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Mit nur wenigen Handgriffen (zwei Kabel, Eine Schraube) ist der X-Fire Auf- bzw. Abgebaut. Volle Flexibilität und Einsatzmöglichkeiten. Durch das geringe Packmaß, findet er in jeder noch so kleinen Werkstatt seinen Platz.
XYZ
Der X-Fire ist im Gegensatz zu ähnlichen DIY- Plasmaschneidern ein Dreiachs System und hat dadurch den Vorteil dass durch die Höhenanpassung der Z-Achse, das Schnittbild Verbessert wird. Je nach verwendeten Controller kann auch THC eingesetzt werden.
Open Source
Die Baupläne sind unter der Creative Commons (4.0 Internationale Lizenz)
Attribution - NonCommercial lizensiert. Nicht Kommerziell beschränkt sich hier nur auf den gewerblichen Verkauf des X-Fires. Mit dem Gerät geschaffene Werke können natürlich auch kommerziell vertrieben werden.
INFO
Diese Bauanleitung befindet sich noch im Aufbau und es gibt keine Garantie auf Vollständigkeit! Bei vermehrt auftretenden Fragen werde ich diese hier Ergänzen. Das meiste ist aber eigentlich schon durch das 3D Modell selbst dokumentiert.
Für jegliche Art von entstandenen Schäden, die durch den Nachbau oder die Anwendung des Plasmaschneiders erfolgen, wird nicht gehaftet.
Der Nachbau dieses Projekts setzt voraus, dass Erfahrung mit dem Umgang von Elektrizität besteht. Netzspannung (220V) kann bei falscher Anwendung tödlich sein! Bei Unsicherheiten ist unbedingt ein Elektriker zu Rate zu ziehen! Ich werde hier keine Fragen bezüglich Netzspannung beantworten.
Der Nachbau erfolgt ausschließlich auf eigene Gefahr!
Video auf Youtube:
Benötigte Tools
Um den X-Fire komplett in Eigenregie bauen zu können, sind gewisse Tools essenziell.:
- CNC - Fräse die fähig ist Aluminium zu bearbeiten
- 3D Drucker
- Lötkolben
- Winkelschleifer
Teileliste
Die meisten Teile sind auf Amazon erhältlich.
Beachtet bitte dass ihr die Hauptführungen und die Aluminiumprofile für eure gewünschte X und Y Länge bestellt.
Die mindestlänge der Profile sind für
Y Achse: [Gewünschter Verfahrweg - 180mm]
X Achse: [Gewünschter Verfahrweg - 170mm]
Die MGN12 Führungen für Z müssen 150mm pro Schiene betragen. Ich habe hier eine 300mm Schiene plus zwei zusätzliche Wagen bestellt und die Schiene in der Mitte mit dem Winkelschleifer geteilt.
Beachtet bitte dass ihr die Hauptführungen und die Aluminiumprofile für eure gewünschte X und Y Länge bestellt.
Die mindestlänge der Profile sind für
Y Achse: [Gewünschter Verfahrweg - 180mm]
X Achse: [Gewünschter Verfahrweg - 170mm]
Die MGN12 Führungen für Z müssen 150mm pro Schiene betragen. Ich habe hier eine 300mm Schiene plus zwei zusätzliche Wagen bestellt und die Schiene in der Mitte mit dem Winkelschleifer geteilt.
