Visa källa för CNC Portalfräs


__TOC__




{| style="clear: right; float: right; width: 20em; padding: 0.3em; margin: 0.5em 0 0.5em 1em; border: 1px solid #A3B1BF; background: #f5faff; text-align: left; font-size: 100%; line-height: 1.5em;"
|-
| align="center" |'''Snabbfakta CNC Portalfräs'''
|-
|[[Fil:Portalfräs_genom_draperi.jpg|200px|center]]
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Användning:''' Introduktionskurs krävs inte. Intro till CNC rekommenderas.
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Modell:''' Egenbyggd portalfräs CNC
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Spindel:''' Vattenkyld
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Arbetsyta:''' 835 x 885 mm (X x Y)
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Arbetshöjd:''' ca 140 mm exkl arbetsmaterial och frässtål
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Max hastighet X/Y:''' 4000 mm/min
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Max hastighet belastad Spindel:''' 24000 RPM
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Min hastighet belastad Spindel:''' 1000 RPM
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Tolerans:''' ~0.1 mm
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Styrsystem:''' [http://linuxcnc.org/ LinuxCNC]
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Bokning:''' Nej
|-
| style="padding:0.1em; font-size:1.0em; background-color:#dfeff2" |'''Kostnad:''' Gratis
|-
|}

==Generell information==
Det här är Stockholm Makerspace enda maskin som med CNC kan arbeta längs 3 axlar, X, Y och Z, i trä. Men den kan också användas för plast och aluminium.

För Trä och vissa plaster kan [[Redsail Laser]] vara ett alternativ om det räcker med två axlars arbete men lasern ger generellt även brända eller åtminstone mörka kanter i trä och klarar inte av aluminium. Laserskäraren har också en lägre kunskapströskel samt att det arrangerats introkurser till den oftare. 

*'''Arbetsyta:''' 835x885mm
*'''Arbetshöjd:''' ca 140 mm (dra av arbetsmaterialets tjocklek och utstickande del av fräsverktyget för att få fram effektiv arbetshöjd, tänk också på ev fri höjd över arbetsmaterialet vid förflyttningar)
*'''Spindel:''' Vattenkyld + VFD BD600
*'''Spännhylsor:''' ER20.
*'''Tillåtna material:''' Trä, plast och [https://en.wikipedia.org/wiki/Non-ferrous_metal ickejärnmetaller]
*'''Spånsug:''' [[CNC Portalfräs#Dammsugare|industridammsugare]]

==Designa för CNC-fräsning==

Du måste (i de flesta fall) designa din sak i ett CAD-program, och sedan generera G-kod anpassad för LinuxCNC.
Det finns tutorials för detta på YouTube, men det är mycket att lära sig.

Se även [[CNC_Portalfräs#G-kod|G-kod]]

<youtube>SI8ieBcJ_CA</youtube>

<youtube>Do_C_NLH5sw</youtube>

==Handhavande av maskinen==
Innan du använder någon av CNC-maskinerna på makerspacet, läs artikeln [[CNC Intro]] som berättar vad som gäller för dessa.

Har du inte tidigare erfarenhet av CNC-maskiner så finns där också en startpunkt för dig att lära dig det.

