¿Cómo construir una máquina CNC con Arduino?

Si eres un maker o un amante de la tecnología y la automatización, seguro que has oído hablar de las máquinas CNC. Estas máquinas de control numérico por computadora son capaces de realizar trabajos precisos y complejos en diversos materiales, desde madera hasta metales, y son muy utilizadas en la industria manufacturera. ¿Te gustaría tener tu propia máquina CNC? ¡Aquí te enseñamos cómo construir una con Arduino!

Construir una máquina CNC puede ser una experiencia extremadamente gratificante. ¡No solo tendrá una máquina personalizada para ayudarlo con sus proyectos, sino que también habrá aprendido mucho sobre el funcionamiento interno de las máquinas CNC y Arduino en el proceso! En este artículo, responderemos algunas preguntas comunes sobre la construcción de una máquina CNC con Arduino. Le proporcionaremos consejos útiles y consejos sobre cómo empezar, así como información sobre las diferentes partes que son necesarias para la construcción. ¡Empecemos!

Contenido

Por qué CNC Machine es un gran proyecto para Arduino

arduino es un microcontrolador de placa única de código abierto creado en 2005.

Se utiliza para controlar dispositivos electrónicos y se puede programar para aceptar entrada, procesar datos y proporcionar salida a través de varios sensores, servos, relés, etc. Las placas Arduino están fácilmente disponibles y vienen en una variedad de tamaños con diferentes características.

¿Cómo construir una máquina CNC con Arduino?

Una máquina CNC es una máquina controlada numéricamente por computadora que utiliza motores para manipular herramientas o materiales para crear piezas o productos.

Funciona siguiendo un conjunto predeterminado de instrucciones llamado código G que le dice cómo mover sus motores y qué tan rápido deben hacerlo. Esto hace posible que la máquina CNC produzca con precisión formas y piezas complejas con un nivel muy alto de precisión.

Debido a que Arduino es una gran plataforma para crear proyectos electrónicos personalizados que requieren un control preciso sobre motores, servos u otras salidas, las máquinas CNC son un proyecto ideal para construir con él. Con una máquina CNC bien construida, puede crear diseños y formas intrincados con mayor precisión que nunca.

La mejor parte de construir su propia máquina CNC es que es relativamente fácil hacerlo usando componentes disponibles en el mercado y la plataforma Arduino de código abierto. Esta guía lo guiará a través de todos los pasos esenciales necesarios para construir su propia máquina de dibujo CNC basada en Arduino. [1]

Reúna los materiales necesarios

Obviamente, el primer paso para construir una máquina CNC con Arduino es reunir todos los componentes necesarios.

grabadoras de DVD usadas

Uno de los componentes utilizados en la construcción de una máquina CNC con Arduino es una grabadora de DVD. Esto proporcionará el motor paso a paso necesario para el movimiento lineal y el control de rotación. Los motores generalmente se encuentran en el cabezal de la unidad de DVD, pero tenga en cuenta que es posible que algunas unidades no los tengan instalados.

Tornillos, tuercas y pernos

El siguiente paso es reúna todos los tornillos, tuercas y pernos que puedan ser necesarios durante el montaje. También debe haber suficiente de cada tipo para asegurarse de que todo encaje correctamente. Lo mejor es usar materiales de alta calidad aquí, ya que durarán más y garantizarán un funcionamiento sin problemas de su máquina CNC.

Unas cuantas piezas de aluminio.

también necesitarás algunas piezas de aluminio y/o madera para formar la estructura base de su máquina CNC. Estos deben cortarse a la medida con una sierra y luego lijarse para un mejor ajuste. El aluminio y/o la madera también deben ser lo suficientemente fuertes para soportar todos los componentes colocados sobre él.

Necesitará específicamente piezas de aluminio en forma de L de 120 mm de largo para este proyecto.

Arduino UNO

Por supuesto, uno de los componentes principales de una máquina CNC es Arduino UNO. Esto se usará para controlar todos los motores y otros componentes electrónicos dentro de su máquina CNC. Asegúrese de obtener la última versión de Arduino, ya que esto garantizará la máxima compatibilidad con componentes de terceros.

