichen Radius fest.
Begriffsklärung:
CNC = Computer Numeric Controlled oder PC-gesteuert
CAD = Computer Aided Design oder 3D-Zeichnen am PC
CAM = Computer Aided Manufacturing oder Materialverarbeitung am PC
Inbetriebnahme
Arbeitsschritte:
- Vorbereitung, Werkstück und Fräser spannen
Wir wollen aus einem Stück Holz einen Smiley fräsen.
Was brauchen wir dafür an Material?
Holz in Plattenform aus dem Baumarkt (Multiplex-Sperrholz, Leimholz, Massivholz)
Fräser am günstigsten aus dem online-Handel (10er-Pack, 3.175mm, Hartmetall, 1-schneidig)
Holzschrauben in passender Länge (Materialdicke plus 10 bis 15mm maximal)
Es gibt viele verschiedene Fräser. Sie unterscheiden sich in Form, Durchmesser, Länge, Anzahl der
Schneiden und Fräsermaterial. Der Fräser sollte zum zu bearbeitenden Material passen. Besonders
wichtig ist, daß die Schneidenlänge größer als die Materialdicke ist. Und die Späne auch bei voll
eingetauchtem Fräser noch gut abgeführt werden können. Die Schnittparameter wie
Spindeldrehzahl, Vorschub etc müssen zu Material und Fräser passen.
Es gibt verschiedene Arten das Werkstück auf dem Fräsenbett zu befestigen (=spannen):
Mit Spannpratzen auf dem T-Nuten-Tisch. Mit Spannklemmen. Mit einem Maschinenschraubstock.
Mit Heißkleber auf einer Aluplatte. Mit einem Vakuumtisch.
Wir befestigen das Werkstück mit Holzschrauben auf der Opferplatte. Das ist bei Plattenmaterial
sicher und kostengünstig. Wir müssen aber aufpassen, daß wir nicht in die Schrauben hineinfräsen.
Und daß der der ausgeschnittene Smiley nicht losgerissen und umhergewirbelt wird. Das wäre
gefährlich und würde das Werkstück beschädigen. Um dem vorzubeugen muss auch das
ausgeschnittene Teil mit der Opferplatte zu geeigneter Zeit sicher verschraubt werden.
Fräser auswählen und erklären
Fräserschutz (=Plastikschlauch) anlegen
Fräser in Spannfutter mit Hilfe der Tischhalterung und des Spannschlüssels handfest einspannen
Wichtig: Fräser sollte so kurz wie möglich, aber so lang wie nötig eingespannt sein.
Spannfutter einsetzen, prüfen ob´s wackelt, ggf. um 180 Grad drehen, 2.5mm Inbus-Schraube
anziehen, Staubschutzring schliessen
Absaugschuh installieren, Saugschlauch aufstecken
Werkstück mit Spaxschrauben auf Opferplatte spannen.
Achtung: Opferplatte ist nur 18mm dick, darunter befindet sich ein empfindlicher T-Nut-Tisch aus
Aluminium
Befestigung für später frei bewegliche Teile bedenken
Nullpunkt für X und Y markieren
Fräserschutz entfernen
- Fräsparameter mit Fusion 360 CAM festlegen
Welchen Fräser wählen wir aus? Da wir für den Smiley keine großen Holzmengen ausräumen
müssen, sondern vorwiegend aus Plattenmaterial etwas ausschneiden wollen, nutzen wir einen
dünnen, kostengünstigen 1/8-Zoll-Fräser. Um die passenden Schnittdaten definieren zu können,
schauen wir uns den Reiter Vorschubberechnung der Eding-CNC-Software an (Screenshot).
Typischer Richtwert aus der Tabelle für Holz: 0.1mm/Zahn
Vorschub für einen 1-Zahn-Fräser bei 18000 U/min Spindeldrehzahl: 1800 mm/min
Oder Daumenregel: Holz 2000 mm/min und Alu 1000mm/min.
