Enrutador CNC: 8 pasos

2023 Autor: Alyssa Boolman | [email protected]. Última modificación: 2023-11-26 21:02

Aquí hay una descripción general básica de cómo se construyó mi CNC de escritorio, realmente no puedo proporcionar una guía paso a paso, porque este proyecto tiene muchos pequeños detalles y también algunas opciones de diseño cuestionables. Por lo tanto, este artículo está destinado a servir de inspiración a otros que estén considerando una construcción similar.

Es un pequeño enrutador CNC de 3 ejes, controlado por GRBL, es capaz de fresar madera (madera contrachapada, MDF y demás), plásticos como PE, HDPE y acrílico y aluminio, con una precisión y velocidad razonablemente altas.

Paso 1: Piezas listas para usar: haga las compras

Esta máquina utiliza un motor de husillo BLDC de 400w, que viene con su propio inversor, relativamente económico y fácil de encontrar, una solución muy común entre los aficionados. Pero necesita una fuente de alimentación industrial de 40V / 10A. Algo como esto, pero no compré el soporte de montaje y la fuente de alimentación con el motor:

www.ebay.com/itm/400W-Air-cooled-Spindle-M…

Además, no olvide comprar herramientas y pinzas.

Los ejes de las máquinas funcionan con motores de torsión NEMA 17 de 40 Ncm, esto funciona bien, sin embargo, cuanto más torsión, mejor. Estos están conectados a tornillos de avance trapezoidales ACME, me conecté.

www.ebay.com/itm/Acme-Leadscrew-8mm-trapez…

Además, el eje Z se mueve sobre cojinetes lineales, estos son los mismos que en una impresora 3D. (SC8UU)

www.ebay.com/itm/Aluminum-Linear-Motion-Ba…

Además, también tiene una fuente de alimentación separada para los motores paso a paso. Fuente de alimentación industrial de 12V / 10A.

Eso es todo, al menos para la construcción mecánica …

Al construir este CNC, utilicé varias herramientas, por lo que no las voy a enumerar. Obviamente, puedes resolver algo si no tienes las herramientas. Este bulid tiene muchas piezas impresas en 3D, impresas en una impresora Anet A8, utilizando plásticos ABS; recomiendo ABS sobre PLA para estas aplicaciones porque no es tan frágil.

Paso 2: el marco

El marco está compuesto por secciones de caja de acero dulce, soldadas entre sí.

Se utilizan algunos tipos diferentes de perfiles de acero:

40x40 y 20x20 para el eje X, 40x80 para los soportes verticales del eje X

50x30 para el carro Y y las 'patas'

50x50 para el soporte del eje Y principal

Perfil de acero 25x25x3 L para soportes de rodillos

Perfil en L de aluminio de 25x25x2,5 para los 'sliders'

Estos fueron cortados a medida, perforados, roscados, soldados y pintados.

Antes de soldar algunas de las secciones de la caja para cerrarlas, se rellenaron con arena y grava; esto reduce los ruidos de vibración y también hace que la base sea más pesada y más difícil de mover.

El marco está construido para que haya espacio para una bandeja para hornear removible en la parte inferior de la máquina; está diseñada para recolectar virutas y funciona un poco … pero las virutas llegan a todas partes, no obstante.

Paso 3: Sistema deslizante XY

Obviamente, este tipo de máquina debería usar deslizadores lineales adecuados, pero cuestan mucho dinero …

Así que decidí construir mi propio sistema de deslizador lineal. En los ejes X e Y, mientras el carro se mueve, los rodamientos de bolas (608 rodamientos de 'patineta') ruedan sobre los soportes L de aluminio en ambos lados. Puede soportar cargas razonablemente grandes, pero debe fabricarse con mucha precisión, lo que requiere mucho tiempo y es difícil, especialmente en este caso, porque implica soldadura.

Las piezas se atornillaron juntas, se probaron montadas en los ejes antes de soldar, luego se soldaron por puntos, se volvieron a colocar las pruebas y finalmente se soldaron de nuevo. La tensión entre los cojinetes y la superficie de rodadura se puede ajustar mediante pernos y arandelas.

