Como construir uma máquina CNC do zero
Construir uma máquina CNC (Controle Numérico Computadorizado) do zero é um projeto incrivelmente gratificante para qualquer entusiasta interessado em usinagem, marcenaria ou mesmo metalurgia. Com uma máquina CNC, você pode criar peças precisas e repetíveis e levar seus projetos DIY para o próximo nível. Seja você um amador ou um profissional, construir sua própria máquina CNC abre oportunidades para usinagem de precisão, personalização e economias substanciais. Este guia o guiará por todo o processo, detalhando os componentes necessários, as etapas a serem seguidas e oferecendo algumas dicas úteis para uma execução tranquila.
Compreendendo os princípios básicos de uma máquina CNC
Uma máquina CNC é uma ferramenta de corte automatizada que pode esculpir ou fresar diferentes tipos de materiais — como madeira, plástico e metal — com base em designs gerados por computador. O núcleo de um sistema CNC consiste em um motor de fuso, controlador, trilhos lineares e motores de passo para lidar com movimentos em vários eixos. Essencialmente, uma máquina CNC automatiza processos tradicionalmente feitos manualmente, fornecendo controle preciso sobre cada movimento.
Componentes principais de uma máquina CNC
Antes de começar a construção, é crucial entender os principais componentes da máquina CNC. Eles incluem:
- Motor de fuso: O motor do fuso faz o corte real. A Eixo refrigerado a ar ER16 de 2,2 kW é uma opção popular para máquinas de médio porte devido à sua versatilidade.
- Motores de passo: Esses motores controlam o movimento preciso do fuso em vários eixos. Os motores de passo estão disponíveis em classificações de torque variadas para atender a diferentes requisitos da máquina.
- Trilhos e rolamentos lineares: Eles guiam o movimento dos eixos, garantindo que cada parte fique perfeitamente alinhada. Trilhos lineares são essenciais para fornecer estabilidade e reduzir a vibração.
- Controlador e fonte de alimentação: O controlador CNC traduz o código G gerado por computador em sinais elétricos para controlar os motores de passo. Além disso, a fonte de alimentação é responsável por alimentar todos os componentes eletrônicos.
- Estrutura e Cama: A estrutura mantém tudo junto. Usar materiais resistentes como aço ou alumínio garante que a máquina mantenha rigidez e precisão durante o corte.
O que você precisa para começar a construir
Para construir uma máquina CNC do zero, você precisará de algumas ferramentas e materiais essenciais:
- Extrusões de alumínio: Perfeito para criar uma estrutura rígida para sua máquina CNC. Usar extrusões de alumínio de 15 mm de espessura adiciona força, mantendo o peso controlável.
- Motor de fuso: O motor que você escolher depende de suas necessidades. Considere um Eixo refrigerado a ar ER11 de 800 W para projetos de pequena escala.
- Motores de passo: Pelo menos três motores de passo (um para cada eixo — X, Y e Z).
- Fusos de esferas e rolamentos lineares: Para facilitar o movimento dos eixos de forma suave e eficiente.
- Software de geração de código G: Software CAD/CAM para projetar suas peças e convertê-las em código G.
Para começar seu projeto, certifique-se de ter uma ideia clara do propósito pretendido para sua máquina CNC. Você está trabalhando principalmente com madeira ou quer cortar metais como alumínio? Sua escolha influenciará os componentes e o design geral da máquina.
Construindo a estrutura e montando as peças
O quadro é o esqueleto da sua máquina CNC e suporta todos os outros componentes. Quanto mais resistente for o seu quadro, melhor será a precisão da máquina.
Etapa 1: Construir a estrutura
Comece montando a estrutura usando extrusões de alumínio. É melhor usar materiais como Placas de alumínio extrudado de 15 mm de espessura para durabilidade e rigidez. Certifique-se de que cada peça seja cortada com precisão, pois uma estrutura mal construída levará a imprecisões no processo de usinagem. O tamanho da máquina determinará as dimensões da estrutura, mas, geralmente, uma área de trabalho de cerca de 500 mm x 500 mm é adequada para projetos de hobby.
Dica profissional: Para obter uma estrutura perfeitamente alinhada, use um grampo de ângulo reto e uma superfície de trabalho plana. Parafuse a estrutura usando Parafusos M5 para fixar as juntas corretamente. Certifique-se de verificar duas vezes cada junta para evitar qualquer desalinhamento que possa afetar o resultado final.
Etapa 2: Monte os trilhos lineares e os rolamentos
Depois que a estrutura estiver concluída, monte o trilhos lineares para os eixos X, Y e Z. Os trilhos lineares são essenciais para um movimento suave e preciso. Carro do eixo Y deve ser firmemente fixado aos trilhos, pois qualquer movimento aqui afetará a precisão de toda a máquina.
Montagem rolamentos lineares no quadro garante que o pórtico desliza suavemente ao longo do eixo, reduzindo o atrito e mantendo a precisão. Você precisará blocos de rolamento para cada eixo conectar o pórtico aos trilhos lineares.
Instalando o sistema de acionamento
O sistema de acionamento consiste em parafusos de esferas, motores de passo, e porcas de acionamento. É isso que permite que a máquina se mova ao longo de seus eixos.