- Aluminium Profil 40x40x (je nach X Länge) - https://amzn.to/47nzrLU
- Aluminium Extrusion 40x80x1500 - https://amzn.to/3qjjiXg
- Linearführung HGR20 x 1500mm - https://amzn.to/3OITnBU
- Optokoppler PC817 - https://amzn.to/44Y85dZ
- Header Pins - https://amzn.to/3DKmhen
- Aderendhülsen - https://amzn.to/3qhnjM3
- 10m LAPP Kabel - https://amzn.to/3qm8Dey
- Klingeltaster 16mm - https://amzn.to/3KtQfr5
- Kabelschlauch - https://amzn.to/44UbGd5
- GX16 Stecker - https://amzn.to/44WWRGC
- D-SUB DB25 - https://amzn.to/44Y8o8D
- Nutensteine - https://amzn.to/3Yng5CE
- Spiralfedern - https://amzn.to/45AaThp
- M4 Schrauben - https://amzn.to/3YltGuh
- MGN12H Wagen - https://amzn.to/3qly8MZ
- MGN12 Rail 300mm - https://amzn.to/3DQXaGN
- 608 Kugellager - https://amzn.to/43UumrD
- 2GT (10mm) Idler Pully - https://amzn.to/47dBzpA
- 2GT (10mm) Riemenscheibe - https://amzn.to/3YvMU0j
- GT2 Zahnriemen 3m _(10mm) - https://amzn.to/3DKjMZH
- Micro SD Card Reader - https://amzn.to/3QnSYWJ
- Rohplatinen - https://amzn.to/3qiWKpN
- Kipp Schalter - https://amzn.to/3Qy3fzB
- Step Down Converter - https://amzn.to/3OL12iV
- Oled Display - https://amzn.to/3Ootyph
- ESP32 - https://amzn.to/3Qu2LdQ
- Netzteil 36V - https://amzn.to/3Qu2MOW
- Schrittmotorset inkl TB6600 - https://amzn.to/43SDAVv
- Schraubenset M3 - https://amzn.to/45lA8DX
- 0,5mm Fräser (für PCB Fräsung) - https://amzn.to/45elUoj
- Schrauben M2,5 - https://amzn.to/3OKwbmA
- Gewindeeinsätze - https://amzn.to/3OrR3hn
- Logic Level Shifter - https://amzn.to/3DMJ89a
- Relais - https://amzn.to/3Or5Rg1
- PCB Schraubklemmen - https://amzn.to/3OpXcdL
- MicroSwitch (Endschalter) - https://amzn.to/44UODhX
- Schrumpfschlauchset - https://amzn.to/43WFpAO
- V-Nut Kugellager - https://amzn.to/43XjlpB
- Aluminiumplatten 10mm Stärke (Anzahl und größe bitte selbst bestimmen. Ich hatte genug Reste zur Verfügung. Link dient als Beispiel) - https://amzn.to/44ZLNII
- Verwendetes PLA - https://amzn.to/44UziOt
- Edelstahl 8mm (Achse für Kugellager) - https://amzn.to/47oKQLN
- Diverse Schrauben in M5 und M6
* Als Amazon-Partner verdiene ich an qualifizierten Verkäufen
Elektrik
ACHTUNG!
Die Steuereinheit läuft auf einem ESP32 mit FluidNC an Board. Ich habe hierfür einfach ein Breakoutboard entworfen welches auf einem SingleLayer PCB gefräst werden kann. Ich hatte damit mehrere EMV - Probleme bezüglich der Endschalter und musste somit nachträglich eine Optokoppler Platine entwerfen um das Problem in den Griff zu bekommen. Diese benötigt auf der Eingangsseite eine Spannung von 3.3V, für die es jedoch kein Terminal auf meiner Platine gab. Somit habe ich diese nachträglich mit einem gelöteten Kabel vom Levelshifter abgezweigt und das ganze sieht dadurch im Gehäuse nicht mehr so schön aus. Ich empfehle den Nachbau meiner Steuerung dadurch nur bedingt, außer es sind Gute Nerven für die Fehlersuche vorhanden.
Für Fluid NC gib es auch fertige Steuerungsplatinen mit allen Features an Board. Ob mein Gehäuse Platzmäßig mit diesen Platinten verwendet werden kann, muss jeder für sich selbst rausfinden.
Die Steuereinheit läuft auf einem ESP32 mit FluidNC an Board. Ich habe hierfür einfach ein Breakoutboard entworfen welches auf einem SingleLayer PCB gefräst werden kann. Ich hatte damit mehrere EMV - Probleme bezüglich der Endschalter und musste somit nachträglich eine Optokoppler Platine entwerfen um das Problem in den Griff zu bekommen. Diese benötigt auf der Eingangsseite eine Spannung von 3.3V, für die es jedoch kein Terminal auf meiner Platine gab. Somit habe ich diese nachträglich mit einem gelöteten Kabel vom Levelshifter abgezweigt und das ganze sieht dadurch im Gehäuse nicht mehr so schön aus. Ich empfehle den Nachbau meiner Steuerung dadurch nur bedingt, außer es sind Gute Nerven für die Fehlersuche vorhanden.
