Saludos comunidad
El día de hoy quise compartir con ustedes un poco sobre los proyectos que tengo en mente. Entre éstos, es el de fabricar un Router CNC con el fin de fabricar mis productos y equipos para el Water Cooling y Modding Extremos! (
ICECORE TECH). Desafortunadamente, tendré que dejar a un lado los proyectos que estaban en un principio (fabricar un mod para competir/concursar en NewModCity en la categoría Forum vs Forum), así como remodelar y/o fabricar las versiones 2.0 de mis mods anteriores (ELITE y ORB FORTRESS).
Decidí crear éste tema desde cero dentro de la categoría de Worklogs, ya que será un proyecto bastante grande y ambicioso, así como un poco costoso. Pero que al final de cuentas, una vez que se encuentre listo, será una herramienta muy útil y versátil para mi. La cuál espero me deje más ganancias en un periodo de mediano plazo!
IDEA PRINCIPAL
Pues como el título de éste tema lo dice, ¡mi proyecto es un Router CNC fabricado y diseñado 100% por mi!
Por lo que el primer paso fue comenzar a conocer y entender cómo funciona la tecnología CNC (acrónimo de las palabras en inglés
Computer Numerical Control ó Control Numérico por Computadora), pero aplicado a lo que yo necesito, es decir, un sistema de ejes coordenados lineales (longitudinal, transversal y vertical ó X, Y y Z) que con ayuda de un Router, puedes llegar a fabricar casi cualquier cosa (teniendo la limitante de los 3 ejes) sobre la superficie.
Es posible agregar un 4to, 5to y hasta un 6to eje, pero estaríamos hablando de que a partir del 5to eje, son equipos demasiado grandes y caros, además de imposibles de fabricar en casa. Así pues, como el presupuesto es el que manda, por el momento sólo utilizaremos los ejes coordenados lineales básicos, es decir, los ejes X, Y y Z!
ANTECEDENTES
¿Por qué comenzó la idea de fabricarme éste tipo de herramienta hasta ahora? Bueno, la razón es simple, corta, absurda y hasta un poco insultante (por lo menos para mi). Pues resulta que cierto día, para ser exáctos, como cerca de 5 semanas, estuve buscando maquila con Router CNC en Guadalajara, para poder maquinar mis productos en general, pero más específicamente, los bloques de agua y sus repectivos accesorios que le conforman (la base de cobre, la tapa y el socket-plate o placa de retención).
Y así fue, encontré varios proveedores de éste tipo de maquila (qué fortuna vivir en una ciudad industrializada
), algunos ya los conocía y otros no. Por lo que opté por mandar a cotizar con las empresas que no conocía, para saber sus precios, calidad de trabajo, tiempos de entrega, etc. Todo con el fin de lanzar ya mis productos a la venta...
Pero, cuál fue mi sorpresa que después de haber esperado cerca de 2 semanas, cuando al fin fui a que me dijeran el precio de cada pieza, me salieron con la absurda cantidad de $1000 y $2400 pesos cada pieza, por las bases de cobre y las tapas de acetal respectivamente... Yo me quedé de
y automáticamente, fue motivo de asombro-enojo-insulto el haber escuchado esas cantidades tan groseras para mi! ¿Por qué? Bueno, pues por el pequeñísimo detalle de que un equipo completo de WaterCooling costará al rededor de $2500 - $3000 pesos...
Entonces, pues rápidamente salí del establecimiento (antes de que me cobraran por "respirar" ahí) y manejando en "automático" hasta mi casa, mi mente iba pensando en otra solución más práctica, económica y finalmente que pudiera tenerla a mi alcanze todo el tiempo... Y la solución fue adquirir un Router CNC y fabricar las piezas yo mismo.
Llegando sano y salvo a mi casa (gracias automático
) me puse a buscar información y precios de inmediato sobre equipos CNC de todos tamaños, colores y nacionalidades. Ya no quise seguir cotizando en ningún lugar, ya que la respuesta siempre estaría en contra de mis "ingresos por producto", lo que repercutería finalmente al cliente.
