Máquina CNC Com 3 Eixos Controlada Por Um Microcontrolador 8051

 Máquina CNC Com 3 Eixos Controlada Por Um Microcontrolador 8051

Dailton Comenale Pires, Marcelo Rusiska do Nascimento e Mauro Sartori Koermandy

UNIP - Universidade Paulista - Campus Indianópolis

Resumo ─ Este trabalho descreve o design e o desenvolvimento de uma máquina CNC com 3 eixos controlada por um microcontrolador 8051. O sistema desenvolvido é composto do conjunto mecânico, dos circuitos eletrônicos usados para controlar os motores de passo e do software desenvolvido para controlar a máquina CNC. O código assembly otimizado foi transferido do software para o hardware.

Palavras-chaves ─ CNC, microcontrolador.

I. INTRODUÇÃO

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       NC  ou  Controle   Numérico  Computadorizado  é   uma

       forma especializada e versátil de automação. A máquina CNC é uma das máquinas mais usadas na indústria porque através dela é possível produzir muitas estruturas com diferentes graus de complexidade, atendendo a necessidades específicas. A flexibilidade é muito interessante para produzir diversos trabalhos autônomos e de alta confiabilidade. Antigamente, no desenvolvimento destes tipos de máquinas, nenhum equipamento eletrônico era associado à computadores, dificultando a programação em memória. Mas as máquinas CNC evoluíram com a adoção de computadores, paralelamente à melhoria no desenvolvimento de microprocessadores e memórias eletrônicas.

A máquina CNC apresentada neste trabalho enfatiza diversos aspectos do seu design, como: número de eixos, estrutura mecânica, sistema de deslocamento e hardware usado na implementação do sistema de controle (microcontrolador e outros dispositivos). Os motores de passo usados para dar posição, velocidade e aceleração também variam.

Neste trabalho é descrito as características e vantagens de uso do microcontrolador 8051 para controle do movimento das coordenadas dos eixos da máquina CNC.

Agilidade, precisão e integração são as características que definem a máquina CNC deste projeto. Busca-se uma integração de qualidade entre hardware e software para inovar, unificar processos e evitar o desperdício de tempo. Permite a criação de desenhos técnicos com detalhamento da engenharia da peça ou produto, sobre qualquer perspectiva. A solução apresentada se estende ao uso individual ou em pequenas linhas de produção e para isso são usados materiais de baixo custo.

Abaixo a “Fig. 1.” ilustra a máquina CNC construída através de todo o desenvolvimento da estrutura física e eletrônica propostas.

 

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Fig. 1. Máquina CNC construída.

II. METODOLOGIA EMPREGADA

Devido às particularidades da máquina CNC desenvolvida, a mesma é composta basicamente de sua estrutura dividida entre Hardware e Software.

1. Hardware

Os diversos materiais usados para compor todo o conjunto mecânico e eletrônico da máquina CNC foram definidos após análises bibliográficas, pesquisas de mercado, testes unitários e simulações práticas desenvolvidas em aula nos laboratórios da Universidade Paulista. A estrutura divide-se em sistema estrutural, sistema de deslocamento e sistema eletrônico.

Na tabela I são definidas as especificações do sistema estrutural. A escolha pelas madeiras náutica e de sedro foi feita devido a sua forte resistência e fácil modelação e acabamento. Para estruturas auxiliares de apoio de polias e montagem dos carros de deslocamento foram utilizadas chapas de alumínio.

TABELA I

SISTEMA ESTRUTURAL

Produto	Tamanho	Quantidade
Madeira nautica - Base	(1500 x 870 x 15)mm C x L x A	1
Madeira Sedro - Altura	(400 x 300 x 15)mm C x L x A	2
Madeira Sedro - Carrinho de deslocamento	(400 x 70 x 15)mm C x L x A	5
Chapa de alumínio - Estruturas auxiliares	(400 x 400 x 2)mm C x L x A	1

Na tabela II são definidas as especificações do sistema de deslocamento, composto de diversos componentes mecânicos além dos motores de passo que geram o movimento de todo o sistema.

Foram utilizadas guias, rolamentos, mancais de apoio, polias e correias dentadas para a montagem da estrutura de deslocamento.

TABELA II

SISTEMA DE DESLOCAMENTO

Produto	Tamanho	Quantidade
Guia Cilindro S/Cromo NI-W 12	1300 - Ø12	2
Guia Cilindro S/Cromo NI-W 12	870 - Ø12	2
Guia Cilindro S/Cromo NI-W 12	300 - Ø12	2
Rolamento Linear - LME12UUAJ	NA	12
Mancal em Alumínio Modelo SK12	NA	12
Motor de Passo SM1.8-B2SB-SE - Tensão (12V) - Caract. Básicas (5 kgf.cm)	NA	2
Motor de Passo SM18-A16SE. 1.8º - Tensão 12V- Unipolar	NA	1
Motor de Passo SM1.8-B2SB-SE - Tensão (12V) - Caract. Básicas (5 kgf.cm)	NA	2
Polia dentada com aba de segurança	Ø35	12
Correia dentada	NA	10