Einweihung

Am 18.110.19 war es endlich soweit. Trotz Kinderkrankheiten stellten wir die Maschine der Öffentlichkeit vor.

Erschienen waren von unserer Schulleitung Herr Kiefer und Herr Altpeter.

Auch die beteiligten Firmen waren eingeladen. Herr Pukalla von der Firma Framas brachte gleich noch seine Azubis mit, was uns besonders freute.

Wie es sich für eine Generalprobe gehörte, ging unser zweiter Fräsversuch schrecklich schief.

Unsere Maschine fuhr irgendwo im Nirvana herum und krachte auch noch gegen eine Spannpratze.

Wir vermuten, dass elektrostatische Aufladungen daran schuld sind und lernten diese nicht zu unterschätzen.

Des Weiteren brachte uns der Crash die Erkenntnis, dass unsere Maschine wohl auch gegen Stahl nicht ganz chancenlos ist, wenn man nur vernünftig an diesen Werkstoff ranfährt. Ein angebrachtes Erdungskabel soll solche Nirvanafahrten nun in Zukunft verhindern.

Jedenfalls hat das im nächsten Versuch nach dem Anbringen eines Erdungskabels ganz gut geklappt, wie man auf dem Bild sehen kann.

Gefräst (eigentlich graviert) haben wir das Logo unserer neuen Arbeitsgemeinschaft, deren Gründung wir noch gleich bekanntgaben. Und zwar sind nun in Sachen Formel 1 unterwegs.

PS: Warp ist das Synonym für Dynamik, Schnelligkeit und Innovation. TEK steht für unsere Begeisterung für Technik. Sponsoren sind gerne willkommen und können sich bei Steffen.Schmitt@warp-tek.de melden.

Hier geht es zur Homepage, die in der nächsten Zeit eingepflegt werden muss.

Spätsommer

Leider geriet unser Projekt ins Stocken. Da für verantwortlich sind zum einen organisatorische Gründe. Im neuen Schuljahr war stundenplantechnisch die Arbeit in unserer Arbeitsgemeinschaft nicht mehr so möglich wie im alten Schuljahr. Wir können nur noch in der unterrichtsfreien Zeit arbeiten. An einem Samstag haben wir die Schrittmotoren angeklemmt und die Maschine provisorisch laufen lassen. Bei diesem Provisorium hat uns Herr Sammel geholfen, der ein absoluter Linux Freak ist. Auf dem Bild ist rechts seine Hand zu erkennen.

Dass auf dem nachfolgenden Video alles wackelt liegt daran, dass wir hier an Grenzen der Fräse gingen und der Montagetisch auf Rollen steht.

Leider mussten wir an diesem Tag feststellen, dass die Z-Achse stockte, weil das Teil, das die Mutter der Kugelumlaufspindel aufnimmt, wohl nicht richtig eingebaut war.

Von der Firma PSB bekamen wir das Angebot, dass diese die 230-Volt-Verkabelung in unserem Schaltschrank vornimmt. Dieses Angebot konnten wir nicht ausschlagen. Schließlich dürfen diese Arbeiten nur Fachleute machen.

Am 21.09 hat unser Lehrer die Hausmesse der Firma Sorotec besucht, wo wir schon einmal vor einem Jahr waren.

Dort konnte er mit Christian Knüll sprechen, dem Entwickler der Software Estlcam, der als Realschüler in der achten Klasse Motoren programmierte.

Mit Legosteinen und M3 Gewindestangen baute er eine erste „Fräsmaschine“. Unzufrieden über die damals noch nicht ausgereiften Steuerungssysteme begann er damit eigene Steuerungen zu entwickeln.

Das Ergebnis ist eine günstige, einfach zu bedienende und für das Geld erstaunlich leistungsfähige integriete Steuer- und Camsoftware.

Er freute sich, dass auch wir mit Estlcam arbeiten werden und bot seine Hilfe an.

Auf der Messe stellte er eine Platine vor, mit der unsere vorhandene stepcraftmaschine einfach auch mit Estlcam angesteuert werden könnte. Der Umbau würde nicht mehr als 40.- Euro kosten.