Entonces, los primeros sitios en los que busqué, fue desde luego en MercadoLibre. Donde hay equipos ya armados nacionales desde $22 mil pesos. Una cifra un tanto elevada, pero razonable. Pero al estar buscando y buscando como todo buen consumidor interesado pero de escasos recursos, me di cuenta de que los tamaños eran relativamente diminutos (20 x 20cm área de trabajo, 30 x 30 cm tamaño del equipo) por la cantidad tan exorbitante que cobran por los mismos. Así pues, debido al tamaño y la rigidéz de los mismos, está en duda su precisión y versatilidad para poder fabricar mis productos.
Los siguientes precios, eran de equipos de $60 mil pesos, donde la cosa era distinta en el área de trabajo (120 x 120cm tamaño del equipo, 100 x 100cm área de trabajo) pero realmente, ya eran precios demasiado elevados para mi (un simple modder y diseñador mortal como yo). Entonces, fue cuando dije (disculpen las palabras): "ah que la chingada, pues si éstos pendejos pudieron armar un pinche Router CNC, yo también puedo..."
Por lo que las siguientes páginas e información que buscaba, era para conocer al respecto de los componentes que conformaban dichos equipos a la venta. Y así fue, encontré varios sitios nacionales y extrangeros, pero de habla en español. Y leyendo los worklogs de los mismos, comenzé a aprender muchas cosas o por lo menos, las más básicas para comenzar a armar mi Router CNC hecho en casa!
EQUIPO NECESARIO
Bien, el equipo necesario para transformar ó fabricar cualquier herramienta de trabajo, en un CNC, es lo siguiente:
En el caso de un Router
- Los soportes, perfiles y material para la fabricación de la estructura del mismo
- Motores a pasos ó Servomotores (más fuertes y precisos, pero más caros y complejos)
- Tarjeta(s) controladora(s) de los motores a pasos ó servomotores
- Fuente de poder de 24V y 10A
- Baleros lineales, convencionales, barras rectificadas y husillos
- Conocimientos previos de electrónica, al menos lo básico para control numérico
- Una computadora con puerto Paralelo (de impresora) descente y ¡dinero!
En el caso de una herramienta (como un fresador o un torno)
- Motores a pasos ó Servomotores, ambos com un torque mucho mayor
- Tarjetas controladoras de mayor amperaje
- Fuente de poder de 24V y 15A
- Husillos, coples, baleros, etc.
METODOLOGÍA
Debido a que mi propósito es el de fabricar el equipo, pues entonces utilizaré lo antes mencionado. Por lo que mi primer obstáculo, fue conseguir en Guadalajara un proveedor de Perfiles de aluminio IPS de cualquier marca (Bosch ó Parker), lo cual nunca había encontrado hasta apenas cuando comenzé mi proyecto. Una vez ubicado el contacto, me proporcionó una página web en domde podía encontrar todos los perfiles de aluminio y accesorios que necesitaría de la marca Bosch; y mejor aún que cada producto tiene su descarga y configuración 3D para utilizarlo en SolidWorks (
3D Content Central).
Lo segundo fue, saber qué motor sería el correcto para utilizar en mi diseño, así mismo su tamaño y torque. Lo más estándar en tamaños, está regulado por la
National Electrical Manufacturers Association (
NEMA) ó la Asociación Nacional de Fabricantes de Equipo Eléctrico. Por lo que mejor les llamaremos NEMA a los tamaños estandarizados de los motores. Existiendo desde el NEMA 8, 11, 14, 17, 23, 34 y 42. Ésto significa que los motores (no sólo los de pasos) van aumentando su tamaño, pero así mismo su torque.
Los NEMA 23 son los indicados por su torque/precio/rendimiento, habiendo motores desde 109 oz·in hasta casi las 600 oz·in (
torque y sus conversiones). Estando desde los $20 - $70 USD por motor. En mi caso, cualquier motor a paso que esté dentro de las 300 oz·in o mayor, es aceptable para fabricar lo que necesito.
Así mismo, un detalle importante a considerar, son el nº de pasos con los que cuenta el motor. Ésto significa que si es de paso 1.8º, tendrá que dar 200 vueltas para completar 1 giro de 360 grados, por eso se llaman "Motores a Pasos" y los hay desde .8º hasta 90º! Pero, lo más común es encontrarlos de 1.8º o muy raramente, de .9º.