#Starta datorn och logga in som användaren CNC Router. Lösenordet står på skärmens kant
#[[CNC Portalfräs#F.C3.A4sta material p.C3.A5 bordet|Fäst arbetsstycket]]
#Montera hylsa och verktyg
#Starta styrprogrammet LinuxCNC
#[[:Fil:Portalfräs manöverpanel.jpg|Sätt på 400V]] på maskinens framsida
#Starta fräsen i styrprogrammet (Power-knapp-ikon "Toggle Machine Power")
#Home all
##Om knappen är avaktiverad, se till att du gjort steg 6. Annars, öppna högra luckan på portalfräsens front med nyckeln som finns vid gångjärnet på den vänstra luckan. OBS! Här inne finns högspänning. Om någon automatsäkring på DIN-skenan löst ut vid uppstart (brytaren pekar nedåt), återställ säkringen genom att flippa brytaren uppåt.
##Om maskinen startar, men nödstopp verkar aktiverat. Se till att vrida på alla nödstoppsknappar för att se till så att de inte är nedtryckta. Z-touch-proben kan också vara lite sticky i nedtryckt läge, vilket också aktiverar nödstopp. När den inte sitter fast ska den vara lite lätt fjädrande.
#Importera din G-kod i [[CNC Portalfräs#LinuxCNC|LinuxCNC]]
##Klagar linuxCNC på en rad med kommandot G43 (tool length compensation), kan du troligen bara ta bort den raden från g-kodsfilen (går definitivt om du inte byter mellan olika verktyg i samma jobb).
#Ställ in X, Y och Z för avsedd G-kod i [[CNC Portalfräs#LinuxCNC|LinuxCNC]] genom att förflytta dig till rätt punkt längs respektive axel och klicka på "Touch off" knappen för varje axel
#Testkör ditt program med Z touch off gjord ovanför ditt arbetsstycke
#Notera vart fysiska nödstopp sitter. Memorera LinuxCNC knappar på tangentbordet för Paus (P), Stopp (Esc) och Nödstopp (F1)
#Starta programmet med "Play"-knappen i LinuxCNC.
#Håll koll på maskinen tills arbetet är klart

==Checklista innan du börjar fräsa==

#Sitter arbetsstycket fast ordentligt?
#[[CNC Portalfräs#Dammsugare|Är dammsugarpåsen full]]?
#[[CNC Portalfräs#Dammsugare|Är dammsugaren på eller satt att starta automatiskt i LinuxCNC]]?
#Dubbelkolla att ditt program inte kommer skära i wasteboarden, eller i någon skruv.
#[[:Fil:Portalfräs genom draperi.jpg|Är draperiet stängt]]?

==Material och hastigheter==
{| class="wikitable"
|+
Tabell över material och hastigheter som fungerat för medlemmar.
!Material
!Fräs diameter
!Antal skär
!Rotationshastighet
!Axiellt angrepp
(Depth of Cut/DOC)
!Radiellt angrepp
(Width of Cut/WOC)
!Matning horisontellt mm/min
!Matning vertikalt mm/min
![https://medlem.makerspace.se/shop/ Verktyg till försäljning] som testats
|-
|Ek Limträ (Bauhaus)
|16 mm
|2
|20 000 rpm
|5mm
|
|1700
|
|Rakt 16mm skär som fanns vid portalfräsen
|-
|Bok Limträ (Bauhaus)
|16 mm
|2
|20 000 rpm
|5mm
|
|1700
|
|Rakt 16mm skär som fanns vid portalfräsen
|-
|Ek Limträ (Bauhaus)
|6 mm
|2
|20 000 rpm
|5mm
|
|3000
|
|Rakt 6mm skär
|-
|Ek Limträ
|6 mm
|2-3
|10 000 rpm
|4mm
|6mm (slot)
|1000
|300
|
|-
|Ek Limträ
|6 mm
|2-3
|10 000 rpm
|5mm
|2.4mm
|2000
|600
|
|-
|Bok Limträ (Bauhaus)
|6 mm
|2
|20 000 rpm
|5mm
|
|3000
|
|Rakt 6mm skär
|-
|MDF (22 mm)
|6 mm
|2
|20 000 rpm
|6 mm
|6 mm (slot) + 3 mm (stepover)
|3000
|300
|6mm down cut, dock dålig spån-evakuering!
|-
|Valchromat (16mm)
|6mm
|2
|20 000 rpm
|5 mm
|6 mm (slot) + 3 mm (stepover)
|3500 - 4000
|
|6mm karbid, raka skär. Använde handblåsen för att få bort spån. Vid hastighet 1700 så började det ryka. 3000 är minimum tror jag och nästa gång kommer jag nog prova lite mer än 4000.
|-
|Polykarbonat (Biltema)
|3 mm
|1
|18 000 rpm
|
|
|1400
|700
|DSA1F-D3.1-L17
|-
|Walnut
|6 mm
|2
|24 000 rpm
|10 mm
|2 mm
|3500
|960
|Compression bit. Used for roughing.
|}

