Fresadora CNC made in Home - Detalle de Construccion

Hola, este es mi primer post, hace tiempo ando en el mundo del CNC, (Control Numérico Computarizado), e escrito varias artículos relacionado a la construccion de este tipo de máquinas en algunos foros e incluso en mi pagina, y como esta comunidad, Taringa, no deja de sorprenderme dia a dia con la cantidad de temas que engloba, decidí hacer mi aporte en este tema.

Antes de esto quiero aclarar que este tipo de máquinas son la base de la producción en la actualidad, su aplicación es enorme, en la industria se utiliza en procesos de todo tipo, hoy en dia donde todo esta prácticamente automatizado, o ese es el camino que se esta creando, este tipo de máquinas, obviamente a mayor escala dominan la industria.

Ahora si, manos a la obra, lo que voy a detallar es la construccion de mi ultima CNC, ya una máquina basada en un diseño, contemplando varios conceptos estructurales y de funcionalidad, la idea ya era hacer una máquina lo mas profesional posible:

Fresadora CNC made in Home - Detalle de Construccion


Después de la experiencia en la construcción de la primer CNC funcional, el Mini Router CNC, donde la meta del proyecto era la construcción de una maquina CNC (control Numérico Computarizado) de reducidas dimensiones y sobre todo económica valiéndome del reciclado de varios elementos de impresoras y escaners, surgió la idea de construir una nueva maquina, pero ya con una mayor calidad Constructiva, para obtener una maquina que se podría decir de nivel Profesional o Industrial. El fin una maquina que se pueda utilizar en producción, si bien van a notar que se usaron elementos de buena calidad y precisión, como ser guías rectificadas con rodamientos lineales, una buena estructura totalmente rígida y tornillos de rosca trapezoidal, ahí no termina la cosa, bien se podría haber utilizado otro tipo de guías con apoyo para evitar pandeos, tornillos de bolas recirculantes en la trasmisión que nos den una durabilidad mayor y sobre todo una mejor precisión, pero eso ya era hilar muy fino y se iba del presupuesto para el cual la maquina esta Planteada.

El diseńo empezó planteando los materiales a trabajar y el tamańo del área de trabajo, es una maquina pensada para materiales blandos, como ser madera, aglomerados acrílico, plásticos, polifan, por supuesto entraría la parte del prototipeado de PCB (ruteado y perforado) y con un área de trabajo del orden de los 700 x 450 mm con un recorrido en el eje Z de unos 100mm, estas son las medidas de los recorridos, las guías tienen un algo mayor según el ancho de cada carro en dicho eje. También la idea seria el grabado en metales blandos como ser Aluminio cobre o bronces, no siendo la finalidad primordial el mecanizado de metales, para esto abría que replantear de entrada el tipo de guías a utilizar, sobre todo en estas dimensiones, para no tener pandeos en las guías o vibraciones al trabajar materiales Duros. De todas maneras mas adelante van a ver pruebas realizadas en Aluminio con resultaros muy buenos.

En base a esto surgió el siguiente diseńo:

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Render de cómo debería quedar la maquina:
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Para las Guías se utilizaron casquillos de bolas recirculantes sobre barras de acero rectificadas, Las medidas de las mismas son las siguientes:

Eje X: Barra ⌀ 20mm de 900mm

Eje Y: Barra ⌀ 16mm de 600mm

Eje Z: Barra ⌀ 16mm de 200mm

En las Siguientes imágenes podrán observar las guías, los rodamientos lineales a bolas y los soportes de los rodamientos que mande a tornear en Aluminio de 50 x 50 50mm:

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Fresadora CNC
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Para la trasmisión se opto por tornillos de rosca trapezoidal de 3/4 de pulgada de diámetro y 1/4 de paso, que serian unos 19mm de diámetro y paso 6.35mm. La idea era utilizar un tornillo de buen paso para obtener altas velocidades, lo ideal seria usar un tornillo de bolas recirculantes, pero estaba fuera del presupuesto, esto de dejo para un futuro, ya que la actualización es muy simple.

Pantografo

En Este punto vale la pena aclarar algo que comúnmente en este tipo de maquinas Made in Home no se tiene en cuenta y es muy importante. El tornillo que mueve el carro de cada eje al girar convierte el movimiento radial del motor en uno lineal, por ende en el tornillo aparecen cargas axiales, o sea fuerzas hacia los costados en sentido contrario al que se mueve el Carro del eje en cuestión. Es importante contar con un sistema capas de absorber esos esfuerzos sin juego y permitiendo girar libremente al Tornillo.