Den Schaltschrank haben wir nun in den Ferien!!! abgeholt und sogleich damit begonnen, diesen mit der Maschine zu koppeln. Die Verdrahtung der Endstufen und Platine war relativ einfach.

Kevin musste allerdings den Arduino nochmals neu einrichten, bevor die Maschine lief.

Mit Estlcam erzeugten wir ein einfaches Fräsprogramm für eine Kreistasche, um zunächst Späne zu produzieren.

Die Verdrahtung der Platine und der Endstufen bis zur Produktion des ersten Span, hat keine drei Stunden gedauert.

Das Video zeigt unseren ersten Fräsversuch mit noch relativ geringer Geschwindigkeit.

Aber die Maschine läuft.

Kein Fake: Das Rohteil aus Aluminium hat Paul selbst gegossen!!!

Das folgene Video zeigt die Genauigkeit unserer Maschine:

Unser vorläufiges Fazit:

Mit viel Begeisterung, und Energie haben wir für weniger als 1900 Euro eine komplette und funktionierende CNC-Fräsmaschine gebaut, die für den schulischen Betrieb ausreichend sein müsste. Da wir die Maschine kennen, können wir etwaige Reparaturen selbst erledigen.

Machbar war dies, da uns die Betriebe PSB, Framas, Polytools und Ergofit sowie die Stiftung Pfalzmetall unterstützten

Eingekauft haben wir dabei ausschließlich bei deutschen Firmen.

Die Maschine bietet viel Potenzial zur Weiterentwicklung:

Der Eigenbau einer Minimalmengenschmierung, einer Kantentastplatte zur Werkzeugvermessung und einer Vakuumspannplatte stehen noch auf der Agenda.

Auch haben wir noch für wenig Geld ein kabelloses Keypad gekauft, das wir mit unserer Steuersoftware Estlcam als elektronisches Handrad nutzen wollten.

Ferner haben wir unseren Schaltschrank schon so ausgelegt, dass unsere Maschine schnell mit einer Drehachse aufgerüstet werden könnte und wir damit eine Vier-Achs-Fräsmaschine bekämen. Für die dazu notwendige Software WINPC und Deskproto haben wir alte Lizenzen. Zu gerne würde Paul Fusion nutzen, was mit WINPC machbar sein müsste. Hierzu hat uns Christian Knüll noch einen Postprozessor in Aussicht gestellt, damit das auch eventuell mit Estlcam testen könnten.

Des Weiteren wäre noch die von Vincent zusammengelötete Platine vom Arduinoclup anzuschließen und zu testen.

Außerdem müssten jetzt Einsatzmöglichkeiten inkl. Arbeitsanleitungen erarbeitet, und die Maschine dokumentiert werden.

Mit dem erworbenen Wissen und den geknüpften Kontakten könnte auch noch ein CNC-gesteuerter Plasmaschneidmaschine in Angriff genommen werden.

Wie die Maschine nun aber weiterentwickelt wird, steht leider in den Sternen, da unser Lehrer nochmals an die Uni zum Studieren geht.

Mai / Juni

In den letzten Wochen standen jede Menge Kleinarbeiten auf unserer Agenda.

In den Portalstützen und der Stirnplatte der Z-Achse mussten noch die Gewindelöcher für die Lagerschalen gebohrt werden.

Die nachfolgenden Bilder zeigen Schüler der BF1 Metall, die uns dabei tatkräftig unterstützten.

An dieser Stelle möchten wir den Jungs ausdrücklich unseren Dank aussprechen:

Ohne Euch wären wir jetzt nicht so weit!!!

Unten sieht man Dustin Dully, das ist der kreative Typ, der uns unser Logo gestalt hatte.

Des Weiteren haben wir unsere Maschinengrundplatte noch mit kaltgezogenem Flachstahl verstärkt.

Diese Streben wirken nicht nur der Durchbiegung der Platte entgegen, sie schützen auch die seitlichen Linearschienen vor Verschmutzung durch Frässpäne.

Auch hier mussten wieder etliche Löcher mit der Handbohrmaschine gebohrt werden.

