Handleiding BIGBLACK01 milling machine
INHOUD 1.
Doel
4
2.
Introductie
5
3.
De machine
6
4.
Workflow
8
5.
Open tutorial file: dxf
9
6.
De settings voor frezen instellen: gcode
11
7.
Bestuur de machine met Pronterface
13
8.
Doe de machine bewegen
14
9.
Laad je materiaal
15
10. De frees vervangen
15
11. De tool bij zijn oorsprong positioneren
17
12. Frezen
17
13. Afwerking
18
2
1. Doel Het doel van deze tutorial is je de basis aan te leren om deze machine veilig te gebruiken. Er is veel te leren over CNC-frezen, en deze tutorial behandelt zeker niet alles. We hopen je wel voldoende informatie mee te geven om op een veilige manier met de frees te kunnen beginnen werken.
Over deze tutorial In de marge zie je af en toe een aantal iconen. Ze betekenen het volgende:
Hier moet je iets doen.
Hier moet je stoppen en er een assistent bij halen om even naar je werk te kijken voor je verder gaat. Hier staat een belangrijke opmerking rond veiligheid.
3
2. Introductie Onze 3-assige frees is een zelf gebouwde machine die gebruik maakt van een Kress router. Tot nu toe is ze voornamelijk gebruikt voor 2D frezen in multiplex om meubels te maken. Dat is wat we dan ook behandelen in deze tutorial. De machine zou in staat moeten zijn om 3D oppervlakken te frezen, maar dan heb je andere software nodig om de code voor de machine te genereren. Als dit je interesseert, is Deskproto is goed stuk software. Pycam is een andere optie. Het freeshoofd kan hout, MDF en plastics aan. Het zou krachtig genoeg moeten zijn om ook aluninium aan te kunnen moest er een koelingssysteem aanwezig zijn op de frees, maar momenteel hebben we dit niet. De machine is solide, maar niet super snel. Frezen is over het algemeen een traag proces, dus je zal geduld nodig hebben. Specificaties: • gcode generator: dxf2gcode • cad-files: .dxf (2D) • controle software: Pronterface (aangepast voor frezen) • max. werk oppervlak: 790x1050mm, • maximum formaat te laden materiaal 2500 x 1250 x 80mm • materialen: hout, MDF. (andere materialen: afhankelijk van experiment en voorradige freeskoppen en plasma cutters ) WEES VOORZICHTIG! - frezen zijn niet zoals boren. Het zijn eerder messen die zijdelings snijden. Ze kunnen zeer scherp zijn. Ze zijn zo hard dat ze broos zijn. Als je ze laat vallen zullen ze breken of er zal een stuk afspringen. Behandel je freeskoppen met zorg! - De machine kent het verschil niet tussen een stuk multiplex en zijn eigen tafel. De machine kan zo laag gaan dat ze in het eigen frame freest. Let er dus zelf op niet te laag/diep te frezen! - De machine is erg krachtig en heeft bewegende delen. Deze kunnen je vingers verpletteren. Doe dus niets binnen het frame van de machine als deze in werking is.
4
3. De machine Het is een goed idee om eerst de machine eens goed te bekijken. Het begrijpen van de delen van de machine en hoe deze bewegen zal je helpen om de machine met vertrouwen te bedienen. Kijk of je de volgende delen kan localiseren: De frees tool is een Kress 1050. Deze kan gebruikt worden als manuele tool, zoals een grote Dremel, en heeft vooraan een eigen power switch. Deze moet steeds ingedrukt zijn, omdat deze switch de commandos van de computer overstemt. Als deze niet ingedrukt is, zal de tool dus ook niet opstarten, ongeacht wat je op de computer doet. Als je later de frees wil vervangen, doe je dit met behulp van een sleutel en de lock knop. Kijk naar de kop van de tool en waar de sleutel hier grip op kan hebben. Zoek de lock knop en test deze uit. Als deze ingedrukt is, zou de kop niet meer vrij mogen kunnen draaien. Op het einde van elke as van de machine, vind je een eindstop schakelaar. Deze vertellen de machine dat ze niet verder kan bewegen dan dat punt. Nadat je de software opgestart hebt, gebruik je deze schakelaars om de machinne op de home positie te zetten. De machine zal tegen de schakelaars stoten om te bepalen waar het freeshoofd zich bevindt ten opzichte van de uiteinden van de machine. ( De machine onthoudt dit niet nadat je ze uitgeschakeld hebt) Voorlopig volstaat het dat je nakijkt dat ze niet vuil of geblokkeerd zijn. Ze zouden een hoorbare klik moeten geven als je ze indrukt.
