Darf ich vorstellen: Meine Neue (CNC-Mini-Fräse)

Für die eine oder andere Bastelei hätte ich Leiterplatten (PCB = Printed Circuit Board) gebraucht. Bei den Projekten aus den Weiten des Internets gibt es oft Gerberdateien oder zumindest Bilder der Leiterplatten. Diese Informationen können zur Herstellung einer Leiterplatte auf verschiedenen Wegen genutzt werden.

Der eine Weg führt über die Belichtung und einen anschließenden Ätzvorgang einer kupferbeschichteten Platine. Nach dem Ätzen bleiben dann nur noch die erwünschten Strukturen erhalten, – die Leiterbahnen. Löcher bohren, um die Bauteile einzulöten muss dann noch nachträglich meist mit einer Standbohrmaschine erledigt werden.

Ein zweiter Weg führt trivial über die Bestellung bei irgendeinem Dienstleister. Aber: Hey, – sind wir nun die „Selbermacher“ und Maker oder nicht. Der Weg scheidet also aus.  😀

Eine weitere Methode beseitigt zwar auch die unerwünschten Bereiche einer vorher vollständig beschichteten Platine, geht aber anders vor. Es wird gefräst. Ein kleiner Zusatzvorteil hierbei: Die Löcher werden gleich miterstellt.

Hört sich erstmal toll an. Was brauchen wir dazu? Natürlich eine kleine Fräse. Klein reicht deshalb, weil die Leiterplatten ja auch recht klein sind. Und viel Leistung braucht man dafür auch nicht.

Ich will gar nicht verschweigen, dass sowohl die Methode des Isolierfräsens, wie die spezielle Bearbeitung heisst, und auch die dazu verwendeten Maschinen in diversen Foren und Internetseiten mit Spott und Hohn beurteilt werden. Wagt man nur danach zu fragen, outet man sich gleich. Egal. Ich wollte mir mein eigenes Bild machen. Dieser Beitrag befasst sich mit der Auswahl, der Bestellung und dem Auspacken der Maschine.

Nach einigen Recherchen im Netz bin ich davon ausgegangen zu wissen, was ich wollte. So bin ich dann bei einem meiner Lieblingseinkaufsportale im Internet, aliexpress.com,  auf die Suche gegangen.

Die kleinen Fräsen gibt es in diversen Größen. Das richtet sich üblicherweise nach der nutzbaren Bearbeitungsfläche. Um den Kunden die Auswahl zu erleichtern, werden die Maschinen auch gleich passend bezeichnet. Eine CNC2030 ist folglich eine Minifräse, die eine Bearbeitungsfläche (X/Y-Ebene) von 20cm x 30cm hat. Angefangen bei 16cm x 16cm gehen die Angebote rauf bis 40cm x 60cm. Man bekommt sicherlich auch noch größere Modelle. Entsprechend sind die Preise. Auffällig ist, dass unterhalb der CNC2030 nicht der Tisch fixiert ist und die Y-Achse darüber wandert, sondern der Tisch in Y-Richtung bewegt wird. Mendel lässt grüßen.

Die Minifräsen taugen prinzipiell auch zur Montage eines Lasers anstelle der Frässpindel. Damit kann man dann je nach Leistung des Lasers gravieren bis hin zum Schneiden. Laut Netz wird es bei 5Watt langsam interessant.

Die Fräsen müssen über einen PC gesteuert werden. Zwei Arten werden angeboten: Parallelschnittstelle und USB. Hört sich zunächst mal archaisch an und wird noch interessanter, wenn man liest, dass auch die USB-Variante nur für XP-Rechner gedacht ist. Win10 zur Zusammenarbeit mit der Parallelschnittstelle zu überreden könnte interessant werden. Von Linux oder gar Mac ist in den Angeboten gleich gar nicht die Rede. Die USB-Variante arbeitet übrigens so, dass in der Elektrobox eine Schnittstellenkarte ist, die USB in Parallel umwandelt: CNCUSB-Controller.

Wichtig ist auch noch die Leistung und Drehzahl der Spindel. Je höher die Drehzahl um so besser. Zudem sollte man einen Blick auf die Konstruktion der Maschine werfen. Es sollte schon recht stabil sein. Die Anforderungen liegen hier wesentlich höher als beim 3D-Druck, denn hier wirken tatsächlich direkt Kräfte auf die Achsen.

Meine Wahl fiel auf eine CNC 2030 mit Parallel- und USB-Schnittstelle. Die Spindel soll 300 Watt haben und maximal 11000 Umdrehungen pro Minute machen. Das ist für den Anfang genug.