Paso 4: Eje Z

El carro del eje Z está hecho de acero de sección de caja, cuyas dimensiones internas son mayores que el diámetro del motor del husillo, por lo que el motor se encuentra dentro de la parte metálica y se fija mediante calzas impresas en 3D (cuñas), que se atornillan a la caja. acero. - Esto funciona muy bien, siempre que las calzas y la carcasa tengan una tolerancia ajustada.

El carro se mueve sobre ejes de acero inoxidable de 8 mm y todo está respaldado por piezas impresas en 3D.

Paso 5: soportes de motor y acopladores

Los soportes de montaje del motor están hechos de las mismas secciones de acero que el marco.

Los acopladores de eje son piezas impresas en 3D, con un bloque de goma entre ellas. ¡Esto demuestra la capacidad de la impresión 3D para obtener piezas funcionales de forma rápida y económica!

La conexión tiene que ser algo flexible, porque todos los orificios se perforaron a mano y no se alinearán perfectamente.

Esto funciona bien, pero los acopladores realmente flexibles serían incluso mejores.

Paso 6: Control de la electrónica

El controlador ejecuta el firmware GRBL, que es un firmware diseñado para pequeñas máquinas CNC, es fácil de usar y de código abierto:

github.com/grbl/grbl

La máquina está controlada por un Arduino Nano, que ejecuta GRBL, obtiene las instrucciones de Gcode a través de USB y controla cada paso a paso NEMA 17 a través de controladores de motor paso a paso A4988. Las placas A4988 obtienen su fuente de alimentación de una fuente de alimentación de 12V / 10A.

No recomendaría usar un Arduino Nano, porque el firmware GRBL más nuevo no lo admite, también este protector CNC barato para el Nano tiene algunos defectos de diseño: no se puede habilitar el micro paso a paso, porque un lado del encabezado del puente está conectado a GND en lugar de 5V; El conector de alimentación es propenso a oxidarse y puede perder la conexión debido a las vibraciones. - Las fallas de Thease se corrigieron usando un soldador, y ahora está funcionando bien.

En general, es utilizable, pero un Arduino UNO con su propio escudo CNC sería una opción mucho mejor.

El circuito es bastante simple, así que intenté hacer mi propio escudo CNC, que funciona bien, pero no se ve muy bien …

Tuve muchos problemas con el ruido eléctrico. Por ahora, me aseguré de conectar a tierra todas las fuentes de alimentación y el marco de la máquina, y de utilizar un enchufe de red con conexión a tierra adecuado.

¡Planeando hacer mi propio protector de PCB adecuado, pronto!

Paso 7: CAM y software de control

Para hacer que la máquina se mueva, necesita comandos Gcode de una computadora.

Gcode puede escribirse a mano o generarse mediante programas. Utilizo principalmente Fusion 360 para generar Gcode, porque es fácil de usar y tiene muchas funciones. Pero existen alternativas como Freecad, que es de código abierto y está mejorando rápidamente.

Soy un maquinista principiante, y principalmente solo hago piezas 2.5D, por lo que realmente cualquier software está bien.

El siguiente paso es posprocesar el Gcode. Este paso es opcional, dependiendo de la máquina, existen postprocesadores para máquinas que ejecutan GRBL. Escribí mi propio en Python que funciona para esta máquina.

Finalmente, las líneas de Gcode deben enviarse a través de USB a la placa de control CNC. Existen programas, como Universal Gcode Sender, para hacer precisamente eso. Pero incluso una simple secuencia de comandos de Python puede hacer el trabajo, así que escribí mi propia secuencia de comandos de remitente en Python.

No recomendaría usar mis scripts, pero compartiré el código si alguien está interesado:

github.com/ffoska/Cnc_controller

También el código de mi intento en un firmwara CNC: (advertencia justa, no siempre funciona, o más bien, en su mayoría no funciona)

github.com/ffoska/CNCfirmware

Paso 8: Piezas fabricadas con él

La máquina es utilizable, pero tiene mucho margen de mejora.

Es bueno tener mi propia máquina, se puede usar para otros proyectos o como una forma de aprender CAM y mecanizado en general. Funciona muy bien para principiantes como yo, porque no tengo que preocuparme por dañar una máquina costosa.

Espero que estos conocimientos te ayuden, si planeas construir tu propia máquina.

No dude en hacer preguntas o señalar si se omitió algún detalle importante.