¿Cómo construir una máquina CNC con Arduino?

Servo motor

Otro componente importante de la máquina CNC es un servomotor. Esto se usará para mover el cabezal de la máquina en ambas direcciones, proporcionando un movimiento lineal a lo largo de dos ejes. Los servos son generalmente más confiables que los motores paso a paso y pueden proporcionar una mayor precisión.

Escudo CNC

A continuación, necesitará un escudo CNC, que es esencialmente un escudo Arduino que conecta los motores al Arduino. Proporciona las conexiones eléctricas necesarias para controlar motores paso a paso y otros componentes de una máquina CNC. El escudo funciona proporcionando una fuente de alimentación separada, lo que permite al usuario controlar con precisión cada componente con señales separadas. Esto es especialmente útil cuando se construyen máquinas más complejas, como impresoras 3D o fresadoras. Asegúrese de obtener un protector CNC confiable, ya que esto garantizará la máxima compatibilidad con componentes de terceros.

IC L293D

El circuito integrado L293D se utilizará para controlar la velocidad y dirección del motor. Este es un componente electrónico que le permite ajustar fácilmente la velocidad y la dirección de sus motores. Es especialmente útil para controlar motores paso a paso, que a menudo se usan en máquinas CNC.

alambres flexibles

Por último, pero no menos importante, necesitará cables flexibles para conectar todos los componentes. Estos deben ser de buena calidad y lo suficientemente largos para llegar de un componente a otro. Asegúrese de utilizar tubos retráctiles donde sea necesario para una protección adicional. [2], [3]

Retire las partes innecesarias de su grabadora de DVD

El siguiente paso para construir una máquina CNC con Arduino es eliminar las partes innecesarias de su grabadora de DVD. Comience por quitar el conjunto de conducción de la lente. Esto generalmente se hace desatornillando dos tornillos pequeños en el costado de la grabadora de DVD. Una vez que haya quitado estos tornillos, puede sacar el conjunto de conducción de la lente de su caja.

A continuación, deberá quitar el motor de accionamiento del disco. No lo necesitará para este proyecto, así que puede sacarlo de la parte inferior de la grabadora de DVD.

Lo único que absolutamente no debes quitar es el motor paso a paso. Este es el motor que se utilizará para impulsar su máquina CNC y deberá mantenerlo intacto. Eche un vistazo a los otros componentes cerca del motor paso a paso y verifique que todos sigan funcionando. [2]

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Cables>

Este paso requerirá algunas habilidades de soldadura. Deberá soldar los cables a los cuatro puntos de su motor paso a paso. Asegúrese de usar el tipo correcto de soldador y soldadura para el trabajo. Además, debe usar tubos termorretráctiles en cualquier cable expuesto para una protección adicional. [2]

Marque los agujeros de perforación en aluminio

Ahora es el momento de tomar las piezas de aluminio que preparó anteriormente y marcar los agujeros de perforación. Esto dependerá del tamaño de su motor paso a paso, pero como regla general, intente mantenerlos a una distancia de 2 a 3 cm. Una vez que haya marcado los agujeros de perforación, use un taladro eléctrico para perforar el aluminio. Asegúrese de que todos los agujeros de perforación estén perfectamente alineados antes de continuar.

Luego, taladre ambos conjuntos de lentes utilizando el aluminio con tornillos pequeños. Esto ayudará a asegurarlos en su lugar y se asegurará de que todo esté correctamente conectado.

Una vez hecho esto, es hora de ensamblar el cuerpo de su máquina CNC. Tome las piezas de aluminio y atorníllelas, asegurándose de que todos los componentes estén correctamente conectados. El motor paso a paso vertical debe ser el eje Y, mientras que el horizontal debe ser el eje X. [2]

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Crear>

Dado que crearemos una máquina de dibujo, el siguiente paso es crear una cama de papel. Puedes hacer esta cama con madera o cualquier otro material adecuado. Asegúrese de que sea lo suficientemente grande como para caber en su papel y lo suficientemente resistente para soportar el peso de su máquina de dibujo.

