Problema en el eje Z en una CNC3040 modificada [SOLUCIONADO]

[Thulsa_Doom]

Hola a todos, pues tengo un problema con una CNC que he comprado, el modelo es CNC3040 de las que venden en Alixpress… Ya se que es lo que me van a decir que eso me pasa por comprar barato pero la verdad es que la falta de conocimientos es lo que tiene.

Bueno comento lo que me pasa.
La CNC la he ido modificado poco a poco, lo único que le queda de la original son los motores y la mecánica.

El problema que tengo es en el eje Z, los otros ejes van bien, la CNC la quiero para fresas placas de circuitos impresos con lo cual no creo que el esfuerzo que debe de ejercer los motores y ejes sea mucho.

El problema del eje Z es el siguiente:
Al hacer un proyecto antes sujeto la pcb a una base de martirio de madera DM, hago lo que se llama el autonivelado, y le doy a fresar, pues aveces si me fresa a la altura correcta y otras veces no, no llega a penetrar lo suficiente y lo que hace es rayas la superficie de la PCB
 
Voy a enumerar los pasos que he dado para y las pruebas que he hecho.

La CNC originalmente me vino con el Mach3 y su electrónica de control por USB, y no traía un autonivelado, yo freso a una altura de -0.038mm.
Probé con softwares para hacer un autonivelado pero siempre con malos resultados, los fabricantes de esos softwares me dijeron que su software no estaba diseñado para equipos que se conecten por USB si no para puertos LPT.

Cambié la electrónica por un arduino uno con GRBL y los drivers de una impresora 3d que tengo, unos POLOLUS,  y como software de control un software llamado bCNC, mejoró el resultado pero seguía siendo insuficiente.

Cambié esos pololus por unos driver TB6600 mejorando el resultado pero no solucionandolo así que le añadí unas reductoras 1:10, ahora tenía más precisión pero no solucionando el problema.

Me cree unos archivos en Gcode para someter al eje Z a un trabajo continuo de subir y bajar que fuera a diferentes alturas y velocidades, e incluso me cree archivos donde los desplazamientos variaban en distancia, me refiero a que se moviera de 5 en 5 mm hasta llegar de mínimo al máximo del recorrido del eje Z, otros archivos que se moviera de 0,1 en 0,1 hasta llegar al máximo, etc, etc.
ósea sometiendo a estrés a ese eje.
Cuando terminaba el proceso medía la distancia de inicio y final para ver si perdía pasos y los resultados fueron todos satisfactorios, no perdió ni un paso todo fue perfecto.

Con el tiempo me falló uno de los driver y los sustituí por unos DM542A que al parecer van mejor que los anteriores, pero sigo con el mismo problema, aveces me pilla bien la altura y me hace el trabajo y otras veces no.

La CNC está calibrada y bien calibrada, las medidas de distancia siempre dan perfectas.

He estado pensado que pudiera ser la cama de madera que al igual se mueve y a simple vista no se ve pero me parece difícil que pase eso, lo tengo todo bien sujeto y apretado, es que ya no sé donde mirar más.

La mecánica de la CNC consta de:

Electrónica:
Arduino Uno
Driver DM542A
Finales de carrera por interruptor
Motores Nema 23
Mecánica:
Reductoras 1:10
Acoplamiento rígido entre reductora y husillo.
Husillo a bolas recirculante
CNC de aluminio

A ver si alguien me puede echar una mano con esto, muchas gracias

[pritt]

Veamos:

Por una parte yo eso del "autonivelado" no sé a qué te refieres.

La mesa ha de estar ya perfectamente nivelada, sino lo está, ¿cómo vas a hacer ningún mecanizado correcto?

Por otra parte usar DM y más aún con la "precisión que uitlizas ... pues lo veo un gran error: El DM rara vez es totalmente plano y además con la presión va a flexar.

Si a eso añadimos que dices fresar a una altura de -0.038 mm. ... pues se me une otra pregunta: ¿Tú crees que tu máquina te da esa precisión? ... yo creo que no:

En la mayoría de anuncios que he visto de tu máquina te dan una repetibilidad de 0.05 mm, que es casi el doble de lo que tú le estás pidiendo.

Tampoco entiendo lo de las reductoras: si lo que haces es fresar PCB ... ¿qué sentido tienen? Es fácil que te añadan otro poco de error.

... ¿y como sujetas el PCB al DM? ... otra posible fuente de incremento de error.

