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Título: Fresadora CNC microcontroladora para confecção de placas de circuito impresso
Título(s) alternativo(s): Microcontrolled CNC milling machine for printed circuit boards fabrication
Autor(es): Leal, João Felipe
Ribas, Matheus Taborda
Orientador(es): Vieira, Juliano Mourão
Palavras-chave: Mecatrônica
Circuitos impressos
Fresadoras
Microcontroladores
Mechatronics
Printed circuits
Milling machinery
Microcontrollers
Data do documento: 20-Jul-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: LEAL, João Felipe. RIBAS, Matheus Taborda. Fresadora CNC microcontrolada para confecção de placas de circuito impresso. 2015. 69 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Mecatrônica Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015.
Resumo: No decorrer do curso de Mecatrônica Industrial, foi observada a dificuldade recorrente dos alunos quando se fez necessária a confecção de Placas de Circuito Impresso, conhecidas como PCIs. Os processos manuais existentes não proporcionam um resultado final adequado e normalmente apresentam muita instabilidade devido à falta de prática dos alunos e robustez do próprio processo. Adicionalmente, os processos automatizados são onerosos para produção ou comercialização em pequena escala, como no caso de uma única placa para protótipos. Empresas dotadas de tais processos tendem a recusar estes clientes, pois como são capazes de produzir em quantidade, pequenos projetos representam perda de produção e consequentemente menor lucratividade. Assim, foi observada uma oportunidade para atender este público com um equipamento de construção simples e de fácil utilização, a fim de possibilitar a produção de protótipos de PCIs com rapidez e economia. Para tal, optou-se por uma fresadora CNC de construção simples, utilizando perfis de alumínio comerciais e a maior quantidade de peças de fácil fabricação possível. O modelo escolhido baseia-se no sistema de pórtico fixo, no qual a mesa se move no eixo X enquanto os outros dois eixos estão instalados em uma estrutura fixa. A rotação da ferramenta é feita por uma micro-retífica. São demonstradas as soluções utilizadas baseadas em sistemas consagrados e tecnologia Open Source. O sistema eletrônico baseia-se no Arduino Mega, interpretando GCODE gerado por softwares de desenvolvimento de PCIs. O firmware utilizado é o Marlin, também Open Source, e devidamente configurado para agir satisfatoriamente como fresadora. O controle desta, portanto, é realizado através de um computador conectado via Universal Serial Bus (USB) ao Arduino. Os resultados atingidos foram uma fresadora CNC dentro do limite orçamentário estipulado e com funcionalidade adequada para a produção das placas de circuito, com uma área útil de 140 mm x 220 mm.
Abstract: During the course of Industrial Mechatronics a recurring difficulty was observed when fabrication of Printed Circuit Boards, known as PCBs, was required from the students. Existing manual processes don’t provide an adequate final result and usually present great instability due to both the lack of students’ practice and robustness of those processes themselves. Additionally, automated processes are expensive for production or commercialization in small-scale, such as for a single board for prototypes. Companies capable of such processes tend to refuse those clients, because, since they are capable of large scale production, small batches represent a loss in productivity and profit. Therefore, an opportunity was detected to serve this market with an equipment that is simple to be built and easy to be used, enabling the production of PCB prototypes quickly and economically. To achieve that, it was chosen an uncomplicated to build Computerized Numerical Control (CNC) milling machine, utilizing commercial aluminum profiles and as many easily fabricated parts as possible. The chosen model is based on the moving table system, in which the table moves on the X axis while the other two axes are installed in an unmoving structure. Tool rotation is achieved through a Dremel-type rotary tool. The employed solutions based on Open Source technology and well known systems are explained. The electronics focus on the interpretation of GCODE, generated by PCB creation softwares, on the Arduino Mega. The Marlin firmware, also Open Source, configured to play reasonably as a milling machine is applied. Machine control, therefore, is done through a computer connected directly with the Arduino board via Universal Serial Bus (USB). Achieved results were a CNC milling machine built within the budgetary limits desired, capable of machining an area of 220 mm x 140 mm with acceptable quality for circuit board production.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9573
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