CNC, La electronica

La electrónica de este CNC está basada en una placa arduino uno con el software GRBL 1.1 instalado. A nivel de HW consta del Arduino Uno, los drivers para los motores de pasos, fuentes de alimentación, algún regulador PWM para los Spindlers y un módulo Bluetooth para poder conectarme desde el PC. Adicionalmente le instalé una Raspberry Pi para poder operar el CNC insitu.

Los drivers de los motores de pasos pueden ser cualquiera de los que comercialmente se venden, solo hay que asegurar que serán capaces de aguantar la intensidad que consuma el propio motor.  Yo opté por instalar 2 motores de pasos en los ejes X e Y, por lo que el consumo de intensidad es el doble, y debido a esto tome la decisión de instalar unos drivers de 3A basados en el TB6560, son más que suficientes para controlar un par de motores de 0,5A y por otro lado ya tengo la electrónica dimensionada para futuros proyectos donde requiera motores más grande tipo Nema 23 o Nema 34.

Los finales de carrera, son sensores inductivos de 8mm de diámetro, al instalar este tipo de sensor, es necesaria una fuente de alimentación o instalar algún tipo de DC-DC que nos proporcione una alimentación de 6V para alimentar este tipo de sensor. Hay que decir que la instalación de finales de carrera no es obligada, aunque yo personalmente lo recomiendo. Tampoco es obligado instalar este tipo de sensores, se pueden instalar unos finales de carrera mecánicos como los de toda la vida, si escoges esta opción, no es necesario el DC-DC ya que los finales de carrera nos darán 0 cuando sean alcanzados.

En esta tabla tenéis el ruteado de las conexiones entre la placa Arduino, los drivers, sensores, pulsadores etc…

Señal Pin Arduino Uno Tipo Destino
Reset A0 IN Pulsador
Feel Hold A1 IN Pulsador
Start A2 IN Pulsador
Coolant Enable A3 OUT Rele
       
Probe A5 IN Entrada Sonda
       
Step X D2 OUT Driver X
Step Y D3 OUT Driver Y
Step Z D4 OUT Driver Z
Dieccion X D5 OUT Driver X
Direccion Y D6 OUT Driver Y
Direccion Z D7 OUT Driver Z
       
Stepper Enable D8 OUT Driver X,Y,Z
Limite X D9 IN Salida Sensor inductivo
Limite Y D10 IN Salida Sensor inductivo
PWM Spindle – Laser D11 OUT Salida PWM 3Khz
Limite Z D12 IN Salida Sensor inductivo
Spindle Direcion D13 OUT Direccion giro

El modulo Bluetooth, es una simple pasarela Bt–>Uart conectada directamente a los pines Rx y Tx del Arduino, basta con emparejar el BT con el PC y seleccionar el Puerto serie correspondiente para poder comunicarnos con la máquina.  Tener en cuenta que las conexiones son cruzadas, es decir el pin Rx de Arduino, irá conectado al pin Tx del módulo bluetooth y el pin Tx del Arduino irá conectado al pin Rx del Bluetoth.

La instalación de la Raspberry PI, no tiene más, lo único que nos debemos asegurar es conectar la Rasberry Pi con el Arduino mediante un cable USB para poder conectar con la maquina e instalar el SW de control GRBL que más nos guste.

Router CNC / Laser CNC

Uno de los primeros proyectos que desarrollé en 3D fue un pequeño CNC muy funcional. El diseño esta hecho en Fusion 360 de Autodesk, un SW con un uso muy intuitivo.  Este CNC está diseñado para utilizar perfilería de aluminio 2020, muy versátil, económica y fácil de localizar en el mercado.

Una de las principales características es la posibilidad de variar las dimensiones del área de trabajo con relativamente pocos cambios, solo es necesario ampliar los perfiles, la guía lineal y la correa.

Todas las estructuras necesarias para la construcción de este CNC se pueden imprimir con una impresora 3D de sobremesa, al final de esta página están los enlaces para descargar los modelos y poder imprimirlos. Yo suelo imprimir en ABS, aunque cada cual es  muy libre de imprimir en el material que más le guste.

Otra de las características de esta máquina CNC es su capacidad multifunción para realizar varias operaciones, en función de la herramienta que se instale en el eje Z puede realizar una tarea u otra.  En el eje Z se pueden instalar un pequeño laser, una pequeña fresadora y un pequeño taladro.

Como productos, con este diseño, se pueden realizar impresiones laser sobre materiales como madera, cuero, cristales, piedra, corte laser de materiales blandos como cartón, papel, goma eva, etc… Como fresadora, hay que tener en cuenta las limitaciones mecánicas del diseño, no hay que olvidar que los soportes de fijación son piezas impresas en plástico con  todo lo que conlleva, algunos de los materiales que se pueden fresar es madera, hace uso grabados impresionantes, y con la velocidad y herramienta adecuada se puede grabar y fresar aluminio.

El soporte multifunción.

El soporte multifunción es una de las piezas más importantes de este CNC, esta pieza tiene una doble función, por un lado la utilizo para fijar la perfileria de aluminio y por el otro sirve para la fijación del motor de pasos o para instalar un tensor de correa.

Puedes descargar el modelo listo para imprimir en este enlace.

La ubicación del motor puede ser por ambos lados y está pensada para alojar motores nema 17 con una polea GT02.

Por el otro lado se puede instalar un sistema de tensor de correa, para ello diseñé el tensor donde se monta una polea ciega GT2 y la tapa donde se instala un tornillo para poder regular la tensión de la correa.

En imprimir un solo soporte en la 3D se tarda alrededor de 5 horas, con un relleno del 80%, ármate de paciencia que se necesitan 6 piezas ¡!

Continua con la electronica del CNC