5
Bovenop de machine is de richting van de assen aangegeven. Hier zie je ook de maximum dimensies van het werkvlak voor zowel de X als de Y as.
Als je vanaf de zijkant naar de bodem van de machine kijkt, zie je twee extra stalen balken die de houten bodemplaat ondersteunen. Later in deze tutorial zal je je stuk multiplex op de houten onderplaat vastschroeven. Houd hierbij deze balken in gedachten, zodat je niet in het staal schroeft. Dat zou gewoon niet lukken.
De controller doos bevindt zich naast de computer. Schakel de controller doos aan. Als de schakelaar niet oplicht, is de noodstop waarschijnlijk geactiveerd. De doos heeft vooraan motor connectors. Over deze hoef je je geen zorgen te maken. Ze heeft vooraan ook twee 220V stopcontacten. Eén daarvan wordt gebruikt voor de tool. De tweede kan gebruikt worden om de stofzuiger op aan te sluiten als je deze wil gebruiken om het zaagsel af te zuigen met het afzonderlijk hiervoor te installeren afzuighoofd. (niet standaard geinstalleerd)
6
Localiseer de noodstop. Deze zou zich bij het toetsenbord moeten bevinden. Als deze niet geactiveerd is, druk deze dan in, zodat je weet hoe deze werkt. Als deze geactiveerd is, zet deze dan weer uit door de rode knop te roteren.
4. Workflow Om een stuk te frezen op een CNC machine, moet je verschillende stappen doorlopen: 1. Bereid een CAD-tekening voor. Hier gebruiken we een 2D tekening, meer bepaald een DXF file. Je kan deze voorbereiden in Autocad, Coreldraw, of Illustrator. Bij deze tutorial hebben we reeds een file voor je voorbereid. Deze vind je in de “BIGBLACK01 TUTORIAL” folder op de desktop. 2. Zet de CAD tekening om in gcode. De frees machine gebruikt gcode. Dit is in essentie een text-file met een lange lijst X, Y, Z- coordinaten die de beweging van de machine omschrijven. Je kan voor deze omzetting verschillende soorten software gebruiken. Wij gebruiken dxf2gcode, een open-source tool. De link naar deze software vind je op de desktop. 3. Zend de file naar de CNC machine. Je hebt nog een ander stuk software nodig om de CNC machine te besturen en de gcode naar de machine te sturen. Deze machine gebruikt Pronterface. De software is gelinkt aan de elektronica van de machine. Hier moet je dus de specifieke software gebruiken. De link vind je ook nu weer op de desktop.
7
5. Open tutorial file: dxf In deze tutorial zal je dit stijlvolle stoeltje, een‘melkerijkrukje’, maken.
Als je het freest zal het er ongeveer zo uitzien:
Klik op de link op de desktop en open dxf2gcode. Ga naar File > Open, en open “05-krukje-somethingsomething.dxf ” uit de “BIGBLACK01 TUTORIAL” folder op de desktop (Er zou slechts één dxf in deze folder mogen zitten.) Neem wat tijd om de tekening goed te bekijken. Vergelijk de tekening op het scherm met de foto van de gefreesde delen hierboven.
