Estado atual do desenvolvimento da JB

Added by Germano Postal over 5 years ago

Pessoal,

O objetivo deste post é apresentar o progresso que tivemos desde a divulgação do projeto e
abrir este espaço para conversa com interessados na máquina.

Abaixo descrevo a situação que estamos:

- Trilhas
Usando a Dremel como spindle temos a facilidade da disponibilidade e preço, porém
seu batimento (quanto fora do centro o eixo gira) no cone de apoio da pinça (na que temos)
está em torno de 0,2mm.
Somando o batimento mais a largura da fresa de 0,2mm, ficamos com uma trilha de no mínimo 0,4.
Medindo o resultado obtido na placa ficamos com 0,6mm, que é compatível com o que foi mencionado
acima (0,2+0,2+erros quando a Dremel está girando rápido).
Esse resultado estaria bom para fabricação de placas em um ambiente sem muitas exigências. Como
exemplo temos a placa Nibiru usinada com a JB, não temos nenhuma falha, mas em alguns pontos como
mostram as fotos, temos trilhas bem finas e o acabamento podia ser melhorado.

Também usinamos uma placa de dupla face, e neste caso tivemos um rompimento de trilhas em uma parte
da placa que usa componentes SMD.

E erramos na hora de alinhar os dois lados, mas foi por questões de erro humano.
No próxima este erro será corrigido.

- Spindle
Para melhorarmos os resultados que conseguimos com a Dremel, iremos desenvolver um spindle
de baixo custo especial para fresamento de PCI (placas de circuito impresso).
Pretendemos começar testando a utilização de motores DC Brushless usados em aeromodelismo.
Esses motores são baratos, fáceis de conseguir, atingem grandes rotações e tem modelos
dentro das nossas necessidades de potência (entre 50 e 100W).

- Placa de Comando.
Atualmente estamos utilizando um arduino Mega (mais o shield RAMPS 1.4) com o firmware da Marlin
customizado para JB e usando o CNC GCODE Controller para controlar a máquina. Porém esse programa
possui alguns problemas e um deles é não conseguir interpretar o gcode F de maneira correta. Para
resolver essa questão iremos utilizar outro sofrware de controle, porém os que selecionamos só rodam
com firmwares GRBL e não com o Marlin.
Sendo assim, compramos um novo shield GRBL de 3 eixos que chegou hoje (figura abaixo)
Outro problema que poderá ser resolvido com essas mudanças, é a diminuição do avanço em curvas.

Sugestões são bem vindas!
Abraço a todos,
Germano


Replies (21)

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Olá pessoal,

O primeiro protótipo ficou pronto!

Usamos um motor brushless inrunner Emax GT2220/450 combinado com um
ESC Emax Simon Series 40A, que selecionamos por possuir uma combinação
de potência e rotação bem adequada para nossos requisitos.
A vela (parte de alumínio que aloja os rolamentos) possui dois rolamentos,
e a ligação entre o eixo da vela e o motor, é feita por um sistema que transmite
somente momento.

E os resultados foram animadores.

No batimento a precisão radial ficou abaixo de
0,01mm enquanto que a axial tivemos 0,04mm. Acreditamos
que seja mais do que o suficiente para usinar PCI.

O ruido ficou muito abaixo de uma Dremel.

Além do peso que ficou com aproximadamente 220g.

Porém os rolamentos não estão aguentando os 25.000 RPM e acabaram
superaquecendo. Iremos fazer algumas modificações como colocar
refrigeração e selecionar novos rolamentos e arranjos.

Mas antes de resolver o problema, vamos testar o spindle junto
com o novo firmware GRBL e o Universal Gcode Sender.
Isso vai ser feito durante a semana.

Abraços,

spindle_01.jpg (112.5 kB)

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Semana passada testamos o spindle mesmo com o problema de superaquecimento.
E o resultado foi excelente.

Hoje pela manhã, testamos o spindle com a troca dos rolamentos que foram
substituídos por dois 638/8-2Z da Skf, comprados em um fornecedor confiável.
Depois da substituição o spindle funcionou por 1 hora sem apresentar sinais
de superaquecimento.
Por segurança, fizemos um amaciamento (levantamos gradualmente a rotação do spindle)
dos rolamentos.

