Motorantrieb für die X-Y-Z-Achse der Fräsmaschine

07.01.2022 13:37
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#1 Motorantrieb für die X-Y-Z-Achse der Fräsmaschine
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kjs
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x-y-z-driver.jpg - Bild entfernt (keine Rechte)
Faulheit siegt!

Material: 12€
1 Getriebemotor, 12V, 100UPM, Kurzschlußstrom ≤2,1A (25GA370)
1 Regler, min. 12V/3A, Pulsbreitenmodulator (ZK-MG/ZK-PP2K)
1 Taster, 2*UM, mit Mittelstellung AUS! (22*26mm)
1 Schalter, 2*UM, ohne Mittelstellung (22*26mm)
1 Gehäuse, PLA, gedruckt
1 Netzteil, 12V/2,5-3A, Steckernetzteil
1 Hohlbuchse, 5,5/2,1mm, Einbau mit M8 Gewinde
1 Anschlußtopf, PLA, gedruckt
1 Motoranschluß, Aluminium (Stahl), Ø15*40-42mm
1 Senkkopfschraube, Stahl, M4*20-25mm
2 Madenschraube, Stahl, M3
4 Senkkopfschraube, Stahl, M4*25-30mm (Gehäuse)
2 Schraube, Stahl, M3*8mm
x Schaltdraht, min. 1mm², verschiedene Frben


Beschreibung

Nein, brauchen tut man das nicht unbedingt aber es ist schon angenehm wenn man schnell verfahren oder langsam und gleichmäßig fräsen kann. Deshalb sollte es aber eine preiswerte Lösung werden ohne viel Umbau.
Da ich nicht an alle Achsen Motore mit Getrieben und Endschaltern und Freilaufkupplungen und Kabelbaum montieren wollte kam nur eine Lösung mit Antrieb über die Handräder in Frage. Die Betätigung ist über einen Tastenschalter vorgesehen. Wenn man den gedrückt halten muß vergißt man nicht so leicht daß es irgend wo ein Ende gibt.

PDF: Diese Anleitung ist als Teil von DE_Fraesmaschinen-Zubehoer-Anleitung-Vx.pdf auf meiner Webseite zu finden.

This work is licensed under a / Dieses Werk ist lizenziert unter der Creative Commons Attribution 4.0 International license


Anschluß an die Handräder

Es wurde ein Anschlußtopf in Tinkercad entworfen und dann im 3D-Drucker ausgedruckt. Nur auf das Handrad stecken und er hält sich an der Kurbel fest.

Da die Motorwelle nur 10mm kurz ist mußte aus einem Stück Aluminium ein Anschlußadapter, 15mm Durchmesser, gefertigt werden. Dieser hat auf einer Seite ein M4 Gewinde und auf der anderen Seite eine 4mm Bohrung (10+mm tief) sowie ~4mm vom Ende zwei um 90° versetzte M3 Gewinde für Madenschrauben. Mit diesen wird der Adapter auf der Motorwelle verschraubt. Der Topf wird mit einer M4 Senkkopfschraube am Adapter befestigt. Damit er sich nicht verdrehen kann hat der Anschlußadapter eine D-Form und zur Sicherheit ist auch etwas Schraubensicherungslack auf der M4 Schraube gelandet. Die Abflachung habe ich nur gefeilt weil Fräsmaschine aufbauen und vor allem hinterher wieder putzen......

Motoranschluß
motor-coupler.png - Bild entfernt (keine Rechte)

Der Anschlußtopf für die Handräder
cup.jpg - Bild entfernt (keine Rechte)


Gehäuse

Da ich keine Lust hatte wieder mal auf eine Sendung aus China zu warten und diese Art Gehäuse von europäischen Händlern mit enormen Aufschlägen verkauft werden habe ich das Gehäuse einfach 3D gedruckt. Da sind dann auch gleich alle Ausschnitte und Bohrungen mit drin. Nur gerade mal so groß wie es sein muß ist es dann auch noch. Die Druckzeit ist bei meinem Einstiegsdrucker zwar unterirdisch aber er hat es wie immer über Nacht geschafft.

Das Gehäuse für den Antrieb und die Elektronik
enclosure.jpg - Bild entfernt (keine Rechte)

Die M4 Senkkopfschrauben zur Deckelbefestigung sitzen in Gewinden die nur in das Plastik geschnitten wurden. Eigentlich sind da in meinem Tinkercad "Gehäusebaukasten" Gewindehülsen vorgesehen aber wenn man nicht 100 Mal rumschrauben muß hält es auch so recht gut. Daß die Nut und Feder Verbindung etwas straff sitzt ergibt sich aus dem groben Druck mit 0,4mm Druckbreite.