Comúnmente se usan rulemanes radiales comunes, pero los estos no están diseńados para aguantar cargas axiales, y con el tiempo pude que se dańen o simplemente tengan juego desvirtuando así la precisión de la maquina. Lo ideal ahí es usar rodamiento para cargas axiales, lo mas común seria usar las clásicas grapodinas, puramente para cargas axiales, sino algo mejor, que fue por lo que yo opte, rodamientos de carga angular, este tipo de rodamiento aguantas cargas en un sentido por ende es necesario poner dos enfrentados, donde cada uno soporta las cargas en un sentido. A continuación tenemos un esquema de la implementación de este sistema con rodamientos de contacto angular 7200:

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Como se puede ver, el "Paquete" formado por los dos rodamientos de contacto angular va en un extremo del tornillo, esta es una de las posibles configuraciones, bien se podría pone runo en cada extremo, pero es mucho mas complicado de calibrar. Los rodamientos se encuentran enfrentados y van dentro de un soporte de aluminio que en el centro tiene un diámetro menor donde se apoyan los mismos, el tornillo esta torneado en ese extremo a 10mm que es el diámetro interno de los rodamientos, y roscado en la parte final para poder apretar mediante una tuerca este "paquete". Luego el soporte se atornilla al lateral de la maquina.

En el Extremo opuesto tenemos oto rodamientos, es un rodamiento radial de los mas comunes, un 6200, solo se va a limitar a hacer de guía para el tornillo y aguantar las cargas justamente radiales que le va a oprimir la trasmisión por correa al motor Paso a Paso. En este lado el tornillo también esta torneado a 10mm para encastrar en el rodamiento y luego a 8mm que es donde se montara la polea dentada, fíjense que el tornillo no hace tope sobre este rodamiento sino que la parte del torneado de 10mm comienza unos 2mm antes, de esta manera no hace falta una media tan estricta en el largo de los torneados ya demás esa luz absorbe cualquier dilatación que pueda tener el tornillo, recordemos que la sujeción axial esta en el otro extremo.

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Los laterales del puente están hechos en acero de 8mm de espesor, en la parte inferior tiene un ancho de 200 mm que es la separación que se le dio a los rodamientos lineales para el eje X y de alto tienen unos 400 mm. Las guías del Eje X por donde corre el puente están sujeta por dos plegados en chapa de 4.75mm de espesor en forma de L que a su vez hace de apoyo para la maquina y también sujetan los perfiles de aluminio que conforman la mesa. Por de bajo del puente va un perfil en forma de u también hecho con un plegado de chapa, en este caso en chapa de 3mm, sobre este perfil ira montada la tuerca que mueve todo el puente. La mesa esta formada por 6 perfiles BOSCH REXROTH, de 40 x 80mm y uno central de 40 x 40, opte por esto ya que son muy rígidos y fue crucial para la rigidez de toda la maquina, además tienen un sistema de encastre para sujetar piezas muy bueno, que resulta muy cómodo la mesa de trabajo. Para sujetar los Perfiles a los plegados en L de los extremos se rosco sobre las perforaciones internas que tienen con un macho M12. De amanera similar están sujetas las barras de las guías a este mismo perfil y sobre los laterales

construccion paso a paso
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El Eje Z esta construido íntegramente en aluminio, de 12mm para las partes donde se sujetan los soportes de los rodamientos lineales y 10mm las tapas que sujetan las barras, los soportes de los motores de los 3 ejes también están hechos en aluminio de 10mm y todas estas piezas han sido mecanizadas por CNC. Cabe mencionar el trabajo de roscado, toda la maquina esta armada sin ninguna tuerca, todo va roscado, y se utilizado en su mayoría tornillos Allem de 6mm salvo para sujetar los perfiles de aluminio de la mesa que por el diámetro del agujero la rosca a realizar fue de 12mm y en los soporte de los rodamientos de los tornillos que su uso tornillos Allem de 4mm.

