fresadora CNC casera

Como construir una fresadora CNC casera de 3 ejes con Arduino y A4988 (Parte 1 - Estructura)
construcción de una fresadora CNC casera, es decir, una máquina controlada
por ordenador que es capaz de moldear, gravar, tallar y fresar todo tipo de
materiales de la forma y tamaño que deseemos. ¿qué significa esto?, pues esto, es ver
realizado el sueño de todo aficionado al DIY!!!, ya que puedes crear todas las piezas
que necesites para tus proyectos con un solo click de ratón. Al igual que puedes hacer
tus propias placas PCB o tallar maravillosas esculturas 3D.
Todo es posible con una CNC!!!
1. Primer paso - Materiales
Necesitaremos muchos materiales para la realización de este proyecto.
Desde electrónica hasta piezasmecánicas y motores. Ahora voy a nombrar los
necesarios para hacer la estructura:
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Madera o metal para la estructura
3 motores paso a paso de al menos 1.5 g/cm (esto es la fuerza del motor) dependiendo
el tamaño de la CNC
1 herramienta rotativa
Varillas roscadas
Tornillos y tuercas
Herramientas
¿Qué son motores paso a paso?
El motor paso a paso es un dispositivo que
convierte una serie de impulsos eléctricos en
desplazamientos angulares, lo que significa,
que es capaz de avanzar una serie de grados
(pasos) dependiendo de la orden que se le de.
El motor paso a paso es un
motor altamente preciso ya que su eje gira
de 1.8º en 1.8º lo que quiere decir que para
hacer 360º debe dar200 pasos. Esto les
confiere una precisión increíble, la cual
transferida a la CNC proveerá de una gran capacidad para hacer piezas muy pequeñas
y delicadas, aunque también se pueden hacer piezas grandes.
Chips A4988
Los A4988 de Pololu son
unos drivers electrónicos que
se usan para controlar motores
paso a paso, permiten decidir
la dirección de giro y velocidad
de estos. Los motores, irán
conectados a Arduino, que
imagino, ya sabéis
perfectamente que es, si no, en
Ikkaro podéis encontrar
información sobre esta placa.
No es necesario que sepamos
mucho más sobre estos chips,
pero si queréis profundizar podéis informaros de todo en la web del fabricante, y este
otro enlace podéis descargar el datasheet del A4988.
Costes
Bueno como supongo que es una pregunta que todos os estareis haciendo aquí dejo la
lista de losprecios.
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3 Chips A4988 - 45 € (15 € cada uno)
Arduino UNO - 26 € ( ahora el Leonardo sale por 20 € )
3 Motores paso a paso - 36 € los 3 por ebay
1 PCB - 5 €
Madera DM - 30 €
Fresadora - 50 € ( la mía es de marca pero las hay por 20 € )
Varillas roscadas y tuercas - 0.50 €
Fuente ATX - 20 € / 50 € ( yo la saque de un ordenador viejo )
Total - 200 € aprox.
2. Segundo paso - Montaje
Bueno, ahora llega el momento de la verdad, la construcción de la máquina. Os dejo
este video explicativo en el que se enseña de forma general cuales son los rasgos más
importantes a la hora de construir vuestra CNC y como tenéis que hacerlo para que
funcione correctamente. Además debajo del vídeo tenéis una explicación de los pasos
más importantes a la hora de montar y cortar las piezas para la estructura, aunque
recomendaría ver el video para que veáis la forma y disposición de las piezas.
Una vez informados, vamos a detallar algunos pasos:
En primer lugar, vamos a cortar las tablas que formarán el cajón principal de la
máquina dentro del cual se colocará la electrónica y sobre este, la fresadora trabajará
los materiales.
Las medidas de este cajón son totalmente personalizables y cada uno de vosotros
podéis elegir las medidas de la base, dependiendo del tamaño de las piezas que queréis
moldear. Tened en cuenta que lo que mida el cajón será el área máxima sobre la cual,
la máquina podrá trabajar. Todas las medidas de la máquina son personalizables y
podéis usar este tutorial como guía pero el tamaño de vuestra CNC es cosa vuestra.