Próximo passo é desenhar o shield grbl no Kicad, fazendo as modificações para
comportar todas as particularidades da JB.

Com isso, poderemos usar a própria JB para produzir sua placa de comando.

Abraços,

spindle_02.jpg (76.1 kB)

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Jan Luc Tavares over 5 years ago

Oi Germano,

com os novos rolamentos atingiu-se 25.000 RPM?

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Jan,

A principio este motor atinge em 12V 27.600RPM.
Pretendemos medir a velocidade com a luz estroboscópica
do Flávio (http://cta.if.ufrgs.br/projects/laboratorio-fisica-e-musica/wiki/Luz_Estrobosc%C3%B3pica).

Abraço,

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Hoje fizemos a primeira placa dupla face.
O único problema foi que haviam duas trilhas com menos de 0,2mm e
acabaram sendo rompidas no processo.
A foto não ficou boa, pois tirei com meu celular.

E em relação a velocidade, usando o experimento do Flávio mencionado
acima, a rotação máxima ficou em 25.200RPM.

Abraço,
Germano

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Olá a todos,

Hoje quebrou o rolamento do motor do spindle.

Mesmo tendo um acoplamento ligando o motor a vela,
os rolamentos quebraram.
Acreditamos que seja devido ao superaquecimento do
spindle citado anteriormente ou um defeito de fabricação.

Decidimos trocar o motor e continuar os testes, caso
os rolamentos do motor novo quebrem novamente, iremos
alterar o desenho do spindle.

Abraços,

Controladora da João-de-Barro V 0.1 - Added by Germano Postal over 5 years ago

Olá pessoal,

O primeiro protótipo do shield de controle da JB está usinado.

Agora é só limpar a placa e soldar os componentes.
Toda a placa foi projetada no Kicad e os aquivos estarão disponíveis
em breve.

Arquivo fonte esta no anexo.

Abraços,

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Olá a todos!

Acabamos de terminar o primeiro shield GRBL customizado para a JB.
Agora vamos começar a substituir na nossa JB, e ver como ficou.

Abraço,

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Hoje conseguimos testar todo o shield, está tudo funcionado exceto os fim de cursos.
Os fim de curso X e Y funcionam, mas continuam com ruido. E o
Z não está funcionado.

Controladora da João-de-Barro V 0.11 - Added by Germano Postal over 5 years ago

A nova versão do shield Grbl CTA está pronta para ser soldada.
Nessa versão (ver. 0.11) acrescentamos um Attiny85 que fará
o controle da velocidade do spindle, através da leitura de
um potenciômetro localizado na frente da Jb, enviando um
sinal PWM para o ESC do motor.

Além disso, essa placa aceitará o comando M3 e M5 (ligar spindle
no sentido horário e desligar) e a velocidade do spindle ficará
ajustada no potenciômetro.

No anexo os arquivos fonte.

Abraços,

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Shield Grbl CTA ver. 0.11 soldado e testado.
Agora vamos montar na JB e programar o Attiny85.

Abraço,

Controladora da João-de-Barro V 0.25 - Added by Germano Postal over 5 years ago

Olá a todos,

O shield versão 0.11 tinha um erro no esquemático de ligações do Attiny
e tivemos que refazer a placa.
Aproveitamos para redesenhar colocando um LED e otimizando mais as trilhas.
Abaixo a placa refeita versão 0.25 e os arquivos fonte.

Abraço,

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Pessoal,

A placa versão 0.25 funcionou.
Foram resolvido os últimos problemas com as
chaves fim de curso, que tinham ruídos.
Agora vamos fazer uma troca da fonte de alimentação,
que atualmente é de 12V 10A, insuficiente para dar conta da máquina
com o spindle ao mesmo tempo. Sendo assim,
compramos uma de 12V 30A que deve chegar até dia 23/03.