Wenn man die Linearschienen und die Fußplatten einrechnet mussten so insgesamt 72 (!!!) Gewindesacklöcher hergestellt werden. Das ging durch Abbohren in das gut zerspanbare Aluminium aber relativ leicht. (Anmerkung: Bei der ganzen Fertigung sind alle Gewindebohrer ganz geblieben, auch passten alle Löcher, obwohl unser Lehrer kaum was selber bohrte).

Unser Bild zeigt Sebastian Schaaf aus der BF1, der die Löcher der seitlichen Streben abbohrt.

Dann stellte sich erst beim Zusammenbau heraus, dass vorgesehene Schmiernippel der Kugelumlaufspindeln, bzw. der Linearwagen nicht erreicht werden konnten. Hier mussten wir die Nippel entweder ummontieren oder Zugänge schaffen, so dass die Nippel mit der Fettpresse erreicht werden können. In die Portalstützen hat z. B. unser Lehrer auf der Bandsäge kurzfristig Langlöcher reingesägt. Vielleicht hätte es auch Sinn gemacht, wenn wir vorher über eine Zentralschmierung nachgedacht hätten.

Außerdem musste die oberflächengehärtete Kugelumlaufspindel für die Y-Achse in der Länge gekürzt werden.

Die nachfolgenden Bilder zeigen, wie Herr Meier dabei vorgegangen ist.

Er hat ein 18 mm Wasserleitungsrohr längs dreimal geschlitzt. So hatte er sich sehr einfach eine Spannhülse gefertigt, damit er die Gewindegänge der Spindel beim Spannen nicht beschädigt. Die Kugelumlaufmutter hat er dann mit der Hand gegen die weichen und ausgedrehten Backen seines Keilstangenfutters festgekontert.

Der Lagerzapfen ließ sich dann relativ leicht auf seiner altehrwürdigen VDF-Drehmaschine drehen, wie man sehen kann, sogar passgenau.

Auch unseren Schaltschrank gingen wir an.

Das nächste Video zeigt in einem kurzen Ausschnitt, wie wir die Frontplatte frästen und gravierten.

Kurz vor den Ferien haben wir dann noch ein Video gemacht, indem man die Führungen und die Kugelumlaufspindel im Einsatz sehen kann.

Mit diesem Video wollte sich unser Lehrer bei Herrn Dold für seine fachliche Hilfestellung bedanken.

Außerdem sind wir einfach begeistert wie gut dessen Teile laufen.

Nachdem wir am Freitag den 28.06 die Zeugnisse erhalten haben, gingen wir nochmal in die Werkstatt und machten letzte Montagearbeiten an den Schrittmotoren, so dass wir zu der Mechanik sagen können:

Wir haben fertig!!!

Nicht fertig geworden ist leider die Elektronik. Die ist wie man auf den Bildern sehen kann noch nicht ganz verkabelt.

Mit Stolz auf das bisher Erreichte und einem großen Dank an alle Helfer und Ratgeber, wollen wir uns nun für eine längere Zeit in die Sommerferien verabschieden.

April

Im April standen Fräs- und Bohrarbeiten und Ferien auf dem Programm. Gefräst haben wir unter anderem die Verbindungsplatte der Portalstützen. Diese musste exakt auf die richtige Länge gebracht werden.

Auf dem Bild sieht man wie Angelique diese Verbindungsplatte auf der altehrwürdigen Kunzmann-Fräsmaschine der BBS Pirmasens fräst. Der Unterschied zwischen Gegen-und Gleichlauffräsen war für sie im wahrsten Sinne des Wortes greifbar.

In den Ferien hat uns die Firma Märdian aus Hinterweidenthal kurzfristig mit Fräsarbeiten bei einem Bauteil der Z- Achse geholfen.

Beim Zusammenbau bemerkte unser Lehrer einen groben Fehler, den ersten übrigens:

Er hat die Kugelumlaufspindel der Z-Achse falsch eingekauft. Ursprünglich war geplant, die Kugelumlaufspindel jeweils an den Stirnseiten der Hubplatte mit einem Los- und einem Festlager zu lagern. Alle Teile sind schon vorhanden und gebohrt.
Wie man auf dem Video erkennen kann, ist die Spindel aber zu kurz. Der Fehler kommt davon, dass diese Spindel von einem anderen Lieferant als die bereits vorhandenen kommt und dessen Längenangabe nicht die Gewindelänge, sondern die Gesamtlänge ist.

