Como Elegir Un Router Cnc w3r

Todo los que Ud. debe saber antes de comprar un Router CNC Este documento esta destinado a introducirlo en el mundo de los Router CNC, si usted no posee conocimiento de los diferentes tipos que encontrará. No pretendemos devaluar o ensalzar ninguna marca en especial. No se hacen referencias en favor de ninguno de los diferentes sistemas que coexisten en el mercado. Solo se le muestran esas diferencias para que evalúe usted que le es más beneficioso antes de decidir la compra de un Router CNC. Hoy día existen cantidad de proveedores de equipamiento CNC (Control Numérico Computarizado). Algunos son fabricantes, otros meros armadores y la gran mayoría importadores o distribuidores de equipamiento de origen asiático. Uno de los parámetros, mayormente utilizado en Sudamérica, para seleccionar un Router CNC es el precio. Sin embargo, si bien es importante el tema del costo y amortización del equipamiento, es lo último que se debería considerar, si es que busca una maquina confiable o para trabajo continuo. Tome en cuenta que un fabricante de maquinas CNC, que opte por cumplir con los deseos de su clientela, en lo que a precio respecta, debe renunciar a tres cosas fundamentales y que tienen directa incidencia en los precios de venta: 1. Calidad de los materiales 2. Precisión de Posicionamiento 3. Vida útil de sus elementos.

SISTEMA DE TRABAJO COMUN A TODO EQUIPO CNC Lo primero que usted debe saber es que un sistema CNC se mueve por los ejes cartesianos, conocidos como X, Y, Z (ver grafico). No vamos ha dar una larga explicación de esto, solo decir que los ejes toman el nombre de su desarrollador el matemático René Descartes, y que sirven para mostrarnos los tres ejes dimensionales de un objeto. Hoy día es muy común encontrarnos con publicidades que mencionan equipos de tres ejes (X, Y, Z) como sistemas 3D o sea tridimensionales…

- Nada mas falso que este argumento !!! - Es solo a los efectos de incidir en la decisión de compra !!! - No se deje engañar con esto !!! Ningún sistema de 3 ejes (X, Y, Z;), sea del origen que sea, es 3D. Por la sencilla razón que en verdad no son de tres ejes sino 2 ½ ejes… Observe el gráfico y verá que el eje Z de ninguna manera podría trabajar por debajo de una pieza que este apoyada sobre la mesa de trabajo. Claro que si usted desea obtener una pieza en 3D que posee fondo plano (una pirámide por ejemplo) lo podría lograr, pero imagine que desea obtener una esfera, solo obtendría una semiesfera y no perfecta. Un sistema que se aproxime al 3D posee mínimo 4 ejes y los verdaderamente perfectos 6!!!

Independientemente del sistema y cantidad de ejes que decida comprar, usted debe saber que… Hay tres tipos de Router CNC: • • •

Estudio Hobbies/Artesanías Producción Industrial

Obviamente las diferencias entre ellos son notorias y después de evaluar la conformación de cada sistema, usted debería evaluar el precio de cada una de ellas, tomando en cuenta los elementos que lo componen, las limitaciones propias de cada sistema y sus necesidades en particular. Un equipo de estudio esta destinado a puestas en marcha esporádicas, con una precisión aceptable para pequeñas pruebas de posicionamiento y muy bajo torque de trabajo. Un equipo destinado a uso hobbistas o artesanal, tampoco esta preparado para trabajo intensivo, su calidad de materiales y su precisión de posicionamiento son relativamente bajas. Los equipos destinados a la producción industrial, pueden ser de alta o media precisión en posicionamiento, según el trabajo que deban desempeñar, la calidad de los materiales debe ser medio alta, para garantizar jornadas de trabajo intensivo y durabilidad en el tiempo. Vamos a describir cada uno de los equipos mencionados, haciendo hincapié en cada uno de los elementos que los componen y las diferencias entre si. Los llamados equipos híbridos, que toman cosas de un sistema u otro, no serán desarrollados aquí. Si usted presta atención a todo este documento, podrá descubrir cuando esté frente a un híbrido y ver si es aceptable para el trabajo que desea realizar. Primero debemos describir las diferentes formas de trabajo, los movimientos lineales, el sistema de guías lineales, el tipo de motores que se utilizan, el husillo (fresadora) y por ultimo electrónica y el software empleado. Algo importante que debe consultar es si el equipo que le ofrecen posee todos sus ejes interpolados. Esto es vital porque permite que todos los ejes trabajen en simultáneo y no que se muevan en forma sucesiva, donde en lugar de curvas obtendría ranuras escalonadas.

FORMAS DE TRABAJO: Hay tres sistemas que se comercializan habitualmente: • • •

Mesa Móvil Puente Móvil Verticales

MESA MOVIL: Comúnmente utilizada en la fabricación de pequeños prototipos rápidos, joyería, grabado de placas, electrónica y otros menesteres donde las dimensiones son reducidas. Como su nombre lo indica claramente, lo que se mueve es el soporte de la pieza a trabajar o mesa de trabajo. Hay mesas que se mueven en el sentido X otras lo hacen en los sentidos X e Y. Las mesas que solo utilizan una coordenada de movimiento poseen las otras dos sobre un puente o travesaño En ambos casos el puente esta fijo en el centro de la maquina y sirve para sostener el eje Z La contra que tienen estos equipos es que si desplazan la mesa por debajo del puente o travesaño, para cubrir una determinada área de trabajo, el desplazamiento de la mesa debe exceder un 100% el área útil. Es decir, si usted tiene que trabajar sobre una mesa de 300 x 300 milímetros para que el eje Z pueda llegar a todas partes debe la maquina permitir que la mesa se desplace como mínimo 600 milímetros. En un equipo pequeño esto es viable y la construcción de este tipo de Router CNC es hasta económica, pero si deseara trabajar un área de 1000 Mm imagine que tendrá que mover una mesa de mínimo 2000 Mm.