Für Fluid NC gib es auch fertige Steuerungsplatinen mit allen Features an Board. Ob mein Gehäuse Platzmäßig mit diesen Platinten verwendet werden kann, muss jeder für sich selbst rausfinden.
Pinbelegung ESP32
Breakout Board - Schematik #1
- Anschluss SD-Card Reader
- Anschluss LED Display
- Anschluss Relais
Breakout Board - Schematik #2
- Anschluss Optokopplerplatine
- Anschluss Taster (ein Schalter Schematisch dargestellt. Gesammt 4x)
- Anschluss Endschalter/ Probe (ein Schalter Schematisch dargestellt. Gesammt 4x)
Beachte: Die Endschalter, werden nicht direkt angeschlossen, sondern laufen schlussendlich über den DB25-Stecker zum X-Fire.
Breakout Board - Schematik #3
- Anschluss Netzteil (36V)
- Anschluss Step Down Converter
- Anschluss Schrittmotor Treiber
- Anschluss Schrittmotor (Getrennt über DB25 Stecker)
Der StepDown Converter muss vor Anschluss des Controllers auf 5V über den Poti eingestellt werden!
Anschlusskabel
Für den Anschluss vom Controller zum X-Fire habe ich einen DB25 Stecker gewählt.
ACHTUNG: Ein Normales Parallelport Drucker Kabel reicht hier für die darüberlaufende Leistung nicht aus!
Ich habe für mein Projekt ein geschirmtes LAPP Kabel mit 0,34mm² Querschnitt gewählt. Am DB25 Stecker sind somit insgesammt 5 dieser Kabel angelötet. In jeweils 3 Kabel wird die Motorversorgung von den Treibern geführt und in den anderen 2 jeweils Zwei Endschalter bzw. der Schalter für das Antasten (Probe)
Ich hatte ja vorhin schon erwähnt, dass ich EMV Probleme hatte. Normalerweise wird der Schirm ja einseitig zusammengefasst und auf Masse gelegt. Bei mir waren die Störungen auf den Endschaltern erst weg, als ich den Schirm komplett isoliert hatte. Mir selbst ist es nicht ganz erklärlich warum das so ist, aber sei hier nur erwähnt falls jemand ähnliche Probleme hat und nach Lösungen sucht.
Die Pin Belegung der Stecker kann jeder für sich selbst entscheiden. Nach dem Konfektionieren des Kabels ist es auf jednfall zu Prüfen ob es Fehlerfrei ist.
Über das Breakoutboard an der Maschinenseite hat man im Nachhinein immer noch die Möglchkeit die Pin Belegungen anzupassen.
ACHTUNG: Ein Normales Parallelport Drucker Kabel reicht hier für die darüberlaufende Leistung nicht aus!
Ich habe für mein Projekt ein geschirmtes LAPP Kabel mit 0,34mm² Querschnitt gewählt. Am DB25 Stecker sind somit insgesammt 5 dieser Kabel angelötet. In jeweils 3 Kabel wird die Motorversorgung von den Treibern geführt und in den anderen 2 jeweils Zwei Endschalter bzw. der Schalter für das Antasten (Probe)
Ich hatte ja vorhin schon erwähnt, dass ich EMV Probleme hatte. Normalerweise wird der Schirm ja einseitig zusammengefasst und auf Masse gelegt. Bei mir waren die Störungen auf den Endschaltern erst weg, als ich den Schirm komplett isoliert hatte. Mir selbst ist es nicht ganz erklärlich warum das so ist, aber sei hier nur erwähnt falls jemand ähnliche Probleme hat und nach Lösungen sucht.
Die Pin Belegung der Stecker kann jeder für sich selbst entscheiden. Nach dem Konfektionieren des Kabels ist es auf jednfall zu Prüfen ob es Fehlerfrei ist.
Über das Breakoutboard an der Maschinenseite hat man im Nachhinein immer noch die Möglchkeit die Pin Belegungen anzupassen.
Platinen
Alle hier gezeigten Platinen findet ihr im 3D Model. Gefräst habe ich diese mit dem oben verlinkten 0,5mm Zweischneider. Wie bereits erwähnt hat die Hauptplatine einen Fehlenden Schraubadapterausgang für die 3,3V welche für die nachträglich designte Optokopplerplatine gebraucht wird. Da ich bis dato immer noch nicht dem Umgang mit KiCAD gelernt habe, zeichne ich solche simplem platinen vorher mit der Hand und anschließend im CAD. Dadurch ist ein Rerouting im Nachhinnein sehr Aufwendig. Das Rerouting füreinen 3,3V Ausgang könnte man aber mit einem Kabel an der Unterseite zum derzeit freiem Schraubterminal einfach lösen.
