Shapeoko 2: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 22. Juni 2016, 06:40 Uhr

Shapeoko 2 Release status: beta [box doku]
Beschreibung	CNC-Fräse
Verantwortliche(r)	Maker

Nach Abstimmung im Septemberplenum 2014 hat das RaumzeitLabor eine CNC Fräse vom Typ "Shapeoko 2" von Inventables gekauft.

Doku & Links

http://docs.shapeoko.com/ -- Manual und viel Info des Herstellers
http://www.shapeoko.com/wiki/index.php/Endmills -- Gute Wiki-Seite, die die Unterschiede zwischen verschiedenen Fräser-Typen und Materialien erläutert.

Ausstattung

Wir haben:

den Bausatz für eine Shapeoko2 Standard
Ein Wasteboard mit Schraubeinsätzen zum Befestigen von Werkstücken
Einen Satz Klemmen zur Befestigung (mehr können dann gefräst werden)
Einen Drehknopf zur manuelles Bewegen der Z-Achse
Eine 300Watt Quiet Cut Spindle als Ersatz für den China-Dremel mit allem benötigten Zubehör
Zwei Drag Chains fürs Kabelmanagement
Einen NOT-AUS Taster (könnten noch mehr werden)
Eine zusätzliche Halterung für andere Fräser Durchmesser
Ein V-Bit Fräser für sehr feine Arbeiten (hint: Platinen)
8 Mikrotaster als Homing und Endstopps, damit die Maschine weiß, wo sie endet
einen TinyG CNC Controller der Endstopps kann und deutlich mehr kann als ein g-shield (noch mehr info)
Das ACME Z-Achsen upgrade
Die Side shields zum Schutz der Achsen vor Dreck

Durch den TinyG Controller können wir die 300W Spindel im G-Code Speed controllen und an/ab-schalten!

Der Arbeitsbereich beträgt ungefähr 30*30*6cm

Toolchains

Es gibt Toolchains wie Sand am Meer sowohl Freeware und/oder OpenSource als auch im hochpreisigen Bezahlsegment. Ein noch zu haltender und hier zu verlinkender Vortrag im RZL soll einen Überblick geben. (--TabascoEye (Diskussion) 12:01, 16. Sep. 2014 (CEST))

2.5D vs. 3D

Man spricht bei einer CNC Fräse von 2.5D, wenn man eine 2D Vektordatei fräst und sich der dreidimensionale Teil auf die Tiefe beschränkt. D.h. Die 2D Vektorlinien werden "extrudiert" zu einem 3D Modell ==> 2.5D, In diesem Fall muss der Fräser nur die Vektoren abfahren und sich auf der Z-Achse nur schrittweise nach unten bewegen, um nach und nach Material ab zutragen. Bei einem echten 3D Job dagegen wird das Werkstück in verschiedenen Richtungen überfahren und der Fräskopf muss dabei die Konturen auf der Z-Achse Nachfahren. D.h. er hebt und senkt sich (je nach Modell) während er eine Fläche ab trägt.

Bei 2.5D benötigt man kein 3D Modell und kein Tool zum bearbeiten von 3D Modellen (3D-CAD oder andere modeling tools wie bspw. "blender"). Es genügt ein 2D Vektorgrafik-Programm wie Illustrator, Inkscape oder MakerCAM.

CAD -> CAM -> Gcode -> Simulator -> G-Code-Sender -> Controller (Fräse)

Ähnlich wie beim 3D Druck ist der Weg zum Fräsen in folgende Schritte eingeteilt:

Modell erstellen
Modell in Schichten zerlegen (G-Code)
G-Code an Controller senden
Controller steuert Fräse bzw. 3D Drucker nach G-Code-Instruktionen

Für jeden dieser Schritte gibt es eigene, meist unabhängige Tools. Eine Ausnahme ist Easel, ein Webbasiertes Tool von Inventables (der Hersteller der Shapeoko) das gerade in entwicklung ist und alle Schritte in einem Tool vereinen will. Durch den Kauf der Shapeoko2 haben wir einen Beta Zugang zu Easel - wobei derzeit nicht klar ist ob der noch funktioniert.