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Pantografo
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construccion paso a paso


Como ya adelante, la trasmisión entre los motores y los tornillos esta hecha por correas y poleas dentadas. Esto surgió por varios motivos, el primero es que es un excelente acople, nunca es recomendable un acople mecánico totalmente rígido, si se puede poner directo al tronillo pero siempre es aconsejable usar un acople flexible para evitar el deterioro de los rodamientos y perdidas de fuerza si no queda exactamente alineado, permite jugar con las reducciones cambiando las poleas, y por último ofrece la posibilidad de colocar el motor hacia el costado con lo cual queda mas compacta la maquina, sino con el motor a continuación del tornillo mas el largo del acople nos roba unos cuantos centímetros de espacio. Se utilizaron correas de paso T5 de 10mm de ancho montando una reducción de 1:1.2 para tener un paso que ronde los 5mm por vuelta de motor, exactamente se tienen 5.291mm, se podría haber usado una reducción 1:1 sin problemas, recordemos que esto es totalmente configurable en el programa de CNC.

Los Motores utilizados son de 60mm de brida, de 3.1Nm de torque en configuración bipolar paralela que consume unos 2.8a.

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A continuación se puede ver el detalle de la sujeción de la tuerca de los ejes X e Y y el detalle del interruptor de final de carrera del eje Y:

Fresadora CNC
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Pantografo
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Ya terminando con el armado podemos observar en detalle la Mesa de trabajo armada y las patas con ruedas que se le agregaron para poder manipular la maquina con comodidad ya que a esta altura ya supero fácilmente los 60 kilos.

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Por ultimo en lo que hace a la estructura de la Máquina se coloco una chapa de aluminio de 3mm en la parte trasera del puente uniendo los dos laterales, esto es para rigidizar mas el puente ya que actúa como escuadra entre ambos laterales manteniéndolos siempre paralelos. Y como se ve en las fotos se a montado las cadenas porta cables y todos los cables de los motores, finales de carrera y alimentación del husillo. Dejando por delante solo la instalación del Husillo, prueba de la maquina y desarme posterior para pintar las partes de acero y terminar con el ensamble final.

construccion paso a paso
Fresadora CNC made in Home - Detalle de Construccion
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En cuanto a la electrónica de control se utilizo el Sistema CNC de 3 ejes con drivers bipolares de 5A, y para el usillo se opto por una fresadora manual Marca Makita modelo 3709 de 530W 30.000 RPM la cual se le quito el soporte original y se monto directamente sobre el carro del eje Z.

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Fresadora CNC


Algunos Videos de las primeras Pruebas:



Bueno, espero que halla sido de interes, cualquier duda me lo hacen saber, y espero sus comentarios!

FUENTE: Propia
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53 comentarios - Fresadora CNC made in Home - Detalle de Construccion

maurih
gracias por tu aporte esteca! estoy involucrandome de a poco en el mundo del cnc y tu post me da una mano muy grande...

si tuviera puntos te daria sin dudarlo
Hedonista
gracias papa por este aporte, la verdad muy bueno!!!
olasvanolasvienen
sos un capo, es la primera vez que veo algo asi de forma casera, aunque te quedo muy bien. ¿cuanto te gastaste en los materiales?
noseinto
Hola cuánto cobras por hacer una máquina como la que posteaste de 600$?
dac2206
Hola, muy buen post y gran trabajo en la maquina! tengo torneria automatica con tornos a levas y con los precios de los tornos cnc hoy en dia la verdad q estoy mas cerca de un retrofit a lo q tengo q de comprar algo nuevo... te hago una pregunta, muchas piezas estan hechas en alumunio, es por el peso? pq no las hiciste en hierro? gracias y felicitaciones
maurih
locura, aca te dejo lo q te mereces +10!

abrazo
Citroman
excelente, siempre quise armar uno...pero no tego tantos conocimientos de elctronica... gracias
V8MartinV8
no puede ser que este tipo sea novato y un pelotudo que se viste de sub zero tenga 500 millones de puntos no les parece? taringa es una bosta
maurih
V8MartinV8 dijo:no puede ser que este tipo sea novato y un pelotudo que se viste de sub zero tenga 500 millones de puntos no les parece? taringa es una bosta


no es lo mismo que antes.... nada q ver
Heinrio
Hola! Muy buen post.
¿Tenes algún pcb de la controladora?
Saludos
van_002
Idolo,,,, grosso de los grossos.

Albert.....
BERUNSE
CHE MUY BUENO LA VERDAD QUE BASTANTE INTERESANTE VOY A DAR UNA VUELTA POR TU PAGINA PARA APRENDER MAS SALUDOS
elrrayo
Maravilloso Esteban
caracterav
sssssssssssssssss

Gracias esTeCa, no cabe duda que eres un virtuoso de este sistema; felicidades.
Me pregunto, por donde comienzo a estudiar estas cosas?
Desorden
+10
Hace poco te contacte para consultarte el precios de el l297/8 ! buscando mas info mira donde te encuentro...

