Cómo construir una máquina CNC desde cero
Construir una máquina CNC (control numérico por computadora) desde cero es un proyecto increíblemente gratificante para cualquier entusiasta interesado en el mecanizado, la carpintería o incluso la metalistería. Con una máquina CNC, puede crear piezas precisas y repetibles y llevar sus proyectos de bricolaje al siguiente nivel. Ya sea un aficionado o un profesional, construir su propia máquina CNC le abre oportunidades para el mecanizado de precisión, la personalización y ahorros sustanciales. Esta guía lo guiará a través de todo el proceso, detallando los componentes necesarios, los pasos a seguir y ofreciendo algunos consejos útiles para una ejecución sin problemas.
Comprender los conceptos básicos de una máquina CNC
Una máquina CNC es una herramienta de corte automatizada que puede tallar o fresar distintos tipos de materiales (como madera, plástico y metal) según diseños generados por ordenador. El núcleo de un sistema CNC consta de un motor de husillo, un controlador, rieles lineales y motores paso a paso para gestionar los movimientos en varios ejes. Básicamente, una máquina CNC automatiza procesos que tradicionalmente se hacían de forma manual, proporcionando un control preciso de cada movimiento.
Componentes básicos de una máquina CNC
Antes de comenzar la construcción, es fundamental comprender los componentes principales de la máquina CNC, entre los que se incluyen:
- Motor de husillo:El motor del husillo realiza el corte real. Husillo refrigerado por aire ER16 de 2,2 kW Es una opción popular para las máquinas de gama media debido a su versatilidad.
- Motores paso a paso:Estos motores controlan el movimiento preciso del husillo a lo largo de múltiples ejes. Los motores paso a paso están disponibles en diferentes niveles de par para satisfacer los diferentes requisitos de las máquinas.
- Rieles y cojinetes lineales: Guían el movimiento de los ejes, garantizando que cada pieza se mantenga perfectamente alineada. Los rieles lineales son esenciales para brindar estabilidad y reducir la vibración.
- Controlador y fuente de alimentación:El controlador CNC traduce el código G generado por computadora en señales eléctricas para controlar los motores paso a paso. Además, la fuente de alimentación es responsable de alimentar todos los componentes electrónicos.
- Marco y cama:El marco mantiene todo junto. El uso de materiales resistentes como el acero o el aluminio garantiza que la máquina mantenga la rigidez y la precisión durante el corte.
Lo que necesitarás para empezar a construir
Para construir una máquina CNC desde cero, necesitará algunas herramientas y materiales esenciales:
- Extrusiones de aluminio:Perfecto para crear un marco rígido para su máquina CNC. El uso de extrusiones de aluminio de 15 mm de espesor agrega resistencia y, al mismo tiempo, mantiene un peso manejable.
- Motor de husillo:El motor que elijas dependerá de tus necesidades. Considera un Husillo refrigerado por aire ER11 de 800 W Para proyectos de pequeña escala.
- Motores paso a paso:Al menos tres motores paso a paso (uno para cada eje: X, Y y Z).
- Tornillos de bolas y cojinetes lineales:Para facilitar el movimiento de los ejes de forma suave y eficiente.
- Software de generación de código G:Software CAD/CAM para diseñar sus piezas y convertirlas en código G.
Para comenzar su proyecto, asegúrese de tener una idea clara del propósito previsto de su máquina CNC. ¿Trabaja principalmente con madera o desea cortar metales como el aluminio? Su elección influirá en los componentes y en el diseño general de la máquina.
Construcción del marco y ensamblaje de las piezas
El bastidor es el esqueleto de la máquina CNC y sostiene todos los demás componentes. Cuanto más resistente sea el bastidor, mejor será la precisión de la máquina.
Paso 1: Construir el marco
Comience ensamblando el marco usando extrusiones de aluminioLo mejor es utilizar materiales como Placas de aluminio extruido de 15 mm de espesor. Para mayor durabilidad y rigidez, asegúrese de que cada pieza esté cortada con precisión, ya que un marco mal construido provocará imprecisiones en el proceso de mecanizado. El tamaño de la máquina determinará las dimensiones del marco, pero, en general, un área de trabajo de alrededor de 500 mm x 500 mm es adecuada para proyectos de aficionados.
Consejo profesional:Para conseguir un marco perfectamente alineado, utilice una abrazadera en ángulo recto y una superficie de trabajo plana. Atornille el marco con tornillos Pernos M5 Para asegurar las uniones correctamente, asegúrese de revisar cada unión dos veces para evitar cualquier desalineación que pueda afectar el resultado final.
Paso 2: Monte los rieles lineales y los cojinetes
Una vez completado el marco, monte el rieles lineales para los ejes X, Y y Z. Los rieles lineales son fundamentales para un movimiento suave y preciso. Carro del eje Y Deben asegurarse firmemente a los rieles, ya que cualquier movimiento aquí afectará la precisión de toda la máquina.
Montaje Cojinetes lineales en el marco garantiza que la portal se desliza suavemente a lo largo del eje, lo que reduce la fricción y mantiene la precisión. Necesitará bloques de cojinetes para cada eje para conectar el pórtico a los rieles lineales.
Instalación del sistema de accionamiento
El sistema de accionamiento consta de tornillos de bolas, motores paso a paso, y Tuercas de accionamientoEsto es lo que permite que la máquina se mueva a lo largo de sus ejes.