Diesen Fehler nimmt unser Lehrer auf seine Kappe. Er hätte 100 mm mehr bestellen, diese Spindel dann auf passende Länge abschneiden und einen neuen Absatz andrehen müssen. Die Spindel ist zwar oberflächengehärtet, aber das hätte er schon hinbekommen, sagt er jedenfalls.

Beim Zusammenbau, hat er aber gemerkt, dass eine neue Spindel (kostet in der vorliegenden Qualität gar nicht mal so viel) vielleicht gar nicht notwendig ist. Sein Gedanke ist nämlich folgender:

Wenn man die Spindelmutter mit ihrem Spannblock fast ans Ende der Spindel anschraubt, werden die radialen Kräfte von der spielfreien Spindelmutter abgefangen. Die Kugelumlaufmutter lagert die Spindel. Momentan ist diese ziemlich nah am Festlager befestigt. Es wären also nur vier neue Bohrungen für den Spannblock notwendig.

Es würde sich zwar mit einem relativ einfachen Bauteil ein Lager anbringen lassen. Aber Herr Meier meint, dass nach seinem Bauchgefühl das nicht notwendig ist. Herr Märdian, der uns die Nut in die Hubplatte fräste, gibt ihm dabei Recht. Sollte sich das als Fehleinschätzung herausstellen, werden wir lediglich eine neue Spindel benötigen, diesmal mit der richtigen Länge.

Im Übrigen sind wir mit der Qualität der wellenunterstützten Linearführungen nicht so zufrieden, insbesondere dann, wenn man die Qualität der Führungsschienen unserer X-und Y-Achsen dagegen hält. Herr Meier hofft, dass er vielleicht irgendwann sogar eine völlig neue, verbesserte Lineareinheit für die Z-Achse bauen kann.

Das Video zeigt, wie sich unsere Z-Achse auch mit einem schwachen Akkuschrauber bewegen lässt.

März

Der März war wohl unsere bisher produktivste Zeit. Die von uns in Auftrag gegebenen Teile kamen von den Firmen zurück, so dass wir sofort mit Bohr- und Montagearbeiten beginnen konnten.

Die Grundplatte sieht so erlesen aus, dass wir uns Gedanken machen, wie wir die tolle Oberfläche schützen. Das hat Polytools einfach klasse gemacht. Die von der Firma Framas gefrästen Portale wollen wir später selbst noch mit Schleifvlies aufpeppen.

Herr Meier spannte bei den Montagearbeiten kurzfristig auch mal Schüler aus den Flüchtlingsklassen mit ein, die z.T. erstmals überhaupt mit Metall arbeiteten.

Des Weiteren standen Besuche in den Firmen Ergofit und Framas auf der Agenda. Ebenso waren wir bei dem Girlsday als Botschafter mit im Boot. Hier lernten zwei Mädchen die vorhandene Stepcraft- CNC-Fräsmaschine kennen, indem Sie sich Namensschilder frästen.

Vincent hat die Steuerplatine vom Arduinoclub aus zig Einzelteilen zusammengelötet. Leider hat er vergessen Bilder zu machen.

Als der Osterbasar an der BBS stattfand hatten wir zwei Stunden frei, damit wir diesen besuchen konnten. Wir hatten mehr Lust auf Werkstatt, daher überraschten wir unseren Lehrer, der gerade Teile für das Portal vorrichtete. Mit Elan gingen wir in dieser Zeit an die Montage des Portals und der Längsführungen zur Y- Achse.

Das Video zeigt wie schön die Führungen laufen.

Wir sind richtig stolz auf das Erreichte. Alles hat bisher gepasst. Unser Konzept, dass wir ausgehend von einer genau gefrästen Grundplatte unsere Maschine aufbauen, scheint aufzugehen. Das Ausrichten erscheint mit genügend Anschlagsflächen und Ausrichtbohrungen momentan kinderleicht. Kurzum, momentan macht es richtig Spaß die Maschine wachsen zu sehen.

