Diseño y construcción de un prototipo de fresadora-CNC

Abstract

Las máquinas CNC nacieron para reducir el tiempo de fabricación de fusiles, han ido evolucionando y en la actualidad podemos encontrar fresadoras con cinco ejes que nos ofrecen unas tolerancias muy ajustadas en la fabricación de piezas. Típicamente estas máquinas tienen precios muy elevados y sólo se utilizan en aplicaciones industriales que puedan amortizar la inversión en la máquina y su mantenimiento. Gracias a los avances de la electrónica en los últimos años y a la aparición de impresoras 3D en este proyecto se plantea el diseño y construcción de una fresadora CNC de bajo coste y tamaño que se pueda utilizar en un ambiente doméstico. Para llevar a cabo el proyecto se realizó el diseño utilizando PTC creo parametric 2.0, en primer lugar se diseñó cada pieza individualmente y posteriormente se realizó un montaje virtual de todas las piezas para observar posibles interferencias entre ellas y poder rediseñar en caso de ser necesario. Con el modelo de las piezas realizado en creo parametric 2.0 fue relativamente sencillo la fabricación de las piezas con la impresora 3D ya que se podían exportar las piezas directamente pasándolas por el software laminador. Determinadas piezas, ya fuera por su tamaño o por los esfuerzos que tendrían que soportar una vez montadas en la máquina no se realizaron con la impresora 3D y se realizaron en metacrilato o aluminio utilizando una fresadora CNC industrial. El diseño electrónico se simplifica enormemente utilizando unos controladores comerciales para los motores stepper que son los encargados de realizar el movimiento de la máquina, éste se puede realizar utilizando desde un motor a los tres dependiendo de la trayectoria que se desea conseguir. El número de cables empleados para realizar todas las conexiones necesarias se ha simplificado utilizando un circuito impreso en una placa PCB y soldando a ésta los componentes electrónicos. Una vez se tuvo el diseño de la parte electrónica del montaje de la parte mecánica, se procedió a integrar el circuito electrónico en el montaje mecánico. A continuación se probó el comportamiento de cada eje por separado, en primer lugar se trabajó con el eje y, después con el x y por último con el z, que es el vertical. Una vez realizada la calibración de los tres ejes, se realizaron pruebas en diferentes materiales.