Fresadora CNC modular

Abstract

Aquest projecte conté el procés de disseny i fabricació d’una fresadora de control numèric de tipus “router”. Aquest tipus de fresadores es diferencia d’altres tipus de fresadores de control numèric, en que es l’eina la que realitza els moviments d’avanç per tal de mecanitzar la peça. El projecte té com a objectius principals, que la màquina sigui de fàcil muntatge i de baix cost. Primerament es fa una introducció sobre quins són els tipus de màquina eina clàssiques més comuns, després es descriuen les màquines eina de control numèric i, finalment, s’analitzen les fresadores de baix cost existents al mercat i que són similars a la que és objecte d’aquest treball. Una vegada elaborat un primer estudi sobre l’estat de l’art de la matèria relacionada amb aquest projecte, es desenvolupa pròpiament el disseny de la màquina fresadora de control numèric del tipus “router”. La descripció d’aquest disseny s’estructura dividida entre els apartats de disseny mecànic, disseny electrònic i disseny del programari. Dins de l’apartat del disseny mecànic s’inclou la descripció del procés del disseny del producte, així com els càlculs justificatius de la selecció d’alguns dels principals elements comercials usats en la construcció de la màquina. A més, també es presenten les estimacions de les sol·licitacions previstes que suportarà l’estructura mecànica de la màquina durant el seu procés d’operació de mecanitzat, així com els càlculs de les deformacions que aquestes sol·licitacions poden produir. Pel que fa a l’apartat del disseny electrònic, s’han intentat, prioritàriament, minimitzar els costos econòmics, sempre, sense comprometre la seguretat de l’usuari. Tenint en compte aquestes premisses, el centre del control del sistema es basa en un placa microcontroladora de baix cost i que, actualment, compte amb una comunitat d’usuaris molt extensa, com és el cas de la placa Arduino que s’ha seleccionat. Per tal de poder interactuar amb aquesta placa s’han triat la resta dels elements electrònics, com ara les controladores dels motors, la font d’alimentació i la placa de connexió. Pel que fa als motors, s’ha decidit utilitzar els de tipus pas a pas. Aquest tipus de motor ens facilita el control de la posició, permetent un disseny en el que no es fa imprescindible la realimentació de la posició. Això permet simplificar el disseny, tant mecànic com electrònic i de software. En aquest punt, cal esmentar que s’han inclòs uns detectors de final de cursa per tal de referenciar el posicionament dels motors. Analitzant les capacitats de diferents models, s’han triat aquells que, mantenint un preu reduït, tenen la suficient capacitat com per a poder transmetre el parell necessari per conduir els moviments desitjats de la màquina. En quan a la part del programari, la tasca inicial que s’ha desenvolupat ha estat, bàsicament, la de cerca d’un programari lliure i obert, que sigui compatible amb el disseny electrònic i mecànic desenvolupat en aquest treball. En l’apartat corresponent al programari, es descriuen els diferents paquets informàtics que s’han d’utilitzar per a fer funcionar la màquina, així com el seu protocol i manual de funcionament. Per finalitzar el projecte és descriu el pressupost i les possible millores a implementar.