Creo que, desde un principio, equivocaste las modificaciones a tu fresadora: lo primero en una máquina que tiene que estar bien es la mecánica, sino lo está, por mucho que cambies electrónica nunca conseguirás precisión.

Un saludo.

[Thulsa_Doom]

Hola, gracias por tu respuesta, vamos por pasos.

El autonivelado:
En los softwares de control de la fresadora hay una opción o una herramienta que es para analizar las diferentes alturas que tiene la pieza a trabajar, el software lo que hace es recorrer toda la superficie de la PCB por medio de puntos de contactos, es como si fuera un interruptor hecho entre la PCB y la punta de la fresa, dos cables uno positivo se le pone a la fresa y uno negativo a la PCB y donde toque la fesa se cierra un contacto y guarda la altura en un archivo para luego sumar o restar al Gcode del diseño y así ajustar las alturas.

Te paso un vídeo donde se ve mejor mi explicación:
https://www.youtube.com/watch?v=Z59BkvBOx5A

Lo de la mesa:
Si, sé que cuanto más nivelada mejor pero como dije, hay veces que si que funciona bien y me saca el trabajo perfecto, cambio la pcb pongo otra hago los mismos pasos de autonivelado y el resultado no es el mismo, nunca falla penetrando más de lo que le indico siempre se queda por arriba llegando a arañar la PCB pero no cortando, de todas maneras las PCB nunca están rectas, siempre vienen algo combadas, yo supongo que la capa de cobre está calibrada y es uniforme, o eso dice el fabricante.
Entonces como dije es posible que el problema sea la base de martirio que tengo en la mesa ya que la mesa de la fresadora es de aluminio y está recta.
Dicho esto, ¿que material de martirio me recomiendas?, he estado pensado en algún tipo de fibra o HDM algo sintético pero no sé, también he pensado en metacrilato pero veo que este flexa, en fin, para esto si me pueden recomendar algo sería mejor.

Preguntas si mi máquina da la precisión:
Pues en teoría la da y de sobra ya que para eso son las reductoras, 1:10
Gear Box

Estas reductoras son las que le puse y la precisión es una pasada, como dije en el eje Y y el X va perfecta pero muy muy bien, si ese fuera el problema lo tendría en todos los ejes no solo en el Z, ahora no recuerdo pero creo que hice el cálculo para la configuración que tengo ahora mismo de micropasos y con estas reductoras la precisión puede llegar a 0,0005 o algo así.
los driver están configurados para 16 micropasos, estos driver pueden llegar a 128 micropasos, pero a partir de 16 el firmware no soporta el número que da el cálculo de la calibración y tampoco es necesario subir más la precisión
DM542A

El DM lo sujeto a la cama de aluminio ranurado de la fresadora con unos tornillos y aprieto esos tornillo y queda todo firme, pero claro puede que el DM ceda por la presión de los tornillos y la humedad del ambiente pero como dije al principio lo que me confunde es que hay veces que si que saca bien el trabajo usando el autonivelado.
En otra ocasión sobre el DM le puse un metacrilato y lo nivelé con el madrino, ósea utilicé una aplicación web para generar un GCode de 10x10cm a una produndidad de -1mm y con una fresa pulí el metacrilato y supuestamente quedó recto, pero seguía con el mismo problema.
¿Ahora no sé si puede que con las vibraciones del mandrino influye algo? pues no lo sé la verdad, por eso estoy aquí a ver si entre todos los solucionamos, la verdad que estaría agradecido.

¿Que puede que que haya equivocado las modificaciones de la fresadora desde un principio como me comentas?, pues es posible pero a cada modificación me ha mejorado el equipo, tenían que haberlo visto al principio no valía para nada y de todas maneras ya está hecho así que de poco vale ahora lamentarse jajajaja

Si hace falta que haga más pruebas para tener más datos pues me dicen que pruebas y me pongo manos a la obra.

Gracias por la ayuda.

[pritt]

Del software de autonivelación, nada te puedo decir, ya que veo que es para Arduino: Ninguna fresadora "seria" lleva Arduino y que yo sepa tampoco autonivelación: Como te digo la mesa tiene que estar perfectamente nivelada.

Para PCB lo que creo que va muy bien es el sistema de vacío: su problema es que precisamente se puede combar.

Quizás si lo que más haces es eso, podrías construir un sistema que te amarrase todo el lateral y, poner además algunos tornillos en el centro.

