Mini fresadora de bancada

23 Dezembro 2007 at 11:07 (Projecto) (, , )

Este já era um “sonho” bastante antigo. Começou por ser alimentado pela vontade de acelerar e facilitar o fabrico de PCBs (Printed Circuit Board – vulgo placa de circuito impresso) para protótipagem. Mas mecânica nunca foi propriamente o meu forte. Até que encontrei um projecto de uma máquina semelhante mas muito, muito fácil de construir.

Este é um dos projectos nos quais tenho andado a investir tempo. A mecânica ainda não está a funcionar a 100% mas já faz umas brincadeiras. As imagens são todas de alta resolução, se quiseres ver bem os pormenores basta clicar.

Desktop milling machine - hw finished

Fig. 1 – Aspecto final da fresadora

O projecto maravilha em que me baseei é este aqui. O Sr. teve realmente umas excelentes ideias em relação ao fabrico da estrutura e mecanismo de deslize das plataformas, pontos que tinham sido até aqui o entrave aos meus planos.

Estrutura de cobre

Fig. 2 – Estrutura, em tubo de cobre, soldado no fogão da cozinha

Falta-me ainda resolver alguns problemas, uns mecânicos e outros relativos a software de controle.

Detalhe do mecanismo de deslize dos eixos   Eixo e driver de potência

Fig. 3 – Esquerda: detalhe da guia-de-plataforma;
Direita: acoplamento motor / veio-roscado (várias camadas de manga termo-retráctil)
e respectivo driver de potência

O principal problema que tenho neste momento é a dificuldade em furar o cobre do PCB e manter depois um corte continuo. Isto é, ele furar fura, mas é preciso que o eixo vertical desça bastante, e depois fica a fresar demasiado fundo, na fibra de vidro (ainda por cima cancerigena, blech!). Existe uma folga minúscula causada pela construção do motor do eixo vertical. Por outro lado, penso que o berbequim é capaz de ser um pouco lento para cortar cobre com uma velocidade razoável.

Testes de fresagem de PCBs

Fig. 4 – Testes de fresagem de PCBs

Outro problema é o sofware. O software embebido é bastante arcaico, foi apenas uma versão muito rápida que cozinhei para ver aquilo a mexer. Mas agora para utilização mais a sério preciso de pensar bem no que quero fazer. Isto terá também implicações no software de controle no PC, pois este tem que saber falar com o sistema embebido que controla o hardware.

Placa de controle

Fig. 5 – Controlador, liga por porta série a um PC

No final, claro que a maquineta vai poder fazer outro tipo de trabalho, como algumas peças 2D e 3D feitas por exemplo em madeira ou acrílico.

De qualquer forma, até agora até que me deu bastante gozo fabricar esta maquineta. E ainda há mais gozo ao virar da esquina (e problemas para resolver também). Aviso-te quando houver novidades😉

35 comentários

  1. Ricardo said,

    Olha que ponto isso a funcionar, e uns quantos anúncios, ainda recuperas o dinheiro que investiste nisso num instante😉

  2. Njay said,

    Não é nada má ideia não senhor ;)!…

  3. www said,

    1) haverá assim tanta gente interessada?
    2) será que o NJay teria vontade de transformar isto num producto? ainda da um trabalho do “caraças”🙂

  4. Njay said,

    Acho que o Ricardo se referia a vender PCBs (e outros produtos) e não a fresadora :)!

  5. www said,

    ahhhh bem…. ho ricardo….xxiiiiiiuuuu… q’eu so estou à espera q’o NJay acabe aquilo para lhe cravar um “negócio”😉

  6. Vasco Névoa said,

    Acho que já não vou a tempo, mas podias também ter usado isso para fazer umas prendinhas de natal!!!🙂 Isso a fresar madeiras e plásticos deve ser uma maravilha; com alguma arte de programação metes isso a vomitar porta-chaves e outras inutilidades personalizadas que muito podem agradar às pessoas nesta quadra!!!😀
    Que tal uma linha de poisa-copos gravadas com estrelas de cinema em poses quentes?…😉 O Fonseca comprava-te já uma palette!!!😀

  7. Rafael Simões said,

    Boas..
    Bom Blog…
    Exelente post…. tu percebes da coisa…
    Qual é a tua area de formação eletrotecnica eletromecanica ou és auto didata???
    Como estou a pensar mudar de curso para um que possa invertar umas coisas assim gostava de uma opiniao (è que em informatica nao a nada disto…)!!!
    Obrigado
    Rafael

  8. Njay said,

    Eu sou formado em informática… tudo o resto é essencialmente fruto da curiosidade e do manancial de informação que existe na Internet😉

    A opinião já ta enviei por outro meio. Mas pode ser que mais alguém que já comentou este post tenha alguma coisa a dizer.

