Saudações Fazedores.
Eu queria uma máquina CNC para usinar modelos, que seriam usados no processo chamado Vacuum Forming. Assim, minha mãe poderia aceitar encomendas de chocolates totalmente personalizados hehe.
Por extrema falta de tempo, este trabalho anda meio parado =/
Em breve, quero prototipar alguns convites de casamento, de chocolate!
https://lh4.googleusercontent.com/-pK9qRey3YU8/U37f-tMXhoI/AAAAAAAACDQ/xtOoi1uuaGE/s600/Forminha-Choco-Logo.jpg
Trabalho recente com a última versão da minha CNC.
Neste post vou tentar postar referências para você construir uma. E havendo interesse do pessoal, e conforme e for tendo tempo, irei acrescentá-lo, e claro, responder dúvidas se surgirem =]
Um resumo de tudo o que está abaixo está mais ou menos aqui:
(eu juro que a platéia riu das piadinhas, o microfone que não captou.)
A grosso modo, se não tiver muito recurso, resta abusar das gambiarras com aquilo que você encontrar para a estrutura e movimentação da máquina. Logo, não há muitos projetos que permitam qualquer pessoa replicar, pois o que tinha as mãos do criador de um projeto, pode ser tão difícil de ser encontrado por você como se fosse usar um componente mais adequado.
Então vou focar as referências na eletrônica/software, e a parte mecânica da minha versão mais recente.
Boa parte da minha primeira máquina foi inspirada em artigos do Instructables e no Google Image mesmo. Pesquisas pelos termos de elementos de máquinas, acompanhados de DIY ou Homemade retornam muitas ideias que podemos aplicar.
Algumas dicas de elementos para você pesquisar:
- Lead screw
- Linear Rails
Na época que comecei a pesquisar, eu não tinha grana pra quase nada. Na verdade, ainda não tenho hehe.
No final de dezembro/13, eu recebi um kit de componentes:
Arduino Uno R3
3x BigEasyDriver (drivers controladores de motor de passo - A4988)
3x Motores de Passo Nema 17
Comprei todos no site Sparkfun.
Para o Arduino virar uma controladora CNC, basta instalar o GRBL. A ligação do Arduino para os Drivers, estão nos diagramas no GitHub GRBL.
A forma mais fácil que encontrei de instalá-lo está neste blog:
O programa que mais gostei para enviar os G-codes: Universal Gcode Sender
Pausa: Não está entendendo absolutamente nada?
Uma máquina CNC, isto é, aquela Controlada Numericamente por Computador, existe desde os primórdios da década de 50. Obviamente, eram trambolhos limitados.
O processo hoje, sobretudo se usar Arduino (pois não precisa de um controle por software, que exige um computador velho, com porta paralela, quando tratamos de máquinas mais baratas) é assim:
- Faço um desenho - CAD (Wiki)
- Enviamos este arquivo para a controladora movimentar a ferramenta de corte.
Então, usando guias telescópias de gaveta, barras roscadas de 1/4" e muito MDF que sempre encontro em uma caçamba que fica em frente à uma serralheria de móveis planejados, dei início a construção da minha primeira CNC.
Tenho pouquíssimas fotos dessa versão. Abaixo, ela em processo de desmontagem para a reconstrução da versão que eu levaria à Campus Party.
Neste vídeo, primeiro teste manual, isto é, os eixos eu os movimentava a partir das setinhas X+/- e Y+/- no software de controle. Na verdade, o que está gravado no vídeo efetivamente, foi uma ligação em paralela dos drivers, ou seja, um comando X+, a máquina movimentava simultaneamente em X+ e Y+. Ainda não tinha montado o eixo Z.
Neste vídeo, primeiro teste com os 3 eixos prontos e enviado o código de um desenho:
Aqui, primeiro teste usando a micro-retífica e seu eixo flexível, que caiu no final por estar preso com cola quente. (Legal isso, acompanhar a evolução da máquina hehe…)
Aqui, já estava usando uma Tupia (Makita 3709) e a máquina estava dentro da primeira caixa para abafar o som.
