Projeto de Router CNC 4 eixos para corte de materiais para prototipagem

Abstract

As máquinas do tipo Router CNC proporcionam versatilidade e qualidade na obtenção de protótipos e produtos. Diversos modelos podem ser fabricados em materiais de prototipagem até a obtenção do produto final, reduzindo custos e tempo de fabricação. O valor necessário para a aquisição dessas máquinas impede laboratórios e pequenas empresas de terem acesso a esta tecnologia. O laboratório de modelagem do Curso Superior de Tecnologia em Design de Produto do DAMM desenvolve modelos e protótipos com geometrias complexas, os quais poderiam ser fabricados por meio de uma Router CNC. O presente trabalho objetivou o projeto de uma Router CNC de quatro eixos, de modo que, com o detalhamento e informações descritos, é possível construir a máquina por completo. Os principais conceitos e tecnologias utilizados em uma Router CNC de quatro eixos são explanados na fundamentação teórica. Para o desenvolvimento do projeto, utilizou-se uma adaptação da metodologia PRODIP. Foram analisados os requisitos da máquina para a aplicação em prototipagem, assim como modelos comerciais e suas principais características construtivas. A escolha das soluções baseou-se no modelo funcional e na matriz morfológica das possíveis soluções, definindo, assim, um modelo conceitual do produto. O projeto mecânico foi explanado em detalhes para cada eixo e os cálculos estruturais foram realizados com ênfase nos pontos críticos da máquina. Realizou-se o projeto eletroeletrônico com dimensionamento de motores e desenvolvimento de circuitos, assim como a construção virtual do gabinete eletroeletronico e o posicionamento dos sensores. No projeto de software foi descrito o procedimento de criação de um controlador para a Router CNC utilizando a solução aberta LinuxCNC. O desenvolvimento foi realizado por meio de cálculos e informações, validando o propósito do trabalho e gerando sugestões para trabalhos complementares.

CNC Router machines provide versatility and quality in obtaining prototypes and products. Several models can be manufactured in prototyping materials until the final product is obtained, reducing costs and manufacturing time. The value needed to purchase these machines prevents laboratories and small companies from having access to this technology. The modeling laboratory of the Higher Course in Technology in Product Design at DAMM develops models and prototypes with complex geometries, which could be manufactured using a CNC Router. This work aimed at the design of a four axis CNC Router, so that, with the details and information described, it is possible to build the machine completely. The main concepts and technologies used in a CNC router with four axes are explained in the theoretical basis. For the development of the project, an adaptation of the PRODIP methodology was used. The requirements of the machine for application in prototyping were analyzed, as well as commercial models and their main constructive characteristics. The choice of solutions was based on the functional model and the morphological matrix of possible solutions, thus defining a conceptual model of the product. The mechanical design was explained in detail for each axis and the structural calculations were carried out with emphasis on the critical points of the machine. The electro-electronic project was carried out with engine sizing and circuit development, as well as the virtual construction of the electro-electronic cabinet and the positioning of the sensors. In the software project, the procedure for creating a controller for the CNC Router using the open LinuxCNC solution was described. The development was carried out through calculations and information, validating the purpose of the work and generating suggestions for complementary works.