PUENTE MOVIL: Los de mayor aplicación cuando se superan los 500 Mm de desplazamiento en alguno de sus ejes. Son utilizados comúnmente en el desarrollo de moldes, matrices, cartelería, prototipado y un extenso etcétera ya que a diario se descubren nuevos campos de aplicación. A diferencia de los equipos de mesa móvil, estos poseen un puente que se desplaza por sobre la mesa, trasladando el eje X (y este a su vez el eje Z) por sobre toda ella, en el sentido X e Y. Ocupan menos espacio que un sistema de mesa móvil pero son bastantes mas caros de desarrollar. VERTICALES: Hay dentro de los sistemas verticales tres formas de trabajo: • • •

Puente móvil Monopuente Brazo robótico

Los sistemas verticales de puente móvil, son sencillamente una mesa de coordenadas como la antes descripta, puesta de forma vertical para ahorrar espacio. No tienen mayores virtudes que ésa y son bastante más caros que los planos, por su estructura soporte. Claro que si se tienen problemas de espacio son soluciones por demás interesantes.

El sistema Monoposte es un sistema basado en la estructura de un Router Horizontal, colocado de forma vertical donde el eje Z transporta al eje Y. Observe la foto. No es muy preciso debido al gran momento de palanca que se ejerce sobre el brazo móvil. Por otra parte, dependiendo de las dimensiones de la mesa, lo que ahorra en espacio, lo demanda en altura de trabajo.

Los sistemas con brazo robótico son la elite de los Router CNC. Ocupan poco espacio y el brazo robótico, colocado en su centro superior, alcanza todas las áreas del de trabajo con absoluta precisión y velocidad superior a cualquier otro sistema. Son altamente costosos y solo se emplean en el desarrollo de matrices y prototipos para grandes empresas. También son aptos para bajas producciones.

MOVIMIENTOS LINEALES: Existen cuatro formas de convertir el giro de un motor en un movimiento lineal: • • • •

Tornillos y Tuercas Correas Sincrónicas Piñones y Cremalleras Poleas y Cables

TORNILLOS Y TUERCAS: Se trata de barras de acero, rectificadas, con crestas similares a las de un tornillo común para metales. La distancia entre estas crestas es el “paso” que nos dice cuanto avanzará la tuerca por cada giro completo del tornillo. Es decir que si la distancia entre estas crestas es de 5 Mm cuando el tornillo gire 360º por acción del motor, la tuerca avanzará en forma lineal 5 Mm Dentro de este sistema se deben definir claramente que hay dos tipos de tornillos y tuercas, con muy claras diferencias entre ambos: a) Tornillo y Tuerca Tipo ACME. b) Tornillo y Tuerca a bolas recirculantes. a) El Tornillo ACME es el que comúnmente habrá visto en las prensas, sargentos y morsas en bancos de trabajo o en algunas máquinas como tornos y fresadoras. No son de mala calidad, pero su precisión es relativa, podríamos considerarlos los precursores del Router CNC, pero como todo han sido superados en el tiempo y solo se utilizan en máquinas de uso artesanales, con destino a producciones medianas/bajas. El problema más notorio que suelen presentar es el rápido desgaste de la tuerca y por ende pérdida de precisión en su posicionamiento. Existen tuercas con un sistema de auto-ajuste por medio de conos con resortes que minimizan el desgaste y pérdida de precisión, pero son costosas y no justifican el empleo de un tornillo de rosca ACME en comparación con los que a continuación detallaremos. Otro detalle que debe tener en cuenta respecto de los tornillos ACME es que no poseen anti-retroceso (anti-backlash). Los tornillos del tipo ACME son conocidos como tornillos de rosca cuadrada, pero en verdad tienen varios formatos, los más usuales son el trapezoidal y el cuadrado.

b) El Tornillo y Tuerca de bolas recirculantes posee el mismo concepto que los de rosca cuadrada, pero las crestas son redondas pues deben albergar en su paso (distancia entre crestas) bolillas de acero, iguales a las de un rulemán. La tuerca es el alma del sistema y muy diferente a la tuerca ACME ya que en su interior aloja las bolillas.

