Saudações, quero apresentar meu novo projeto, Protoptimus F1.

Antes de iniciar o desenvolvimento desta máquina eu tinha definido alguns requisitos.

1) Que fosse simples de montar, sem necessidade de instrumentos especiais.
2) Que fosse robusta para seu propósito, mas usando eixos ao invés de guias lineares, tanto pra reduzir custos e quantidade de peças, como a complexidade de montagem.
3) Que tivesse muitos componentes intercambiáveis, permitindo um upgrade de área de trabalho.
4) Um suporte de motor spindle que fosse parte da estrutura, e com 65mm de diâmetro, permitindo usar a boa tupia Makita RT0700c, ou qualquer outro spindle de 65mm, como os chineses de 0,8kw ou os vendidos no país.
5) Que tivesse uma base/mesa independente da estrutura, permitindo outras formas de montagem.

6) E por fim, mas não menos importante, disponibilizar sob a licença CC BY-SA 4.0



Uma vez tendo em mãos todos os componentes, a montagem foi muito rápida e simples.

As peças que não são de prateleira foram usinadas em uma Romi d600. As "colunas" são barras quadradas de alumínio 2"x2", que tiveram todos os lados faceados/esquadrejados para 50mm. Os furos para o encaixe dos eixos foram usinados muito justos. Isso garantiu que a máquina tivesse X e Y perpendicular entre si sem a necessidade de usar instrumentos na montagem.

Fusos de esferas de passo 10mm em XY garantiu atingir as velocidades de avanços corretas para diversas usinagens, principalmente ao usar fresas de 6mm.

O legal de ter disponibilizado o projeto para download é que um rapaz já entrou em contato me falando algumas ideias. Ele pretende desenvolver uma nova base, que manterá a máquina inclinada, base esta que terá um quarto/quinto eixo. Ele estava em dúvida quanto ao controle, mas hoje já temos algumas opções para isso. Nunca usei, mas acredito que um Linuxcnc em conjunto com um Beaglebone (machinekit), mais usar o CAM do Fusion 360, dará pra começar a fazer bastante coisas.

O que ele tem em mente está representado na imagem abaixo. O volume representado pela peça em amarelo é o espaço ocupado por esta base que ele quer desenvolver. Muito legal se der certo.




Outros detalhes:

Rolamentos Lineares de flange quadrada para simplificar o projeto e montagem.
Eixos Lineares temperados e retificados HRC >60
Eixos XY 25mm. Eixos Z 20mm.
Pelo segundo momento de inercia dos eixos de 25mm em XY, é possível montar uma máquina com boas tolerâncias para área de trabalho de até 800x600mm. Mais do que isso, eu não recomendaria, mas seria viável para cortes comuns às routers. Para gravação superficial não, a menos se utilizar um software para probing / autoleveller.
Desde do início eu também queria um pórtico baixo. Para isso, o mais simples for ter os eixos Y "altos". Em conjunto com as colunas do pórtico, temos um momento de alavanca reduzido nas direções xy. Pessoalmente, não gosto de chapas relativamente finas, e pior, altas, fazendo a conexão entre pórtico e rolamentos/patins do Y.


A documentação deste projeto pode ser baixada no link a seguir, na aba Projeto F1: http://goo.gl/arYv3R


Alguns vídeos:

primeiras movimentações xy
https://www.youtube.com/watch?v=p8qZ9NNhSs4

chapa de aço
https://www.youtube.com/watch?v=Wf0FE9BRaSg

pinus
https://www.youtube.com/watch?v=Ua9wgKbMNDs

Obrigado.

Apesar de pouca usinagem, para que, digamos, "dê tudo certo", é extremamente recomendado que ela, a usinagem, seja feita com qualidade: Um bom centro de usinagem, com um ótimo operador.
Algumas peças tem vários tombos, e garantir que entre eles o posicionamento da peça / zero máquina seja bem feito é imprescindível. Também é preciso uma atenção especial à usinagem dos fusos e faceamento dos eixos e seus comprimentos. Encomendando as peças com fornecedores sérios, tudo se encaixa como uma luva rss.

Sobre dois atuadores em y,
Ligação em paralelo das entradas step/dir dos drivers. Na verdade eu uso Arduino Uno + Grbl em conjunto com uma CNC Shield que já faz o clone (elétrico) dessas saídas. Tenho sondado o Tiny G2, que roda em um Arduino Due, e que confesso, não consegui compilar/instalar até hoje; e o Machinekit, um port do Linux CNC para Beaglebone e que é usado na PocketNC pocketnc.com. Mas este só quando sobrar um dinheiro pra encomendar o Beaglebone.
Pelo que vi até agora destes 2 últimos controladores, ambos poderiam sincronizar / clonar via software dois eixos diferentes (2 sinais diferentes). Seria interessante para 2 endstop independentes.