A primeira máquina já estava funcional, mas como foi construída totalmente a olho, sem nenhum projeto, resolvi construir uma melhor, mas ainda a olho. Como disse, não tinha o por quê eu perder tempo fazendo projeto se iria construir com gambiarras rss. Consegui uma estrutura mais rígida com uma área de trabalho um pouco maior, cerca de 180x200mm.
Esta máquina ficou pronta na madrugada anterior ao dia que fui para a Campus Party, terça-feira. Cheguei atrasado lá justamente para terminar a máquina. Queria levá-la para trocar ideias com outros makers e pessoal que desenvolve Arduino.
Abaixo, este cara boa pinta aí, foto tirada pelo site designoteca. Eles escolheram minha máquina como um dos melhores projetos da Campus, e a colocaram em uma vitrine no site deles durante fevereiro =]
Lá na Campus, me convidaram para participar do Concurso Traga seu Robô, promovido pela galera do RobôLivre.org. E fui concedido com o primeiro colocado. Felizão =]. Ganhei um mouse cabuloso da Thermalteke, algo assim…
Bom, justamente por ter ido à Campus, veio o insight. O mercado nacional é extremamente carente de máquinas de pequeno porte e acessível.
Aqui temos 3 opções.
-
Você constrói sua própria máquina. E é difícil, dada a dificuldade de comprar os componentes, sobretudo, Guias Lineares e Fusos. Se for comprar um fuso de esferas recirculantes aqui no Brasil, prepare a vaselina… Logo, acaba restando por improvisar nos componentes, o que não dá um resultado legal para a máquina.
Mas além da dificuldade para a compra, não são todas as pessoas que têm fácil acesso à ferramental. -
Você compra de construtores pequenos, tipo micro-micro mesmo. Não há como garantir que fizeram importação legal por exemplo. E até onde pesquisei, nenhum usava Arduino e apoiavam iniciativas Open. É a velha necessidade da porta paralela.
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Você compra máquinas de pequeno porte de empresas estabelecidas no mercado. Já pode anunciar seu carro ou rim para vender…
A Roland MDX-40A é animal!!! por R$ 25.900.
Lá fora existem diversos projetos legais, e muitos abaixo de mil dólares. O grande problema é o peso da máquina. Nesta faixa de peso, não existe frete grátis a partir da China. Fica na faixa de 400-500 doletas. Mesmo dos EUA, o frete pode ultrapassa os 200 dólares. Neste patamar, não existe aquela de não ser taxado.
De fato, nesta faixa de valor somente via importa fácil, que nos cobra R$ 150 extra. Ou seja, uma ShapeOko (máquina muito legal) que custa apenas 649/685 dólares (se for 110V ou 220V ??), terá um valor final para você na casa dos R$ 3.300,00 supondo que o seu estado não incida ICMS. E a ShapeOko é um kit. Você precisará de um macho de qualidade, e tempo para montá-la, soldar fios, etc. Para calibrá-la, senão tiver ferramentas de qualidade, o resultado pode não ficar legal.
E isso tem sido meu validador de mercado. A galera quer máquinas CNC, mas poucos estão dispostos a pagar entre a faixa de R$ 4-7 mil em uma de qualidade e/ou procedência duvidosa, muito menos, pagar mais de R$ 15 mil em uma máquina legal e legal. Eu acredito que consigo entregar ao mercado uma máquina descente abaixo de R$ 6 mil. Desculpem-me desviar do assunto rss.
Após algumas outras máquina/partes de máquinas que desenvolvi sem muito sucesso, cheguei em uma versão muito próxima à última.
Nesta máquina, consegui corrigir diversas deficiências das duas primeiras.
Mas tudo se resume em usar os componentes da OpenBuilds.
É lá que eu recomendo que você compre os componentes mecânicos para construir uma. É um conjunto mais robusto que o da ShapeOko.
Em contrapartida, a ShapeOko possui o kit completo. Já a OpenBuilds, vende apenas os componentes, e tem exemplos de projetos. Os melhores, ainda depende da fabricação de alguns componentes: as plates.
