CNC-Umbau einer Proxxon MF70 Microfräse

Da ich mich schon länger mit CNC beschäftigen wollte, habe ich nun den Umbau meiner Proxxon MF70 Fräse auf CNC-Steuerung in Angriff genommen.

Es gibt zwar fertige Komplettumbausätze zu kaufen, diese liegen preislich jedoch in Regionen, die den Preis der Fräse weit übersteigen und ein viel zu großes Loch in der Hobbykasse hinterlassen.

Nachdem CNC für mich absolutes Neuland ist, habe ich mich erst mal in verschiedenen Foren schlau gemacht. (Dabei frage ich mich immer wieder, wie ging das früher ohne Internet? :-)

Nach ausgiebiger Preisrecherche für die einzelnen Komponenten, kam ich zu dem Schluß, daß eine Realisierung des Umbaus in der Größenordnung von ca. 200,-€ machbar sein müßte.

Es geht mit Sicherheit noch günstiger wenn man die Komponenten in Fernost bestellt, ich wollte jedoch möglichst bald damit anfangen. Deshalb habe ich bei Händlern bestellt, die zumindest ein deutsches Auslieferungslager haben.

Folgende Hardware habe ich für den Umbau verwendet

Mechanik-Umbausatz inkl. drei Schrittmotoren NEMA17 mit Achse auf beiden Seiten.

Dies war mir sehr wichtig, denn dadurch ist es möglich, trotz Umbau die Fräse weiterhin mit den Handkurbeln zu bedienen.

Gekauft bei Ebay-Verkäufer

der_goldene_fund

für 135,-€

Ein Arduino Uno Board hatte ich schon, da ich damit ja auch die Attinys für "das belebte Haus" programmiere.

Das Board ist zwischenzeitlich schon unter 10,-€ bei Ebay zu bekommen.

Um die Schritt- und Richtungs-Impulse des Arduino Boards in die entsprechenden Drehbewegungen der Schrittmotoren umzusetzen, werden noch drei 3A TB6560 Stepper Motor Driver Boards eingesetzt.

Diese habe ich bei Ebay-Verkäufer profit_vanity

für insgesamt 42,-€ gekauft

Für die Stromversorgung der Motoren verwende ich ein Schaltnetzteil 156W 24V 6,5A MeanWell, RS-150-24

vom Ebay-Verkäufer it_tronics

für 27,50€

Dies ist bis auf ein paar Kabel, eigentlich schon alles was an Hardware für die Umrüstung benötigt wird.

Da ich das Arduino und die Driver-Boards in ein altes ELV-Gehäuse einbauen wollte, habe ich mir noch drei 4polige Stecker und Buchsen besorgt, alles andere stammt aus der Bastelkiste.

Der Anbau der Motoren

Im Ebay-Inserat für den Mechanik-Umbausatz steht, daß man damit die Fräse innerhalb von 10 Minuten auf CNC umbauen kann. Leider gibt es keine Anleitung dazu, sodaß ich die 10 Minuten schon fürs Nachdenken verbraten habe ;-)

Ich nutzte die Gelegenheit den schon halb zerlegten Kreuztisch gründlich zu reinigen und die Führungen neu einzustellen. Denn das ist bei ausgebauter Spindel wesentlich genauer möglich.

Trotz dem Mehraufwand den ich betrieben habe, war ich mit dem mechanischen Teil nach ca. zwei Stunden fertig.

Kreuztisch mit angebauten Schrittmotoren für

die X und Y Achsen

Der Motor für die Z Achse

Die Elektronik

Bei der Elektronik, sowie später der Software, habe ich sehr viel Unterstützung in der Facebook-Gruppe

"CNC Fräse Eigenbau Marktplatz" erhalten.

Es ist für einen CNC Neuling wie mich sehr hilfreich, wenn er auf den gesammelten Erfahrungsschatz der Profis zurückgreifen kann!

Nachdem der fliegende Aufbau der Elektronik und die installierte Software (siehe unten) auf Anhieb funktionierten, konnte ich damit schon die Aussparungen und Beschriftungen in die Front- und Rückplatte des Gehäuses fräsen.