==Förbrukningsmaterial==
Som vanligt är medlemar själva ansvariga för införskaffande av förbrukningsmaterial för sina projekt. Det finns vissa [[Förbrukningsmaterial#Material till f.C3.B6rs.C3.A4ljning|material till försäljning]] på Stockholm Makerspace. Det finns även ett begränsat sortiment av [[Förbrukningsmaterial#Verktyg|fräsverktyg till försäljning]].

==Fästa material på bordet==

Det är tillåtet att skruva fast skivor direkt i offerskivan på bordet med träskruv. Skruvarna får inte vara så långa att de går ner i den undre MDF-skivan.
[[Fil:Portalfräs fräsning med dammsko.jpg|ingen|miniatyr|Fräsning i arbetsmaterial fastskruvat endast i övre offerskiva]]
[[Fil:Portalfräs lämpliga fästskruvar.jpg|ingen|miniatyr|Lämpliga träskruvar för fästning.]]


<span style="color:#FF0000">Sätt aldrig skruvar där du ska fräsa!</span> För att undvika detta kan du importera din g-kod, jogga fräsen till en plats där du inte kommer fräsa och sätta en skruv där.

== Linjeringshörnet och Z-touch-off ==
Om du skall fräsa ut något där du inte behöver extrem precision mellan var fräsen är och ämnet, så kan man förenkla sitt liv väldigt mycket genom att använda linjeringshörnet och Z-touch-off.

=== Linjeringshörnet ===
Närmast och till vänster i bordet finns det skruvhål, och det finns en vinklad bit som (Lätt och bara med handkraft!) går att skruva fast i dessa hål. Den är anpassad så att innerhörnet i vinkeln ligger exakt 100x100mm från fräsens homing-position. Alltså kan man köra Home All och sedan göra en touch-off på X och Y med värdet -100 på varje så kommer 0-punkten att ligga precis i hörnet.
[[Fil:Linjeringshörn.jpg|ingen|miniatyr|Portalfräsens linjeringshörn]]

=== Z-touch-off ===
När din frässtycke är monterat så kan du trycka på knappen Z Touch Off i LinuxCNC. Då kommer fräsen flytta sig bort till proben som sitter på bordets högra sida och sedan långsamt röra sig nedåt tills frässtycket träffar plattan. Sedan flyttar den sig tillbaka till där den startade. Systemet gör en automatisk touch-off som sätter 0-punkten på Z-axeln till wasteboardens ovansida. 
[[Fil:Z-touch-off.jpg|ingen|miniatyr|Z-touch-off]]

==Dammsugare==
Dammsugaren är en DustControl DC2500. Den jobbar med en kombination av cykloneffekt och ett stort mikrofilter. Det är en industridammsugare som har rejäla genomskinliga plastpåsar man spänner fast med band längst ner på dammsugaren och enkelt byter. [http://dustcontrol.se/wysiwyg/Sverige/Archive_OLD_UI_Mobile/2500eng.pdf Manual]

===Byte av påse===
Lossa spännbandet som håller fast påsen, byt till en ny påse som ligger under dammsugaren och spänn fast den.

===På/avslagning av dammsugaren===
Dammsugaren startas från LinuxCNC på datorn. Det går även att välja att den ska startas automatiskt när spindeln snurrar igång.
[[Fil:Portalfräs dammsugare.jpg|ingen|miniatyr|Dammsugare DustControl DC2500 till CNC Portalfräs]]

===Dammsko===
Skall användas vid arbete i trä och andra material som bildar damm i luften. Monteras av genom att först dra upp metallröret för dammsugningen och sen dra dammskon mot fronten på maskinen. 

