Die Emco Unimat SL ist zurück – vier Jahre später wird wieder gedreht

Manchmal kommen Projekte zurück

Im August 2022 hatte ich hier schon einmal über den CNC-Umbau meiner kleinen Emco Unimat SL geschrieben.

Danach wurde es ziemlich ruhig um die Maschine.

Nicht weil sie grundsätzlich nicht funktioniert hätte. Wie das in einer Werkstatt eben so ist, kamen andere Projekte dazwischen. CNC-Fräsen wurden umgebaut, Platinen entstanden, 3D-Drucker liefen und irgendwann standen genügend andere Dinge auf der Werkbank, um die kleine Drehbank erst einmal aus dem Blickfeld verschwinden zu lassen.

Nun, vier Jahre später, steht sie wieder dort.

Und selbstverständlich sollte sie eigentlich nur ein wenig überarbeitet werden.

Wer diesen Blog schon länger kennt, dürfte ungefähr wissen, wie zuverlässig solche Sätze bei mir funktionieren.

Eigentlich nur ein wenig überarbeiten

Die Unimat ist eine kleine Maschine. Genau das macht sie für solche Experimente interessant.

Für große Zustellungen und beeindruckende Mengen Späne ist sie sicherlich nicht gebaut worden. Für kleine Teile aus Kunststoff, Aluminium oder Messing ist sie dagegen eine erstaunlich interessante Basis.

Vor allem nimmt sie nicht gleich die halbe Werkstatt in Beschlag.

Die vorhandenen X- und Z-Achsen mit ihren NEMA17-Motoren sollten deshalb zunächst bleiben. Bevor ich dort wieder alles auseinanderreiße, möchte ich erst einmal sehen, was der bestehende Aufbau tatsächlich kann.

An einer anderen Stelle wollte ich dagegen etwas ändern: am Spindelantrieb.

Dafür lag inzwischen ein 400-Watt-Gleichstrommotor für 48 Volt bereit. Laut Hersteller sind damit bis zu 12.000 Umdrehungen pro Minute möglich.

12.000 Umdrehungen auf einer Unimat wären allerdings eher eine interessante Methode, um herauszufinden, welche Bauteile zuerst die Werkstatt verlassen.

Also brauchte es eine Untersetzung.

Eine neue Spindel muss her

Für den ersten Aufbau habe ich mich für einen Zahnriemenantrieb mit 20 Zähnen am Motor und 60 Zähnen an der Hauptspindel entschieden.

Damit ergibt sich eine Untersetzung von 3:1.

Aus 12.000 Umdrehungen am Motor werden theoretisch maximal etwa 4.000 Umdrehungen an der Spindel. Für die kleine Unimat ist das schon eine deutlich sinnvollere Größenordnung.

Natürlich musste der Motor dafür irgendwie an die Maschine.

Also entstand in SindriCAD eine neue Motorhalterung. Der erste Prototyp kam aus dem 3D-Drucker und erlaubte es, Position, Riemenführung und Achsabstand direkt an der Maschine zu prüfen.

Und damit begann der Teil eines Projekts, bei dem eine Konstruktion auf dem Bildschirm auf die etwas lästige Realität trifft.

Der geplante Achsabstand lag zunächst bei 81 mm.

Gemessen an der aufgebauten Maschine waren es schließlich eher 79,4 bis 79,8 mm.

Nicht dramatisch.

Aber für einen Zahnriemen durchaus eine Information, die man besser besitzt, bevor man mehrere davon bestellt.

Wenn das Pulley nicht passt

Noch interessanter wurde das große Pulley für die Hauptspindel.

Die Welle der Unimat lag bei ungefähr 13 mm. Das vorhandene Pulley passte allerdings nicht so, wie ich es brauchte.

Man könnte an dieser Stelle natürlich einfach ein passendes Teil bestellen.

Man könnte aber auch eine CNC-Fräse besitzen.

Damit war die Entscheidung praktisch gefallen.

Das Pulley wurde auf der C-Beam aufgespannt und die vorhandene Bohrung mit einem 6-mm-Fräser über eine Helix-Kreistasche schrittweise erweitert.

Ausgangspunkt waren 12,35 mm.

Dann 12,55 mm.

Und schließlich 13,05 mm.

Das Ergebnis passte.

Besonders schön an solchen Arbeiten ist, dass die CNC hier nicht irgendein Übungsstück produziert, sondern unmittelbar beim Bau einer anderen Maschine hilft.

Genau für solche Dinge wollte ich sie schließlich einmal haben.

Aus einer Drehbank wird wieder eine CNC-Drehbank

Mechanisch war damit ein wichtiger Teil erledigt.

Die beiden Achsen der Unimat werden weiterhin mit NEMA17-Motoren bewegt. Die Spindeln besitzen eine Steigung von 1 mm.