Im Angebot sah die Maschine so aus …

Gleich noch ein Bild aus dem Angebot zu den unglaublichen Möglichkeiten mit dieser Maschine.

Die Ausführungen zur Technik lesen sich teilweise lustig. Das liegt aber auch daran, dass das scheinbar maschinelle Übersetzungen von aliexpress sind.

Die Maschine war für unter 400€ inklusive Versand zu haben. Man darf nicht vergessen, dass üblicherweise noch Einfuhrumsatzsteuer von 19% dazukommt.

Die Beteuerungen über schnelle Lieferzeiten von 7 Tagen vergessen wir mal ganz schnell wieder. Meine Maschine war nach 4 Wochen da. Das Global-Tracking zeigte aber schon nach 3 Tagen Bewegung innerhalb Europas an. Und die Maschine war nicht so lange beim Zoll! Soviel zur Aussagekraft des Trackings.

Die nahezu kubische Pappkiste mit einem Kantenmaß von etwa 50cm kam bei mir äußerlich völlig unversehrt an. UPS hatte den Transport übernommen. Nach professioneller Verpackung sah das aber trotzdem nicht aus.

Das Bild habe ich gemacht, nachdem ich mit dem Messer die Verklebung durchschnitten hatte.

So kann man auch sein Verpackungsmaterial entsorgen. Einfach wieder zum Verpacken nehmen, – auch wenn es nicht wirklich passt. Aber trotzdem: Bis zu dieser Stelle kein Schaden zu sehen. ringsherum alles abgepolstert.

… und es ist noch lange nicht alles raus!

Langsam wird auch die Maschine sichtbar. Man hat sich aber offensichtlich etwas beim Packen gedacht. Der Karton fixierte die Maschine recht gut.

Zubehörkiste Nummer 1:

Prall gefüllt.

… und das ist drin. Wichtigstes Teil ist der Spindelmotor rechts im Bild. In der Kiste liegen zwei blaue Schachteln. Da liegen die Spannzange und Spannmutter für die Spindel drin. Das Netzkabel ist so hier nicht zu gebrauchen und ein USB-Kabel hat man wohl eh schon. Dann liegt da noch ein Testgerät zum Kalibrieren drin und in der Kiste sind noch „Spannpratzen“ und Werkzeug enthalten.

Weiter zu Kiste 2:

Das ist die Elektrobox mit Netzteilen und Schnittstellenkarten. Die Maße sind 27cm x 22cm x 14cm und relativ schwer. Aber dazu später mehr.

Oh je, der erste Schaden. Sieht verbogen aus. Hoffentlich nicht mehr.

Die Spindelhalterung. Der Spindelmotor selbst kann geklemmt werden. Die Halterung selbst wird aber auf die Linearlager nur aufgepresst. Übrigens überall an der Maschine das gleiche Bild. Alle Lager nur eingepresst.

Der Anschluss zur Elektrobox. Das schwarze und rote Kabel gehen zum Spindelmotor und der Stecker führt zu den Schrittmotoren für die Achsen. Ich wusste das ja schon vorher, aber so etwas nervt mich. Da nimmt man einerseits einen wirklich guten und soliden Stecker, der sogar noch verschraubt wird und gleichzeitig führt man andere Kabel einfach in Lüsterklemmen. Das wird ein Änderungspunkt! Aber wo kommt die leere Tüte her?

Die Vorderseite der Elektrobox mit Parallelkabel und Software/Dokumentations-CD. Macht Euch keine Hoffnung. Der Code auf der CD ist keine Registriernummer 😆

Rückseite: Parallelport, Maschinenschnittstelle für die Schrittmotoren, daneben Kabelpeitsche für USB-Betrieb, Anschluss für Spindelmotor, USB-Schnittstelle und Netzanschluss.

Ach, das war in der Tüte. Ein Steckeradapter. Sieht irgendwie …. aus. Na ja.

Eh nicht zu gebrauchen, denn die Stifte sind krumm. Glücklicherweise habe ich ja genügend Netzkabel rumliegen. Der Stecker an der Elektrobox ist glücklicherweise normgerecht.

Die ganze Maschine ist aus einem sehr stabilen Kunststoff aufgebaut. Ich weiß nicht, was das ist, aber es macht einen sehr soliden Eindruck. Hier sieht man die Rückseite der Maschine. Links im Bild sieht man auch noch das verbogene Teil. Es ist nur die Ablage der Energiekette für die Y-Achse. Leicht zu richten.