8
Drie dingen vragen hierbij aandacht: 1. De origin (0,0) van de tekening bevindt zich in de linkse onderhoek. Dit is waar het freeshoofd zal beginnen. Dit punt is bij het tekenen van de file in de CAD software aangegeven. Als je later eigen files gaat maken, is het belangrijk aandacht te schenken aan het coordinaten systeem dat je gebruikt in je tekening. 2. De lijnen in de tekening hebben kleine openingen, waardoor de verschillende uit te frezen delen met elkaar verbonden zijn. Dit noemen we ‘bruggen’, en zijn bewust aangebracht in de CAD tekening. In tegenstelling tot bij de lasercutter, zullen de verschillende stukken bij het frezen niet op hun plaats blijven liggen eens ze volledig los gesneden zijn. Het toolhoofd zal ze grijpen en er dan ofwel door snijden, ofwel ze door de ruimte smijten. Hierdoor moet je dus altijd zorgen dat de stukken op één of andere manier vast blijven zitten. Eén mogelijkheid hiervoor is het toevoegen van ‘bruggen’ aan je tekening. Voor simpele vormen kan je ook enkele extra schroeven door je plywood vijzen, of met enkele klemmen werken. Als je deze tweede opties kiest, moet je wel zeer goed opletten dat je frees nergens tegen deze schroeven of klemmen kan stoten. 3. dxf2gcode maakt zelf geen offsets om te compenseren voor het formaat van je freeshoofd. Het freest op de centrale lijn. Dit wil zeggen dat als je een 6mm brede frees gebruikt, je stuk aan beide kanten van je getekende lijn, 3mm smaller zal zijn. In deze tekening is hier rekening mee gehouden door de tekening langs beide kanten 3mm te breed te maken. Wanneer je later je eigen tekening voorbereidt, moet je hier dus ook rekening mee houden. Je moet dus ook het formaat van je frees op voorhand kiezen. Voor multiplex van 18mm of dunner, is een frees van 6mm een goede begin keuze.
9
6. De settings voor frezen instellen: gcode In de linker bovenhoek van het software venster, zou je een aantal in te stellen variabelen moeten zien:
- Tool diameter: Dit is de diameter van je frees. Vul ‘6mm’ in. - Start radius: We weten niet wat dit doet. Laten zoals het is. - Start at X: Dit is je origin. Laat staan op 0. - Start at Y: Dit is je origin. Laat staan op 0. - Z retraction area: Dit bepaalt hoe hoog je tool opgetild wordt als deze zich over je werkstuk verplaatst. Om veilig te zijn is 20mm aangeraden. - Z safety margin: Dit doet ongeveer hetzelfde als de setting hierboven. We moeten nog meer testen doen om te zien wanneer de machine deze setting precies gebruikt. Wij gebruiken 10, maar 20 zou ook moeten werken. - Z infeed depth: Dit bepaalt hoeveel materiaal je in één keer wegfreest. Je freest best nooit in één keer door de volledige dikte van je materiaal. Hierdoor zou je ofwel je frees oververhitten, ofwel deze breken. Bij hout kan je freeshoofd enkel afkoelen door hete houtschilfers weg te smijten. Aangezien hout geen warmte geleidt, kan je geen koelingsspray gebruiken zoals bij alluminium. Om deze reden moet je er naar streven snel en ondiep te frezen, eerder dan traag en diep.Wij gebruiken 4mm, vul -4.0 in.
10
- Z mill depth: Dit is de totale diepte die je gaat frezen. De multiplex is 18mm dik. Om te compenseren voor een niet perfecte nulpunt zetting, of een niet perfect horizontaal werkblad, vulden we 20mm in. Deze laatste twee settings, betekenen samen dat de tool elke lijn 5 keer zal frezen, telkens met een diepte van 4mm. - G1 feed Z direction: Dit is de freessnelheid voor de Z-as. Wij raden 240 aan. Deze setting kan afhankelijk zijn van welke soort freeskop je gebruikt, en hoe goed deze snijdt. De motor van de Z-as is minder krachtig dan die van de andere 3 assen, dus is de snelheidssetting ook lager. - G1 feed XY-direction: Dit is de frees snelheid voor de X enY assen. 720 is een goede setting. Je kan later met andere instellingen experimenteren. Over het algemeen is het beter om te proberen de snelheid te verhogen, dan de infeed depth, zoals eerder al uitgelegd. Als je te snel probeert te frezen, zullen de motors de kracht niet aankunnen en vastlopen. Dit zal de machine niet beschadigen, maar je verspilt wel hout. Als je later snellere settings wil gebruiken, test ze dan eerst uit in Pronterface.
