CNC mixta: fresado y láser
CNC de 400 × 300 mm con husillo. Monta un motor de 20000 rpm y un láser. Funciona en un Arduino Uno R3 con GRBL y el shield de 4 drivers: fresado de madera, taladrado y grabado en la misma máquina.
El proyecto
La idea era tener una sola máquina para las dos operaciones que más uso: fresar/taladrar piezas de materiales blando y grabar o cortar con láser. En lugar de montar dos pórticos, la CNC lleva un único carro con dos cabezales, compartiendo cinemática, control y área de trabajo.
Estructura
Los soportes de que sujetan las varillas del eje Y están impresas en PLA. Estoy probando también en resina. La base es un tablero de aglomerado. Le pondré insertos roscados para sujetar las piezas.
- NEMA 17 en todos los ejes.
- Finales de carrera en los extremos.
- El carro del eje Z lo compré ya hecho en aluminio.
Cada eje Y está formado por dos varillas de acero de 16mm.
Electrónica
- Arduino UNO con GRBL 1.1.
- Tres DRV8825 configurados a 1/16 de paso.
- Fuente de 24V y 10 A para los motores.
- Seta de emergencia en serie con la alimentación de potencia.
El cableado va por canaleta y con conectores distintos para el husillo y el láser, de forma que no se puedan enchufar al revés.
Fresado
Para madera uso fresas de 3,175 mm de dos filos. La velocidad de avance depende del material y del diámetro, pero como referencia, en pino:
| Operación | Fresa | Avance | Pasada |
|---|---|---|---|
| Contorno | 3,175 mm 2F | 600 mm/min | 2 mm |
| Bolsillo | 3,175 mm 2F | 450 mm/min | 1,5 mm |
| Taladro | 3 mm | 200 mm/min | — |
Un desbaste típico queda así:
G21 G90 G17
G0 Z5
G0 X20 Y20
G1 Z-2 F150
G1 X120 F600
G1 Y80
G1 X20
G1 Y20
G0 Z5Láser
El módulo es un diodo de 5,5 W a 450 nm con enfoque manual.
Para activarlo en GRBL hay que poner $32=1 (modo láser) y trabajar con M4 para potencia dinámica:
G21 G90
M4 S300
G0 X30 Y30
G1 X90 Y30 F1200
G1 X90 Y60
G1 X30 Y60
G1 X30 Y30
M5El grabado sale bien en madera y en acrílico negro. El corte en contrachapado de 3 mm necesita varias pasadas y aire de asistencia; sin él, el borde se quema y se pierde el enfoque.
Seguridad
El láser es la parte que más respeto da de todo el taller:
- Gafas específicas para 450 nm, también para quien mire de lejos.
- De momento no hay extracción de humos hacia el exterior.
- Nunca dejar la máquina trabajando sola.
Calibración
El proceso que sigo cuando cambio algo en la mecánica:
- Comprobar escuadra con una pieza de referencia y ajustar el pórtico.
- Nivelar la mesa fresando toda la superficie del tablero de sacrificio.
- Medir pasos/mm con un comparador y corregir
$100,$101y$102. - Ajustar aceleraciones y jerk hasta que no pierda pasos en los cambios de dirección.
- Enfocar el láser y hacer una prueba de potencia/velocidad en una placa de retales.
Resultados y mejoras
La máquina ya hace piezas completas: cajas, placas frontales y grabados. La repetibilidad da para encajes a presión y para taladrar con la misma referencia varias veces, que era el objetivo.
Queda pendiente:
- Sonda de Z para no calibrar a ojo en cada pieza.
- Un tubo de aspiración con zapata para el fresado.
- Asistencia de aire.
Descargas
Archivos de este proyecto, con la misma licencia que la ficha.
Código, diseños y documentación de este proyecto: CC BY-NC-SA 4.0(se abre en una pestaña nueva).