Ich hatte schon bei der Bestellung befürchtet, dass die Achsen über normale Gewindestangen angetrieben werden. Glücklicherweise ist das nicht so. Es sind zwar keine Kugelspindeln aber immerhin Trapezspindeln mit akzeptabler Lagerung. Für meine Anwendung vorläufig voll ausreichend.

Oops, Korrosion. Aber nur an einer ungefährlichen Stelle. Ich habe an keiner anderen Stelle noch etwas gefunden. Alle Achsen waren sauber und gefettet.

Seitenansicht. Das sieht im Bild vielleicht so aus, als wenn sich das Maschinenbett nach oben wölben würde. Tut es aber nicht. Ganz im Gegenteil. Leider hängt die Grundfläche in der Mitte etwa 1mm durch. Ist aber ziemlich egal, da man bei solchen Maschinen immer eine Opferplatte aus MDF benutzt und die vorher planfräst.

Auch etwas verkratzt ist die Arbeitsfläche. Tut der Funktion aber keinen Abbruch.

Das mag alles funktionieren. Aber die Spannvorrichtung ist schon sehr einfach ausgeführt.

Maschine von vorn mit Elektrobox.

Die Seite hatten wir noch nicht. … und jetzt ganz stark sein, denn was jetzt kommt ist der erste echte Brüller …

Nein, diesmal liegt es nicht am Foto. Die obere Strebe ist wirklich so krumm. Das ist mir unbegreiflich, wie bei maschineller Herstellung so etwas passieren kann. Vermutlich folgt daraus auch der Durchhänger von 1mm.

Antrieb über Trapezspindel natürlich auch in Y-Richtung.

Wie schon gesagt: Alle Lager nur eingepresst und nicht aktiv gespannt. Hoffentlich sind die Toleranzen eingehalten.

Die gesamte Verpackung.

Kommen wir zur Elektrobox. Ich schraube sicherlich nicht jedes Gerät sofort auf, dass ich hier in Deutschland kaufe. Aber in diesem Fall wollte ich doch wissen, wie es in der Elektrobox aussieht. Auch die verwendeten Schnittstellenkarten interessierten mich. Und da alles ganz einfach verschraubt war, gestaltete sich das Öffnen auch leicht.

Moment mal, was steht da oben auf dem 24V-Netzteil für die Spindel: 5A. Kurz mal überschlagen: 24V x 5A sind ja nur 120 Watt. Die Spindel soll doch 300 Watt haben. Also wären 15A eigentlich schon ganz sinnvoll.

Nachtrag vom 25.05.2017: Da bin ich offensichtlich etwas vorschnell gewesen. Scheinbar ist die Schaltung ganz anders aufgebaut als gedacht und der oben beschriebene Fehler ist gar keiner. Mehr im nächsten Beitrag.

Der Trafo sieht ganz in Ordnung aus und links ist die CNCUSB-Karte zu sehen.

Andere Seite: Hier ist die Treiberkarte. Drei Achsen sind unterstützt. In der technischen Beschreibung war doch eigentlich die Rede davon, dass eine Rotationsachse nachgerüstet werden könnte. Geht natürlich auch, aber dazu ist eine weitere Treiberkarte notwendig (ca. 5€) und vor allem fehlt der Anschluss nach außen.

Apropos Anschlüsse: Der Anschluss für die Fernsteuerung ist zwar da, aber nicht mit der Elektronik verbunden. Cool!

Ebenso lustig und wiederum auch nicht. Dieses Teil hängt nur an seinen Elektroanschlüssen. Befestigt ist es nicht. Immerhin ist ein Anschluss mit 230V-Netzspannung verbunden. Ich habe das Teil als schnelle Lösung wenigstens mal mit einem Kabelbinder fixiert, damit es mit nichts anderem in Verbindung kommt.

Nachtrag 25.05.2017: Auch nicht ganz richtig. Mehr später.

Der Deckel des 24V-Netzteils war aufgesprungen. Vermutlich ist das auf dem Transport passiert. Es war leicht zu beheben, da er eh nur eingeklipst ist.

Die hier abgebildete Platine stammt wohl mal aus einem Schaltungsentwurf von planet-cnc.com. Da gibt es diese einigermaßen antiquierte Version aber gar nicht mehr. Aus lizenzrechtlichen Gründen steht es vermutlich noch drauf, siehe oben links. Jetzt stellt eine chinesische Firma die Platine her. Denen sind aber wohl die a’s ausgegangen. Die Adresse http://wjxdiy-taobo.com konnte ich zumindest nicht finden, Richtig ist wohl taobao. Da die Platine aber laut Aufdruck von 2015 stammt, könnte es natürlich auch anders sein.