Controller Software
Auf den Softwarepart will ich hier nicht groß eingehen. Auf meiner Steuerung läuft FluidNC. Meine Config.yaml ist oben bereits zum Download verlinkt.
Hier eine kleine Linksammlung zu FluidNC und ein paar Tutorials die mir sehr weitergeholfen haben:
FluidNC - GitHub
FluidNC - Wiki
Youtube-Beginner Tutorial by NewTech Creative
Youtube-Project Introduction by Barton Dring
Youtube-Deutsches Tutorial by Digitale Dinge
Hier eine kleine Linksammlung zu FluidNC und ein paar Tutorials die mir sehr weitergeholfen haben:
FluidNC - GitHub
FluidNC - Wiki
Youtube-Beginner Tutorial by NewTech Creative
Youtube-Project Introduction by Barton Dring
Youtube-Deutsches Tutorial by Digitale Dinge
CAD/CAM Software
Für den CAD Part kann jede beliebiege Software welche 2D Vektorgrafiken (DXF, SVG) speichern kann verwendet werden. Diese 2D Grafiken werden für die GCode Erstellung in EstlCam geladen und anschließend die Schneidpfade erzeugt.
Bei der verwendung von ESTLCAM muss in den Einstellungen (Einstellungen > CNC Programme > Texte > Laser, Plasma, Wasserstrahl) der GCode für das Probing und Piercen hinzugefügt werden.
Ich verwende hier folgenden GCODE:
Bei der verwendung von ESTLCAM muss in den Einstellungen (Einstellungen > CNC Programme > Texte > Laser, Plasma, Wasserstrahl) der GCode für das Probing und Piercen hinzugefügt werden.
Ich verwende hier folgenden GCODE:
Der GCode muss unter umständennoch angepasst werden, je nach dem wo der Probe Schalter auf der Floating Z auslöst.
Mechanik
Aluminium Fräs - Teile
Alle Aluminiumteile sind aus 10mm Platten hergestellt. Manche Bauteile erfordern eine 2-Seitige Bearbeitung. Hierfür wurde einfach in eine Opferplatte eine Ausnehmung gefräst um die Teile positionsgenau bearbeiten zu können.
Einige Bohrungen an den Seiten der Teile sind manuell vorzunehmen. Dazu einfach die Maße aus dem 3D Model verwenden.
Einige Bohrungen an den Seiten der Teile sind manuell vorzunehmen. Dazu einfach die Maße aus dem 3D Model verwenden.
3D - Druck Teile
Es sind einige Teile aus dem 3D Drucker. Einige Teile benötigen Support.
Das kritischste Teil ist die Führungshalterung für die X Achse. Wenn der 3D Drucker genau arbeitet, sollte das 40x40mm Profil spielfrei in die Führung passen.
Die 608er Kugellager werden mit einer 8mm Edelstahlwelle an ihrem Platz gehalten. Die Toleranzen sind hier so, dass diese Welle mit Kraft in das 3D Druckteil gepresst weren muss.
Ich habe alle Teile in PLA gedruckt. PA wäre hier warscheinlich mehr zum empfehlen, vor allem für die Zahnräder.
Das kritischste Teil ist die Führungshalterung für die X Achse. Wenn der 3D Drucker genau arbeitet, sollte das 40x40mm Profil spielfrei in die Führung passen.
Die 608er Kugellager werden mit einer 8mm Edelstahlwelle an ihrem Platz gehalten. Die Toleranzen sind hier so, dass diese Welle mit Kraft in das 3D Druckteil gepresst weren muss.
Ich habe alle Teile in PLA gedruckt. PA wäre hier warscheinlich mehr zum empfehlen, vor allem für die Zahnräder.
To be Continued ....
Die Projektbeschreibung befindet sich noch im Aufbau und wird bei vermehrt auftretenden Fragen erweitert.
Die Projektbeschreibung befindet sich noch im Aufbau und wird bei vermehrt auftretenden Fragen erweitert.