Se emplean en toda maquina destinada a trabajo continuo, con requerimientos de alto grado de precisión. Requieren mayor cuidado que los de rosca cuadrada Si bien el tornillo de rosca cuadrada posee un solo tipo de tuerca, los de bolas recirculantes poseen una enorme cantidad de modelos y variantes según la aplicación a desarrollar. Los hay milecimales, decimales, simples, dobles, con o sin bridas, con o sin carga ajustable, con o sin retroceso (backlash). En fin, estas tuercas son bastante costosas y son el alma de un Router CNC, dependiendo claro está del tipo que se instale y la aplicación que deban realizar. Esto definitivamente incidirá en el precio de venta del Router CNC. Tome en cuenta que este sistema constituye el 25% del valor de un Router CNC de última generación. Pero como en todo, observe bien que calidad de tuercas y tornillos le ofrecen al momento de comprar su máquina CNC. Hay de muchas calidades diferentes. También observe el diámetro de tornillos y tuercas que posee la máquina de su interés. Los equipos de origen asiático por lo general no respetan las indicaciones de montaje de los fabricantes de los tornillos y tuercas, colocando diámetros muy inferiores a los que se deberían emplear. Si bien esto no constituye un problema inicial, el desgaste prematuro incidirá en la durabilidad y precisión de posicionamiento. Dentro de estas dos variantes hay varias formas de emplear el sistema. Un motor acoplado directamente al tornillo, sea mediante acoples, mangueras o manchones, hace girar a éste en tanto que la tuerca, fijada a un elemento determinado, se desplaza de forma lineal por toda la extensión del tornillo. Dependiendo del sentido de giro, la tuerca avanzará o retrocederá. También pudiera ser que el tornillo no esté directamente unido al motor, sino que existan poleas de diferentes tamaños entre estos y al solo efecto de ganar velocidad o fuerza (dependiendo del orden de la relación). En la variante, más moderna, compleja y obviamente más costosa, pero a su vez mucho más efectiva y precisa, el tornillo esta fijado por sus extremos a la estructura y lo que se hace girar es la tuerca mediante el motor unido a ésta por un conjunto de poleas sincrónicas y rulemanes (también conocido como: sistema satelital Routerland). Ambas formas, con tornillos y tuercas a bolas recirculantes, son las de mayor precisión y las más utilizadas para maquinas de alto rendimiento. La precisión de posicionamiento es por lo general del orden de la milésima y se debe en exclusiva a la calidad del tornillo y su tuerca. Obviamente en Routers equipados con este sistema se habrá previsto el antiretroceso. Son los más confiables, pero obviamente los más caros también. CORREAS SINCRONICAS: El motor posee una polea sincrónica de diámetro variable, que se encuentra unida a otra polea (de igual o diferente diámetro), en el extremo opuesto por medio de correas de goma o material sintético. Las correas están fijadas a la estructura que se desea desplazar y a cada giro del motor avanzan o retroceden según el giro del motor. Son sistemas de precisión media, de gran uso en sistemas de estudio, cartelería, señalética, gráfica y algunos hobbies. Tienen la desventaja que con el tiempo las correas tienden a ceder y tomar holgura. Los buenos Router CNC que emplean este sistema poseen unos brazos tensadores para mantener la tensión constante. Son sistemas relativamente económicos. No confundir con el sistema de cremalleras. PIÑON Y CREMALLERA: Este sistema se utiliza generalmente en un Router CNC de muy gran formato o que muevan equipos de fresado muy pesados. Básicamente consiste en un piñón colocado directamente al eje del motor o mediante algún tipo de reducción (sea que se busque ganar velocidad o fuerza). El piñón actúa directamente sobre una cremallera y traslada los ejes según se encuentre colocado. Los hay de infinitas calidades y orígenes. Muchas veces este sistema lo emplean también los fabricantes de maquinas caseras porque los piñones y cremalleras standard se

consiguen fácilmente en cualquier ferretería industrial. Pero si se trata de obtener precisión de posicionamiento se debe recurrir a los fabricados expresamente para desplazamientos lineales, que garantizan igualdad de paso en toda su extensión y obviamente son mucho más costosos. CABLE Y POLEA: De frecuente uso en maquinas CNC de aplicación en hobbies, artesanías y algunos trabajos de carpintería. Similar al sistema sincrónico, pero en lugar de poseer poleas con dentado de precisión, son simples, sin ningún tipo de agarre. El objeto es que estas poleas traccionan cables de acero tensados por medio de tensores roscados (ver foto). Son maquinas con baja calidad de posicionamiento, muy económicas, por lo general caseras. Ningún fabricante que se precie emplea estos desplazamientos. Los cables se estiran con el tiempo y deben ser tensados manualmente. Ya le explicamos como se genera el movimiento de un sistema lineal, ahora veamos las diferentes guías lineales que podrá encontrar en el mercado. De aquí en mas preste mucha atención porque vamos a describir la mecánica de los diferentes tipos de Router CNC y serán temas decisivos al momento de comprar un equipo. Aquí es donde generalmente se produce la mayor diferencia de costos entre las muchas opciones que le mostrarán. Más allá del tema precio, esto también es de suma importancia en lo referente a precisión y vida útil de los motores. SISTEMAS DE GUIADO LINEAL: El guiado lineal es el que mantiene todas las estructuras en perfecto paralelismo durante su recorrido. A su vez es el que soporta el peso de las diferentes estructuras que se movilizan en un Router CNC. Hay muchas formas de lograr guiados lineales y solo nos vamos a referir a las de mayor aplicación o que podrá encontrar en su búsqueda de un equipo CNC. A diario aparecen nuevos sistemas desarrollados tanto por fabricantes como por hobbistas. Dado que son prototipos, no los vamos a describir, ya que no han cumplido con un período extenso de pruebas como para conocer que tan buenos resulten con el tiempo. Las formas de mayor difusión y sobrada prueba son: • • • • • • •