Einen guten Überblick über Toolchains und den gesamten Workflow gibt diese Wikiseite auf shapeoko.com.

Fräsbare Materialien

PE-HD

Polyethylen High-Density, siehe Verarbeitungsbeispiel. Bezugsquelle

Sperrholz (Modell "Dachlatte")

Einfach zu verarbeiten. Die Fräse schafft hier locker 1mm Zustellung beim Schruppen. X/Y-Vorschub bis 600mm/min. Z-Vorschub maximal 300mm/min. (Das ganze mit einer "3mm 2-Flute Endmill")

Verkabelungsinformationen

Die Schleppkettenkabel vom Typ ÖLFLEX® CHAIN 808 CP 5 G 0.75 mm² sind für die Schrittmotoren folgendermaßen verkabelt (Adernnummern sind auf die einzelnen Litzen aufgedruckt):

1	Rot	B1 / B+
2	Blau	B2 / B-
3	Grün	A1 / A-
4	Schwarz	A2 / A+

Ausnahme: Der X-Stepper ist folgendermaßen belegt (Verpeilung?)

1	Grün	A1
2	Rot	B1
3	Schwarz	A2
4	Blau	B2

Achtung: Bei dem linken Stepper der Y-Achse ist Grün und Schwarz vertauscht, siehe die Shapeoko2-Dokumentation.

Der Sensorstecker ist wie folgt belegt:

Nummer auf Stecker	Signal	Kabelfarbe	Bild
1	GND	braun	Buchse Rückansicht
2	X Endstop Min	weiß
3	X Endstop Max	schwarz
4	Y Endstop Min	gelb
5	Y Endstop Max	grün
6	Z Endstop Max	rosa
7	frei	rot
8	frei	blau

Aktuell verbauter Controller: TinyG

Der TinyG Controller stellt ein serielles Interface zur Verfügung. Prinzipiell ist das Protokoll frei wählbar. Per default laufen 115200 Baud 8N1 mit Hardware-Flow-Control. Verbindet man sich auf dieses Interface z.B. mit minicom -d /dev/ttyUSB0 -c on erhält man mit $h das help menue. Grundsätzlich spricht der TinyG entweder ascii oder json. Der Parser kann explizit oder implizit (Command beginnt mit geschweifter Klammer) zwischen den Modi hin und her switchen.

Firmware & Config

Unter https://synthetos.github.io/ gibt es aktuelle Firmware und eine flash-Anleitung für den TinyG. Am 05.12.2015 wurde die Version 440.20 aus dem master-branch installiert. Die Firmware selbst wird ist zunächst über eine Reihe von Variablen konfiguriert. Auf der seriellen Konsole erhält man mittels $$ alle definierten Variablen.

Auf der Unterseite Shapeoko_2/tinyg_settings ist eine aktuelle Config inklusive der konfigurierten Endstops dokumentiert.

Z-Achse

Weil unsere Maschine bereits das ACME-Z-Achsen-Upgrade eingebaut hat passt die standard-config von tinyG nicht. Auf dieser Seite im shapeoko-wiki wird gezeigt wie die Steppings berechnet werden.

Aktuell (05.12.2015) ist ein normales x/y/z-Koordinatensystem konfiguriert, d. h. 0/0/0 ist links unten und die Spindel ist komplett am Anschlag ausgefahren. Von hier aus kann nun in positiver x/y-Richtung und negativer z-Richtung gearbeitet werden.

Mögliche weitere Modifikationen

NEMA-23 Motoren für alle Achsen Z-Achse X/Y-Achse
Vergrößerung auf 1000*1000mm
Makita Frässpindel (ca. 200€) mit Halterung
Dust Boot aus PEHD für die Makita Fräse
Einfache Selbstbau-direkt-Absaugung http://www.emagu.de/absaugung.htm
Gehäuse für die Elektronik mit Lüfter => muss für TinyG anders dimensioniert werden, Lüfter ist dabei.