Dem Paket liegt auch eine CD bei, auf der Software enthalten ist: MACH3, CNCUSB und ArtCAMpro sind neben anderen Helferlein enthalten. Auch Lizenzen sind vorhanden. Ob die gültig sind, will ich hier nicht beurteilen. Ich werde sie höchstwahrscheinlich eh nicht dauerhaft nutzen. Problematisch ist an der ganzen CD aber von allem, dass wirklich alles nur in feinstem Chinesisch beschrieben ist. Selbst einige Dialogboxen der Programme sind in Chinesisch abgebildet. Das macht die Einrichtung nicht unbedingt leicht.

Bei aliexpress ist es aber so, dass man einen recht guten Draht zum Anbieter bekommt. So eine Art Chat. Und bisher hat das auch immer sehr gut funktioniert. Auch diesmal bekam ich Unterstützung schon in der Bestellphase. Mit der CD wurde mir auch geholfen, indem ich einen Link auf eine englische Version zum Download bekam. Die ist aber leider auch alles andere als vollständig übersetzt. MACH3 habe ich zum Laufen gebracht. CNCUSB leider im ersten Anlauf noch nicht.

Fazit:

Die Maschine ist eigentlich, von ein paar Macken abgesehen, für den Preis ganz in Ordnung, sofern man sich zu helfen weiß und sich auch nicht vor einigen Nacharbeiten drücken will. Out of the box ist das nicht ! Ein altes Notebook mit einer XP-Lizenz hatte ich noch rumliegen. Nach etwas Aufräumen konnte ich es für die Maschine nutzen. Wegen des zu schwachen Netzteils und der fehlenden Schnittstellenkarte für die Rotationsachse, sowie den vielen anderen Kleinigkeiten stehe ich noch im Gespräch mit dem chinesischen Lieferanten. Üblicherweise sind die Damen und Herren in China aber sehr wohlwollend. Aktuell müsste ich etwa 25€ für ein 24V-15A-Netzteil rechnen und etwa 5€ für die zusätzliche Schnittstellenkarte. Die Arbeit kommt natürlich noch dazu.

Ausblick:

Ich will die Maschine erstmal mit USB zum Laufen bringen. Mit Parallelanschluss konnte ich bereits jede Achse fahren und die Spindel ein und ausschalten. Der Parallelanschluss hat aber unter XP eine ganz große Macke. Da XP kein Echtzeitsystem ist, sondern Multitasking betreibt ist der kontinuierliche Datenstrom im Parallelbetrieb nicht garantiert. Das konnte ich auch schon so feststellen. Der Umweg über die USBCNC-Schnittstelle gefällt mir nicht wirklich. Fernziel ist der komplette Wechsel auf eine Arduinosteuerung mit entsprechendem Shield und GRBL-Firmware.

Ich werde berichten ….

3 Gedanken zu „Darf ich vorstellen: Meine Neue (CNC-Mini-Fräse)“

  1. „spurhaltungszahl“ für „Sendungsverfolgungsnummer“ finde ich lustig. Nicht lustig ist jedoch, wenn man den Weg dann innerhalb Deutschlands oder Österreichs verfolgt. Von Ulm oder Hirschau nach Aschheim (München) über Regensburg nach Aschheim zurück oder nach Passau (Ziel ist südlichstes OÖ).
    Den kürzesten Weg haben die noch nie gefunden !

    Eine Frage hätte ich: wühlt der Zoll dann auch noch im Karton?

    Besten Dank für die spannende Beschreibung
    Erhard Pöstinger

    1. Hallo Erhard,
      danke für Deinen Kommentar. Ich habe zwei Vorgehensweisen beim Zoll kennengelernt: Kommt das Paket mit UPS und sind die Begleitpapiere in Ordnung, schaut der Zoll anscheinend nicht ins Paket. UPS lässt sich den Service aber fürstlich entlohnen. Kommt das Paket hingegen mit anderen Dienstleistern und wird dann an DHL übergeben, bekommt man eine nette Einladung zum Zoll. Dort darf man dann das Paket selbst öffnen und den Inhalt vorführen. Das habe ich aber bisher als völlig in Ordnung empfunden. Probleme gab es noch nie und die Leute hier in Ingolstadt beim Zoll sind recht freundlich. Die machen halt auch Ihre Arbeit.

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