Rieles y patines a bolas recirculantes Ruedas de acero sobre rieles Rulemanes sobre pistas de acero Rulemanes sobre pistas blandas Barras de acero con rodamientos lineales Barras de acero con bujes de bronce Barras de acero con bujes plásticos

RIELES Y PATINES A BOLAS RECIRCULANTES: Es sin dudas el mejor de los sistemas, lamentable que también sean exageradamente costosos y solo reservado a Router CNC de uso profesional, trabajo intensivo o alta precisión. Casi todos los equipos CNC que le ofrecerán hoy día poseen este sistema colocado en el eje Z, porque es el de menor trayecto y le facilita el montaje al fabricante, pero lo bueno sería que todos los ejes posean este sistema. Esta compuesto por un riel de acero, rectificado, calibrado y templado, con orificios de anclaje cada 100 Mm, sobre el cual se desplaza un carro de acero que aloja en su interior bolillas de acero recirculantes (hay muchas formas de circulación y de esto depende también el costo de la carro).

Los más caros obviamente son de marcas reconocidas internacionalmente, pero los hay muy buenos de origen chino. Mayormente son muy dóciles, carecen casi de juego axial y soportan elevadas cargas. Son sin dudas la elección ideal, pero como ya lo habíamos remarcado, tienen su precio y comparten con los sistemas de tornillos y tuercas a bolas recirculantes la mayor carga de costo en un buen Router CNC. Son de larga vida útil si se mantiene limpio y aceitado el conjunto. Otorgan mayor vida útil al resto de los sistemas mecánicos, porque ofrecen muy poca resistencia al avance, lo cual desahoga al motor. RUEDAS DE ACERO SOBRE RIELES: También conocido como sistema Dual Ve, de origen francés y hoy copiado en todo el mundo. Nace de la idea del transporte de pesados portones de fábricas y depósitos, que poseen un riel en el piso y otro en altura, sobre los cuales actuaban ruedas de fundición. Se trata de ruedas de acero, templadas y de diferentes diámetros según donde estén ubicadas. Montadas sobre rulemanes de doble hilera de bolas, actúan sobre un riel de acero rectificado y templado. Pueden trabajar sobre un riel en V o (invertido) sobre un bisel. Las ruedas originales sas permiten colocarles dentro de una guía ángulo por cualquiera de sus lados, las copias por lo general están construidas para trabajar sobre solo un lado. Son un sistema de menor capacidad de carga que los carros a bolas recirculantes. Con el tiempo se desgastan los rulemanes y empieza a trabajar el juego axial. Son también muy dóciles y ofrecen muy poca resistencia al avance. Son la segunda elección lógica, siempre y cuando verifique que las ruedas sean las originales o bien unas de muy buena calidad. Si bien cualquier tornero las puede hacer, las que se ven a veces en el mercado, están realizadas en acero dulce, sin templar, con rulemanes de una sola hilera de bolas y trabajan sobre rieles que mejor no describir. Descarte las ruedas de fundición sean del material que sean. Las de buena calidad no son económicas. Este sistema se emplea en los Router CNC con precios elevados. RULEMANES SOBRE PISTAS DE ACERO: Es un sistema utilizado por los constructores caseros o hobbistas de Routers CNC. Ningún fabricante los emplea porque al poco tiempo se producen muchas holguras en los rulemanes. No están diseñados para funcionar como ruedas. Además poseen mucho juego axial, lo que se traduce en fallas de precisión en posicionamiento. Son obviamente mejores que los “rulemanes sobre pistas blandas” pero… Básicamente se trata de simples rulemanes, que corren sobre planchuelas de acero rectificadas, en el mejor de los casos. No le preste mucha atención a este tipo de sistema, es algo que se dejó de utilizar y dudosamente intenten venderle algo por el estilo. Ni siquiera podemos mostrarle una foto porque es algo totalmente en desuso. RULEMANES SOBRE PISTAS BLANDAS: Si bien se lo supo emplear durante largo tiempo, este sistema ha dejado de utilizarse en equipos para uso industrial o profesional, independientemente de si se los empleará en largas o cortas jornadas de trabajo. Hoy solo los emplean los hobbistas y aquellos que arman sus equipos caseros. No son de gran precisión, no poseen características fundamentales como lo es el antiretroceso y son de muy corta vida útil. Esto es así porque las pistas de rodamiento de un rulemán son de acero y si trabajan sobre una pista de aluminio terminarán por desgastarla y comenzarán a existir diferencias de posicionamiento. Tampoco están exentos de juego axial, lo cual hace que solo se los destine a trabajos donde la precisión y buenas terminaciones no sean determinantes. Si puede escape de estas

soluciones que si bien son baratas serán un problema a corto plazo. Pero tenga cuidado porque aún con algunas modificaciones hay quienes los venden. BARRAS DE ACERO CON RODAMIENTOS LINEALES: Existen infinidad de marcas y este tipo de guiado lineal. Consiste en una barra de calibrada y templada sobre la casquillos o rulemán lineal que una serie de bolillas.

procedencias para acero rectificada, cual se desliza un aloja en si interior

Hay diferentes tipos de rodamientos o rulemanes lineales, de una o varias hileras de bolillas, fijas, alineadas o circulantes. Las diferencias obviamente se traducen en calidad de desplazamiento y costos.