Una vez hemos construido la base de la máquina, vamos a hacerle unos "raíles" (se
aprecian en la foto superior) para que el cabezal principal pueda rodar hacia delante y
hacia atrás. Estas guías son simplemente dos listones de madera que van pegados los
dos lados opuestos del cajón. Al final debería quedar algo parecido a esto:
Sobre las guías que acabamos de colocar rodará la sección principal de la máquina, la
cual se moverá en el sentido del eje X, y sobre esta se encontrará el cabezal que se
mueve en sentido del eje Y y Z. Pero esto lo veremos un poco más abajo.
Ahora con dos tablones de madera construimos una especie de estructura en forma de
portería, como se muestra en la imagen, pero teniendo en cuenta que sobre la tabla que
va en horizontal hay que hacer unas ranuras para que corran las ruedas del cabezal
principal. Esta es la imagen de la estructura:
Por debajo, la estructura del cabezal, lleva un listón que une las dos paredes para
mayor estabilidad y que permite, que la varilla roscada pase por él para moverlo. (No
os asustéis por el cableado, que ya lo explicaré en el próximo artículo y veréis que fácil).
En esta foto vemos un detalle de las ranuras del cabezal, hay dos, una arriba (la que se
ve) y otra en la parte inferior, para que el cabezal se sujete mejor:
En esta otra imagen se ve con detalle, donde se encuentran las guías del cajón y
como encaja en ellas el cabezal y sus ruedas. Estas, son ruedas de
puertas correderas, como menciono en el vídeo. Las podéis encontrar en cualquier
ferretería.
Con lo que llevamos hasta ahora la máquina debería haber tomado ya forma.
Centrémonos entonces en el cabezal que es donde va la fresadora, la cual sube y baja.
Esta es la parte más complicada de todo el proceso y esta pieza debe quedar
perfecta para evitar cualquier movimiento o cabeceo de la máquina cuando este
funcionando.
Debemos coger tres tablones de madera y unirlos para formar una caja de tres paredes,
dentro de la cual se colocará la fresadora. Dicha caja deberá llevar dos tapas, arriba y
abajo, la de la parte superior, con un agujero para que el eje del motor pase por ella y
la de la parte inferior, con un orificio para que la varilla roscada encaje y no se salga
de su eje de rotación. Dentro de esta tabla y en dirección vertical, deben ir tres varillas
guías como las de la imagen, para que la pieza central se desplace a lo largo del eje Z,
aunque recomiendo dos tablas para sujetar la fresadora por dos partes y que no
cabecee, ya que cuando funcione hará presión sobre la punta de la fresadora y esta
podría desviarse.
En esta otra imagen se puede ver el cabezal totalmente acabado y con la fresadora
insertada.
Una vez que toda la estructura está construida procedemos a colocar los motores paso
a paso.
La colocación de los motores debe hacerse con cuidado para evitar el cabeceo de
estos. Primero haremos un agujero en cada una de las tablas de una medida adecuada
para que pase el eje del motor. Introducimos los ejes en los orificios y conectamos las
varillas roscadas a ellos. La conexión de la varilla roscada la dejo a vuestra
imaginación, aunque mi sistema fue meter en el eje un taco metálico, de los que se
usan para colgar lámparas del techo, estos tienen una entrada roscada y una lisa, pues
metéis el eje en la lisa y la varilla en la rosca. Estas piezas las venden en cualquier
ferretería. Aquí dejo un detalle de la unión del motor a la varilla:
Las varillas roscadas para el eje X las vamos a cortar de la medida que tenga como
profundidad el cajón principal, para el eje Y, las cortamos de la medida entre los dos
tablones laterales que sostienen el cabezal y la del eje Z se corta respecto a la altura de
vuestro cabezal.
Todo el cableado y la electrónica, así como la programación de Arduino lo explicaré en
los próximos