Wir hoffen dass unser Konzept für die Spindellagerungen uns ebenso wenig Probleme bereiten. Denn so langsam läuft uns auch die Zeit davon, in diesem Schuljahr noch fertig zu werden.

Februar

Mit der Gewissheit, dass unsere Steuerung mit Estlcam läuft und der Aussicht, dass wir WINPC ans Laufen kriegen, haben wir uns mit Hochdruck der Mechanik gewidmet.

Bestellt wurden die Kugelumlaufspindeln und die Führungsschienen, deren Lieferung wir spätestens Mitte März erwarten. Die Konstruktionszeichnungen für die Grundplatte, die Stirnplatten und die Portalstützen sind zwar nicht DIN gerecht, aber soweit fertig dass nun

endlich (!!!)

Späne fliegen. Dazu haben wir am 12. Februar die Firma PSB besucht, die uns die Stirnplatten lasern. Die Lagersitze 30H7 für die Kugelumlaufspindel werden wir mit einer Reibahle wohl selbst fertigstellen können.

Die Firma Polytools fertigt uns die riesige Grundplatte. Diese Platte ist so groß und schwer, dass man schon zu zweit sein muss, um diese Platte zu wuppen.

Die Firma Framas fertigt uns die beiden Portalstützen. Von dort kam dann auch noch die Idee, dass man auf die Teile noch das jeweilige Firmenlogo eingravieren kann. Wir fanden die Idee super. So wird später auch nach außen getragen, wer, was gefertigt hat.

Da wir am 19. 02 verhindert waren, besuchte unser Lehrer die Firma Ergofit alleine und sprach mit Herrn Hollerith, der sich auch im Arbeitskreis Schule-Wirtschaft engagiert. Die Firma Ergofit wird uns die Verbindungsplatte zwischen der Y- und der Z- Achse fräsen. Ein relativ kleines Teil, das am Schluss löchrig wie ein Schweizer Käse sein wird. Da wir selbst auch noch in der Werkstatt was machen wollen, haben wir mit den Firmen vereinbart, dass diese lediglich die Bohrungen anzentrieren. Unser Lehrer sagt, dass wir den Rest dann schon hinbekommen werden.

25. Januar 2019 | Abend der offenen Tür an der BBS Pirmasens

Für diesen Abend haben wir uns vorgenommen, unsere Steuerung zu testen und dies auch zu präsentieren.
Wenige Tage zuvor hatten wir unsere Steuerung provisorisch verkabelt. Kritisch begutachtet wurde das Ganze von Herrn Eisenbarth, einem pensionierten Lehrer der BBS Pirmasens, dem wir an dieser Stelle recht herzlich danken. Kurz bevor die Türen der BBS geöffnet wurden, wurde uns klar, dass unsere Steuerung mit WINPCNC nicht so laufen würde, wie wir uns das vorgestellt haben. Zu spät bemerkten wir, dass die Takt und Richtungssignale am 25 poligen LPT Port in WINPCNC und unserer Steuerplatine vertauscht sind. Eine Umbelegung in unserer Steuersoftware war nicht möglich. Offensichtlich ist gerade diese PIN Belegung mit WINPCNC verheiratet. Kurzerhand steckten wir das vorhandene Estlcam Modul auf, installierten die Software und siehe da, unsere Schrittmotoren machten das was wir wollten. Das Ganze dauerte nur wenige Minuten und war viel einfacher als wir dachten. So konnten wir uns beruhigt zurücklehnen und warteten auf die Kommentare und Fragen der Besucher. Wir jedenfalls hatten den Eindruck, dass unser Projekt gut ankam. Die Lösung, um mit unserem Aufbau zukünftig sowohl Estlcam, als auch WINPCNC zu nutzen, ist recht einfach. Wir benötigen lediglich einen 25 Poligen Adapter, bei dem wir die PINs mechanisch umklemmen können. Bedanken wollen wir uns noch bei Herrn Letmathe, von dem wir uns im Vorfeld gut beraten fühlten und der Fragen an diesem Tag schnell beantwortete.
Unser Schema und Verdrahtungsplan werden wir in einigen Tagen hier veröffentlichen.