Anschließend habe ich die Komponenten ordentlich im Gehäuse verstaut und weiter getestet.

Die beiden Platten habe ich aus weißer 2mm Dibond Aluminiumverbundplatte hergestellt.

Diese hat eine hohe Festigkeit, lässt sich sehr gut bearbeiten und man erhält eine schöne Gravur indem man die Schrift mit einer Zustellung von 0,4mm fräst.

Die Versorgung der Kontroll-LEDs habe ich direkt auf den Boards abgegriffen.

Alle Anschlüße sind auf der Rückseite angeordnet damit es vorn einigermaßen ordentlich aussieht.

Die Fräse und der Controller haben auf einem ausgedienten, rollbaren Projektionsständer ihren Platz gefunden.

Um den sowieso mit ca. 120mm x 42mm nicht gerade üppigen Arbeitsbereich voll nutzen, und auch mal größere Teile wie z.B. die Front- und Rückplatte des Controllers bearbeiten, zu können, habe ich ein Opferbrett auf die T-Nuten des Kreuztisches geschraubt.

Auf dieses wird dann das zu bearbeitende Material mit Teppichklebeband aufgeklebt.

Soll jedoch mal ein Lok-Chassis oder dergleichen gefräst werden, verwende ich natürlich Spannpratzen oder einen Maschinenschraubstock.

Benötigte Software

Als erstes muß das Arduino-Board mit der passenden GRBL-Software versorgt werden.

Dafür wird das aktuelle GRBL-HEX-File auf den Arduino geflasht.

Dieses kann hier heruntergeladen werden.

Da ich bei meiner Recherche irgendwann auch auf Ulrich Albert Maassen gestoßen bin, bei dem ich mich an dieser Stelle für seine Unterstützung in der CNC-Facebook-Gruppe und im mikrocontroller.net bedanken möchte, hat sich dieser Teil der Installation für mich sehr einfach gestaltet.

Ulrich hat mit seinem Programm SerialComCNC eine super Software geschrieben mit der die

CNC Steuerung des Arduino über USB-Kabel möglich ist.

Diese Software wird ständig von ihm weiter entwickelt und zum kostenlosen Download angeboten.

Im Download enthalten sind bereits das aktuelle GRBL-HEX-File für das Arduino sowie der passende HEX-Loader.

Als CAD Software empfiehlt sich ein Programm, das z.B. DXF Dateien ausgeben kann.

Ich verwende dafür Corel-Draw 11 oder Serif DrawPlus X5 (gab es mal bei Pearl für 0,-€ plus Versandkosten)

Beide Programme sind relativ einfach zu bedienen und erfüllen meine Anforderungen.

Um festzulegen wo und wie der Fräser seine Bahnen ziehen soll wird noch eine CAM Software benötigt.

Mit dieser wird dann auch der erforderliche G-Code für das Arduino erzeugt.

Da das Ganze für mich nur ein Hobby ist, suchte ich nach einem preisgünstigen Programm und habe mich für ESTLCam entschieden. Auch diese genügt mir und liegt mit 35,-€ voll im Hobbybudget.

Kann aber auch erstmal als Demoversion genutzt werden.

Résumé

Der gesammte Umbau ist kein Hexenwerk und ist meiner Meinung von jedem der keine zwei linke Hände hat, zu bewerkstelligen.

Die Proxxon MF70 ist wie der Name schon sagt eine Microfräse, dies sollte man, egal ob mit oder ohne CNC immer berücksichtigen.

Man darf von ihr keine Wunder erwarten, aber für den Hobbybereich liefert sie durchaus brauchbare Ergebnisse und mit CNC-Steuerung macht es mehr als doppelt Spaß damit zu arbeiten!

Meine damit geplanten Anwendungen sind z.B. das Fräsen von Hausfassaden, Zäunen, Brücken, Lok-Chassis, Servohalter u.s.w.

Für mich hat sich der Umbau gelohnt, da ich dabei auch sehr viel gelernt habe, wenn es einmal darum geht, einen 3D-Drucker zu nutzen. Aber dies wird irgendwann ein ganz neues Thema ;-)

Und nun noch ein Video der Produktion eines Spur N Marktstandes