Etapa 3: Fixe os parafusos de esferas
UM parafuso de esfera converte movimento rotativo em movimento linear e é uma das peças essenciais para precisão. Comece montando o acionamento por fuso de esferas ao quadro e certifique-se de que ele esteja alinhado com o eixo correspondente. Parafusos desalinhados podem levar à emperramento, resultando em desempenho ruim ou danos.
O montagem de porca de acionamento deve então ser anexado à parte móvel do eixo. A porca de acionamento transferirá o movimento do parafuso de esferas para o pórtico ou carro do fuso.
Para um CNC caseiro típico, um Eixo refrigerado a água ER20 de 3,2 kW pode ser ideal para fornecer a potência e a precisão necessárias. 
Etapa 4: Instale os motores de passo
Os motores de passo são responsáveis por mover o fuso através do Eixos X, Y e Z. Esses motores devem ser montados em cada eixo usando um suporte do motor. É essencial garantir que os acoplamentos que conectam os motores de passo aos parafusos de esferas estejam firmes para evitar qualquer folga durante a operação.
Os motores de passo vêm em várias classificações de torque e você precisa escolher um que seja capaz de mover o peso do seu pórtico e o fuso. Para configurações mais leves, um NEMA 17 pode ser suficiente, enquanto para configurações maiores e mais pesadas, um NEMA 23 ou mesmo NEMA 34 pode ser necessário.
Instalando o fuso e a eletrônica
O fuso é a ferramenta de corte e, sem ele, sua máquina CNC não conseguirá cortar nada. O fuso é frequentemente um dos componentes mais caros, mas escolher o correto é essencial para um desempenho ideal.
Etapa 5: Instale o motor do eixo
Monte o fuso no Carro do eixo Z. Uma boa opção para esta configuração pode ser o Eixo refrigerado a ar ER32 de 5,5 kW. 
Certifique-se de que o fuso esteja montado com uma suporte do fuso ou grampo, e que esteja firmemente preso para evitar qualquer vibração. Use ventiladores de refrigeração ou um sistema de refrigeração a água se você for usar o CNC para tiragens mais longas, especialmente com materiais mais duros. Fusos refrigerados a água pode manter temperaturas mais baixas durante operação contínua.
Etapa 6: Instale o sistema eletrônico e de controle
Sua máquina CNC requer eletrônica para traduzir seus projetos em movimentos. Para isso, você precisará de um Placa controladora CNC, um Fonte de alimentação CC, e drivers de motor de passo individuais. Cada motor de passo precisa de um dedicado motorista de motor para funcionar corretamente.
- Controlador CNC: Isso atua como o cérebro do seu CNC. As opções comuns incluem o Mach3 controlador, que é fácil de usar e compatível com muitas construções CNC amadoras.
- Motoristas: Os drivers de motor recebem sinais do controlador e fornecem energia suficiente para mover os motores. É importante selecionar drivers que correspondam às classificações de potência dos seus motores.
Configuração e calibração do software
Agora que o hardware está instalado, é hora de focar no software e na calibração.
Etapa 7: Configure seu software de controle CNC
Há uma variedade de Software CAD/CAM opções para projetar peças e gerar Código G. As opções populares incluem Fusão 360 para CAD e Mach3 para controlar a máquina CNC. O Código G informa ao CNC como mover, onde cortar e em que velocidade.
Conecte seu controlador CNC ao seu computador e carregue seu código G no software do controlador. Certifique-se de configurar as configurações para corresponder às especificações do seu CNC — coisas como passo por milímetro, taxa de avanço, velocidade do fuso e aceleração, todas precisam ser configuradas para usinagem precisa.
Calibração e Teste
Para ter certeza de que tudo está funcionando corretamente, você precisará calibrar e testar sua máquina.
Etapa 8: Calibre os eixos
A calibração é essencial para atingir a precisão. Você precisará definir o passos por milímetro para cada eixo. Isso pode ser feito movendo o eixo uma distância conhecida e medindo o movimento real para garantir a precisão. Afinar os drivers do motor para garantir que os motores recebam a voltagem e a corrente corretas, minimizando o risco de etapas ignoradas.
Etapa 9: Teste de cortes e ajustes finos
Antes de começar com seus projetos reais, faça cortes de teste para garantir que tudo esteja funcionando conforme o esperado. Use um material macio como espuma ou MDF para seus cortes de teste. Ajuste o velocidade do fuso e taxas de alimentação para atingir os melhores resultados. Esta etapa é crucial para garantir que tudo esteja funcionando perfeitamente antes de passar para materiais mais valiosos.
Conclusão
Construir uma máquina CNC do zero pode parecer desafiador, mas com o conhecimento e as ferramentas certas, é possível. O cerne do processo envolve construir uma estrutura resistente, instalar componentes de movimento linear, configurar um sistema de fuso robusto e configurar com precisão a eletrônica e o software. Não importa se seu objetivo é trabalhar com madeira, metal ou plástico, sua máquina CNC DIY lhe dará a capacidade de usinar peças complexas e precisas em casa.
Não se esqueça, escolher o certo motor de fuso é crucial para o desempenho e você pode encontrar várias opções como o Eixo refrigerado a ar ER32 de 6 kW, adaptado para atender a diferentes níveis de requisitos CNC. 
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