Cuando se trata de recorridos cortos (menos de 1000 Mm) se los suele emplear simplemente soportándolos por sus extremos. Son ideales por su bajo costo y fácil mantenimiento, pero en recorridos mayores se deben emplear sistemas donde se los soporte en toda su extensión (ver fotos de los diferentes modelos) en cuyo caso se deben utilizar rodamientos lineales abiertos. Este tipo de rodamientos van alojados en una carcasa (generalmente de aluminio) que posee una abertura para permitir el accionamiento lineal sin obstaculizarse con el soporte que recorre el eje. Son bastante más costosos y se debe evaluar en este caso, si por una mínima diferencia no convendría instalar un sistema muy superior como los son los sistemas de rieles y patines o ruedas Dual Ve.

BARRAS DE ACERO CON BUJES DE BRONCE: Es básicamente el mismo sistema antes descripto, pero de muy inferior calidad ya que reemplazan los rodamientos lineales a bolas por un simple buje de bronce autolubricado. No es un mal sistema, pero ya han sido superados con el correr del tiempo. Si bien muchas maquinas herramienta de precisión y trabajo continuo aún los emplean, es mejor estirar un poco el presupuesto y pasar a algo mucho más depurado como los rodamientos lineales. Solo se justifican en el desplazamiento de un eje de muy corto trayecto

BARRAS DE ACERO CON BUJES PLASTICOS: De similares características que los bujes antes descriptos, pero con los plásticos industriales de hoy día que dan excelentes resultados (Grilón, Teflón, Delrin) son mucho más convenientes que los bujes de bronce. Los puede hacer el mismo fabricante con algún tornero o bien se adquieren ya conformados bajo normas internacionales. Tiene muy poco mantenimiento y son muy fáciles de reemplazar. Solo tendrá que ser muy cuidadoso con la limpieza para que tengan una vida útil aceptable. Se colocan en maquinas de trabajo continuo y absorben vibraciones mejor que las bolillas.

MOTORES QUE SE UTILIZAN EN LOS ROUTER CNC: Hay varios tipos de motores que se pueden emplear para generar el movimiento de un Router CNC. La elección del apropiado es algo que generalmente hace el fabricante o diseñador del equipo, sin embargo algunos le permiten variar esto según sus necesidades. Las tecnologías mas utilizadas son: 1. Motores paso a paso 2. Sevomotores 3. Motor inteligente También existen sistemas de guiado lineal sin motores, en base a cilindros hidráulicos o neumáticos, pero esos no serán desarrollados aquí ya que son de uso exclusivo por la industria pesada MOTORES PASO A PASO Son desde hace muchísimo tiempo los más populares. Existen infinidad de marcas, orígenes y calidades. Se los agrupa hoy día bajo una norma (NEMA) según su tamaño. Lo importante de estos motores radica en su calidad de posicionamiento. Después del sistema de guiado y el sistema de tracción del Router CNC son la parte vital del sistema pues generan el movimiento en definitiva. Detallar su funcionamiento demandaría varias páginas mas y solo ayudará a desorientarlo. Solo le debe interesar que son muy buenos, fiables, relativamente económicos y que los utilizan compañías de todo el mundo en Routers CNC de alta gama. Es cierto que a veces pierden pasos, pero eso es tema de explicación mucho mas profunda y bastará con preguntar a quien le vende el Router que previsiones se tomaron al efecto de minimizar ese riesgo. Por lo general no se les da la debida atención y son vitales para la durabilidad y prestaciones del Router CNC. Si no están dimensionados para con el trabajo que se les demandará, su vida útil será breve y podrían dañar otros elementos de nuestro equipo. La velocidad y torque que se les exija estará condicionada por las prestaciones propias del motor, más allá de las peticiones del software controlador o del diseño en particular. Cuando se toma como parámetro el tema “costos” este suele ser un punto de inflexión, donde los fabricantes instalan motores poco apropiados para las tareas a las cuales será sometido. Por lo general los equipos de origen asiático, de gran formato, utilizan motores tan pequeños y sin reductor alguno, que una se pregunta cuanto pueden durar esos equipos antes de una total catástrofe. Pero recordemos que en el mundo de hoy las cosas no están hechas para durar toda una vida. Cuando llegan a su límite de durabilidad, simplemente se desechan o reemplazan las partes desgastadas.

Los motores ideales serán obviamente los de mayor torque y velocidad, pero un exceso de potencia no es siempre una ventaja. Si el operador se excede, podría dañar los sistemas de movimiento lineal. Claro que tener resto es aconsejable, pero durante el uso debe primar el criterio del operador. Los motores mas empleados son los siguientes: • • •

Nema 23 (Marco de 57 x 57 Mm.) Nema 34 (Marco de 86 x 86 Mm.) Nema 42 (Marco de 110 x 110 Mm.)