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 {{ProjektInfoBox
 |name        = Shapeoko 2
-|status      = experimental
+|status      = beta
 |image       =
 |description = CNC-Fräse
 |author      =
-|maintainer  = Alle die es Nutzen
+|maintainer  = Maker
 |hostname    =
 |version     =
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 Durch den TinyG Controller können wir die 300W Spindel im G-Code Speed controllen und an/ab-schalten!
-Der Arbeitsbereich sind ungefähr 30*30*6cm
+Der Arbeitsbereich beträgt ungefähr 30*30*6cm
 == Toolchains ==
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 === 2.5D vs. 3D ===
-Man spricht bei einer CNC Fräse von 2.5D, wenn man eine 2D Vektordatei fräst und sich der dreidimensionale Teil auf die Tiefe beschränkt. D.h. Die 2D Vektorlinien werden "extrudiert" zu einem 3D Modell ==> 2.5D
+Man spricht bei einer CNC Fräse von 2.5D, wenn man eine 2D Vektordatei fräst und sich der dreidimensionale Teil auf die Tiefe beschränkt. D.h. Die 2D Vektorlinien werden "extrudiert" zu einem 3D Modell ==> 2.5D, In diesem Fall muss der Fräser nur die Vektoren abfahren und sich auf der Z-Achse nur schrittweise nach unten bewegen, um nach und nach Material ab zutragen. Bei einem echten 3D Job dagegen wird das Werkstück in verschiedenen Richtungen überfahren und der Fräskopf muss dabei die Konturen auf der Z-Achse Nachfahren. D.h. er hebt und senkt sich (je nach Modell) während er eine Fläche ab trägt.
-In diesem Fall muss der Fräser nur die vektoren abfahren und sich auf der Z-Achse nur schrittweise nach unten bewegen, um nach und nach Material abzutragen.
-Bei einem echten 3D Job dagegen wird das Werkstück in verschiedenen Richtungen überfahren und der Fräskopf muss dabei die Konturen auf der Z-Achse nachfahren. D.h. er hebt und senkt sich (je nach Modell) während er eine Fläche abträgt.
+Bei 2.5D benötigt man kein 3D Modell und kein Tool zum bearbeiten von 3D Modellen (3D-CAD oder andere modeling tools wie bspw. "blender"). Es genügt ein 2D Vektorgrafik-Programm wie Illustrator, Inkscape oder MakerCAM.
-Bei 2.5D benötigt man kein 3D Modell und kein Tool zum bearbeiten von 3D Modellen (CAD tools wie OpenSCAD oder blender). Es genügt ein 2D Vektor Programm wie Illustrator oder Inkscape oder MakerCAM
+=== CAD -> CAM -> Gcode -> Simulator -> G-Code-Sender -> Controller (Fräse) ===
-Wahrscheinlich bestes (und erschwinglichstes) plattform-übergreifendes 3D-CAM-Tool ist CamBam. silvester hat einen Key für die Pro-Version. Einfach kontaktieren.
-=== CAD -> CAM -> -> Simulator -> G-Code sender -> Controller ===
 Ähnlich wie beim 3D Druck ist der Weg zum Fräsen in folgende Schritte eingeteilt:
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 * Modell in Schichten zerlegen (G-Code)
 * G-Code an Controller senden
-* Controller steuert Fräse bzw. 3D Drucker nach G-Code instruktionen
+* Controller steuert Fräse bzw. 3D Drucker nach G-Code-Instruktionen
 Für jeden dieser Schritte gibt es eigene, meist unabhängige Tools. Eine Ausnahme ist [http://www.easel.com/ Easel], ein Webbasiertes Tool von Inventables (der Hersteller der Shapeoko) das gerade in entwicklung ist und alle Schritte in einem Tool vereinen will. Durch den Kauf der Shapeoko2 haben wir einen Beta Zugang zu Easel - wobei derzeit nicht klar ist ob der noch funktioniert.