Fusion 360 starten und mit Benutzername, Passwort einloggen
Projekt „Smiley“ aus der Cloud laden. Oder neue Kontruktion aus Datei laden (*.f3d oder *.stp)
CAM-Modul öffnen
Fräser definieren
Unter Verwalten die Werkzeugbibliothek öffnen
Bei den Bilbliotheken das aktuelle Dokument anwählen
Neues Fräswerkzeug anlegen und wie folgt definieren
Reiter Allgemein: Nur Beschreibung vergeben
Reiter Werkzeug: Typ Schaftfräser, Einheit mm, Schneidenzahl 1, Material Hartmetall, Rotation
Uhrzeigersinn, 1 Schneide, Kühlung nein,
Durchmesser 3.18mm, Schneidenlänge 16mm, Schulterlänge 16mm
Schaftdurchmesser 3.18mm, Körperlänge 38mm, Gesamtlänge 38mm
Reiter Schaft: leer lassen
Reiter Halter: leer lassen
Reiter Schnittdaten: Spindeldrehzahl 18000 U/min, Schnittvorschub 1800 mm/min,
Schnittvorschubpro Zahn 0.1mm
Reiter Postprozessor: Nummer (des Fräsers) 1, Längen- und Durchmesserversatz und Revolver
auf 0, Nebelkühlung NMS anwählen, damit Relais für Absaugung automatisch schaltet, manueller
Werkzeugwechsel und angetriebenes Werkzeug anwählen
Mit OK werden Änderungen gespeichert
Wichtig: Damit freigefräste Objekte im weiteren Fräsverlauf an ihrem Platz bleiben, müssen sie
ebenfalls durch Schrauben festgehalten werden. Dies kann während einer Fräsunterbrechung mit
einem "virtuellen" Fräserwechsel erledigt werden. Dabei fährt die Fräse in ihre Parkposition und es
können in Ruhe die zusätzlichen Schrauben gesetzt werden.
Fräser Nummer 1 duplizieren
Reiter Postprozessor: Fräser Nummer von 1 auf 2 ändern
Mit OK werden Änderungen gespeichert
Werkzeugbibliothek schliessen
- Fräsparameter mit Fusion 360 CAM festlegen
Welchen Fräser wählen wir aus? Da wir für den Smiley keine großen Holzmengen ausräumen
müssen, sondern vorwiegend aus Plattenmaterial etwas ausschneiden wollen, nutzen wir einen
dünnen, kostengünstigen 1/8-Zoll-Fräser. Um die passenden Schnittdaten definieren zu können,
schauen wir uns den Reiter Vorschubberechnung der Eding-CNC-Software an (Screenshot).
Typischer Richtwert aus der Tabelle für Holz: 0.1mm/Zahn
Vorschub für einen 1-Zahn-Fräser bei 18000 U/min Spindeldrehzahl: 1800 mm/min
Oder Daumenregel: Holz 2000 mm/min und Alu 1000mm/min.
Fusion 360 starten und mit Benutzername, Passwort einloggen
Projekt „Smiley“ aus der Cloud laden. Oder neue Kontruktion aus Datei laden (*.f3d oder *.stp)
CAM-Modul öffnen
Fräser definieren
Unter Verwalten die Werkzeugbibliothek öffnen
Bei den Bilbliotheken das aktuelle Dokument anwählen
Neues Fräswerkzeug anlegen und wie folgt definieren
Reiter Allgemein: Nur Beschreibung vergeben
Reiter Werkzeug: Typ Schaftfräser, Einheit mm, Schneidenzahl 1, Material Hartmetall, Rotation
Uhrzeigersinn, 1 Schneide, Kühlung nein,
Durchmesser 3.18mm, Schneidenlänge 16mm, Schulterlänge 16mm
Schaftdurchmesser 3.18mm, Körperlänge 38mm, Gesamtlänge 38mm
Reiter Schaft: leer lassen
Reiter Halter: leer lassen
Reiter Schnittdaten: Spindeldrehzahl 18000 U/min, Schnittvorschub 1800 mm/min,
Schnittvorschubpro Zahn 0.1mm
Reiter Postprozessor: Nummer (des Fräsers) 1, Längen- und Durchmesserversatz und Revolver
auf 0, Nebelkühlung NMS anwählen, damit Relais für Absaugung automatisch schaltet, manueller
Werkzeugwechsel und angetriebenes Werkzeug anwählen
Mit OK werden Änderungen gespeichert
Wichtig: Damit freigefräste Objekte im weiteren Fräsverlauf an ihrem Platz bleiben, müssen sie
ebenfalls durch Schrauben festgehalten werden. Dies kann während einer Fräsunterbrechung mit
einem "virtuellen" Fräserwechsel erledigt werden. Dabei fährt die Fräse in ihre Parkposition und es
können in Ruhe die zusätzlichen Schrauben gesetzt werden.