Yo desde luego en algo tan flexible como un PCB no utilizaria nunca DM: Si conviene una pletina de aluminio.

Quizás lo que podrías hacer es hacer la autonivelación de la mesa, utilizar un calibrado de aluminio y con galgas calibradas tratar de dejarte una superficie perfectamente nivelada, con lo que ese paso, deberías de poder ahorrártelo.

La reductora, que yo sepa, se utilizan para conseguir más torque, no más precisión: Cualquier accesorio que pongan siempre va a dar cierto error.

En el caso de esa reductora, fíjate lo que pone: Backlash: 15 minutos de arco.

Un saludo.

[kankarrio]

La autonivelacion en grbl es algo q ha heredado del mundo de la impresion 3d,  poco util a mi entender en el mundo del fresado y que acumula error en el z, porq esos movimientos que hace para nivelar arriba abajo probocan quw el husillo traamita a la pieza el backslack a mi juicio.

Convierte la maquina a mach y olvidate de arduino y ganaras repetibilidad, el grbl yo lo estoy probando pero a modo juguete , dentro ya que nuestras freaadoras dw hobby ya de por si son juguetes , pero con mach o linuxcnc o controles como el ddcsv q tengo yo por lo menos te perniten mas estabilidad q el grbl

[alogic]

hola, para que el autonivelado vaya fino, la sonda a de ser fina también. hacer el home sobre los finales de carrera y eso..... no siempre acaba en el mismo lugar. lo mismo la del z. si usa grbl tienes la opcion babystep. activala o prueba a pulsar el encoder dos veces mientras fresa. que si lo tiene activado te deja subir o bajar el z con el encoder mientras fresa.
también con una aspiradora de casa es suficiente para hacerte una base de vacio para sujetar las pcb en plano y no usar el autonivelado

un saludo

[becario10]

Podrias poner fotos de la mecanica de la maquina y podremos ver si tienes algo a mejorar.

[Thulsa_Doom]

Hola de nuevo, gracias por la ayuda de verdad. vamos por partes:

La autonivelacion en grbl es algo q ha heredado del mundo de la impresion 3d,  poco util a mi entender en el mundo del fresado y que acumula error en el z, porq esos movimientos que hace para nivelar arriba abajo probocan quw el husillo traamita a la pieza el backslack a mi juicio.

Convierte la maquina a mach y olvidate de arduino y ganaras repetibilidad, el grbl yo lo estoy probando pero a modo juguete , dentro ya que nuestras freaadoras dw hobby ya de por si son juguetes , pero con mach o linuxcnc o controles como el ddcsv q tengo yo por lo menos te perniten mas estabilidad q el grbl

Esa era otra idea pero la verdad que como use el mach3 al principio con la electrónica que me trajo y me fue nefasto pero nefasto total lo cambié por este, todavía tengo la opción de instalarle la controladora para mach3 pero es por USB no sé si eso influirá mucho, de momento quiero agotar las posibilidades con esto del GRBL, a ver que tal ya que está todo instalado, quiero agotar las posibilidades. si no te parece mal claro...

hola, para que el autonivelado vaya fino, la sonda a de ser fina también. hacer el home sobre los finales de carrera y eso..... no siempre acaba en el mismo lugar. lo mismo la del z. si usa grbl tienes la opcion babystep. activala o prueba a pulsar el encoder dos veces mientras fresa. que si lo tiene activado te deja subir o bajar el z con el encoder mientras fresa.
también con una aspiradora de casa es suficiente para hacerte una base de vacio para sujetar las pcb en plano y no usar el autonivelado

un saludo

El sondeo lo hago con la misma fresa que es en V de 30º de punta de 0,1mm, los finales de carrera van bien ya que si paso el mismo archivo una y otra vez siempre hace el mismo recorrido y no se desvía ni un mm, de todas maneas una vez que haces homing ya los finales de carrera no los vuelves a usar más y solo ajustas a 0 los ejes en el inicio del trabajo, eso está dominado y va perfecto.
Lo que me dices del babystep no sé a que te refieres y lo de encoder, mi máquina no tiene encoder son motores paso a paso sin encoder, si me pudieras explicar un poco detallado todo eso. gracias.

Podrias poner fotos de la mecanica de la maquina y podremos ver si tienes algo a mejorar.