==G-kod==
Fusion 360 är ett bra program för att generera G-kod till Portalfräsen.

# Se till att koordinatsystemet i din fil stämmer överens med axlarna i portalfräsen (se bilden nedan). [[Fil:Portalfräs coordinate system.jpg|ingen|miniatyr]]
# Generera g-kod för LinuxCNC från Fusion 360 genom att högerklicka på din setup eller passes och tryck ''Post Process''.
# I ''Post Process''-inställningarna så måste du se till så att '''Radius Arcs''' är '''aktiverat''', och att '''Allow helical moves''' är '''avaktiverat'''. Om detta inte är fallet så kan LinuxCNC ge ett felmeddelande när den försöker läsa din fil.
# Överför g-kodsfilen till cnc-datorn (se separat stycke).

==Föra över filer till datorn==

För över filer genom att gå till http://10.20.0.61:8000/ när du är ansluten till makerspace nätverk. Där kan du ladda upp filer som hamnar direkt i mappen som linuxcnc visar när man ska öppna en fil.

Du kan även använda en USB-sticka. Datorn har usb-ingångar på höger sida. USB stickor hittas i ''/media/cnc/''.

==Styrsystem LinuxCNC==
Styrsystemet kontrolleras av LinuxCNC 2.8 på en dator som sitter på väggen utanför draperiet. 
[[Fil:Portalfräs styrdator cnc.jpg|ingen|miniatyr|Styrdator med skärm]]
När maskinen är korrekt inställd importerar du din G-kod i LinuxCNC, kontrollerar att det ser rimligt ut, flyttar fräshuvudet till startpunkten och sätter home för X, Y och Z axlarna. Slutligen startar du körningen härifrån. Det finns en mer detaljerad [http://www.linuxcnc.org/docs/2.7/html/gui/axis.html#_getting_started Getting started] för [http://www.linuxcnc.org/docs/2.7/html/ LinuxCNC] gränssnittet [http://www.linuxcnc.org/docs/2.7/html/gui/axis.html Axis] som används.

===Inloggning===
Logga in som användaren CNC Router och ange lösenordet som står på skärmens ram.
[[Fil:Portalfräs CNC router login.jpg|ingen|miniatyr|Inloggningsruta.]]
<br />

==Spindel==
 
<br />
===Manual===
<br />

===Hastigheter===
Styrs av G-code "M3 sXXXXX" där XXXXXX 6000-24000rpm.

<br />

===Byte av fräsverktyg===

#Stäng av CNC portalfräsen (400V) och i slå på "nödstoppet" i LinuxCNC
#Lossa muttern genom att använda en 21mm och 30mm fast nyckel och vrid den åt vänster (medurs sett uppifrån)
#Byt fräsverktyg
#Skruva fast muttern

==Städning==
Dammsug alla åtkomliga ytor, innanför drapperiet samt vid datorn.  Töm vid behov påsen till dammsugaren. Slå av 400V [[:Fil:Portalfräs manöverpanel.jpg|på manöverpanelen på fräsen]] och stäng ner datorn. Torka av skärmen och datorn med en ren och torr trasa.  

==Configuration==

This section contains information about how the CNC router is set up and configured.
You do not need to know this to use it, but it is useful for maintenance.

===Spindle VFD===

The Spindle VFD controller is a BD600 from Folinn. It supports up to 3200 Hz (despite the manual claiming only up to 600 Hz, due to export regulations) in its V/F mode. Sadly its vector control mode only seems to support up to 320 Hz (seemingly an undocumented limitation).

The spindle itself is a '''G-penny BST2.2MC-80-24K''' spindle specced at '''380v, 2.2 kw, 5.5A, 800 Hz, 24000 rpm''' for ER20 collets.

