CNC Caseira TheMaker2

Boas! Tal como disse no meu primeiro post acerca da minha primeira CNC Caseira TheMaker1, estava a desenvolver uma CNC maior, mais rápida (ainda não consegui esta parte) e mais robusta aos poucos. Pois a fase de desenvolvimento chegou ao fim e finalmente está pronta! 😀 De maneira a construir uma estrutura mais rígida decidi não construí-la com uma sistema de 3 eixos móvel, mas sim com uma mesa móvel no eixo do X e uma estrutura fixa para o eixo do Y, que por sua vez segura o eixo Z. A construção é baseada nesta.
 
cnc caseira de baixo custo TheMaker2
 
Um dos grandes objectivos era fazê-la sem gastar muito dinheiro e acreditem ou não, com algum aproveitamento de peças consegui fazer a estrutura inteira por apenas 84.4€! 😀 Ah, e este custo ainda incluí alguns materiais de sobra! 😛

A CNC construída tem uma área de trabalho de aproximadamente 500x600mm (cerca de 4 vezes a área de trabalho da TheMaker1) e uma velocidade máxima de 20mm/min (sim, é muito lenta). A estrutura é feita de aço galvanizado e todos os blocos de montagem são feitos de PVC rígido, que acho ser o plástico mais barato e mais fácil de maquinar. Fiquei a conhecê-lo por sugestão de um amigo, José Luís (Obrigado José! Já agora, vejam algumas fotografias de alguns dos excelentes trabalhos dele na página de facebook da empresa dele, a Metalideia). Os guias lineares de precisão foram retirados de fotocopiadoras velhas da RICOH. Tive a sorte de um ex-aluno meu trabalhar na JRJ RICOH, em Faro, e tive a oportunidade de ir ao “cemitério de fotocopiadoras” da empresa e resgatar alguns guias lineares, motores e outras peças (Obrigado Paulo!). Ainda tenho de agradecer ao meu amigo Gonçalo Pereira, que de certeza que passou um fim de semana “divertido” a soldar a estrutura de aço, uma vez que eu não possuo nem as ferramentas nem a experiência técnica para fazê-lo (um dia ainda vou aprender a soldar como deve ser :P). Obrigado Gonçalo! Como motores usei os PM55L-048 mais uma vez. Podem encontrá-los em impressoras HP velhas.
 
A maioria das peças de PVC foram desenhadas no HeeksCAD mas depois encontrei o FreeCAD e desenhei o resto das peças no mesmo, uma vez que o desenho baseado em regras facilitou muito o desenho das mesmas. Contudo, usei o plugin do HeeksCAD, o HeeksCNC, para gerar o G-code para maquiná-las na minha primeira CNC, TheMaker1. Já agora, se tentarem exportar ficheiros do Freecad como .dxf para importar no HeeksCAD primeiro têm de os abrir com o QCad e guardá-los novamente como .dxf. Por alguma razão o HeeksCAD não consegue abrir os ficheiros .dxf gerados pelo FreeCAD correctamente. Para uma melhor explicação do software que uso vejam o meu post acerca de Softwares para CNC em Linux.
 
Mas vá… chega de bla bla bla 😛 Abaixo podem encontrar a lista de materiais com preços e locais onde os comprei e também alguns links para fazer download dos ficheiros HeeksCAD das peças que estou a disponibilizar para o caso de alguem querer usá-las. Mesmo que apenas desejem construir uma CNC semelhante mas com medidas diferentes, podem ser usadas como exemplos para construirem as vossas próprias peças.
 
Lista de materiais:
 
  • 6m de tubo quadrado 40x40mm de aço galvanizado: 17€ ( ainda com 2m de material de sobra, pois tinha de ser comprado em barras de 6m) – comprado na MLG Inox, Faro;
  • cola de Epoxy UHU: 3€ – comprada no Eleclerc, Portimão;
  • bolachas de PVC de 140mm de diâmetro + serviço de corte: 20€ – compradas na MLG Inox, Faro
  • varões roscados M10 de inox + porcas de junção de inox: 15€ – comprados na MLG Inox, Faro
  • Vários parafusos de inox: 5€ – comprados MLG Inox, Faro
  • Blocos de alumínio: 8€ – comprados na MLG Inox, Faro
  • guias lineares de 16mm + rolamentos lineares: 0€ – retirados de fotocopiadoras velhas da RICOH 
  • motores PM55L-048: 0€ – retirados de fotocopiadoras velhas da HP
  • placa de MDF de 19mm: 10,90€ (suficiente para fazer 2 mesas para a CNC e ainda sobrou algum material) – compradas no MaxMat de Portimão
  • rolamentos ABEC3: 2€ (pack de 8, sobraram 2 rolamentos) – comprados na Decathlon, Portimão, Portugal
  • 6 abraçadeiras: 2€ – compradas no Gloria & Silvestre, Portimão
  • Tubos de borracha: 0€ – retirados de impressoras Epson
  • Pés de borracha: 1,5€ – comprados numa loja do chinês em Portimão :P
Para fazer download dos ficheiros do HeeksCAD cliquem aqui. Realço que as peças não estão muito bem desenhadas e as peças verdadeiras foram feitas depois de algumas alterações no G-code. Foram a minha primeira experiência com o processo de CAD/CAM e agora que já aprendi mais sobre o assuno apercebo-me que fiz um trabalho horrível a desenhá-las 😛
 