Como lo expresamos antes, el sistema NEMA solo establece el tamaño de la brida o marco del motor, eso no implica la potencia de los mismos. Por supuesto que a mayor tamaño mayores prestaciones, pero tenga en cuenta que hay motores pequeños, que en el tope de su escala, son superiores a los de mayor tamaño, en la base de su escala. Es decir, un Nema 23 de 5 Amperes y 4 Nm. (tope de la categoría) es superior a un Nema 34 de 1 Ampere y 2 Nm. (base de la categoría) Pero…. Para dar esa prestación de 4Nm. (Newton/Metros) usted tiene un motor pequeño al máximo de su régimen y obviamente este tendrá una corta vida útil. En tanto un motor mayor dará esa condición sin ningún esfuerzo, lo cual prolonga su vida útil. Sería interminable dar aquí diferencias de especificaciones entre los motores, lo mejor es que usted pregunte, donde va ha comprar su Router CNC, que motores le instalarán; Quien los fabrica y los números de serie de cada motor. Luego usted podrá buscar en Internet las especificaciones de los mismos y ver si serán aptos para lo que desee hacer. En los Router CNC de gamas media y alta (costos medios a altos) esto no debe preocuparlo, ningún fabricante va a correr riesgos rebajando costos en motores. Por lo general prefieren sobredimensionarlos y luego limitarlos electrónicamente para que un operador inexperto no dañe otros elementos del sistema. SERVOMOTORES: Son de una generación más moderna que los motores paso a paso, poseen mayor torque y velocidad. Los hay con o sin carbones (escobillas). De corriente continua o alterna. Son mucho más caros que los motores de paso y este costo mayor se traduce en una diferencia de posicionamiento. Dijimos que un motor de pasos puede perder pasos y que su posicionamiento se basa en la tensión que reciben las diferentes bobinas que lo componen (explicado sencillamente), Si bien son efectivos, no son perfectos. Los servomotores se posicionan a través de un elemento ubicado sobre el rotor: El Encoder !!! El encoder como se ve en la imagen, es un dispositivo que posee un sistema óptico de posicionamiento a través del giro del eje. Son mucho más precisos. Pero muy costosos y solo se justifican en sistemas donde la calidad de posicionamiento es un tema vital (matricería, moldería, prototipado rápido, etc.) Si le ofrecen estos motores esta usted en presencia de un equipo de alta capacidad de posicionamiento a nivel mecánico, sería una pena que el resto del sistema no acompañe esta motorización. Es decir no seria lógico que teniendo motores servos se utilizaran guías de acero calibrado con rodamientos lineales o tornillos ACME, lo mas lógico sería que la mecánica acompañara y se utilizaran rieles y patines juntamente con tornillos y tuercas a bolas recirculantes.

MOTORES INTELIGENTES:

Básicamente es la respuesta de los fabricantes de motores de pasos a la aparición de los servomotores. Si bien están construidos sobre la base de un paso a paso, utilizan un sistema de posicionamiento superior a los encoder. Claro que esto los pone por encima del valor de un servomotor y los convierte nuevamente en algo prescindible. Quizá con el tiempo logren adecuar el costo y sean una opción valedera. Es dudoso que los vea en algún equipo CNC, pero de estar en presencia de esta motorización, esta usted frente a un equipo que mecánicamente debería tener una excelente resolución del posicionamiento mecánico. No utilizan driver como el resto de los motores, ya lo traen incorporado.

ELECTRONICA, SISTEMA CONTROLADOR Y SOFTWARE

La electrónica no es algo que habitualmente muestre un vendedor de Routers CNC. No por tener que ocultar nada en particular, sino porque es poco pintoresca y solo resulta entendible a los que poseen conocimientos en electrónica de control. No obstante usted debe saber que, independientemente de los motores que se instalen, el sistema electrónico de control puede ser también de dos tipos: • •

Hobbista ó Casero Comercial ó Profesional

Es fácil determinar el tipo instalado, los caseros no poseen drivers. Aunque casi todos los que arman sus propios Router CNC hoy día ya están adoptando estos elementos, porque han dejado de ser prohibitivos y mejoran en mucho el sistema de control. Desde los inicios de la tecnología CNC, se utilizaron simples controladores en base a resistencias y conectados de forma directa a los motores. Posteriormente llegó la tecnología de los integrados y os chips, que mejoraron las prestaciones pero requieren para brindar todo su potencial de una interfase que gobierne los motores con absoluta precisión: “Los Driver” Existe una variada gama de tarjetas controladoras, drivers, fuentes de alimentación. Los hay híbridos, que soportan tanto motores de paso como servomotores; Específicos, que son solo aptos para un tipo u otro de motor; Análogos, digitales, con comunicación a la computadora por USB o por puerto de impresora, en fin una variedad de opciones que en definitiva no mejoran mucho las prestaciones. No se fije mucho en esos detalles, pero si tenga en cuenta, si la tarjeta permite a futuro anexar mas ejes, para el caso que los llegara a necesitar. Es decir, si el sistema es abierto (expandible) o cerrado. Con respecto a los driver basta decir que hay dos tipos: • •

Sin micropasos Con micropasos

No creo que haga falta aclarar mucho los términos y cuales son sus diferencias. Basta con decir que un motor da un giro completo (360º) al recibir una determinada cantidad de pulsos. Los fabricantes de los motores marcan a estos con un número en grados que indica el giro que da este motor al recibir un pulso o paso.