The BD600 VFD controller requires some configuration. Here is the one that was used during its initial set up. Note that the order of the commands is sometimes important:

{| class="wikitable" style="margin:auto"
! VFD Command !! Value !! Description
|-
|| F00.28 || 1 || factory reset
|-
|| F05.00 || 47 || map input pin S1: Emergency stop
|-
|| F05.01 || 1 || map input pin S2: Run
|-
|| F05.02 || 2 || map input pin S3: Reverse 
|-
|| F00.11 || 1 || frequency reference resolution: 0.1Hz. Required to allow more than 300Hz output frequency
|-
|| F00.00 || 2 || speed control mode: v/f control
|-
|| F00.01 || 0 || command source: keyboard
|-
|| F00.03 || 800 || Max output frequency: N Hz
|-
|| F00.04 || 800 || Max run frequency: N Hz
|-
|| F00.06 || 2 || set frequency source: AI1
|-
|| F00.10 || 800 	|| keypad setting frequency: N hz
|-
|| F00.14 || 0		|| acceleration time unit: seconds
|-
|| F00.12 || 5 		|| acceleration time: N sec
|-
|| F00.13 || 5		|| deceleration time: N sec
|-
|| F07.03 || 0011	|| LED Display running parameters: frequency
|-
|| F07.12 || 0		|| number of decimal places on speed display: 0 decimal places
|-
|| F02.01 || 2.2 || spindle rated power: N kW
|-
|| F02.02 || 800 || spindle rated frequency: N Hz
|-
|| F02.03 || 24000 || spindle rated speed: N rpm
|-
|| F02.04 || 380 || spindle rated voltage: N V
|-
|| F02.05 || 5.5 || spindle rated current: N A
|-
|| F02.37 || 2 || dynamic self learning
|-
|| RUN ||      || run self learning
|-
|| F00.01 || 1 || command source: terminal control
|-
|| F01.09 || 800 || stop DC braking at max frequency
|-
|| F01.10 || 0.3 || start braking after N seconds
|-
|| F01.11 || 100 || N% braking current
|-
|| F01.12 || 7  || apply DC break for N seconds when spindle stops
|-
|| F06.02 || 1 || enable output relay TA-TB-TC when speed is reached
|-
|| F06.03 || 3 || enable output relay RA-RB-RC when fault occurs
|-
|| F06.08 || 0.2 || delay time for relay TA-TB-TC, to avoid relay chatter
|-
|| F08.24 || 2 || range of frequency reached detection, in percent, to avoid relay chatter
|-
|| F00.17 || 8.0 || set carrier frequency to N kHz. Ostensibly reduces noise, but didn't seem to affect much
|}

==Att göra==
Vill du hjälpa till att förbättra CNC Portalfräsen finns [https://trello.com/b/TLbAdIix/portalfras-stockholm-makerspace uppgifter] på Trello. För att få tillgång till [https://trello.com/b/TLbAdIix/portalfras-stockholm-makerspace Trello-boarden] skriv ett meddelande i [[Slack]] kanalen #CNC

==Tänkta framtida förbättringar==
Inga av dessa förändringar är garanterade att göras. Vill du påskynda någon av dom kan du hjälpa till. Se [[CNC Portalfräs#Att g.C3.B6ra|Att göra]]

===Vakumbord===
Detta skulle hålla fast arbetsmaterialet med vakum så man inte behöver han en särskil platta att skruva fast sitt arbetsstycke i. Vakumpump finns inköpt.

===Fjärde axel===
En fjärde axel, "A" är planerad för att kunna rotera runt X-axeln. Hårdvara finns inköpt.
[[Fil:Fjärde axel cnc.png|ingen|miniatyr]]
<br />

===Fjärrkontroll 2.0===
En fjärrkontroll av typen MPG (Manual Pulse Generator), [http://www.vistacnc.com/b07_pendant_P1/pendant_p1A.htm VistaCNC P1A-SE] finns inköpt av en medlem och kan komma att installeras i framtiden. [http://www.vistacnc.com/manual_download/v3.3/iMach3_P1A-S_v3_3.pdf Manual].

