O proxecto consistiu en desenvolver e fabricar unha máquina de control numérico computarizado (CNC) capaz de realizar tarefas de corte, gravado e fresado en diferentes materiais, como madeira, plástico e metal.
A fabricación dunha máquina CNC foi un proxecto interdisciplinario que combinou coñecementos de mecánica, electrónica e programación. O resultado esperado foi unha máquina CNC funcional capaz de realizar traballos precisos en diversos materiais, o cal é unha nova ferramenta na Industriosa para aplicacións tanto industriais como educativas.
Fases do proxecto
- Deseño Mecánico: Creamos un deseño mecánico robusto e preciso para a estrutura da máquina, utilizando programas de fabricación 3d.
- Sistema de Control: Implementamos un sistema de control para motores paso a paso Nema 23.
- Electrónica: Deseñamos a electrónica necesaria para o funcionamento dos motores e sensores, usando como base unha placa libre Arduino, deseñamos a placa onde estan conectado os drivers que manexan os motores, e o regulador do motor, así como os sensores de finais de carreira.
- Software: Integrar software de control CNC para a programación e operación da máquina, baseandonos en GRBL.
Compoñentes Principais
- Estrutura: Usamos materiais como perfiles de aluminio extruido para a construción do marco, en medidas de 2040 e 4040.
- Motores: Motores paso a paso (NEMA 23) para o movemento preciso dos eixos X, Y e Z.
- Guías Lineais e Parafusos de Bóla e cremalleira: Para asegurar movementos suaves e precisos.
- Controlador CNC: Baseado nun microcontrolador como Arduino ou unha placa controladora CNC dedicada.
- Software: Software libre como GRBL para o control do hardware e software de deseño asistido por computadora (CAD) para crear os deseños.
Finalmente o deseño elexido, foi deseñar unha maquina cunha zona de traballo de 1300×1300*200, ideal para tanto pequeños proxectos como proxectos de gran tamaño.
Actualizacións e melloras
Durante o ano 2025 tamén se incorporou un sistema láser que permite posicionar con precisión as pezas a cortar, optimizando o tempo de preparación e reducindo erros. Complementariamente, instalouse un sistema de aspiración para recoller as virutas xeradas durante o mecanizado, mellorando así tanto a seguridade como a limpeza do espazo.
A placa baseada no ATtiny1624 está programada para controlar o láser de posicionamento XY dunha CNC empregando como elemento de detección un sensor de distancia VL53L1X. O sensor mide de maneira continua a distancia mediante pulsos de luz infravermella e transmite os datos á placa a través da comunicación I²C polos pins PB0 e PB1. Cando a distancia detectada é inferior ao valor límite establecido, a placa activa a saída do láser e acende un LED verde que serve como indicador visual. Neste estado considérase que a máquina está nunha posición correcta para usar o láser de referencia e o sistema garante que tanto o LED verde como o láser permanezan acesos durante un minuto completo, mesmo se a medida cambia. Pasado este tempo apáganse automaticamente ata que se volva detectar unha posición válida.
Ademais do control do láser, a placa xestiona un LED vermello que parpadea cunha frecuencia proporcional á distancia medida polo sensor, de maneira que o parpadeo é máis rápido canto máis preto estea o obxecto e máis lento canto máis lonxe se atope. Este LED funciona como un indicador de funcionamento do sistema e como referencia visual da proximidade. Con este método conséguese que o láser de posicionamento só se active cando a máquina ou a peza están dentro dun rango axeitado, evitando activacións innecesarias e mellorando a precisión no aliñamento da CNC.
Todo o sistema foi encapsulado en soportes deseñados especificamente e fabricados mediante impresión 3D, empregando filamento PETG pola súa resistencia mecánica e estabilidade fronte á temperatura. Estes soportes impresos permiten fixar tanto a placa do ATtiny1624 como o sensor VL53L1X e o módulo láser, garantindo un posicionamento axeitado e unha montaxe compacta e segura dentro da CNC. Grazas a esta integración lógrase unha estrutura robusta e duradeira que facilita o mantemento, protexe os compoñentes electrónicos e asegura un funcionamento fiable durante o uso continuado da máquina.
Instalación do novo sistema de aspiración ciclónica
Co obxectivo de mellorar a limpeza e seguridade da aula-taller, instalouse un sistema de aspiración ciclónica conectado á máquina CNC de gran formato. A necesidade desta mellora xorde da cantidade de virutas, po e restos de material que se xeran durante os traballos de mecanizado, especialmente cando se cortan madeiras, plásticos ou compoñentes que desprenden partículas finas. Sen un sistema axeitado, estes restos acumúlanse no chan e nas superficies, dificultando o mantemento do espazo, afectando á calidade dos traballos e xerando riscos tanto para a maquinaria como para a saúde das persoas usuarias.
O sistema ciclónico funciona separando as partículas máis grandes mediante a forza centrífuga antes de que o aire pase ao filtro principal. Deste xeito conséguese unha maior eficiencia na recollida de residuos, xa que a maior parte das virutas e po grosos quedan depositados nun recipiente, evitando que saturen prematuramente os filtros e garantindo unha aspiración máis constante. Esta tecnoloxía tamén supón unha vantaxe económica a medio prazo, pois reduce a necesidade de substituír filtros con frecuencia e prolonga a vida útil do sistema de extracción.
Ademais, a instalación fíxose pensando na comodidade e no uso práctico. O colector de residuos conta cun sistema de vaciado sinxelo, que permite baleirar as virutas con rapidez e sen deter durante moito tempo o funcionamento da máquina. O conduto de aspiración foi colocado de maneira que non interfira co movemento da CNC, asegurando a súa eficacia en todo o percorrido dos eixos e sen dificultar a visibilidade do proceso de corte.
En resumo, a incorporación deste sistema de aspiración ciclónica supuxo un salto cualitativo na posta a punto da aula-taller. Non só mellora a limpeza e a orde do espazo, senón que tamén aumenta a seguridade, prolonga a vida útil da maquinaria e contribúe a crear un ambiente de traballo máis saudable e eficiente.