  9. cavaco joao said,

    Bom trabalho.Conforme observei nas fotos da-me ideia que a máquina tem 3 motores passo a passo, não é verdade! como tambem estou interessado em
    circuitos impressos, gostava de saber se cada motor tem um driver próprio e
    qual o sotfware que o senhor usou.
    Aguardo resposta no email

  10. Njay said,

    Tem 3 motores de passo sim senhor, é verdade!
    Cada motor tem um driver de potência próprio, e os 3 drivers são controlados por um único microcontrolador. Na figura 3 / direita pode ver-se 1 dos 3 conjuntos driver+motor.
    Fui eu que fiz o desenho do hardware, o firmware e o software no PC. Tenho um video (acelerado) que fiz quando a máquina começou a fazer alguma coisa de jeito (desenhar a lápis), aqui:

    Também mostra um pouquinho do software no PC.
    Quando tiver tempo hei-de disponibilizar mais informações e tenciono até publicar o desenho de hardware e todo o software num modelo Open Source.

  11. dddcrumata said,

    O software que aparece no video, onde você manipula uma figura num ambiente 3D, é obra sua?

    Qual a linguagem de programação você adotou?

  12. Njay said,

    Sim, o sw do video foi feito por mim. Usei Tcl/Tk, e o software suporta “2D e meio”, não é um verdadeiro 3D. Quando tiver um tempo para voltar a esse projecto vou também colocar aqui esse software. O sw ainda está incompleto, apesar de já permitir desenho na fresadora.

  13. unhuz said,

    Bom dia

    Gostaria de saber, uma vez que demonstras muito espirito e empenho, se me poderias contactar para falarmos de um projecto que tenho em mente.

    Cmpts
    Fred

  14. geoge said,

    que engenhoca é essa !!!!!!

  15. Marcio said,

    Ficou muito legal a seu cnc gostaria de sabe se tem como pe passar o projeto da placa. muito obrigado

  16. n_u_n_o said,

    Olá!

    Tens aqui uma fresadora muito fixe!🙂
    Também estou tentado a fazer uma low-cost semelhante à tua mas tenho montes de duvidas sobre que material usar.

    Já agora, com esse berbequim consegues fresar madeira, ou mesmo acrílico?

  17. Njay said,

    Márcio, podia passar mas é trabalho em desenvolvimento, e além disso é incompatível com o software que podes encontrar por aí. O melhor é fazeres por exemplo uma placa chamada CNC3AX, se procurares no google vais encontrar facilmente.

    N_u_n_o, nunca experimentei, ainda não estou em condições de o fazer! Mas calculo que sim, pelo menos a baixa profundidade (em tempo útil), uma vez que ela é capaz de rasgar PCB (uma fina mas dura camada de cobre em fibra de vidro). No fórum electronicapt.com há uma discussão sobre CNCs, e que junta lá várias pessoas que já fizeram ou estão a fazer uma.

  18. jonatan said,

    Ola!.. cara… qto vc cobra uma dessas feita por vc mesmo?!.. e é perfeita.. os detalhes minimos de uma peça como por ex: uma jóia, eh perfeito?.. eh bem precisa a makina?….

    • Njay said,

      Não tou fazendo cópias para vender… A resolução é aproximadamente 0,19mm em cada eixo.

  19. Diego said,

    Olá, pra máquina saber quais as coordenadas X, Y e Z da peça se encontra, vc utilizou sensores ou vc programou por meio de uma relação com o número de passos que cada motor dá?

    • Njay said,

      É por contagem dos passos dos motores.

  20. Renato Lazzari said,

    E se, no lugar de uma furadeira, tiveres uma “pena” a derramar algum líquido que proteja o cobre da corrosão?

    Só uma idéia… que me ocorre cada vez que recebo um cartão de visita de alguém e vejo aqueles traços minúsculos, aquelas letras bem pequenas. Cheguei até a deixar um cartão de visitas boiando n’água por duas horas… o papel começou a desfazer, sim, mas a tinta, daquelas um pouco altas (letras em relevo) nem se importou…

    • Njay said,

      Para proteger o cobre da corrosão há vernizes em spray, fácil e rápido de usar, bom rendimento e funciona muito bem. Alguns desses vernizes actuam como fluxo que facilitam a soldadura, ao mesmo tempo que protegem da corrosão. Qualquer loja de electrónica tem uma linha desses sprays.

  21. jose miragliotta said,

    seria possivel obter este projeto da fresadoraficaria grato se me enviasse o prjeto. obrigado

  22. Tech said,

    Olá NJay,
    Estou também a fazer uma CNC mas com o projecto linistepper.
    Uma pergunta: Os teus motores aquecem? é que os que estou a utilizar ( de impressora) aquecem bastante e não sei se é normal ( estou apenas a alimentá-los a 12V 1A quando as especificações dos motores são 24V com bobines de 13 Ohm)

    • Njay said,

      É normal os motores aquecerem, mas não convém ficarem a escaldar. Alguns imãs perdem magnetização com temperaturas relativamente baixas (80ºC). De qualquer forma só vendo as specs dos motores para saber a corrente recomendada. Não sei se tens controle sobre isso, mas podes reduzir a corrente e/ou o tempo que as bobinas se mantêm ligadas; vais baixando-o até encontrares o menor tempo que garanta que ele não perca funcionalidade (se o tempo for demasiado curto começa a “perder” passos). Ao baixar qualquer um destes valores vais estar a baixar a energia dissipada e portanto o consumo e a temperatura vão baixar.