Fräser Nummer 1 duplizieren
Reiter Postprozessor: Fräser Nummer von 1 auf 2 ändern
Mit OK werden Änderungen gespeichert
Werkzeugbibliothek schliessen
- Fräsbahnen mit Fusion 360 CAM berechnen
Fusion 360 starten und mit Benutzername, Passwort einloggen
Projekt „Smiley“ aus der Cloud laden. Oder neue Kontruktion aus Datei laden (*.f3d oder *.stp)
CAM-Modul öffnen (Ansicht rotieren mit Shift+MM)
Setup definieren
Unter Setup ein neues Setup erstellen
Reiter Setup: Operationstyp Fräsen,
Werkstückkoordinatensystem festlegen wie bei der Fräse (Z zeigt nach oben, X zeigt nach rechts, Y
zeigt nach hinten), Ursprung liegt auf Modellrahmen (Werkstückoberfläche), als Model den Körper
auswählen, keine Spannmittel wählen
Reiter Rohteil: unter Modus Rohteilgröße als Quader mit fester Größe eingeben, Lage des Modells
im Rohteil festlegen
Reiter Postprozessor: einen sinnvollen Programmnamen (smiley) vergeben, so heißt später dann
der G-Code
Bearbeitungsschritte definieren
2D Bohrfräsen
Reiter Werkzeug: Fräser 1 auswählen, Schnittdaten prüfen, mit OK bestätigen
Reiter Geometrie: zu fräsende Löcher auswählen, Schraublöcher (Pupille) und Aufhängeloch
Reiter Höhen: Obere Höhe=Modelloberkante, Endhöhe=Modellunterkante-1mm
Reiter Durchgänge: unverändert lassen
Reiter Anfahr-Wegbewegungen: unverändert lassen
Bearbeitungsschritt mit OK bestätigen
Simulieren
2D Tasche
Reiter Werkzeug: Wichtig: Fräser 2 auswählen, Schnittdaten prüfen, mit OK bestätigen
Reiter Geometrie: Augenringe (Fläche unten) anwählen
Reiter Höhen: Obere Höhe=Modelloberkante, Endhöhe=Auswahl, Augenring erneut auswählen
Reiter Durchgänge: Gegenlauffräsen wählen, Tiefenschnitte: max Schrupptiefenzustellung 2mm
Reiter Anfahr-Wegbewegungen: Werkzeug unten halten, alles andere unverändert lassen
Bearbeitungsschritt mit OK bestätigen
Simulieren
2D-Tasche
Reiter Werkzeug: Fräser 2 auswählen, Schnittdaten prüfen, mit OK bestätigen
Reiter Geometrie: Mund (Fläche unten) anwählen
Reiter Höhen: Obere Höhe=Modelloberkante, Endhöhe=Auswahl, Mund erneut auswählen
Reiter Durchgänge: Gegenlauffräsen wählen, Tiefenschnitte: max Schrupptiefenzustellung 2mm
Reiter Anfahr-Wegbewegungen: Werkzeug unten halten, alles andere unverändert lassen
Bearbeitungsschritt mit OK bestätigen
Simulieren
2D-Kontur
Reiter Werkzeug: Fräser 2 auswählen, Schnittdaten prüfen, mit OK bestätigen
Reiter Geometrie: Außenkontur (unten) anwählen, prüfen ob Fräsbahn außerhalb verläuft, ggf
korrigieren
Reiter Höhen: Obere Höhe=Modelloberkante, Endhöhe=Modellunterkante-1mm
Reiter Durchgänge: Gegenlauffräsen wählen, Tiefenschnitte: max Schrupptiefenzustellung 2mm
Reiter Anfahr-Wegbewegungen: Werkzeug unten halten, alles andere unverändert lassen
Bearbeitungsschritt mit OK bestätigen
Simulieren
Optional: gesamtes Setup simulieren
Aktionen Postprozess erzeugt G-Code
Prüfen ob passend für BZT-Fräsesteuerung „eding“ gewählt ist
Ausgabeordner festlegen