Si el material es demasiado grande para su máquina CNC, siempre puede cortarlo a la medida con una sierra o una sierra de vaivén.

También necesitarás pegar la cama con algo. Use un poco de pegamento en la parte móvil del ensamblaje de la lente y fíjelo a la cama. Asegúrese de poder mover libremente la cama después, ya que aún desea algo de movilidad. [2]

Crear un portalápices

Su máquina también necesitará algo para dibujar. La forma más fácil es utilizar un portalápices que se pueda acoplar fácilmente al motor paso a paso. Puede hacer un portalápices simple con plástico o metal, según su elección.

Si tiene una grabadora de DVD de repuesto, puede cortarla y usarla como portalápices. Asegúrese de que su bolígrafo se asiente cómodamente en el soporte y se sostenga firmemente.

Una vez que haya creado un portalápices adecuado, fíjelo al eje y con tornillos o cualquier otro método adecuado. Asegúrese de que pueda moverse libremente a lo largo del riel del motor paso a paso sin atascarse.

El portalápices no solo sujetará un bolígrafo, pero también funcionará como un eje Z para su máquina CNC. [2]

Coloque Arduino en la parte de aluminio de la construcción

Ahora que tiene listos todos los componentes de su máquina CNC, es hora de comenzar a armarlos. Coloque el Arduino en su parte de aluminio designada de la construcción y use algunos tornillos pequeños para asegurarlo en su lugar. Es posible que deba perforar algunos agujeros primero si aún no están presentes.

¿Cómo construir una máquina CNC con Arduino?

Una> Asegúrese de que todos los cables estén correctamente asegurados en su lugar y que no haya riesgo de que se produzcan cortocircuitos debido a conexiones sueltas.

Y no te olvides de inserte un escudo CNC en el Arduino para permitirle controlar el motor paso a paso. Conecte el motor paso a paso del eje x a la salida del eje x del escudo y el motor paso a paso del eje y a la salida del eje y del escudo. Esto debe hacerse antes de conectar cualquier otro componente de la máquina CNC. [2]

Programación de su máquina CNC

Ahora es el momento de escribir el código para su máquina CNC. El primer paso para programar su máquina CNC es instale un IDE apropiado en su computadora. Esto le permitirá escribir comandos usando un editor de texto para que su Arduino pueda interpretarlos correctamente.

Una vez instalado, conecte su computadora con Arduino usando un cable USB e inicie el IDE. Después, abra el archivo de código fuente de la máquina CNC (puede encontrarlos en línea).

Al configurar todo, asegúrese de seleccionar el puerto COM correcto. Esto es importante para cargar el código fuente en su placa Arduino. Repita lo mismo con un tipo de placa y otros parámetros.

Una vez que esté todo listo, escriba el código para su máquina CNC siguiendo las instrucciones del código fuente y cárguelo en su placa Arduino. El paso final es probar si todo funciona según lo previsto.

Después de cargar correctamente el código, es hora de abrir el programa G Code Sender para probar si su máquina está lista.

Código G es un lenguaje de programación utilizado para controlar máquinas herramienta automatizadas, como máquinas CNC.

Se utiliza para crear instrucciones que debe seguir la máquina CNC, lo que le permite cortar con precisión formas y objetos 3D de una variedad de materiales. El Código G consiste en comandos basados ​​en texto que le indican al CNC qué movimientos se deben realizar y cuándo.

¿Cómo construir una máquina CNC con Arduino?

Las> Este nivel de detalle permite que la máquina CNC produzca resultados extremadamente precisos con una mínima intervención humana requerida durante el proceso de mecanizado.

En el programa G Code, también deberá seleccionar un puerto COM, tipo de placa y otros parámetros. Antes de enviar el código G a su máquina CNC, asegúrese de verificar que todo esté en su lugar. Después de verificar todo dos veces, presione el botón cargar código G y elija el archivo que desea dibujar.

