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_Entwurf (Runde 14): Der Text wird noch geschrieben; die Abschnitte können noch wachsen._
Die MC-1, wie sie konstruiert ist: Die Angaben in diesem Kapitel sind Konstruktionswerte. Jede gebaute Maschine soll bei der Inbetriebnahme vermessen und ihr Zwilling auf das Gemessene eingestellt werden (siehe Maschinenprofile).
Die MC-1 ist eine dreiachsige Tischfräsmaschine für Aluminium, Messing und technische Kunststoffe. Ihr Portal ist feststehend; der Tisch bewegt sich in Y, der Schlitten des Portals in X, die Spindel in Z.
| Verfahrwege X / Y / Z | 200 / 150 / 80 mm |
| Tisch | 300 × 220 × 35 mm, M6-Gewindebohrungen im 25-mm-Raster |
| Abmessungen, Breite × Tiefe × Höhe | etwa 508 × 490 × 564 mm, mit Motoren, Energieketten und Stellfüßen, ohne Schaltkasten |
| Masse | etwa 57 kg, ohne Schaltkasten |
| Rahmen | Aluminiumplatten 6061-T6, verschraubt |
| Linearführungen | HIWIN-Schienen HGR15 (6), Flanschwagen HGW15CC (12) |
| Kugelgewindetriebe | SFU1204 (12 mm, 4 mm Steigung), C7, in Lagereinheiten BK10 / BF10 |
| Motoren | NEMA-23-Closed-Loop-Schrittmotoren, 1,2–1,3 N·m (3), mit Klauenkupplungen |
| Spindel | 800 W, wassergekühlt, Ø65 × 195 mm, Spannzange ER11 |
| Schaltkasten | ein eigener Kasten neben der Maschine, auf ihrer rechten Seite |
Jede Achse ist ein Closed-Loop-Schrittmotor, der seinen Kugelgewindetrieb direkt über eine Klauenkupplung antreibt. Die Antriebe melden eine Störung auf einer Leitung: Die Alarmausgänge der drei Antriebe sind in Reihe an den Eingang für Motorstörung der Steuerung angeschlossen, sodass ein Antrieb, der eine Störung hat oder seine Spannungsversorgung verliert, die Maschine mit einem Alarm stoppt.
Die schnellsten Bewegungen der Konstruktion sind 3000 mm/min in X und Y und 1500 mm/min in Z.
Fünf induktive M8-Schalter markieren die Enden der Verfahrwege: je einer an jedem Ende von X und von Y, jeder auf einem eigenen Eingang, und einer am Z-Schlitten für beide Enden von Z. Die Schalter sind im Ruhezustand geschlossen (Öffner): Ein Drahtbruch oder ein lockerer Stecker wird als ausgelöster Schalter gelesen, sodass die Steuerung einen Alarm auslöst und die Referenzfahrt verweigert, statt in den Endanschlag zu fahren.
Die Referenzfahrt läuft zuerst in Z, dann in X und Y, jeweils zu ihrem positiven Ende (X+, Y+, Z+). Die Maschine muss nach dem Einschalten referenziert werden.
Der Z-Schlitten trägt die Spindel, etwa 6,35 kg. Solange die Antriebe mit Spannung versorgt sind, halten sie Z. Sind sie nicht mit Spannung versorgt (nach einem Not-Halt, einer Antriebsstörung oder einem Stromausfall), kann Z mit der Spindel langsam absinken.
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Zur Inbetriebnahme gehört ein Test bei ausgeschalteten Antrieben: Sinkt Z ab, erhält die Maschine einen Z-Motor mit Bremse oder ein Gegengewicht.
Die Spindel ist eine wassergekühlte 800-W-Motorspindel, Ø65 × 195 mm mit Spannzange ER11, zweipolig, bis zu 24.000 min⁻¹. Ein Spindelantrieb Huanyang HY01D523B (Frequenzumrichter, Eingang einphasig 220 V) betreibt sie; die Steuerung stellt seine Drehzahl ein und liest seinen Zustand über RS-485 durch ein galvanisch trennendes Modul. Eine Wasserpumpe kühlt die Spindel.
