Umbau einer Proxxon MF70 zu einer CNC-gesteuerten Fräse

Die Hardware

   Der Plan war, eine Proxxon MF70 zu einer CNC-gesteuerten Fräse umzubauen. Da bin ich nicht der Erste und sicher auch nicht der Letzte, der diesen Umbau vornimmt.

   Zunächst einmal wurde die Fräse bestellt. Diese ist recht robust, hat aber leider nur relativ kleine Verfahrwege: X=134mm, Y=46mm, Z=80mm. Aber um erste Erfahrungen zu sammeln und für kleinere Projekte - und um die geht es hier - ist das Gerät mal ein guter Start.

 Im Internet finden sich zahlreiche Umbau-Kits. Ich habe mich in der Bucht umgeschaut und das nebenstehende ersteigert. Dabei habe ich darauf geachtet, dass die Bedienung auch nach dem Umbau weiterhin mit den Handkurbeln möglich ist. Nicht jeder Umbausatz ermöglicht das. Die Qualität ist völlig in Ordnung. Dazu kommen noch drei Schrittmotoren des Typs NEMA 17.

   Eine Umbauanleitung wird nicht mitgeliefert. Durch bloses Hinsehen soll klar werden, was zu machen ist. Und in der Tat sind die wenigen Teile schnell zugeordnet. Der Anbau der Motoren der X- und der Y-Achse gelingt problemlos. Lediglich der Motor für die Z-Achse wehrt sich, und ich muss einiges an Kraft einsetzen, um den Motor anzuflanschen. Letztlich war der Umbau der Hardware jedoch kein Hexenwerk.

   Nun wird es Zeit, sich um die Elektronik zu kümmern. Für die Steuerung der Motoren kommt ein Arduino Uno zum Einsatz. Dieser versorgt drei Motor-Shields vom Typ TB6560 - für jeden Steppermotor einen -  mit den nötigen Befehlen. Ein wenig Ausprobieren ist nötig, bis die Schrittmotoren korrekt funktionieren. Dabei leistet ein sogenanntes Breadboard gute Dienste.

   Nachdem alles auf dem Breadboard getestet wurde, können die Platinen in ein Gehäuse eingebaut werden. Ordentlich mit Abstandshülsen am Gehäuseboden verschraubt, werden die notwendigen Kabel angeschlossen. Ein Gehäuse benötigt nun mal einen Deckel mit den entsprechenden Anschlüssen. Dies ist die erste Aufgabe der Fräse - sich die eigene Bedienplatte zu fräsen, also quasi sich selber an den eigenen Haaren aus dem Sumpf zu ziehen :-)

   Der erste Versuch die Blende zu fräsen, klappt auf Anhieb tadellos, und nun kann alles in das fertige Gehäuse endgültig eingebaut werden. Das rechte Foto zeigt den gesamten Aufbau. Zur Stromversorgung der Steuereinheit und der Motoren dient ein Labornetzteil. Dieses liefert pro Kanal 3A, was völlig ausreichend ist.

Die Software

   Zunächst benötigt der Arduino die passende GRBL-Software. Diese ist frei verfügbar, steht unter der GPLv3-Lizenz und die neueste Version kann hier gefunden werden. Ich habe sie unter Linux kompiliert und auf das Arduinoboard geflasht.

   Dieses GRBL-HEX File liegt ebenfalls auch dem Program SerialComCNC bei, welches es hier gibt. Mithilfe dieses wirklich guten Programms können die CNC-Befehle von G-Code über einen USB-Port direkt an den Arduino gesendet werden. Es ist ein manueller und ein automatischer Betrieb möglich. Doch wie erzeugt man diese G-Code Dateien?

   Hier gibt es mehrere unterschiedliche Lösungen. Günstig und gut ist z.B. EstlCam. Auf Basis einer CAD-Zeichnung werden in dieser Software die Fräsbahnen definiert und anschließend der G-Code in eine Datei geschrieben. Diese wird dann in SerialComCNC eingelesen und an den Arduino geschickt.

   Stellt sich die Frage nach einer geeigneten CAD-Software. Hier kann man alles benutzen, was z.B. eine DXF-Datei ausgeben kann. Für erste Versuche habe ich LibreCAD verwendet. Diese Open Source Software steht hier kostenfrei zur Verfügung.

Die Fräse im Einsatz!

   Da ich bei den ersten Versuchen eine recht langsame Schnittgeschwindigkeit eingestellt habe, liegt das Video im Zeitraffer vor. Auch gibt es (noch) keine Absaugvorrichtung, sodass der heimische Staubsauger der Verbreitung der Frässpäne entgegenwirken musste.

Ausblick

   Fräsen ist hilfreich und eine CNC-Fräse ist cool. Da es sich bei der Proxxon MF70 um eine Micro-Fräse handelt, ist der Einsatz natürlich eingeschränkt, gleichwohl ist sie im Hobbybereich durchaus sinnvoll einsetzbar. Jedoch plane ich gerade den Bau einer größeren Fräse, mit einem Verfahrweg in Din A3 Größe. Dazu möchte ich eine eigene Software entwickeln, die den CAD-Teil, die Definition der Fräsbahnen und die Ansteuerung des Arduinos in einem Programm vereint. Wenn es diesbezüglich erste Ergebnisse gibt, werde ich die natürlich hier veröffentlichen, doch das ist ein länger währendes Projekt.

    Solltet ihr Fragen oder Anmerkungen haben, seid ihr herzlich eingeladen, einen Kommentar zu hinterlassen!