Una vez que se envía el Código G, su máquina comenzará a funcionar y podrá observa si funciona de acuerdo a tus expectativas. Si se produce algún error o algo no funciona según lo previsto, vuelva a comprobar todas las configuraciones y conexiones antes de volver a intentarlo. [2]

Solucionar problema de imagen de espejo

Uno de los problemas más comunes que enfrentan las personas al programar su máquina CNC es un problema de imagen especular. Esto sucede cuando la máquina CNC produce un resultado incorrecto: en lugar de producir el diseño deseado, crea su imagen especular.

Para solucionar este problema, primero debe encontrar la causa. Los errores más comunes son invertir la dirección de uno o más ejes o malinterpretar las unidades (pulgadas frente a centímetros). Compruebe si alguna de estas configuraciones es incorrecta y ajústela en consecuencia.

Si tomó nota de qué eje se invierte cuando conectó los motores paso a paso, entonces esta es una solución fácil: simplemente cambie el cableado del eje correspondiente y asegúrese de que esté correctamente asegurado. [2]

Cómo convertir una imagen en código G

Entonces, ahora sabe que necesita un código G para su máquina CNC, pero ¿cómo lo genera? La forma más sencilla es utilizar un convertidor de código G que puede transformar una imagen o un diseño en el código necesario para su máquina CNC.

Hay muchos convertidores disponibles en línea; algunos de ellos son gratuitos, mientras que otros requieren una compra o suscripción única. Antes de usar cualquier convertidor, asegúrese de leer sobre sus características y compatibilidad con su modelo de máquina CNC.

Uno de los convertidores más populares es paisaje de tinta, un software gratuito de gráficos vectoriales. Inkscape se puede utilizar para convertir una imagen en G-Code y puede producir resultados de alta calidad con un mínimo esfuerzo. Simplemente descargue una extensión que le permitirá guardar el archivo final como G-Code antes de comenzar.

Para usar el convertidor, simplemente cargue la imagen que desea convertir en G-Code y luego ajuste la configuración necesaria. Uno de los pasos más importantes es ajustando todas las unidades a pulgadas. Esto es especialmente importante si está trabajando con imágenes de diferentes tamaños.

Entonces escoge el mapa de bits de seguimiento del menú y seleccione un umbral apropiado. Esto permitirá que Inkscape identifique varios niveles de sombras en la imagen para poder convertirla en un archivo binario.

Una vez que haya terminado de ajustar todas las configuraciones necesarias, presione Ok y mueva la imagen a la posición correcta. Nuevamente haga clic en Trazar mapa de bits y seleccionar objeto a ruta de la lista de opciones disponibles. Después de eso, golpea Desplazamiento dinámico, guarde y elija la ubicación donde desea guardar el archivo.

¡Ahora su imagen se ha convertido en G-Code y puede usarla con su máquina CNC! Solo asegúrese de verificar todos los ajustes antes de comenzar el proceso de mecanizado. [2]

Preguntas más frecuentes

¿Qué es el código G en CNC?

El código G es el lenguaje de programación que utilizan todas las máquinas CNC para comprender los comandos de una computadora, y significa “Código geométrico”.

El código G consta de comandos simples que controlan cómo se moverá la máquina. Por lo general, se escribe como un conjunto de instrucciones en formato de texto y se puede usar para crear diseños complejos o controlar maquinaria automatizada.

La estructura básica de las instrucciones del código G consta de una letra seguida de una serie de números. Las letras especifican qué tipo de movimiento debe realizar la máquina, mientras que los números brindan información como la velocidad, la distancia o la velocidad de avance.

Afortunadamente, para tareas más simples, puede convertir vectores y modelos 3D en código G directamente desde el software. Esto le ahorra el tiempo de tener que programarlo desde cero, pero si quiere ser realmente creativo, también puede escribir sus propias instrucciones de código G.

¿Cómo programo mi máquina Arduino CNC?

