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Baubericht Cyclone PCB Fräse 25.03.2017 20:29

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Cyclone PCB Fräsmaschine github

Wieso haben wir dieses Projekt begonnen?

Jeder, der schon mal einen Elektronik-Prototypen selbst herstellen wollte, ist wahrscheinlich recht schnell an seine Grenzen gekommen,da SMD Bauteile nicht verwendet werden können, oder bei einer Lochrasterplatine zu viele Brücken eingelötet werden müssen. Genau aus diesem Grund haben wir uns dazu entschieden eine Platinenfräse zu bauen, welche günstig ist, autark arbeitet, die gängigsten SMD packages fräsen kann und am besten noch netzwerkfähig ist.

Auf welche Komponenten setzen wir bei der PCB Fräse?

Da sowohl der Kostenpunkt als auch die Fräsqualität an erster Stelle stand, mussten wir uns zunächst selbst orientieren, was unter diesen Voraussetzungen, für uns am besten ist. Wir haben uns nach einigen Recherchen für das DIY Open Source Github Projekt, namens PCB Cyclone Factory entschieden. Es werden aus Kostengründen keine Kugelumlaufspindeln oder Linearführungen verwendet, sondern normale Linearwellen und M8 Gewindestanden. Die restlichen mechanischen Komponenten werden mittels 3D Drucker hergestellt. Obwohl die soeben aufgezählten Teile hohe Toleranzen standardmäßig mitbringen, versuchen wir diese mittels moderner Elektronik stark zu minimieren.

  • PCB Cyclone Factory (3D gedruckte Teile + M8 Gewindestangen + 8mm Linearwellen)
  • Igus Gleitlager
  • 1,8° Schrittmotoren + DRV8825 (1/32 Microsteps)
  • Raspberry Pi + Protoneer RPi CNC Board
  • Unterbau zum verstauen des Raspberry Pi's, Netzteil und integration eines 7 Zoll Displays

1. Schritt / Bau der PCB Cyclone Factory

Die Linearwellen, Gewindestangen und Schrauben haben wir bei ebay gekauft, da die Qualiät dabei im Gegensatz zum Filament, nahezu überall gleich ist. Was den Kunststoff angeht, um die 3D-Druck Komponenten zu fertigen, haben wir auf pro-PLA von pro3D gesetzt, da dieses Filament im Gegensatz zu vielen asiatischen Produkten qualitativ deutlich hochwertiger ist. Dies macht sich vor allem bei den Durchmessertoleranzen, der Verarbeitung und der Belastbarkeit bemerkbar.Viele, die bereits einen 3D-Drucker besitzen fragen sich nun wahrscheinlich wieso wir die Teile mit PLA und nicht mit ABS oder einem anderen Kunststoff gefertigt haben. Das liegt daran, dass modernes PLA mindestens genauso wiederstandsfähig wie ABS ist, jedoch nahezu keinen Warping-Faktor besitzt. Andere deutlich belastbarere Kunststoffe wie Nylon oder Polycarbonat hingegen sind deutlich teurer und schwieriger zu verarbeiten.

Nachdem nun alle Teile gedruckt wurden, kann enweder die Basis und der Halter für die Europlatine mittels CNC Fräse gefräst werden, oder selbst zugeschnitten und mit der ausdruckbaren Bohrschablone bearbeitet werden. Der Zusammenbau aller Achsen inkl. Motoren bedarf lediglich 1. Stunde, sodass schon in kurzer Zeit erste Erfolgserlebnisse zu verzeichnen sind.

Cyclone PCB Milling machine

2. Schritt / Anschluss des Raspberry Pi's und des Protoneer CNC Board's

Zur Ansteuerung der Motoren haben wir auf das Protoneer RPi CNC Board gesetzt, welches samt Schrittmotortreiber nur auf ein Raspberry Pi aufgesteckt werden muss, und dann prinzipiell direkt verwendet werden kann. Wir verwenden die DRV8825 Schrittmotortreiber, da wir mit diesen 32 Microsteps ansteuern können, wodurch zwar das Drehmoment sinkt, die Genauigkeit der Fräse jedoch zunimmt. Wer also lieber schnell, aber nicht sehr Filigrane Leiterbahnen fräsen möchte, der kann die Schrittmotoren auch nur mit 8 oder 16 Microsteps ansteuern. Wir würden darüber hinaus noch jedem Verwender nahelegen, eine externe Kühlung für die DRV8825 Schrittmotortreiber zu verwenden. Das Protoneer RPi CNC Board verfügt über einen Atmel Atmega 328AU onboard MIcrocontroller, welcher mit der allseits beliebten grbl Firmware vorkonfiguriert ist.Somit kann die Anpassung der einzelnen Werte, wie beispielsweise die Steps per mm, der einzelnen Achsen, ganz einfach in der Konfigurationsdatei von bcnc angepasst werden.Wie bcnc konfiguriert und benutzt wird in einem anderen Beitrag anschaulich erklärt.

Protoneer RPi CNC  Board Case

3. Schritt / Anschluss des Raspberry Pi's an die Cyclone PCB Factory

Wie nachfolgend abgebildet haben wir die Cyclone PCB Fräsmaschine an unser Raspberry Pi bzw. Protoneer RPi CNC Board und einem Computernetzteil angeschlossen. Endstops für die einzelnen Achsen möchten wir nicht verwenden, um die Startposition unserer Fräse jederzeit bestimmen zu können, und somit die Platine optimal zu nutzen.

Cyclone PCB milling machine complete


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