      • Tech said,

        Obrigado Njay.
        Baixei um pouco a corrente e já não aquece tanto. No entanto, vou colocar de parte o controlador que estava a utilizar (não desliga a alimentação das bobines quando não está a rodar) e vou tentar fazer um mais apropriado para os motores que tenho. É possivel publicares o esquemático do teu driver para ter uma ideia de como controlas os teus motores? E, já agora, tamtém é possivel publicares o software que utilizas/ utilizaste na tua CNC?

        Agradeço desde já a tua disponibilidade para responderes às minhas questões

        Cumprimentos
        Jorge Augusto

  23. Tech said,

    Os motores que estou a usar são os PM35L-048 (http://www.eminebea.com/content/html/en/motor_list/pm_motor/pdf/pm35l048.pdf) utilizados nas impressoras. EStou a utilizar um interface com o nome Linistepper (http://www.piclist.com/techref/io/stepper/linistep/index.htm) e depois de ler a tua resposta, verifiquei que os motores ficam sempre alimentados mesmo quando estão em idle. Vou alterar este procedimento.
    Já agora, continuas a utilizar a máquina com que software? Eu utilizo o KICAD para os desenhos( esquema e PCB) mas não sei ainda que software utilizar para controlar os motores…

    Obrigado pela ajuda

  24. Njay said,

    Na olhadela rápida que dei no esquema desse controlador parece-me que se talvez se possa alterar R4 e R6 (2 pull-ups nas bases dos TIPs) para serem pull-down e assim não manterem os TIP ligados. Isto devia ser um trabalho do software no PIC, mas…

    Vou deixar apenas o esquema do que desenhei para controlar a CNC. Isto é um circuito que “fiz à minha maneira” e por isso não há nenhum sw de PC capaz de “falar” com ele excepto aquele que fiz. Não vou publicar esse sw porque está inacabado, este projecto parou no tempo – talvez o re-avive com projecto para me entreter nas minhas idas ao AltLab. O design da electrónica, em particular na parte de potência, é fraquinho, mas no entanto funciona; os motores que tenho são bastante pequenos e não devem consumir mais de uns 125mA.

    O esquema está em 2 partes, uma com o controlo e outra com os drivers de potência para os 3 motores. O controlo é feito por um ATtiny26 (microcontrolador AVR da ATMEL), que controla os motores através de 2 chips lógicos que expandem o número de saídas digitais do AVR. O AVR comunica com um computador através de porta série, e no esquema está a ainda a possibilidade de controlar a velocidade da fresa (nunca cheguei a testar esta parte do circuito, e não vou testar sem mudar o 1N4007 para um mais rápido com o 1N5817). Existem ainda os interruptores de fim de curso, 2 LEDs e uma saída para um buzzer.

    A parte de potência fiz com o que tinha à mão: montes de transístores BC e díodos 1N4007, tudo material baratíssimo. Um dia ainda hei-de meter o osciloscópio para ver se os 1N4007 estão mesmo a dar conta do recado neste circuito. Não há controlo de corrente, estes motores são para 12V e a resistência interna deles juntamente com o tempo de “ON” dos impulsos limitam a corrente a um valor que os fazem funcionar “normalmente” – ou seja, não aquecem muito.

  25. Projecto Multimédia II said,

    […] Mini fresadora de bancada, Nuno João […]

  26. Referências da visita de estudo ao altLab no Hardware Freedom Day | Meios Digitais 2013 said,

    […] Mini fresadora de bancada, Nuno João […]

  27. luciano said,

    os motores podem ser usados os de impressoras matriciais, com placas de controles com saidas com fet de alta potencia, na parte mecanica e viavel o uso de eixos cilindricos com quias de ajuste e comando em parafuso de rosca quadrada, a arvore que contem o mandril e que um pouco complicado , pois deve conter dois eixos guias , um parafuso oco com eixo com filetes ao comprido , onde na parte de cima fica o motor acoplado ao eixo interno filetado, a transmissao se dara por meio de polias ou engrenagem, a unica parte que se movera pra cima e pra baixo sera o mandril
    assim se conseguira um precisaõ de decimos de mm.

  28. Jorge Cunha said,

  29. Got chips, will hack | MyOwnHybrid said,

    […] Yo, my miniCNC project was accepted as well!!🙂 We’re gonna have 2 tables at the Faire, I’ll ask them […]

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