Paso 3: Coloque los tornillos de bola
A tornillo de bola convierte el movimiento rotatorio en movimiento lineal y es una de las partes esenciales para la precisión. Comience por montar el accionamiento por husillo de bolas al marco y asegúrese de que esté alineado con el eje correspondiente. Los tornillos desalineados pueden provocar que se atasque, lo que provocaría un rendimiento deficiente o daños.
El montaje de tuerca de accionamiento Luego se debe unir a la parte móvil del eje. Tuerca de accionamiento transferirá el movimiento del husillo de bolas al pórtico o al carro del husillo.
Para una CNC casera típica, una Husillo refrigerado por agua ER20 de 3,2 kW Puede ser ideal para proporcionar la potencia y precisión necesarias. 
Paso 4: Instalar los motores paso a paso
Los motores paso a paso son responsables de mover el husillo a través del Ejes X, Y y ZEstos motores deben montarse en cada eje mediante un soporte del motorEs esencial asegurarse de que los acoplamientos que conectan los motores paso a paso a los tornillos de bolas estén bien apretados para evitar cualquier juego durante el funcionamiento.
Los motores paso a paso vienen en varios niveles de torque, y debes elegir uno que sea capaz de mover el peso de su pórtico y el husillo. Para configuraciones más livianas, un NEMA 17 podría ser suficiente, mientras que para configuraciones más grandes y pesadas, un NEMA 23 o incluso NEMA34 Puede ser necesario.
Instalación del husillo y la electrónica
El husillo es la herramienta de corte y, sin él, la máquina CNC no podrá cortar nada. El husillo suele ser uno de los componentes más caros, pero elegir el adecuado es fundamental para obtener un rendimiento óptimo.
Paso 5: Instalar el motor del husillo
Monte el husillo en el Carro del eje ZUna buena opción para esta configuración podría ser la Husillo refrigerado por aire ER32 de 5,5 kW. 
Asegúrese de que el husillo esté montado con un soporte del husillo o abrazadera, y que esté bien sujeta para evitar vibraciones. ventiladores de enfriamiento o un sistema de refrigeración por agua Si va a utilizar el CNC para tiradas más largas, especialmente con materiales más duros. Husillos refrigerados por agua Puede mantener temperaturas más bajas durante el funcionamiento continuo.
Paso 6: Instalar el sistema electrónico y de control
Su máquina CNC requiere electrónica para traducir sus diseños en movimientos. Para ello, necesitará una Placa controladora CNC, a Fuente de alimentación de CC, y controladores de motores paso a paso individuales. Cada motor paso a paso Necesita un dedicado controlador de motor para funcionar correctamente.
- Controlador CNC:Esto actúa como el cerebro de su CNC. Las opciones comunes incluyen: Mach3 controlador que es fácil de usar y compatible con muchas construcciones CNC realizadas por aficionados.
- Controladores de motor:Los controladores de motor toman señales del controlador y proporcionan suficiente energía para mover los motores. Es importante seleccionar controladores que coincidan con las potencias nominales de los motores.
Configuración y calibración del software
Ahora que el hardware está instalado, es momento de centrarse en el software y la calibración.
Paso 7: Configure su software de control CNC
Hay una variedad de Software CAD/CAM Opciones para diseñar piezas y generar Código GLas opciones populares incluyen Fusión 360 para CAD y Mach3 para controlar la máquina CNC. Código G Le dice al CNC cómo moverse, dónde cortar y a qué velocidad.
Conecte el controlador CNC a su computadora y cargue el código G en el software del controlador. Asegúrese de configurar los ajustes para que coincidan con las especificaciones de su CNC: aspectos como los pasos por milímetro, la velocidad de avance, la velocidad del husillo y la aceleración deben configurarse para un mecanizado preciso.
Calibración y pruebas
Para asegurarse de que todo funcione correctamente, deberá calibrar y probar su máquina.
Paso 8: Calibrar los ejes
La calibración es esencial para lograr precisión. Deberá configurar el pasos por milímetro Para cada eje, esto se puede hacer moviendo el eje una distancia conocida y midiendo el movimiento real para garantizar la precisión. Afinar los controladores del motor para garantizar que los motores reciban el voltaje y la corriente correctos, minimizando el riesgo de omitir pasos.
Paso 9: Pruebas de corte y ajustes
Antes de comenzar con sus proyectos reales, realice cortes de prueba para asegurarse de que todo funcione como se espera. Utilice un Material blando como espuma o MDF. para sus cortes de prueba. Ajuste el Velocidad del husillo y tasas de alimentación Para lograr los mejores resultados, esta etapa es crucial para garantizar que todo funcione correctamente antes de pasar a materiales más valiosos.
Conclusión
Construir una máquina CNC desde cero puede parecer un desafío, pero con los conocimientos y las herramientas adecuados, es posible. El núcleo del proceso implica construir un marco resistente, instalar componentes de movimiento lineal, configurar un sistema de husillo robusto y configurar con precisión la electrónica y el software. Ya sea que su objetivo sea trabajar con madera, metal o plástico, su máquina CNC casera le brindará la capacidad de mecanizar piezas precisas y complejas en su hogar.
No lo olvides, elige lo correcto motor de husillo es crucial para el rendimiento y puedes encontrar varias opciones como la Husillo refrigerado por aire ER32 de 6 kW, adaptado para adaptarse a diferentes niveles de requisitos de CNC. 
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