Andere opties: - Je kan de tekening roteren via het menu ’Options >Rotate contours’. - Je kan ook het nulpunt instellen door rechts te klikken op de tekening en dan te kiezen voor ‘Set WP Zero’. Wij zetten liefst zowel orientatie als nulpunt reeds vooraf juist in de CAD software, aangezien dit ons preciezere controle geeft. Laat deze file zoals hij is.
Eens deze parameters ingesteld zijn, klik je op Export > Write gcode. Save je file in de tutorial folder, maar overschrijf geen bestaande files. Geef je file een naam die jij gaat herkennen.
11
7. Bestuur de machine met Pronterface Moest je dit nog niet gedaan hebben, kijk dan of de machine aan staat. De power knop op de contoler doos zou moeten oplichten. Als dit niet zo is, check dan de noodstop en de power knop. Zorg er eerst voor dat de noodstop knop dicht bij de hand staat. Deze zou op de tafel naast het toetsenbord moeten staan. Open ‘Pronterface’. De link naar de software vind je op de desktop. Het zou er ongeveer zo uit moeten zien:
Druk ‘connect’ om met de machine te verbinden. Het feedback scherm aan de rechterkant zou volgende melding moeten weergeven:‘Printer is now online’, en je zou een zacht gezoem moeten horen doordat de motors aanschakelen. Als dit niet gebeurt, vraag dan assistentie. Ga naar ‘Load File’ en open de gcode-file die je in het vorige hoofdstuk maakte.
12
Het feedback venster aan de rechterkant zou je de afmetingen van je stuk moeten tonen. Kijk deze na. Je ziet in dit venster ook een schatting van je freesttijd. In dit geval zou dat ongeveer 35 minuten moeten zijn. In het graphics venster (het gele gedeelte) zou nu je tekening zichtbaar moeten zijn. Kijk of de schaal juist lijkt. (het volledige venster stelt het volledige oppervlak van het freesbed voor). Vraag voor je begint nog even aan de verantwoordelijke of hij de machine inspecteert en nakijkt dat de juiste tool geladen is.
8. Doe de machine bewegen Laat ons even naar Pronterface kijken. De variabelen in de linkse onderhoek kan je negeren. Deze zijn bestemd voor 3D printers. Onderaan zie je 2 knoppen om de tool aan en uit te schakelen. Test deze knoppen en check of de tool inderdaad aan gaat. Deze check moet je elke keer doen voor je begint te frezen! Als je begint te frezen zonder dat de tool draait, breek je zeker je freeskop. Bovenaan zou je twee nummers moeten zien, die staan voor XY en Z. Dit is de snelheid van de assen tijdens het manueel bewegen. Zet XY op 720 en Z op 240. Test de X, Y en Z pijlen en kijk of je hiermee de machine kan bewegen. Wees hierbij voorzichtig niet te laag te gaan met Z en zorg ook dat je de assen niet tot aan hun eindstop beweegt. Zoek nu de ‘home’ knoppen, Hun icoontjes zijn een huis. Als je deze indrukt, zullen de assen aan een lagere snelheid tot aan hun eindstop (hun nul positie) lopen. Begin met ‘home Z’ in te drukken. Home dan beide andere assen.
13
9. Laad je materiaal Laat de Z-as in diens top positie (nadat je deze gehomed hebt), en laad voorzichtig je stuk multiplex in de machine. Eigenlijk doe je dit best met twee. Zorg ervoor dat je niet tegen de tool stoot. Je kan je materiaal recht leggen tegen één van de zijkanten van het frame.