Por ejemplo: Un motor con la indicación 1,8º deberá recibir 200 pulsos para dar un giro completo (1,8 x 200 = 360) ó (360º ÷ 1,8º = 200) Un motor con la indicación 0,9º deberá recibir 400 pulsos para dar un giro completo (0,9 x 400 = 360) ó (360º ÷ 0,9º = 400) Los driver con micropasos pueden dividir, según su escala, estos pulsos para obtener menos grados de giro según cantidad de pulsos, lo cual hace que los motores sean aún más precisos. Recuerde que a mayor precisión, menor velocidad y mayor torque. Otro tema que puede tener importancia es el tipo y potencia de la fuente de alimentación que se instale. A mayor voltaje y amperaje mayor velocidad se podrá obtener de los motores. Si le ofrecen un equipo con las llamadas “switchable) estas no poseen mas de 48V cuando los motores paso a paso podrían utilizar fuentes de 80V para dar su máximo potencial. Los servomotores no funcionan bien con fuentes switchable. Por último y para terminar… No olvide preguntar al vendedor del Router CNC que programa utiliza para controlar el sistema, si es bajo licencia oficial o una copia pirata, si tendrá soporte técnico del desarrollador o no, que código utiliza para trabajar (generalmente el de mayor difusión es el “G” o ISO). Vea también si le ofrecen algún software de diseño CAD/CAM, aunque esto no es una condición para decidir no comprar un equipo, ya que nada tiene que ver el software de diseño con el software de control. Hoy día las máquinas más importantes están equipadas con elementos que en verdad no hacen a la operabilidad del sistema, sino que son elementos para forzar una decisión de compra, como ser pantallas de LCD, Touchscreen, Joystick, etc. etc. Si es importante que posea integrada una PC, para que ésta no sea utilizada para otra cosa que no sea gobernar el Router CNC. También es un detalle no menor saber si el cableado es blindado o común. Tome en cuenta que si el equipo se instala en algún lugar donde hay mucho ruido ambiente (nos referimos a ruido de línea, como ser tubos fluorescentes, reactancias, equipos o máquinas con carbones funcionando en la misma toma eléctrica, etc. no al ruido de equipos musicales o radios) tener cables blindados ayudará a que los motores no pierdan pasos, por haber recibido algún pulso parásito de procedencia externa.

Antigua Controladora CNC

Moderna Controladora CNC

Fuente de energía Switchable

Driver con micropasos P/paso a paso

Driver con micropasos P/servomotor

Cable Blindado

SOFTWARE DE DISEÑO Y TRABAJO Ningún fabricante está obligado a proveerle de software de diseño en el momento de venderle un Router CNC. Habitualmente le entregan algunos demos gratuitos para que usted practique ciertos movimientos y luego si le es práctico es Ud. Quién deba comprarlo. Si debe proveerle el software de control de la maquina que pretende venderle. Observe en este punto que plataforma de trabajo le ofrecen, si es un código abierto (Código G) o cerrado (Fanuc; Fagor; Heidenhalm; etc.). También que tipo de archivos puede aceptar el software controlador (Tap; CNC; NC; Txt; etc.) Vamos a listar los diferentes programas que usted podría emplear y citar a sus desarrolladores, para que si lo desea baje de sus sitios web los demos que ofrecen y practique con ellos y defina cual les es más funcional. Hay que definir claramente los diferentes tipos de software que se deben utilizar para trasladar una idea a un material sólido, a esto se lo conoce como el trabalenguas del control numérico: • • • •

CAD – Plataforma donde se generan los gráficos a mecanizar. CAM – Plataforma donde se realiza el mecanizado del gráfico. CAE – Plataforma para uso en ingeniería. Solo se utiliza para evaluar el producto. CNC – Plataforma de operación de la máquina que realizará el trabajo.

CAD: Computer Aided Design = Diseño Asistido por Computadora Existen programas CAD en 2D y 3D. Los mas utilizados en gráfica (Adobe Illustrator y Corel Draw) son software de diseño en 2D, es decir que no nos permiten graficar en el plano Z, solo en los vectores X e Y. No significa que no sean útiles, solo que deberán ser postprocesados los gráficos en otras plataformas, para trabajar en el eje Z. También existen algunos programas de uso específico para artes gráficas, que permiten trabajar en los tres ejes (X, Y, Z) directamente, generando incluso los códigos maquina (Código G), es decir que son CAD/CAM. Algunos incluso sirven para operar la maquina CNC, o sea que son CAD/CAM/CNC (No recomendable). Vamos a citar los más utilizados: VCarve Pro Es un programa de muy fácil aprendizaje y con herramientas específicas para el mundo gráfico. Trabaja exclusivamente en 2 ½ ejes. Su desarrollador: www.vectric.com

Aspire Es un programa excelente para artes gráficas, sencillo, rápido, con muestra de lo que se va a obtener. Trabaja en 2D y 3D. Importa directo de Corel o Illustrator. Su desarrollador: www.vectric.com

Cut3D Un programa especialmente recomendado para trabajos sencillos en plataforma 3D. Es una versión económica del anterior. Su desarrollador: www.vectric.com Cut2D Hermano del anterior software pero con una plataforma de trabajo mas sencilla y solo para su empleo en 2D. Casi en desuso. Su desarrollador: www.vectric.com Enroute Este software es bastante antiguo y sin embargo aún se lo emplea con éxito en artes gráficas y modelado en 3D. Es bastante sencillo de operar. Su desarrollador: www.enroute.com Type Edit Es un programa habitual en máquinas de origen asiático que lo incorporan como sistema de diseño y a su vez operación del sistema CNC. No es recomendable operar un CNC con él, tiene muchas limitaciones de la herramienta. Si es bueno para generar el diseño CAD/CAM y después operar en CNC con otras plataformas Su desarrollador: www.type3.com Artcam Es una herramienta excelente. No es de muy sencilla interfase y lleva tiempo conocerlo a fondo, pero sin dudas uno de los mejores. Puede importar trabajos directamente de Corel o Illustrator y trabajar con imágenes vectorizadas. Su desarrollador: www.artcam.com