Drehzahlregler

Als Regler wird eine fertige Baugruppe chinesischen Ursprungs verwendet. Außen herum braucht man nur noch einen 2-poligen Taster, einen 2-poligen Umschalter und eine Anschlußbuchse um das zu vervollständigen.

Schaltbild
schematic.png - Bild entfernt (keine Rechte)

Nein, Anzeige hätte ich nicht gebraucht, Striche am Drehknopf tun es auch, aber die Baugruppe hat 2 Vorteile. Billiger als ohne Anzeige (Aliexpress ZK-MG: 3,26€ inkl. Porto!) und mit Encoder statt Potentiometer.

Die Schaltfrequenz habe ich von der normalen Einstellung von 20kHz auf 14kHz herunter gedreht. Irgend wie lief der Motor da sauberer.

Die möglichen Regler (links der verwendete), billiger als ohne Anzeige
controller.jpg - Bild entfernt (keine Rechte)

Jetzt noch alles einbauen und verdrahten und fertig zum Einsatz. Schluß mit ungleichmäßigem Vorschub!

Deckel zu. Jetzt kann der Rauchgeist nicht mehr raus
controller-box.jpg - Bild entfernt (keine Rechte)


Einstellen des ZK-MG Controllers

Ein- Ausschalten durch kurzen Druck auf den Einstellknopf. Die Anzeige zeigt das Tastverhältnis des Pulsbreitenmodulators an.

Programmierung durch langen Druck auf den Einstellknopf. Umschalten auf den nächsten Punkt durch kurzen Druck.
Anzeige Lxx: Untergrenze des Einstellbereichs (bei mir 25)
Anzeige Hxx oder 100: Obergrenze des Einstellbereichs (bei mir 100)
Anzeige Fxx: Frequenz des Pulsbreitenmodulators (bei mir 14)
Einstellen des gewünschten Wertes durch drehen des Knopfes. Speichern und zurück mit langem Druck.

Hat man einen Getriebemotor mit höherer maximaler Drehzahl als man möchte kann man die Obergrenze (Hxx) reduzieren. Die 100UPM sind weniger gängig als 130UPM.


Anmerkungen

Die für den Druck verwendeten STL Dateien sind im Unterverzeichnis 3D-files auf meiner Webseite als zip Archiv zu finden: milling-motor.zip. Und nein, die STL sind ohne meine Initialen.

Den Antriebstopf muß man eben den Gegebenheiten, sprich Handraddurchmessern, anpassen. Er ist nur als Beispiel gezeigt sollte aber eigentlich auf alle 80mm Handräder der China Inc. passen. Natürlich kann man den Topf auch aus Aluminium drehen aber der Durchmesser geht auf meiner Bonsai-Drehe nicht, 10mm zu groß, und wozu hat man einen 3D-Drucker im Haus und das Gehäuse aus Alu fräsen wäre ein Ewigkeitswerk geworden. Motor, Taster, Schalter und Elektronik lagen ja schon lange rum aber die ursprünglich geplante Fertigung aus Aluminium hatte den Bau verhindert.


Verwendete Maschinen:
Anycubic 3D Drucker i3 Mega S
robbe Drehbank romat Vario 300
Skil-USA Ständerbohrmaschine 3320 (vormals 120V) umgebaut auf regelbaren 180V Gleichstrommotor


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08.01.2022 15:37
avatar  Miles
#2 RE: Motorantrieb für die X-Y-Z-Achse der Fräsmaschine
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Wirklich cool, was Du da baust. Ich liebäugel mit einem Lowrider2 Nachbau. Platz im Keller hätte ich ja jetzt...
Aber da braucht man auch einen 3D-Drucker, weil man viele Teile selber drucken muss.


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08.01.2022 15:39
avatar  kjs
#3 RE: Motorantrieb für die X-Y-Z-Achse der Fräsmaschine
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kjs
Admin

Da hätteste zuschlagen müssen als mein Drucker gerade mal 139€ inkl Versand gekostet hat, auch nach A. Jetzt kostet er wieder 208€.


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08.01.2022 15:59
avatar  Woody
#4 RE: Motorantrieb für die X-Y-Z-Achse der Fräsmaschine
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Administrator

Trotzdem für einen 3D-Drucker noch immer mehr als erschwinglich, wenn man bedenkt, dass diese Geräte vor ein paar Jahren nicht unter 1.000€ zu kriegen waren.

Aber Vorsicht, das Ding birgt erhebliches Suchtpotential ;-)


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