Finalmente, la tarjeta controladora o las tarjetas necesarias, para controlar cada eje de nuestro equipo. Existen muchos tipos y marcas dentro de éste ámbito, pero finalmente es uno quien decide cuál emplear, desde luego, todo mediante nuestro presupuesto destinado para la misma. Podemos controlar cada motor individualmente con una tarjeta por cada uno y utilizar una tarjeta que recibe e interpreta las señales recibidas/enviadas por los motores a pasos mediante el puerto paralelo. O también está la opción de utilizar una que integra los controladores de los motores y tiene incorporado su puerto paralelo todo en uno, teniendo como única desventaja el amperaje máximo que ésta soporta (3.5A en pico máximo, 3A recomendado).
Por lo que si los motores que deseemos utilizar, sobrepasan los 3A, no podremos utilizar ésta solución y tendremos que optar por utilizar tarjetas individuales, que por un lado lo hace más caro, pero si necesitamos de más precisión y robustés, es la única manera. Por lo que en mi caso, afortunadamente los motores que he seleccionado (425 lb•in) consumen 3A, el límite!
Una fuente de poder de 24V | ~10A es necesaria para alimentar nuestra tarjeta controladora. La ventaja de la misma, es que además de tener versiones para 3, 4, 5 y 6 ejes (qué extremo y loco
) es que podemos conectar y controlar un "Spindle" ó cabezal de trabajo de 36V 3.5A máximo (ya que el relay integrado es muy pequeño), para sustituir un Router robusto, en dado caso de que necesitemos más precisión. Pero, en todo caso, utilizaré un Router de 1.75~2.25 HP, que tenga cuerpo de aluminio y sea lo suficientemente robusto, y que además presente un precio/rendimiento aceptables. Por lo que el Router de 2 ó 2.25 HP Craftsman, es el mejor candidato hasta el momento.
En cuanto al programa que se encarga de interpretar el lenguaje CNC de la tarjeta controladora y la PC, existen muchas opciones, como por ejemplo (y el más utilizado) se encuentra el
Mach3.
ÚLTIMOS DETALLES
Ya tenemos seleccionados los perfiles, los motores, la tarjeta controladora, la fuente de poder y el router a utilizar para nuestro proyecto (los elementos más importantes), ¿ahora qué? Bien, pues no termina aquí sino que hay que entrar más en detalles técnicos. Es decir, las barras rectificadas, los baleros lineales cerrados (también conocidos como chumaceras), los husillos y coples!
Para mi buena suerte (que ya era justo que fuera mejorando), después de muchos años de vivir frente a un negocio que hasta hace algunos días desconocía su giro comercial, me enteré de que manejan todo lo relacionado con pistones hidráulicos y neumáticos, por lo que manejan la barra rectificada cromada endurecida y normal (¡qué suerte!
), por alguna extraña razón todos los worklogs que revisé en internet, utilizan barra normal o endurecida de 20mm. Así que bueno, pues pregunté por la misma y si la manejan!
Los baleros, son bastante caros y más si son de otra nacionalidad que no sea China! Por lo que opté por esos mandarlos pedir de USA, pero de procedencia china. Y en cuanto al husillo, pues tenía el dato de un pequeño negocio especializado en tornillos especiales en donde, escogí uno de 7/8" de cuerda ACME con paso 6 (si no mal recuerdo), es decir, 6 hilos por pulgada.
Finalmente, los coples es una parte esencial para transmitir la fuerza generada por los motores a pasos a los husillos, de manera que queden directos. También se pueden conectar mediante bandas y poleas dentadas, pero me da la impresión de que directos son más fuertes y confiables, en caso de que se llegara a saltar un paso de la banda.
Cabe mencionar que para que el husillo gire libremente, es necesario utilizar un "tornillo de bola", que es otra variación de una chumacera especial para tornillos de éste tipo de rosca, pero son muy caros ya que están embalados y lubricados sin necesitar de mantenimiento (sellados). Por lo que mejor utilizaré un buje de latón o bronce, con la rosca ACME de 7/8". Es lo mismo, pero más barato! Ésto es lo que hará el movimiento de nuestros ejes longitudinal, transversal y vertical!