Januar

Am 4. Januar besucht unser Lehrer kurzfristig auf eigene Faust die Firma Dold im Kinzigtal. Diese Firma hat ein Baukastensystem zum Bau von CNC-Fräsen entwickelt. Er gibt uns wertvolle Tipps, die unseren Entwurf zur Mechanik nochmals geringfügig verändern. Durch seine Anregung haben wir eine einfache Lösung für den Fall bekommen, falls unsere Maschine klemmen sollte, wenn für die X-Achse nur eine Antriebsspindel eingesetzt wird.

Dezember

Unsere Steuerung nimmt Konturen an.

Am 7. Dezember wurde das bestellte Elektronikset von der Firma Letmathe geliefert. Deren MDLCNC Modul müsste in der Lage sein, mit WINPC zurechtzukommen. Da an der BBS eine alte WINPC- Lizenz nicht mehr gebraucht wurde, bekamen wir diese quasi umsonst. Die Kosten für das Update hielten sich in Grenzen. Gegönnt haben wir uns bei unserer ersten Bestellung auch noch ein elektronisches Handrad. Ein ebenfalls bestelltes Estlcam Erweiterungsmodul, soll uns in die Lage versetzen, alternativ auch Estlcam als Steuersoftware zu benutzen. Das Elektronikset haben wir sicherheitshalber gleich noch um eine Endstufe und einen Schrittmotor erweitert, um die x- Achse auch mit zwei Spindeln betreiben zu können.

November

Die Treffen in dieser Zeit waren geprägt von zum Teil leidenschaftlich geführten Aussprachen, als es um die Zielsetzung zur Mechanik und Steuerung unserer Maschine ging. Bei der Steuerung einigten wir uns auf den Kompromiss, dass unsere Maschine sowohl mit WINPC, als auch mit Estlcam angesteuert werden kann. Dadurch sind wir in der Lage, dass wir in der CAM Programmierung sowohl Fusion 360, als auch das etwas einfachere Estlcam benutzen können. Ein Umswitschen soll möglichst schnell vonstattengehen.

Die Mechanik nimmt erste Konturen an. Gewünscht wurde von unserem Lehrer ein Arbeitstisch, der einen schnellen Wechsel auf andere zu fräsende Werkstücke garantiert. Zum ersten Mal kommt der Gedanke einer massiven Tischplatte auf, um diese herum soll die weitere Mechanik gebaut werden. Diese Tischplatte soll ein Höchstmaß an Stabilität und Genauigkeit gewährleisten. Aber wer sollte uns diese Aluplatte mit den Abmaßen von 800 x 600 x 38 mm fräsen? Wir waren skeptisch.

Am 13. November besuchten wir die Fa. Polytools in Donsieders. Dort wurden wir mit offenen Armen von dem Ausbilder, Herrn Oppermann empfangen. Unser Lehrer war sichtlich erfreut, viele ehemalige Schüler und Bekannte zu treffen, die dort als Feinwerkmechaniker arbeiten. Wir selbst waren überrascht von den vielen leistungsfähigen CNC Maschinen die dort standen und der modernen hellen und sauberen Fertigungshalle. Gefreut haben wir uns über die Zusage von Polytools, uns diese riesige Tischplatte zu fräsen.

Es gibt nur wenige Betriebe, die Platten mit diesen Ausmaßen, in der von uns gewünschten Genauigkeit fräsen können. Unser Fazit: Ein toller Betrieb.

Am 27. November konnten wir leider einen bereits vereinbarten Besuchstermin bei der Fa. Framas nicht wahrnehmen, da wir mit dem Gymnasium die Uni Kaiserslautern besichtigten. Unser Lehrer wollte unbedingt weitere Gespräche zu unserer Mechanik führen und ging alleine hin. Beeindruckt berichtete er von einem alteingesessenen, aber topmodernen Ausbildungsbetrieb, der sich auf die Fertigung von Schuhkomponenten spezialisiert hat. In dem Betrieb hat vor vielen Jahren Addi Dassler, der Gründer von Adidas sein Handwerk gelernt und die Liebe seines Lebens gefunden.

Auch von dort können wir mit Unterstützung rechnen. Mit der Firma Framas wurde vereinbart, dass diese die Portale unserer Maschine fräsen.