La programación de su máquina Arduino CNC es relativamente sencilla, aunque lleva un poco de tiempo. Para comenzar, primero debe tener los componentes necesarios en su lugar: una placa Arduino (preferiblemente una variante UNO o similar), una máquina CNC y un software de código G. Una vez que todos los componentes estén en su lugar, puede comenzar a programar su máquina CNC.

Primero, debe cargar el código fuente en Arduino IDE (Entorno de desarrollo integrado) conectando la placa Arduino a su computadora. Luego, deberá enviar una imagen o un archivo vectorial a la placa Arduino utilizando un software de código G. Una vez que se haya cargado el código G, puede comenzar a ejecutar una prueba para asegurarse de que todo funcione correctamente.

¿Es GRBL lo mismo que el código G?

No, GRBL no es lo mismo que código G. GRBL (G-code sender) es un software de código abierto que interpreta el código G y controla máquinas CNC como impresoras 3D, fresadoras, cortadoras láser, etc. Está diseñado para ejecutarse en pequeños microcontroladores como placas Arduino. El código G, por otro lado, es un lenguaje utilizado para controlar máquinas herramienta de una manera más abstracta al especificar ciertos parámetros de la trayectoria de la herramienta y el movimiento de las piezas que se mecanizan.

¿Las máquinas CNC requieren alguna programación?

Sí, las máquinas CNC requieren programación para que funcionen. El programa está escrito en un lenguaje llamado código G, que es una serie de comandos que le dicen a la máquina qué hacer y cómo moverse. Generalmente, los programas se escriben en software CAD/CAM como Mastercam o Fusion 360 y luego se convierten en código G para que la máquina pueda leerlos.

Cuando se trata de construir su propia máquina CNC con un microcontrolador Arduino, no necesita ningún conocimiento previo de programación. Sin embargo, si está buscando funciones más avanzadas como control de movimiento o sistemas de retroalimentación, entonces sería beneficioso tener algo de experiencia en codificación.

¿Cuáles son los 3 componentes clave de una máquina CNC?

Los tres componentes clave de una máquina CNC son el equipo de procesamiento, el sistema de control y la estructura mecánica.

El equipo de procesamiento consta de un motor de husillo, un motor de accionamiento y herramientas. El motor del husillo es responsable de hacer girar la herramienta de corte para cortar el material. El motor de accionamiento es responsable de mover el cabezal de corte a lo largo de tres ejes: X, Y y Z. Las herramientas pueden variar desde brocas y brocas para enrutador hasta sierras y amoladoras, según las necesidades de su proyecto.

Video útil: Cómo hacer una máquina plotter Arduino Mini CNC

Conclusión

Arduino es una herramienta extremadamente versátil para construir una variedad de proyectos, incluidas máquinas CNC. Los componentes necesarios para una máquina básica son relativamente económicos y el proceso de programación y construcción es sencillo. Antes de comprometerse con un proyecto en particular, es importante considerar todos los factores que podrían influir en su diseño, como el tamaño, la precisión, la velocidad, los materiales utilizados y la complejidad. Con una cuidadosa planificación y consideración mientras construye su máquina CNC con Arduino, puede crear un dispositivo altamente eficiente y efectivo adaptado a sus necesidades particulares.

En este artículo, explicamos los componentes clave de una máquina, discutimos las consideraciones más importantes al construir su máquina CNC y brindamos instrucciones paso a paso sobre cómo construir una máquina CNC con Arduino.

Además de eso, también explicamos qué debe hacer si obtiene una imagen reflejada, cómo calibrar el programa y muchos otros consejos útiles.

¡Esperamos que esta guía le haya brindado algunos consejos útiles sobre cómo construir una máquina CNC con Arduino! ¡Diviértete y buena suerte en tus proyectos! ¡Gracias por leer!

Referencias

  1. https://learn.sparkfun.com/tutorials/what-is-an-arduino/all
  2. https://create.arduino.cc/projecthub/shubhamsuresh/how-to-make-mini-cnc-machine-7f4bf7
  3. https://www.instructables.com/DIY-Arduino-CNC-Machine/
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