Abraço,

O Futuro da Bancada de Código Aberto - Added by Germano Postal over 5 years ago

Olá a todos,

A João-de-barro já está em um estágio final de desenvolvimento, claro que
continuaremos a aperfeiçoá-la, mas precisamos pensar nas próximas ferramentas
da nossa banca de código aberto, que começarão a ser desenvolvidas
a partir de agora.

Teremos uma reunião na sexta-feira dia 17/04/15 às 15:30 no CTA, com a seguinte pauta:

- Futuro da bancada de código aberto
que produtos produzir?
que maquinas produzir? (Torno, fresadora maior...)

Sugiro que façam, antes da reunião, uma pequena pesquisa sobre possíveis
projetos de interesse científico e educacionais que poderiam ser fabricados
com a bancada de código aberto (como exemplo o pointer astronômico
http://www.instructables.com/id/Galileos-Finger-An-Open-Source-Astronomy-Learning-/?ALLSTEPS).

Estão todos convidados!

Abraço,
Germano

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Olá,

Acabamos de terminar os novos suportes de brocas.
Por ser uma peça pequena e estamos utilizando um torno de médio porte, essa
peça é bem "chatinha" de ser feita, acabamos demorando bem mais do que
esperávamos. As furações de pequeno diâmetro requerem grandes rotações
para termos uma velocidade de corte compatível com o material a ser usinado
e a ferramenta, neste caso o torno só chega a 1400 RPM bem longe do que
precisaríamos.
Além disso, o material que foi utilizado é um retalho de 1045, nas próximas
peças iremos comprar uma barra de aço de usinagem fácil ou latão.
Planejávamos fazer 4 suportes, mas acabamos fazendo 2 completos e 2 ficarão
para serem terminados no futuro.

Abraço,

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Pessoal,

Para melhorar o acoplamento do spindle
fizemos um novo rasgo, com uma folga menor, na
verdade quase não tem folga.
Existem outras maneira de fazer este acoplamento,
escolhemos essa por ser a mais segura no momento.

Amanhã iremos testar!

spindle_04.JPG (147.7 kB)

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal over 5 years ago

Novo ajuste do acoplamento do spindle testado!
E ficou muito bom, não temos mais aquele barulho de
algo batendo.

Abraço,

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal about 5 years ago

Olá a todos,

Faz tempo que não posto, mas estamos
trabalhando muito com a JB.
Na foto estamos fresando 6 placas iguais.

Abraço,

novidades.jpg (136.1 kB)

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal about 5 years ago

Bom dia,

Hoje descobrimos uma maneira de queimar os drivers da JB.
Infelizmente custou 2 drivers!
O problema ocorreu quando fomos regular a corrente dos
drivers, que devem estar desligados, caso contrário queimão.

Desligamos a JB e regulamos a corrente, e quando foi religada
o driver parou de funcionar. O erro foi que desligar a JB não
é o suficiente, temos também que desconectar o cabo USB, que
mantêm a parte lógica do driver ligado, mesmo sem energia da
fonte.

Fica o aviso!
Pretendemos fazer uma melhoria nessa parte de proteção do
shield.

Abraço,

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Jeferson Simões about 5 years ago

Parabéns pelo projeto pessoal!

Só agora encontrei esta iniciativa após um post no Facebook.

Não entendi a queima dos drivers. Sempre ajustei a corrente com tudo ligado sem problemas. Uma única vez queimei um driver, um DRV8825, mas por esbarrar a ponta de prova onde não deviria, fechando um curto.

Como está ficando o acabamento das trilhas? Vocês utilizam algum software para o cálculo de velocidade?

Eu gosto do Gwizard que nos dá um período de teste gratuito. Vocês tem feito os testes em qual faixa de avanço?

Se quiserem trocar ideias estou à disposição. fb.com/jeferson.simoes

RE: Estado atual do desenvolvimento da JB - Added by Germano Postal about 5 years ago

Obrigado Jeferson!

O acabamento está ficando de bom a excelente, dependendo do tipo de
ferramenta que é usada (tem uma explicação na documentação de uso sobre os
detalhes de velocidade e tipos de ferramentas).
Estamos preparando um estudo com a variação dos parâmetros de usinagem em
placas de circuito impresso.

Abraço,
Germano

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