Die Steuerung ist ein Teensy 4.1 auf einer Trägerplatine T41U5XBB mit optoisolierten Eingängen. Sie führt Twinwrights eigenen Kernel aus, der mit dem seriellen Grbl-1.1-Protokoll kompatibel ist, und ist über USB mit dem Computer verbunden.
| Eingang | Was daran angeschlossen ist |
|---|---|
| Endschalter | X−, X+, Y−, Y+ und Z, fünf Eingänge |
| Messtaster | der Werkzeuglängensensor und der Messtaster |
| Not-Halt | der zweite Kontakt des Not-Halt-Tasters |
| Motorstörung | die Alarmausgänge der drei Antriebe und das Störungsrelais des Spindelantriebs, in Reihe |
| Zyklusstart, Vorschub halt | die Taster SB2 und SB3 am Schaltkasten |
Das Netz läuft über einen Leitungsschutzschalter. Ein 24-V-Netzteil ist immer eingeschaltet: Es versorgt die Steuerung, die Sensoren und den Steuerstromkreis, sodass die Steuerung mit dem Computer verbunden bleibt und den Not-Halt meldet. Ein Schütz (KM1) schaltet die 48-V-Versorgung der Antriebe, den Spindelantrieb und die Pumpe.
Vier Taster Ø22 an der Tür des Schaltkastens, von vorn gesehen:
| links | rechts | |
|---|---|---|
| obere Reihe | SB1 Einschalten (grün) | SB0 Not-Halt (rot) |
| untere Reihe | SB2 Zyklusstart (grün) | SB3 Vorschub halt (gelb) |
!) tut: Die Achsen halten kontrolliert an, die Spindel läuft weiter. Er sitzt unter dem Not-Halt, sodass eine Hand, die den Not-Halt verfehlt, Vorschub halt trifft und nicht Zyklusstart.~) tut.
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Der Werkzeuglängensensor sitzt hinten links am Tisch, gehalten von zwei M6-Schrauben im Raster; er belegt die Ecke des Arbeitsbereichs bei etwa X 0–57, Y 130–150 mm. Der Werkzeuglängensensor und ein Messtaster teilen sich den Messtastereingang der Steuerung.
Mit Z oben liegt die Spitze eines Werkzeugs, das 15,5 mm aus der Spannzange ragt, 80 mm über dem Tisch und die Spindelnase 130 mm. Die Spitze eines längeren Werkzeugs liegt um dessen zusätzliche Länge tiefer. Ein in einer ER-Spannzange gehaltener Messtaster ist von der Mutter bis zur Messtasterspitze meist 60–90 mm lang: Mit Z oben kommt ein solcher Messtaster nur über niedrigen Aufspannungen frei, bei einem Messtaster von 70 mm etwa 20 mm über dem Tisch.
Studio prüft das für Sie: Wenn Sie das Werkstück einrichten, ein Werkzeug wechseln oder die Werkzeugtabelle bearbeiten, vergleicht es den höchsten Punkt der Aufspannung mit der Spitze jedes Werkzeugs bei Z oben und sagt, welches Werkzeug nicht freikommt und um wie viel.
Die M6-Bohrungen des Tisches im 25-mm-Raster nehmen Spannpratzen, eine Grundplatte oder einen Schraubstock auf. Der Zwilling kennt einen selbstzentrierenden 75-mm-Schraubstock auf einer 10 mm dicken Aluminium-Grundplatte, Parallelunterlagen, Spanneisen, doppelseitiges Klebeband und ein Prisma.
Die obigen Konstruktionswerte sind an jeder gebauten Maschine zu prüfen, und ihr Zwilling ist auf das Gemessene einzustellen:
Wie der Zwilling die gemessenen Werte übernimmt: Maschinenprofile.