CNC Caseira TheMaker2
Posted in Electrónica, Fabricação Digital, Linux, Mecatrónica, Microcontroladores, Open Source, Projectos, Robótica
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.
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
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.
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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! 🙂
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[…] mudar (para melhor). Neste hangout irei mostrar e falar das minhas CNCs caseiras, especialmente da TheMaker2, e algumas coisas de robótica. Neste hangout também irão participar os Makers portugueses Nuno […]
Olá Mario,
Excelente post, muito bom mesmo, parabéns.
Gostaria de saber de qual modelo de impressora você tirou o parafuso de rosca sem fim? (http://pt.wikipedia.org/wiki/Parafuso_rosca_sem_fim)
Você comentou que as guias foram retiradas de fotocopiadoras Ricoh, mas não comentou de onde vieram os “parafusos de roscas sem fim” ? Eu suponho que também foram tiradas desta mesma fotocopiadora, você lembra qual modelo dela? (creio que isso seria pedir demais ne? afinal você tirou elas de sucatas)
Este post que você escreveu serviu de incentivo para que eu também tentasse criar um CNC.
Muito obrigado por isso!
Um abraço de além mar,
Alan
Olá Alan! Antes de mais obrigado pelo mail. O parafuso de rosca sem fim é um varão roscado normal M10 de aço inox. Estas partes não foram retiradas de impressoras ou fotocopiadoras e tiveram de ser compradas. O preços deste tipo de varões em Portugal ronda os 3€ por metro se for de aço zincado e os 4 ou 5€ por metro se forem de aço inox. Aqui compram-se em armazéns de venda de metais ou até mesmo em armazéns de material genérico para construção e “faça-você-mesmo”. Boa sorte na criação da CNC! Se houver alguma dúvida, é só dizer 🙂 Abraço!
Olá Mario,
Muito obrigado pela informação, creio que aqui no Brasil este varão roscado não seja tão comum, mas ainda não procurei nas lojas aqui para confirmar.
Gostei muito da sua placa controladora v2, realmente o design ficou simples e eficiente.
Seu código também ficou bem didático, mas gostaria de fazer uma sugestão (por favor, não se sinta ofendido), você pode otimizar seu código removendo alguns IFs/ELSEs assim: rotação num sentido: i = (++i) % 4; rotação em outro sentido: i = (- – i) % 4;
Creio que você deve ter pensado nisso, mas usado i++ e i – -, que não funcionariam neste caso, pois mesmo usando “( )” a ordem de precedência não é respeitada. []s Alan.
Olá Alan! Quanto aos varões roscados, é provável que consiga encontrá-los nas lojas de bricolage que existam aí no Brasil. Quanto à placa controladora v2 sim, faz o que se pretende mas, ainda assim, não é a solução óptima. O ideal será ter uma placa com um circuito chopper e controlo de corrente para que se possam usar os motores com tensões bastante mais elevadas, podendo-se atingir maiores binários e maiores velocidades de rotação sem sobreaquecer os motores. Já encomendei alguns circuitos integrados para fazer uma terceira placa já com o circuito chopper mas ainda não chegaram 🙁 E mesmo quando chegarem ainda não sei quando terei tempo para a fazer :\ –
Quanto ao código, é claro que não fico ofendido com a sugestão e até agradeço 🙂 O código do microcontrolador era suposto ter sido mais trabalhado, até para fazer a interpretação de comandos G-code enviados pela porta série, mas acabei por apenas fazer o código do funcionamento básico para testar a placa e nunca mais voltei a desenvolver código para ela :\ Meteram-se outros projectos pelo caminho e as melhorias no código ficaram por fazer :\ E sim, sem dúvida que com a sugestão do código que fez ficaria bem mais eficiente do que como está agora 😛 Abraço!
Olá Mário,
Encontrei os varões roscados (chamados barras rosqueadas aqui no Brasil) no Mercado Livre (eBay local). Sobre o chopping stepper driver, você pretende usar algum destes: http://reprap.org/wiki/Stepper_motor_driver#Stepper_driver_chips ?
Quero começar com um circuito mais simples como o da sua controladora v2, meu objetivo é substituir o PIC pelo Atmega328 que é mais barato e mais usado por hobbystas (depois que os PICs perderam o trono para os Atmegas/Arduinos). Gostaria muito de manter contato contigo pelo GTalk, você poderia adicionar o meu email (que está usado neste post) no seu GTalk? Prometo não te pertubar muito! 🙂 []’s Alan
Sim, os circuitos integrados que encomendei são os TB6560 da Toshiba para fazer o chopper driver para os motores. Trocar o PIC pelo Atmega328 deverá ser bastante fácil e sem quaisquer problemas 🙂 . Eu quando fiz essas placas mais simples também foi com o objectivo de ir aprendendo aos poucos 🙂 quanto ao GTalk, já adicionei. Abraço!
Ola amigo sou do brasil tudo bem ?