Los productos de aplicación CAD, tanto en 2D como en 3D, más populares son: AUTOCAD Posee versiones 2D y 3D. Francamente esta mas orientado al tema de arquitectura y mobiliario que al diseño de gráfica o matricería. Dentro de esta empresa producen varias plataformas diferentes según el trabajo a realizar, por ejemplo INVENTOR o MECHANICAL DESKTOP Su desarrollador: www.autocad.com

RHINOCEROS En diseño 3D, tanto para artes graficas como para diseños complejos es ideal por su sencilla interfase, que lo hace apropiado para quienes tienen pocos conocimientos en diseño 3D. Realmente muy sencillo de utilizar. Su desarrollador: www.rhino3d.com

SOLIDWORKS Sin dudas el mejor software CAD del mercado pero obviamente el más complejo de todos. Esta destinado a todo tipo de trabajo con piezas de ingeniería. Si logra manejarlo a fondo tendrá todas las herramientas para todo tipo de aplicación. Su desarrollador: www.soliworks.com BOBCAD Es un software con potencial, pero muy poco promocionado. Es una plataforma CAD/CAM por lo cual en un mismo paquete se pueden obtener soluciones practicas. Tiene una versión en español y buscan entrar en el mercado latino de cartelería. Su desarrollador: www.bobcad.com

ONECNC Un software en etapa de crecimiento. No lo hemos probado. Su desarrollador: www.onecnc.com

CATIA Desarrollado por la misma gente de Dassault Systems. Utilizado casi en exclusiva para desarrollos de ingeniería. Muy complejo pero excelente. No recomendable para grafica corpórea. Su desarrollador: www.solidworks.com

CAM: Computer Aided Manufacturing = Mecanizado Asistido por Computadora ES el software que le permite a usted determinar el tipo de herramienta (fresa) que desee emplear, el recorrido que esta deba desplegar, la profundidad y cantidad de pasadas que se deberán dar. En esta rama del software hay infinidad de productos de muy buena factura y que se pueden emplear para realizar el trabajo con un Router CNC. Los hay desde tres a cinco ejes y algunos poseen plugins que les permite trabajar con seis ejes. Los hay sencillos y algunos muy complejos. Le vamos a listar los más usuales y dependerá de usted y el trabajo que desea desarrollar la elección del más apropiado: SOLIDCAM Es un programa de excelente factura, pero muy complejo para las artes graficas. Lo emplean generalmente los ingenieros o diseñadores de moldes y matrices. Opera en 5 ejes. Su desarrollador: www.solidcam.com RHINOCAM En realidad es un plugin que trabaja exclusivamente con el Rhinoceros. Es muy sencillo y permite trabajar hasta 4 ejes Su desarrollador: www.mecsoft.com

VISUALMILL Es la versión liberada del Rhinocam y que se puede emplear sin necesidad del Rhinoceros. Permite realizar trabajos hasta en 5 ejes. Fácil y sencillo aprendizaje. Su desarrollador: www.mecsoft.com

CAMWORKS Es un programa independiente pero habitual en los que utilizan Solidworks o Catia como plataformas CAD. Obviamente es complejo pero de muy buenos resultados. Su desarrollador: www.camworks.com MASTERCAM Un software excelente aunque mas apto para el diseño de moldes y matrices que uso grafico. Sencillo aprendizaje. Su desarrollador: www.mastercam.com BOBCAM Es un plugin que opera sobre la base del BOBCAD. Es sencillo y sirve también para operar el sistema CNC (recuerde lo que dijimos de esto). Su desarrollado: www.bobcad.com

CAE: Computer Aided Engineering = Ingeniería Asistida por Computador El software CAE es de exclusivo uso por desarrolladores e Ingenieros ya que se utiliza para determinar si un diseño cumple con los requisitos que se esperan de el, antes de construir la pieza o hacer un costoso prototipo. Es un programa de análisis de esfuerzos y resistencias. Poco aplicable a nuestras necesidades, pero le mostramos los mas utilizados:

ANSYS

MAYA

ESPRIT

MSCX

CNC: Computarized Numerical Control = Control Numérico Computarizado Es el software que nos permite controlar la maquina herramienta. Los más habituales, además de los que ya se mostraron anteriormente son:

Mach3 Sin dudas el mejor de todos. Le permite operar hasta 6 ejes en forma simultanea (interpolados)

KCam Es muy simple y bastante básico. Utilizado generalmente en equipos caseros o hobbistas

Ambap Nueva propuesta de origen India Todavía no muy popular pero muy similar al Mach3 a excepción que es solo para 4 ejes interpolados

Esto es todo lo que usted debe saber respecto a un Router CNC. La decisión ahora recae en Ud., que es quien mejor sabe lo que desea hacer con su maquina y su disponibilidad de presupuesto. Si necesita mas ayuda, no dude en consultarnos….

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