\'Chas gracias!
GodelEscherBach
Excelente! yo ando construyendo un pantografo más pequeño. Como se llama ese modelo de perfil de aluminio con el que hiciste la mesa? Porque estoy buscando y no se donde conseguirlo

esteca55
GodelEscherBach
Huy! perdón, jajaja, no leí que decía el modelo y todas las especificaciones

En el pantógrafo que estoy haciendo quiero poner la misma mesa, hoy llamé a un proveedor de este tipo de materiales y me cobra ese perfil de aluminio que usas vos a 32.25 Euros/Metro. El chanchito está llorando, pero por más que use magistral se le viene el martillazo, imaginate que necesito 90cm x 8unidades = 7.2Metros. Vos tenés idea de los precios? Quizás me vieron la cara (aunque pregunté por teléfono )

Nuevamente te felicito, tenés mucha capacidad. Cuando termine mi proyecto te voy a subir fotos a todopic, vi que ahí administras un foro
leobizon
Bienvenido a taringa!! la verdad es que conocia el trabajo que venis haciendo (soy fiel seguidor de tu pagina)y de a poco me estoy haciendo una fresadora MUY economica de 3 ejes con cosas que tengo en casa jeje... la idea es mecanizarla ni bien tenga mas conocimientos en electronica y los motores PAP (esencial jeje)
ChorixD
Muy buen postt
Te dejo 10 puntos
Y de paso te hago New Full User
Un dia de estos quiero hacerme una
Valvulin
Que bueno que andes por aquí Esteban, ya nos conocesemos por Fono y de tu web.. bienvenido y gracias x sumarte a la comunidad Taringuera..
Mr_potatoe
grande loco, es un invento tremendo!
un abrazo y te dejo 10 por darnos un lindo aporte!
maurih
este post deberia estar en el top post! sin lugar a duda.
mdr83
Hola amigo una vez mas gracias por tus aportes, sabes que me gusta mucho este tema y siempre trato de colaborar con lo que se pueda un abraso amigo. Te dejo puntines +10
SuspendidoxPensar
Che me decis aunq sea por MP cuanto gastaste en hacer todo esto!

muy bueno

abrazo!
DemitriMaximov
con la version mas economica que llamas mini router y una fresadora mas potente sera posible trabajar maderas duras?
Rodrigoww
Nooooo!! Sos un genio!!!! Tenés mis 10 de hoy...
AAMELCA
O soy yo o no se ven las fotos??
Igualmente el trabajo es impecable. La verdad que siempre tuve ganas de armarme uno pero la verdad que no tengo idea del protocolo como para poder hacer la programacion de la placa controladora.
Me vendria re bien para poder hacer las perforaciones a los PCB's que hago de vez en cuando
fermobiles
Hola capo, te cuento yo soy operador/programador de una punzonadora cnc, tal ves la conoscas , TRUMPF 1000R, TRUMPF 2020, TRUMPF 2000, Yla verdad se pueden hacer cosas geniales con estas maquinas, te felicito por tu exelente post.
joe706
impecable tu trabajo master!
Valvulin
Para hacer andar el CNC MACH anda OK
guiroga
no creo que pueda hacer algo asi, pero ya revente todas las impresoras y escaners viejos que tenia guardado y le saque las piezas, a ver si me sale, o queda como la parrillera de homero
Lucanazo
q mostro estecaaa!!!!! te dejo los 10 d hoy papa !!!
sdsds
hla mira estoy ase reto entuciasmado con lo de la fresa cnc pero toy averiguando y tengo dudas creo q te mande un mp la semana pasada.
beno mi duda es sobre los serbomotores: mi jefe me dijo q tengo q tener en cuenta el torque de los servomotores pero por los precios q vi y al no saber q me recomendas para armar una fresita con un dreemel? o me combiene conseguir una fresa como la makita q tenes?
y una q me tiro mi jefe con un laser para corte ira(para cortal papel plastico o terbopol)

muchas gracias y +10 por q ya soy nfs
martilloHamer
naaaaa te sarpaste!!! te dejo mis 10!!! a fav y ya te voy a hacer un par de consultas!
noseinto
Cuánto cobras por hacer una igual?