Für die Steuerung habe ich in den vergangenen Wochen verschiedene Möglichkeiten ausprobiert.

Arduino und CNC Shield lagen ohnehin in der Werkstatt. TB6600 und andere Treiber ebenfalls.

Am Ende wurde es wieder etwas experimenteller.

Aktuell läuft die Steuerung mit grblHAL. Als Sender hat sich dabei gSender als ausgesprochen angenehm erwiesen.

Damit lassen sich die Achsen bewegen und die grundlegende Kommunikation funktioniert.

Für einen ersten Drehversuch reicht das bereits erstaunlich weit.

Nur eine Information fehlte mir noch.

Wie schnell dreht die Spindel eigentlich wirklich?

Eine Drehzahl wäre auch ganz interessant

Für einen ersten Drehzahlmesser verwende ich einen E18-D80NK.

Das ist eigentlich ein einfacher optischer Näherungssensor. Mit einer Markierung an der Spindel lässt sich daraus aber sehr unkompliziert ein Tachometer bauen.

Ein kleiner Mikrocontroller zählt die Impulse und zeigt die errechnete Drehzahl auf einem OLED an.

Natürlich brauchte auch der Sensor wieder eine Halterung.

Also zurück zu SindriCAD.

Die Halterung ist zweiteilig aufgebaut und kann an einer der Führungswellen befestigt werden. Dadurch lässt sich der Sensor sowohl vorne als auch hinten an der Maschine positionieren.

Der erste Testbereich reichte von Stillstand bis ungefähr 5.900 Umdrehungen pro Minute und lieferte plausible Werte.

Damit kann ich nun erstmals nicht nur einstellen, wie schnell der Motor ungefähr laufen soll, sondern tatsächlich sehen, was an der Spindel ankommt.

Für normales Drehen ist das zunächst völlig ausreichend.

Für ein späteres Gewindeschneiden wird die Sache allerdings interessanter. Dafür reicht eine einfache Drehzahlmessung nicht mehr aus. Dann muss die Steuerung die tatsächliche Winkelposition der Spindel kennen.

Aber das ist ein Problem für einen anderen Tag.

Zumindest theoretisch.

Und dann fehlte plötzlich noch ein CAM

Spätestens an diesem Punkt stellte sich die nächste Frage:

Wie erzeuge ich eigentlich den G-Code für die Maschine?

Natürlich gibt es CAM-Programme für Drehmaschinen.

Aber wenn man eine kleine selbst umgebaute Maschine besitzt, tauchen relativ schnell Anforderungen auf, die nicht unbedingt zu einem fertigen Standardprofil passen.

Außerdem wollte ich genau verstehen, was beim Planen, Längsdrehen und später beim Abstechen tatsächlich passiert.

Und damit begann BeBlog Lathe.

Was zunächst als kleines Werkzeug für ein paar einfache Drehoperationen gedacht war, entwickelte sich inzwischen zu einem eigenen CAM-Projekt.

Die Software kennt den Rohling, stellt Werkstück und Spannfutter dar und kann erste Operationen für die Unimat erzeugen.

Besonders wichtig war mir dabei von Anfang an, dass nicht einfach nur irgendein G-Code entsteht.

Die Werkzeugwege müssen nachvollziehbar sein.

Die Vorschau muss zur tatsächlichen Maschine passen.

Und vor allem sollte ein Fehler möglichst auf dem Bildschirm auffallen und nicht erst dann, wenn Werkzeug und Spannfutter versuchen, denselben Raum gleichzeitig zu benutzen.

Das klingt selbstverständlich.

Bei einer Drehmaschine bekommt der Begriff „falsche Richtung“ allerdings erstaunlich schnell eine gewisse praktische Bedeutung.

Kurz vor den ersten Spänen

Damit steht die kleine Unimat heute an einem interessanten Punkt.

Der neue Spindelantrieb ist montiert.

Der Riemen sitzt.

Die Drehzahl lässt sich messen.

Die Achsen können angesteuert werden.

Und BeBlog Lathe kann den ersten G-Code erzeugen.

In der Werkstatt liegen bereits POM, Aluminium und Messing bereit.

Damit fehlt eigentlich nur noch eine Kleinigkeit:

Späne.

Bis jetzt lässt sich vieles messen, simulieren und auf dem Bildschirm kontrollieren.

Aber irgendwann kommt bei jedem Maschinenprojekt der Moment, an dem ein Werkzeug zum ersten Mal tatsächlich Material berührt.

Dann zeigt sich, welche Annahmen richtig waren.

Und welche nicht.

Erfahrungsgemäß ist genau das der interessante Teil.

Fortsetzung folgt.

Technik verdient Klarheit.