Olha fiquei encantado com seu projeto estou tentando correr em busca de algumas maneiras de eu fazer uma cnc pequena somente para trabalhar com mdfs de 3mm a 8mm e gravação em acrílico , pois sou artesão e trabalho com luminárias em pvc mais estou com alguns projetos em mente que necessitaria de uma cnc mesmo que pequena com área útil de até o formato de uma folha A4 ja seria bom . você não faria para venda um projeto assim ? para ser usado com uma dremel 4000 que ja possuo . e para venda qual seria o valor no caso ?
Caro Fernando, comigo está tudo bem. Espero que consigo também 🙂 Teria todo o prazer em fazer CNCs ou kits de CNC para vender mas infelizmente no momento os meus estudos não me deixam tempo livre para as fazer. Contudo, encorajo-o a tentar fazer a tua e fareis os possíveis para ajudar e aconselhar na concretização do projecto. Não é a primeira nem a segunda pessoa interessada numa máquina CNC e gostaria de poder aceder aos pedidos, mas infelizmente não posso 🙁 De qualquer maneira, passei no seu site e gostei muito dos seus trabalhos! Parabéns pela originalidade e capacidade! 🙂
[…] electrónicos, desenhar as peças mecânicas do robô, cortar as peças na minha fresadora CNC TheMaker2, aprender a usar módulos de comunicação série por Bluetooth, programar o microcontrolador […]
Olá. Mário.. parabéns pelo projeto.. tenho uma duvida.. estou finalizando uma CNC onde utilizei aqueles trilhos de gaveta ao invés das barras retificadas. (http://www.soferragens.com.br/image/cache/data/telescopica-500×500.jpg) – link dos trilhos para visualização. e ao invés de utilizar Aluminio para o suporte da micro retifica, fiz em MDF 15mm. a dúvida é.. o motor de passo de impressora suporta esse peso? para o fuso vou utilizar barras roscadas de 8mm e as demais peças pretendo fazer na minha reprap.
Olá Alexandre! Obrigado desde já pelo comentário 🙂 Quanto às guias das gavetas, servem para desenrascar mas não são o ideal, pois não fornecem um suporte muito rígido, principalmente quando as partes telescópicas se encontram “esticadas”. Quanto ao peso da Dremel e do MDF, o motor de passo aguenta sem problema nenhum. A utilização da barra roscada faz uma grande desmultiplicação da força exercida pelo motor. É claro que a construção do eixo do Z tiver atrito demais, poderá ser um problema. No entanto, se estiver tudo bem construído, o motor da impressora PM55L-048 terá força suficiente. Boa sorte com o resto do projecto! 🙂
Boas, Mário. Parabéns, está impecável! Estou a tentar fazer uma tb, com a placa Arduino UNO e uns motor shields, mas ainda mal comecei pq ainda não percebi bem que shields preciso e que motores vou usar. Seja como for, tb quero precisão. Coisas tortas faço bem à mão, ñ preciso de máquina. lol
Mais uma vez, parabéns! É um prazer ver um tuga nestas coisas. Neste país é mais futebol. lol E os preços de 99,9% dos produtos só convidam a fugir 🙁
Muito obrigado Carlos! 🙂 Espero dentro de 2 ou 3 meses poder colocar por aqui a TheMaker3. Já está quase pronta mas o tempo livre anda escasso e ainda deve levar mais algum tempo. Quanto a fazer uma, pode tentar com um Arduino com firmware GRBL ligado a 3 ou 4 drivers para motores de passo (dependendo da estrutura da máquina). Quanto aos motores, convém ser uns motores de passo que tenham alguma força 🙂 Se tiver algumas dúvidas que eu possa esclarecer, é só dizer 🙂 Boa sorte com o projecto! 🙂
ola parabens pelo trabalho, estou a fazer uma fresadora cnc para trabalhar madeira e os varoes que tenho encontrado nas lojas para o efeito sao carissimos, nao sabia que se podia usar varao roscado normal, nao perde precisao?
obrigado
Obrigado pelo comentário Carlos. Eu tenho usado o varão roscado M10 sem qualquer problema. Também é bastante usado em impressoras 3D como as prusa i3 e os resultados que se conseguem também são muito bons.
Oi Mario,
A parte mecânica está bem simples e funcional. Parabéns pelo projeto!
Ja estou esperando a TheMaker3.
Oi Diego! Obrigado pelo comentário. A TheMaker3 deverá estar pronta nos próximos meses 🙂 Em breve haverão novidades 🙂
Boa noite Sr Mário mt bom seu projeto,estou a procura de uma parceria pois tenho que montar uma CNC em escala bem maior q a sua,é preciso comprar seus serviços, vc tem algum contato pra q possamos nos falar??obrigado
[…] foram usadas diversas ferramentas mas nem todas são realmente necessárias. Se não tivesse a minha CNC TheMaker2 poderia simplesmente ter optado por pagar por serviços de corte ou gravação. Segue-se a […]
[…] de corte utilizando as operações de Perfil (ficheiros do HeeksCAD aqui). Depois usei a minha CNC caseira TheMaker2 para fresá-las a partir de placas de acrílico vazado de 3mm que tinha numa caixa no meu […]