Das Simulationsmodel für Fusion360 😜

Die Hobby CNC mit einigen Erweiterungen

Die Optimum BF20L ist eine manuell bedienbare Säulen-Bohr- und Fräsmaschine. Für diese gibt es seitens der Lieferanten schon fertige Umrüstsätze auf die CNC-Steuerung.
Ich habe meine BF20L gebraucht gekauft. Diese hatte schon die CNC-Umrüstung sowie die NCdrive XT basic Steuerung erhalten.

Die Basis eine Optimum BF20L

Die BF20L ist eine Bohr- und Fräsmschine mit manuellen Antrieb. Sie bietet einen Verfahrweg von 480x175x280mm. Die Beispielbilder habe ich mir beim Mobasi Shop ausgeliehen.
Optimum BF20L Optimum BF20L
Die Spindel wird mit einem 220V Gleichstrommotor über ein Zahnradgetriebe angetrieben. Dabei ist eine Spindeldrehzahl bis 3000U/min möglich. Die Achsantriebe sind bei den älteren Versionen, wie ich eine habe, noch mit Trapezspindeln realisiert. Die möglichen Umrüstsätze für die NC Steuerung ersetzen die Kurbeln durch Riemenscheiben und werden dann mit Schrittmotoren angetrieben.

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NCdrive von 4CAM

Das NCdrive basic ist ein schön kompaktes System. Es bietet 5 Achsen Simultan Steuerung an. Zum Vergleich die MACH3 oder MACH4 können nur 3 Achsen simultan.
NCdrive XT Basic front view NCdrive XT Basic back view

Touchpanel fähige Oberfläche

Die Steuerung in einem SCHROFF 19" Gehäuse

Es wurden die Funktionen des NCdrive auf mehrere Einsteckkarten verteilt. Neben der Eingangskarte existieren eine "Spindel-Karte", eine "Achssteuerungskarte" und eine "Zubehör-Karte".

Umsetzung von der NCdrive Steuerung

Die NCdrive Steuerung ohne Gehäuse passt genau in die Einschübe des 19" Gehäuse. Eine kurze Verlängerung bringt den USB-Anschluss auf das Frontpanel. Die 12V, welche die NCdrive benötigt, wird im 19" Gehäuse bereit gestellt. Alte Computerkabel dienen der Umsetzung von den Sub-D Steckern auf die Eingangsplatine.
Das Frontpanel der Eingangsplatine hat Status-LEDs sowie Bananenstecker für die Betriebsspannungen 5V/12V/36V.

Umsetzung auf der Backplane Die Backplane hat noch viel Reserve um weitere Informationen zu verteilen. So sind die Signale der 4. und 5. Achse zweimal vorhanden. Einmal direkt von der NCdrive und einmal von der Ausgangskarte.

Ansteuerung der Achsantriebe

Die Closed-Loop Steuerungen machen den Anschluss einfach. Die Platine setzt 4 Achsen auf die Regler um. Die 4. und die 5. Achse wird auf Bananenstecker nach außengeführt.
Die Closed-Loop-Regler für vier Achsen sind im Gehäuse untergebracht.

Ansteuerung der Spindel

Die NCdrive besitzt einen 10V analog Ausgang für die Vorgabe der Spindeldrehzahl. Zusätzlich sind zwei digitale Steuerausgänge für das Schalten der Spindelsteuerung und für die Kühlung vorgesehen. Wobei die Funktionen nicht fest vorgeschrieben sind. Diese drei Ausgänge inklusive ihrer Referenzanschlüsse (+10V und Masse) werden auf einen Stecker bereitgestellt. Die Ausgänge der NCdrive sind TTL Standard. Hier wird über Optokoppler ein Lowside Schalter realisiert. Der Status dieser Ausgänge wird über LEDs im Panel angezeigt.

Zusätzlich zur Steuerung der Spindel wird im Panel der Encoder-Eingang nach außengeführt.

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Achsantriebe

Trapezspindeln als Achsantriebe sind bei einer CNC Fräse eher ungeeignet. Kugelumlaufspindeln sind inzwischen auch günstig zu bekommen.
Der ursprüngliche NC Umrüstsatz nutzte Schrittmotoren welche per Riemen auf die Antriebswellen übersetzten. Mit der Umrüstung auf Kugelumlaufspindeln habe ich auch auf Closed-Loop Schrittmotoren umgerüstet. Außerdem wurden die X- und Y-Achse auf Direktantrieb umgebaut. Hierzu hat die Fräse ihre eigenen Adapter gefräßt.

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old _ China HF-Spindel

Mit viermal Umspannen.

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