Ao meu ver compensa, pois o erro do motor de passo, geralmente 5% por passo, é muito pequeno em escala linear. Com o fuso de passo 10mm e com um motor de 200 passos comum, no pior dos cenários, isto é, um motor errando +5% e o outro -5%, é uma diferença linear de 5um. Em outras palavras, supondo um cateto imaginário de 300mm (o pórtico), e este cateto de 5um, seria um desalinhamento de 0,001 graus. Quanto maior o pórtico / eixo X, menor será este desalinhamento. Exatamente o oposto quando usamos apenas um fuso.
Os processos de fabricação de eixos, peças usinadas mecanicamente, etc etc, tem tolerâncias piores. Bom, isso é da parte teórica da coisa.

Da prática, não tive problemas quanto aos acopladores e o momento de ligar o motor de passo. Quando energizamos eles, pode ser que um dê um "pulo" pra um lado, e o outro pro outro. Mas são desalinhamentos pequenos também. Pra quem precisa de uma tolerância mais justa em perpendicularidade, desconsiderando que teria que partir pra um centro de usinagem confiável, claro; pode usar um controlador mais robusto que o GRBL para poder ter sensores de final de curso / homing independentes para cada Y para zerar este alinhamento. Mas novamente, estaríamos falando de algo bem justo em termos de alinhamento, no qual quem utiliza uma máquina desta pelo seu propósito (da máquina) é suposto sequer ter os instrumentos para averiguar isso.

O maior ponto positivo ao meu ver e motivo desta escolha é que, uma vez ligada, ela mantém com tolerâncias muito justas a sua perpendicularidade. O que não acontece com máquinas com apenas um fuso e que não teve seu dimensionamento geométrico correto das guias lineares, maioria esmagadora das máquinas que vejo, inclusive à venda. O objetivo principal de Routers maiores e de qualidade usarem dupla tração em Y não é ter mais força, e sim manter sua perpendicularidade.
Se este projeto tivesse apenas um fuso, das duas uma:
- Pra manter as peças intercambiáveis como está, o dimensionamento necessário, isto é, posições/distâncias entre rolamentos lineares/eixos; faria termos uma máquina quando com área de trabalho pequena, enorme em volume. Isso pois a máquina pequena teria de garantir a geometria necessária para a versão grande se seu dono resolvesse fazer o upgrade de fusos/eixos/base.
- Redução no número de peças intercambiáveis entre diferentes tamanhos.

Mas ao ter mais força neste atuador fica mais simples de migrar para um sistema em que a máquina possa ficar em pé, ou inclinada. Tirando aspectos de fixação de peça ou acesso à elas, eu sempre vi com bons olhos máquinas com mesas inclinadas ou verticais. Ajuda bastante no alívio de cavaco.

Aliás, apesar de não ter feito um exercício mental para entender isso, quando eu montei uma máquina semelhante à Shapeoko, com correias, medi um backlash um pouco menor no eixo Y, que usava dois motores/correias, em relação ao X. Talvez o backlash de um lado eventualmente anule parte do backlash do outro rss, não sei.

Adendo: Quando me refiro a perpendicular, leia "perpendicular", entre aspas, já que algo perpendicular ideal só existe no desenho, na matemática...
Se algo é perpendicular perfeito, ou qualquer outra medida teórica perfeita, jamais conseguiremos medi-la e obter o mesmo resultado do esperado. Se obtemos o resultado esperado, na verdade a coisa não possui perfeitamente o valor que esperávamos.
Então quando digo que máquinas com dois atuadores mantém uma boa tolerância de perpendicularidade, troque este perpendicular por 90,x graus, ou 89,x graus.

Parabéns, muito interessante.


Miza2. 

Editei pra voce.

Obrigado Erivelton,

Os rolamentos lineares estarem para fora é por falta de espaço nas colunas, reduzir retirada de material na usinagem, e aumentar a estabilidade.

Poderia fazer com um deles montado invertido, entrando na coluna, mas teria de mudar o posicionamento do eixo inferior do pórtico pra não ter interferência com o rolamento linear. Mas o que mais inviabiliza é que os rolamentos de flange quadrada para eixos 25mm possuem 51mm de comprimento além da flange. Teria de montar algum espaçador já que as colunas possuem 50mm. Enfim, complicações desnecessárias.

Ao meu ver não vale a pena complicar muito algumas coisas para ter ganhos percentuais pequenos em área de trabalho.

Mas o projeto tá online pra download. Fique à vontade para modificar conforme julgar necessário, e principalmente, compartilhe conosco suas modificações 

Solid 2015

Arquivos do solid de uma versão não retroagem pra versões anteriores. Só abre no 2015/2016

boa tarde

essa máquina com uma eletronica boa eu consigo usinar aluminio e cobre?
o meu foco é usinar eletrodos de cobre mas pra isso eu preciso ter robustez no sistema e uma precisão centecimal 0.01 seria o ideal,será que eu consigo esse resultado nessa maquina?