==Bildgalleri==
<gallery>
Fil:Portalfräs.png
Fil:Portalfräs2.png
Fil:Kulmutterfäste.png
Fil:Mutterblock.jpg
Fil:Zaxel.png
Fil:Nuvarandez.jpg
Fil:Tidigareconfig.jpg
Fil:Portalfräs dammsko och spindel.jpg
Fil:Portalfräs fräsning med dammsko.jpg
Fil:Portalfräs dammsko lös.jpg
Fil:Portalfräs styrdator cnc.jpg
Fil:Draperi skiss.png
Fil:Industridammsugare.png
Fil:Fjärde axel cnc.png
Fil:Portalfräs wasteboard.jpg
Fil:Portalfräs framsida.jpg
Fil:Portalfräs dammsugare påsar.jpg
Fil:Portalfräs framsida.jpg
Fil:Portalfräs spindle off.jpg
Fil:Portalfräs spindle on.jpg
Fil:Portalfräs genom draperi.jpg
Fil:Portalfräs manöverpanel.jpg
Fil:Portalfräs dammsugare.jpg
Fil:Portalfräs dammsko.jpg
Fil:Portalfräs fräsverktyg.jpg
Fil:Portalfräs lämpliga fästskruvar.jpg
Fil:Portalfräs elektronikskåp med säkringar.jpg
Fil:Portalfräs CNC router login.jpg
Fil:Portalfräs chuck.jpg
Fil:Portalfräs damsko demontering.jpg
Fil:Portalfräs byta fräsverktyg.jpg
Fil:Portalfräs Kress spindel hastighet.jpg
Fil:Z touch probe.jpg

</gallery>

==CNC Portalfräsens Historia==
Denna fräs tillhörde Erik C, och det är från början ett hembygge från en medlem på elektronikforumet.com, som efter att personen byggde sin andra fräs blev slaktad på lite delar, och efter att han sedan flyttade utomlands såldes. Den hade då det mekaniska hyfsat klart, men det saknades bra linjärgejdrar på Y och Z, samt att singelmontaget av kulskruv på X var lite väl vekt. Under våren 2014 har Erik köpt nya linjärgejdrar till Y-axeln på portalen, och Erik C & Johan K  har bestämt 2014-09-12 för att byta ut den centermonterade kulskruven under portalen mot två stycken nya med dubbla förspända muttrar för att öka styvheten och minska backlash. Ny Z-axel är ritad och kommer tillverkas framöver, men den som finns är bra nog för att börja med.

När den är igång så kommer man att kunna bearbeta skivmaterial av plast, trä och [https://en.wikipedia.org/wiki/Non-ferrous_metal ickejärnmetaller] upp till en storlek av ca 80x100cm.

Under flera år pågick arbete med portalfräsen och arbetet intensifierades i CNC slutet av 2018 och början på 2019. Under våren 2019 är maskinen tillgänglig att använda för medlemmar med tillräcklig kunskap.

Under 2020 köpte föreningen portalfräsen (och många andra maskiner) från Erik C.

Under 2021 uppgraderades spindeln till en ny och mer kraftfull vattenkyld variant. Flera andra förbättringar gjordes också, så som att dammsugaren och spindelhastigheten kunde styras direkt från LinuxCNC.

Under januari 2025 uppgraderades spindeln igen till en ny och mer kraftfull variant. Denna med 8 poler istället för 4, vilket gör den kraftigare vid lägre varvtal. Detta då kullagrena i spindeln från 2021 hade börjat gå sönder, och detta ledde till glapp och vibrationer. I samma veva så behövde VFDn bytas ut.

==Ägandeförhållande==

Denna maskin ägs av Stockholm Makerspace.

[[Kategori:Metallrummet]]
[[Kategori:Plast]]
[[Kategori:Trä]]
[[Kategori:Metall]]
[[Kategori:Kunskaps- och säkerhetskrav]]