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Cómo construir una máquina CNC con Arduino: una guía completa

Una máquina numérica por computadora (CNC) es una solución perfecta para reducir los costos de mano de obra y hacer el trabajo en menos tiempo. Sin embargo, comprar un sistema CNC legible es bastante caro; Para lidiar con eso, puede construir su propia máquina barata pero poderosa para hacer el trabajo. Así que estad atentos para aprender cómo construir una máquina CNC con Arduino desde cero.

¿Por qué construir una máquina CNC de bricolaje?

Construir su propia máquina CNC Arduino DIY tiene varias ventajas. En primer lugar, es una gran manera de ahorrar dinero. Diseñar y construir la máquina usted mismo probablemente costará una fracción de lo que costaría comprar una prefabricada.

Una vez más, cuando construya la máquina desde el principio, comprenderá mejor cómo funciona y podrá resolver fácilmente cualquier problema durante el mecanizado. Además, puede agregar cualquier característica adicional que desee que los modelos legibles no incluyan.

Además, será un proyecto agradable si eres el tipo de persona que vive para jugar y experimentar.

Con esa comprensión, profundicemos y examinemos por qué debería usar un Arduino para construir su máquina DYI.

¿Por qué usar Arduino para construir su máquina CNC?

Al construir su propio enrutador CNC, una de las partes más fundamentales es encontrar el mejor controlador para su máquina. Arduino es una placa de microcontrolador muy extendida que ayuda a leer y escribir señales eléctricas. Los escudos Arduino CNC se pueden programar a través de USB para controlar casi cualquier proyecto electrónico, lo que significa que funcionarán perfectamente para su máquina CNC.

Aunque en comparación con la mayoría de las otras opciones, el Arduino es relativamente barato. Nuevamente, es bastante fácil de operar y hay mucho soporte en línea cuando te quedas atascado.

Un microcontrolador Arduino tiene la potencia necesaria para impulsar motores paso a paso y ejecutar otras funciones que contribuyen al funcionamiento de una máquina CNC. Además, Arduino puede controlar varias máquinas CNC, desde impresoras 3D hasta cortadoras láser.

Dicho esto, Arduino es el mejor controlador si desea construir una máquina CNC. Ahora comencemos a construir una máquina CNC simple usando Arduino.

Que necesitarás

Para crear una máquina CNC con Arduino, necesitará:

-El microcontrolador Arduino
-Un controlador de motor paso a paso
-motores paso a paso
-Una fuente de alimentación
-Marco o base para su máquina CNC

Tenga en cuenta que estos son solo los componentes electrónicos básicos que necesitamos para entender cómo funciona una máquina CNC.

1. Marco o Base

El primer paso para construir la máquina es crear el marco. De esta manera, tendrá una estructura que soportará todos los componentes que agregue a su máquina.

Puede construir su máquina CNC usando diferentes métodos, pero el método más fácil es usar una extrusión de aluminio. Sorprendentemente, puede encontrar fácilmente extrusiones de aluminio en cualquier ferretería, que es un poco más fácil de trabajar.

Una vez que haya diseñado y creado su marco, puede agregar los otros componentes de su máquina.

2. Motores paso a paso

Una vez que la estructura esté lista, deberá conectar el controlador del motor paso a paso al Arduino. Por lo general, el controlador tiene cuatro pines de entrada, uno para dirección, uno para fase y dos para alimentación.

Conectará los dos pines de alimentación a los pines +5V y GND en el Arduino. Luego conecte el pin de paso al pin digital 8 en el Arduino y el pin de dirección al pin digital 9 en el Arduino.

Una vez hecho esto, ahora puede conectar sus motores paso a paso al controlador. Conectará el cable negro de ambos motores a GND en el controlador y los cables verdes de los motores a +5 V en el controlador.

Después de eso, conecte uno de los cables rojos de cada motor a cualquier pin de dirección en su controlador. Finalmente, conectará los cables azules del motor a uno de los pines de fase del controlador.

3. Controlador

Deberá encontrar los mejores controladores para controlar el movimiento y la velocidad de su máquina. La mejor y más eficiente opción es Arduino Uno o Arduino Mega.

Si eres un principiante y buscas una opción fácil de usar y económica, el Arduino Uno es la elección perfecta. Esta opción tiene pines más que suficientes para una simple máquina CNC de tres ejes. Por otro lado, el Arduino Mega es el más adecuado para proyectos más complejos, tiene muchos pines y puede usarse para la mayoría de las máquinas.

Independientemente de su elección, primero deberá instalar Arduino IDE en su computadora de modelado. Una vez instalado, conectará su controlador a su computadora mediante USB.

Después de eso, descargará e instalará el firmware GRBL. Una vez hecho esto, ahora tendrá el control necesario para operar su máquina CNC.

4. Fuente de alimentación

La opción de fuente de alimentación que elija para su máquina Arduino CNC dependerá del proyecto en el que esté trabajando y del tipo de máquina que esté construyendo.