Esta versão foi feita com um projeto que desenvolvi em SolidWorks, usando os componentes da OpenBuilds em conjunto com os requisitos que eu desejava. Mas sua confecção ainda foi inteiramente manual. A segunda máquina, que ainda estava montada quando comecei a construir esta, não tinha capacidade para usinar alumínio. Nem mesmo tamanho, já que algumas placas/plates eram maiores que a área de trabalho. Logo, o corte e furação de todas as plates ainda foram feitos manualmente usando uma serra tico-tico e furadeira de bancada.
Por maior que tenha sido o capricho em imprimir cada vista 2D a partir Solidworks, colar nas chapas de alumínio, marcar cada furo com um punção com ajuda de uma lupa! e furar todas as chapas que são paralelas quando montadas na máquinas, de uma única fez, o alinhamento e dimensões ainda não ficaram com o mínimo que eu diria que seria exigido para uma máquina dessa.
Furando placas de alumínio juntas, com desenho e marcadas por punção:
Uma solução nada ortodoxa para cortar alumínio de perfis de pequena área com um mínimo de garantia que estará em ângulo reto:
https://scontent-a-iad.xx.fbcdn.net/hphotos-frc3/t1.0-9/1606877_1422792884636521_103684356_n.jpg
Antes mesmo de montar a mesa, a ansiedade era tanta, que improvisei uma base e botei a maquina pra gravar alumínio.
Bom, desta versão, refiz o design e troquei alguns componentes, e agora ela está show de bola. Desisti dos fusos trapezoidais nos eixos X e Y, tanto para reduzir custos, como para facilitar a montagem e manutenção. As correias estão bem dimensionadas, e tem a enorme vantagem de permitir a fácil movimentação destes eixos a mão. Facilita muito a troca de fresas e posicionar e retirar os materiais.
As fotos são da versão mais recente, e que estou usando em uma campanha de financiamento coletivo no Catarse para levantar capital e começar a fabricá-las.
Isso aí galera.
Quem quiser construir sua própria máquina, algumas referências estão aí.
Reforçando, o melhor custo x benefício ao meu ver:
-OpenBuilds
-Arduino Uno + GRBL
Acrescentando:
-Recomendo os Drivers DRV8825 (Pololu)
-Motores de passo Nema 23 de 9kgcm já são mais que suficientes para uma máquina deste porte. Compre um Bipolar, de no máximo 2A por fase, para que o Driver dê conta. Na Sparkfun tem um que cabe como uma luva.
-Como usamos drivers de baixa corrente, precisamos operar em maior tensão para não perder tanto torque em alta velocidade (carece de fonte / validação dos mais sabidos em eletrônica rss).
E o DRV8825 é justamente o cara dentro dessa linha acessível que suporta mais tensão. Use-o com uma fonte de 36V do ebay, na faixa de 9-10A, para dar conta com folga de todos os motores, já supondo ser uma fonte de baixíssima eficiência ou batizada.
-Ps: Não se preocupe com a tensão especifica do motor de passo. Isso gera confusões para quem está começando. Aquela tensão é unicamente resultado da continha V=R*I.
Simplificando ao extremo: Como usamos Drivers, o dado relevante é a corrente! E podemos limitá-la diretamente no Driver. Se tiver um motor de 3A, ele roda numa boa em um Driver de menor corrente, porém com torque limitado. A grosso modo, você irá alimentar o Driver com cerca de 4 a 20x a tensão específica do motor.
Mais a grosso modo ainda: Nema 23 de até 2A quando em ligação bipolar, DRV8825 e fonte 36V. Já elvis rss.
Conforme for possível, respondo dúvidas e/ou sugestões aqui, assim como quero ter online um wiki completo com o passo a passo de montagem de uma máquina com este projeto.
Onde buscar mais informações:
Minhas fotos no Dropbox - Pode lhe inspirar para construir sua criatura
Obrigado pela leitura!
Cordialmente,
Jeferson Simões