Desde luego, voy a subir unas imágenes de la máquina con una PCB que estaba haciendo que no me ha quedado bien, es de doble cara, la otra cara si salió bien pero esta no. eso si los agujeros siempre los clava en su sitio perfecto y a su profundidad perfecta y todo.












Y esta es la placa en la que estoy trabajando, como se ve, en algunas zonas no profundiza lo suficiente

[pritt]

Yo lo primero que haría sería sustituir ese DM por una placa de aluminio como puedes ver aquí:

https://www.youtube.com/watch?v=VL7t87Bpl08

... las tienes también hechas:

https://www.ebay.com/itm/Sacrificial-fixture-index-screw-tooling-setup-plate-or-mini-pallet-4-x-8-/262533879394

... si además lo combinas para sujección por vacío, sería perfecto y te explico el por qué.

Cuando tu amarras de manera que lo haces, tratándose de algo tan flexible, va a tender siempre a combarse hacia arriba por el centro.

Si a eso unes que la base es DM (flexible), aumentas ese efecto.

En tu caso además no hace falta que sea muy grande.

Nuevamente te la puedes hacer tú:

https://hackaday.com/2019/01/28/diy-vacuum-table-enhances-pcb-milling/

... o comprar:

https://vacuumtables.co.uk/vacuum-tables/metalworking

Con eso, si la base está bien como dices y tu máquina te da la precisión que dices, te ahorrarías muchas complicaciones.

Por supuesto eliminaría esas reducciones: A tí lo que te hace falta es velocidad no par de fuerza, que es lo que consigues con la reducción, aparte del aumento de error que puedan añadir.

Un saludo.

[frajagal]

Intenta fresar siempre en los extremos de los dos ejes, al ser las guias que llevan estas maquinas unas barras de no mucho diametro, flexan un poco, sobre todo en el centro.

Un saludo

[alogic]

también tienes el metodo baratrucho. le fresas una cama. y le pegas una cinta de doble cara. que funciona bastante bién. usa algo que no sea madera. algun plastico de 3cm y le metes tornillos pasantes hasta la base. cuidao no los freses. hazle algo para volverla a poner en el mismo sitio que luego hay que repasarla por moverla. tiene la ventaja que son casi de usar y tirar.
pero lo mejor es una base de esas de vacio, que te deja la placa bién pillada y plana.
el autonivelado hace planos rectos pero no curvos. a lo mejor las nuevas con stm32 si llevan algo con mas puntos. pero todavia la tengo en pañales y no te puedo decir

el encoder lo suele llevar la pantallica que se le pone para acceder a los menús, tagetica.... aunque hay muchos modelos, suele tener la de 4x16 con encoder configurada. no se que le has grabado.

 le llaman baby step por que se suele usar para posicionar la maquina. puedes usar un mpg. mas que nada te salva una placa en la primera linea si no lo ha echo bién. desde luego no es la panacea. pero es barato teniendo un encoder y pantalla por 3 u 6leuretes. también las tienes a color y tactiles
la fresa como sonda va asin, asin. ponle un micrometro y haz diez veces el home con el z a ver cuantas veces marca lo mismo al ponerlo a cero. si lo mueves muy despacito puedes incluso ver el backlash del eje dandole a subir y bajar. también en los otros ejes.
 que suele ser mas que suficiente la sonda asín. pues las pirmeras pasadas suelen ser de desbaste para igualar. pero aqui no puedes. tié que ir muy bién la sonda del z. 

un saludo

[pritt]

Aquí tienes un tutorial, por si te sirve de ayuda:

https://hackaday.com/2018/01/04/guide-why-etch-when-you-can-mill/

Un saludo.

[Thulsa_Doom]

Hola a todos, gracias por todas las ideas, ahora tengo de sobra para empezar ha probar cosas, en cuanto tenga algo voy comentado los resultados.

En unos días digo algo... gracias

[Thulsa_Doom]

Hola a todos de nuevo, he decidido empezar de cero y he puesto en el estado original la mecánica de la máquina, pero ahora tengo otros drivers, los DM542A pero no tengo claro como poner los jummpers para seleccionar los diferentes micro pasos, pesaba que el marca 6400, es el de 64 micropasos pero creo que no es así, entonces ¿si alguien sabe como es y me lo dice?, gracias

[alogic]

hay que usar mas la intelné, lo que busques + datasheet y mas menos deberias encontrar la hoja de datos del driver

creo que tiene hasta 128 http://www.osmtec.com/stepper_motor_driver_dm542.htm