Postprozessor klicken um G-Code zu erzeugen
Dateiname und Ausgabeordner können ggf geändert werden, Speichern
G-Code wird im Editor geöffnet, kurz erläutern
Optional: Aktionen Einstellblatt
Ausgabeordner festlegen
Fräser und Fräsdauer prüfen
- Frässimulation mit Eding CNC
Fräse und Spindel bleibt ausgeschaltet
Eding CNC4.02.65 (Beginner) starten (Simulationsmodus)
ggf Admin-Berechtigung erteilen
Reset F1 macht Fräse betriebsbereit
Fräsachsen referenzieren (Maschinenkoordinaten)
ggf Fräse auf Werkstück Mittelpunkt und Oberfläche nullen (Werkstückkoordinaten, blaues Kreuz
zeigt Lage des XY-Nullpunkts)
G-Code laden F4 Auto, F2 Load, Datei auswählen
Fräsbahnen prüfen, besonders auf Kollision in Z-Richtung
Grafikanzeige: Strg+LM:Rotieren, RM:Zoom, LM:Verschieben
Frässimulation starten F4
Fräser 1 laden bestätigen
Löcher werden gefräst
wenn Fräse wieder in Parkposition ist, könnten Schrauben gesetzt werden
Fräser 2 laden bestätigen
Smiley wird gefräst
Fräsvorgang pausieren/fortsetzen mit F4
Programm beenden
- Fräsen mit Eding CNC
Fräsensteuerung einschalten
Wechselrichter für Spindel einschalten
Eding CNC4.02.65 (Beginner) starten
ggf Admin-Berechtigung erteilen
Reset F1 macht Fräse betriebsbereit
Fräsachsen referenzieren (Maschinenkoordinaten)
Frässpindel per Handrad oder Cursortasten über dem Werkstück-Nullpunkt positionieren
Z-Achse vorsichtig auf Werkstückoberfläche anfahren (Papier wird eingeklemmt)
Alle 3 Achsen nullen (Werkstückkoordinaten, blaues Kreuz zeigt Lage des XY-Nullpunkts)
Z-Achse wieder hochfahren
Spindel ca 3 min bei geringster Drehzahl (3500 U/min) warm laufen lassen
Spindel ausschalten
Absaugung testen
G-Code laden F4 Auto, F2 Load, Datei auswählen
Fräsbahnen prüfen, besonders auf Kollision in Z-Richtung
Grafikanzeige: Strg+LM:Rotieren, RM:Zoom, LM:Verschieben
Achtung: Jetzt wachsam sein, Gefahr droht!!!!!!
Schutzausrüstung anlegen, Aktionsbereich verlassen, Abstand halten
Notaus-Schalter am Mann
Fräsvorgang starten mit F4
Fräsvorgang pausieren/fortsetzen mit F4
1. Fräser laden bestätigen
Löcher werden gefräst
wenn Fräse in Parkposition ist, Schrauben setzen
2. Fräser laden bestätigen
Smiley wird gefräst
Frässpindel vor dem Ausschalten in Parkposition fahren (G28)
Frequenzumrichter und Frässteuerung ausschalten
Programm beenden
Arbeitsplatz verlassen
Software:
Die Umsetzung eigener Projekte mit der CNC-Fräse erfordert folgende Bearbeitungsschritte mit der jeweils empfohlenen Software:
1. Konstruktion (CAD) mit Fusion 360: https://www.autodesk.com/education/home
2a. Erzeugung des maschinenspezifischen G-Codes (CAM): das CAM-Modul ist enthalten in Fusion 360
2b. alternativ kann auch MecSoft’s VisualCAD/CAM verwendet werden: https://mecsoft.com/visualcadcam/
3. Maschinensteuerung mit Eding CNC: http://www.edingcnc.com/download.php
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.
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.