Não vou fazer uma descrição muito detalhada do processo de construção, o que seria muito aborrecido para mim escrever e muito aborrecido para vocês lerem. Em vez disso tirei montes de fotografias durante a construção para que possam ver como tudo é construído e tirar algumas ideias para construirem a vossa própria CNC. Como alguém disse um dia, uma imagem vale por mil palavras, e, por isso mesmo, tirei montes de forografias.
 
cutting_spindle_clamp_themaker1_2.jpgcutting_spindle_clamp_themaker1.jpgcutting_spindle_clamp_themaker1_3.jpgcutting_spindle_clamp_themaker1_4.jpgdremel_clamps_themaker2.jpgdremel_clamps_test_themaker2.jpgx_axis_round_rail_mount_themaker2.jpgx_axis_round_rail_mount_themaker2_2.jpgx_axis_leadscrew_mounts_themaker2.jpgx_axis_leadscrew_mount_themaker2.jpgy_axis_mount_themaker2.jpgy_axis_mounts_themaker2.jpgsteel_frame_themaker2.jpgsteel_frame_themaker2_2.jpgtest_x_axis_mounts_themaker2.jpgtest_x_axis_mounts_themaker2_2.jpgx_axis_assembly_themaker2.jpgx_axis_assembly_themaker2_2.jpgx_axis_assembly_themaker2_3.jpgx_axis_assembly_themaker2_4.jpgx_axis_assembly_themaker2_5.jpgx_axis_assembly_themaker2_6.jpgx_axis_assembly_themaker2_8.jpgx_axis_plate_test_mount_themaker2.jpgx_axis_assembly_themaker2_7.jpganti_backlash_nut_themaker2.jpganti_backlash_nut_themaker2_2.jpganti_backlash_nut_themaker2_3.jpganti_backlash_nut_themaker2_4.jpgz_axis_themaker2.jpgz_axis_mechanism_themaker2.jpgy_z_axis_assembled_themaker2_4.jpgy_z_axis_assembled_themaker2_3.jpgy_z_axis_assembled_themaker2_2.jpgy_z_axis_assembled_themaker2.jpgy_axis_mechanism_themaker2_2.jpgy_axis_mechanism_themaker2.jpgy_axis_edge_mount_themaker2_2.jpgy_axis_edge_mount_themaker2.jpggeneral_test_themaker2.jpggeneral_test_themaker2_2.jpggeneral_test_themaker2_3.jpgthemaker2_assembled.jpgthemaker2_assembled_2.jpgthemaker2_assembled_3.jpgthemaker2_assembled_4.jpgthemaker2_painted_5.jpgthemaker2_painted_4.jpgthemaker2_painted_2.jpgthemaker2_painted_3.jpgthemaker2_painted.jpgthemaker2.jpgthemaker2_front_top.jpgthemaker2_side.jpgthemaker2_back.jpgthemaker2_motor.jpgthemaker2_front.jpgthemaker2_desk.jpg
Para controlar a máquina CNC desenhei uma nova placa de controlo baseada num PIC16LF877A em vez dos circuitos integrados L297 que podem ser algo dispendiosos. Podem obter mais informação acerca da mesma aqui. Se preferirem uma versão baseada nos L297 vejam a primeira Placa Controladora para CNC que desenhei. A nova placa tem também uma ligação série que um dia irá ser usada para enviar comandos de G-code para um interpretador de G-Code que pretendo embeber no firmware do PIC16LF877A (algo semelhante ao Grbl). Contudo, essa funcionalidade ainda não foi implementada.
 
Para terminar este post vou apenas indicar algumas das coisas que podem ser melhoradas, para que não cometam os mesmos erros que eu cometi desta vez:
 
  • As porcas anti-backlash que podem ser vistas nas fotografias não foram usadas uma vez que os motores não eram suficientemente fortes. Contudo, aquele tipo de porcas anti-backlash funcionam bem;
  • Usem 4 rolamentos lineares no eixo do X torná-lo mais estável;
  • Usem motores mais fortes para velocidades mais altas e fiabilidade;
  • Se estiverem dispostos a gastar algum dinheiro usem rolamentos lineares de esferas. O tipo de rolamentos lineares que usei deslizam bem mas não têm uma performance que esteja sequer perto da dos rolamentos lineares de esferas. Usar rolamentos desse género irá custar mais dinheiro mas irá permitir usar a máquina em velocidades mais altas;
  • Ponham mais espaço entre os dois rolamentos lineares do eixo Y para que o eixo Z fique melhor suportado;
  • Por fim, mas não com menos importância, façam os planos da vossa CNC cuidadosamente num programa de CAD 3D. O meu modo de proceder foi ir desenhando as peças uma a uma e ir vendo como encaixavam, o que por vezes resultava nalgumas dores de cabeça a tentar resolver problemas que não tinha previsto e também em longos tempos de montagem e desmontagem para os corrigir.
Se tiverem algumas dúvidas ou questões sintam-se à vontade para as perguntar nos comentários abaixo 🙂 Cuidem-se!
 
Actualização (24/10/12): Este post agora está disponível no instructables.com aqui: http://www.instructables.com/id/TheMaker2-Homemade-CNC/
 
Actualização (26/10/12): TheMaker2 foi aceite para o Digital Fabrication Contest no instructables.com. Votem nela aqui! 🙂
 
Actualização (04/10/13): a TheMaker2 está em destaque no Hackaday! Vejam aqui! 🙂

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