Een snelle manier om je hout vast te zetten, is door deze vast te schroeven in het vloerbord van de machine. Plaats de schroeven aan de zijkanten op een plaats waar je zeker niet gaat frezen. Onthoud hier ook de metalen steunbalken. Zorg dat je daar zeker niet in schroeft. Als je een groot stuk materiaal gebruikt, is het best om het stuk dat uit de machine steekt te ondersteunen.
10. De frees vervangen Kijk welk freesstuk er in de tool steekt en hoe ver het uitsteekt. Je gaat 20mm diep frezen. Om veilig te zijn zou het minstens 25 mm moeten uitsteken. Er zou een rechte frees van 6mm in de tool moeten zitten. Als dit zo is, kan je het volgende deel overslaan.
14
Voor hout gebruiken we vooral rechte freesstukken. Deze komen in verschillende formaten. Zoek een frees van 6mm. Voordat je de frees vervangt op de tool, moet je zorgen dat de noodstop zeker ingedrukt is of dat de machine uit staat!
Om de frees die al in de tool zit te verwijderen, duw je de lock knop op de tool in (zie foto). Dan maak je de huls los met een nr 17 sleutel. De frees zal er nu uit vallen. Schroef de huls verder los en verwijder de frees.
Hulzen bestaan in verschillende formaten voor verschillende maten frezen. Een huls kan slechts een kleine hoeveelheid sluiten. Kies dus steeds een huls die van formaat bij je frees past. Plaats de juiste huls op de tool en schroef deze handvast. Plaats er dan de juiste frees in en zorg dat deze ver genoeg uitsteekt. Maak de huls nu verder vast met een sleutel. Forceer hierbij de schroefdraad niet, maar zorg wel dat ze goed vast zit.
15
11. De tool bij zijn oorsprong positioneren Ga terug naar Pronterface. Je wil het toolhoofd daar positioneren waar je ook wil beginnen frezen. Voor deze tutorial is dat in de linker onderhoek van je tekening, en dus de linkse onderhoek van het gele gedeelte in Pronterface. Plaats de tool +/- 20 mm weg van de eindstop op de X en Y assen. Zet de tool nu aan en verlaag de Z as tot je net je houtplaat raakt, of tot zo dicht er boven als je durft. Stop en zet de tool weer uit. Er zijn trucjes om de correcte Z hoogte heel accuraat af te stellen, maar aangezien we een 2D vorm frezen, is de exacte Z hoogte niet zo belangrijk.
12. Frezen Een laatste check: Kijk na of je zeker voldoende plaats hebt op je stuk materiaal om het krukje te frezen. Pronterface vertelde je hoe groot je tekening is toen je de file opende. Neem een lintmeter en meet je stuk materiaal op. Kijk ook na dat alle schroeven buiten je werkveld vallen, en of de machine genoeg plaats heeft op de X en Y assen om de hele taak uit te voeren. Vraag nogmaals aan een verantwoordelijke om je werk te controleren.
Zorg nu dat je de noodstop bij de hand hebt en druk in Pronterface op ‘print’. De Kress zou nu moeten opstarten en de machine zou in beweging moeten komen. Deze file duurt ongeveer 35 minuten. Hou de machine in het oog terwijl deze aan het frezen is. Als er iets niet in orde lijkt, aarzel dan niet om de stop knop in te duwen en hulp te vragen aan een lab medewerker. Je kan je werkstuk altijd terug opstarten.
16
13. Afwerking Nadat het werkstuk klaar is, keert de machine terug naar diens startpunt en zet zichzelf uit. Gebruik de stofzuiger om het zaagsel te verwijderen. Gebruik tot slot de Bosch trimmer om de bruggen te verwijderen en je stukken los te maken van de plaat.
Je kan het krukje nu in elkaar zetten met behulp van de rubberen hamer.
17