Al hacer una máquina Arduino CNC, necesitará una fuente de alimentación de 12 V CC. Puede ser un adaptador de corriente alterna (CA) o de corriente continua (CC) o una fuente de alimentación de CC.

Para este proyecto, también necesitará una fuente de alimentación de 5 V CC para la placa Arduino, que puede ser un adaptador de CC a CA o una fuente de alimentación USB. Cuando utilice la fuente de alimentación USB, asegúrese de conectar el cable positivo (rojo) de la fuente de alimentación externa al pin Arduino 5V y el cable negativo (negro) al pin Arduino GND.

Además, deberá conectar su motor paso a paso o servo a la fuente de alimentación. Dado que necesitará cuatro motores para hacer esta máquina específica, dos para el eje Y y dos para el eje X, será eficiente conectar la fuente de alimentación con cables de diferentes colores. Sin embargo, si es necesario, siempre puede agregar un motor adicional para el eje z.

También necesitará cables de diferentes colores para conectar sus motores a la placa Arduino. Debe conectar el cable positivo de cada uno de los motores a uno de los pines digitales Arduino (9, 10, 11 o 12). Luego, conecte el cable negativo de cada motor a uno de los pines de tierra de Arduino (GND).

5. Conductores

Al construir su máquina CNC con Arduino, primero debe tener un escudo Arduino CNC. El escudo CNC tiene 4 controladores de motor paso a paso A4988, que utilizará para impulsar un motor paso a paso.

Lo bueno es que estos controladores tienen protección integrada de limitación de corriente, térmica y contra sobrecorriente, que puede proteger el circuito que genera o transmite la corriente de los efectos nocivos de un cortocircuito o una sobrecarga.

Para este proyecto, necesitará los 4 controladores A4988 y 4 motores paso a paso adicionales. Los motores paso a paso NEMA 17 son los mejores, ya que vienen con un ángulo de paso de 1,8 grados y se pueden accionar hasta 2A por paso.

6. Husillo

Puede utilizar diferentes tipos de husillos en su máquina CNC. El husillo CNC es la viga en el centro del eje de rotación de la máquina. En algunos casos, el husillo se refiere a toda la unidad giratoria.

Elija un husillo con las revoluciones por minuto (RPM), la potencia y el enfriamiento que necesita para su material. Por ejemplo, si es de madera o aluminio, un husillo con una potencia de 24.000 RPM y 1kW es perfecto. Para acero, las RPM de 15 000 a 18 000 y la potencia de 5,6 kW funcionarán perfectamente para herramientas de hasta 12 mm.

7. Efectos finales

Cuando está construyendo su máquina CNC, el efecto final es el componente que hará el trabajo. Esto podría ser un pincel, un bolígrafo para dibujar o incluso una broca para enrutador para tallar y cortar. Elegirá el efector final según el tipo de máquina que esté construyendo.

Poniendo todo junto

Con todas las piezas configuradas, es hora de hacer que su máquina funcione poniendo todo junto. Aquí hay algunos pasos a seguir:

Paso 1. Monte la placa Arduino

Instale la placa Arduino en la placa base usando los tornillos.

Paso 2. Instale el controlador del motor

Después de montar la placa Arduino, montará el controlador del motor en la parte posterior de la placa con los tornillos. Recuerde dejar suficiente espacio para los cables, que conectará más adelante.

Paso 3. Conecte la fuente de alimentación

Conectará su fuente de alimentación al motor paso a paso y la placa Arduino utilizando los cables de puente.

Paso 4. Cableado

Cablearás los motores paso a paso a los controladores una vez que todo esté correctamente conectado. Asegúrese de que su conexión sea segura antes de continuar.

Paso 5: Prueba

Ahora es el momento de probar su máquina. En este paso, cargará el código G en su computadora y lo enviará a su máquina Arduino CNC a través de USB.

Si responde afirmativamente y todo funciona correctamente, su máquina CNC está lista. Ahora eres libre de mover y cortar cualquier material que quieras, y puedes hacer tus proyectos de diseño de interiores favoritos o comenzar tu pequeña empresa.

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué tipo de controlador se utiliza para máquinas CNC?

La mayoría de las máquinas CNC comerciales utilizan controles de retroalimentación de circuito cerrado para ayudar al movimiento del eje. Los controladores de lazo cerrado controlarán automáticamente un sistema en el que una operación, proceso o mecanismo se controle mediante retroalimentación.

Con este sistema de bucle cerrado, el controlador observa la posición exacta de cada eje con un codificador incremental.

2. ¿Qué Arduino es mejor para CNC?

El Arduino V3. 51 es uno de los mejores escudos CNC de código abierto por una razón. Primero, este escudo es fácil de configurar y usar, lo que lo convierte en una excelente opción si está buscando construir una máquina CNC usted mismo.

Una vez más, tiene todas las características necesarias y ofrece un gran soporte. Además, emplea específicamente un Arduino Uno y solo requiere una fuente de alimentación de 12-36 voltios para impulsar los motores.

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