Aplicación del modelo de cuatro fases en el desarrollo de una fresadora CNC

• Valdéz Aguilar, Luis Alberto ^[1] ; Cortés Maldonado, Raúl ^[1] ; Bueno Avendaño, Carlos ^[1] ; Ramírez Amador, Raquel ^[1] ; Martínez Hernández, Haydee Patricia ^[1]
  1. [1] Tecnológico Nacional de México

     Tecnológico Nacional de México

     México

     
• Localización: NEYART: Revista científica multidisciplinaria, ISSN-e 2992-7161, Vol. 3, Nº. 1, 2025, págs. 89-109
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Application of the four-phase model in the construction of a CNC milling machine
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    En este trabajo se aplica el modelo de cuatro fases, definición de producto, diseño conceptual, diseño de materialización y diseño a detalle para la construcción de una fresadora CNC (control numérico por computadora) para el maquinado de piezas en fibra de densidad media (MDF) de 2.5-12mm de espesor, el trabajo contribuye a mostrar la aplicación metodológica establecida por Pahl & Beitz en un ejemplo real de diseño en ingeniería. La fresadora CNC se construye con una estructura de aluminio de 20×40mm y 20×20mm, así como MDF de 12mm de espesor que brinda la posibilidad de maquinar modelos a partir de diseños CAD en 2D y 3D, el espacio de trabajo efectivo (x, y, z) es de 270×270×50mm. El maquinado de piezas se realiza a partir del movimiento traslacional que realiza el sistema de movimiento de la fresadora sobre el plano x-y y la altura definida sobre el eje z, así como del movimiento rotacional del husillo del sistema de corte. Se presentan las vistas isométricas del diseño CAD de los sistemas de movimiento sobre los ejes x, y, z y de la mesa de maquinado. El control de la fresadora CNC se realiza mediante una tarjeta Arduino uno, una placa CNC shield para Arduino, controladores para motor a pasos, motores a paso de 1.8°. Todos los componentes son comerciales, lo que permite desarrollar un prototipo de bajo costo. Finalmente, se describe el proceso de operación de la máquina, así como la hoja de proceso para el maquinado de piezas.

  • English

    In this work, the four-phase model is applied, product definition, conceptual design, materialization design and detailed design for the construction of a CNC (computer numerical control) milling machine for machining parts in medium density fiberboard (MDF) of 2.5-12mm thick, the work contributes to show the methodological application established by Pahl & Beitz in a real example of engineering design. The CNC milling machine is built with a 20×40mm and 20×20mm aluminum structure, as well as 12mm thick MDF that provides the possibility of machining models from 2D and 3D CAD designs, the effective workspace (x, y, z) is 270×270×50mm. The machining of parts is carried out from the translational movement that the milling machine movement system performs on the x-y plane and the height defined on the z axis, as well as the rotational movement of the cutting system spindle. Isometric views of the CAD design of the movement systems on the x, y, z axes and the machining table are presented. The CNC milling machine is controlled by an Arduino Uno card, a CNC Shield board for Arduino, stepper motor drivers, 1.8° stepper motors. All components are commercial, which allows the development of a low-cost prototype. Finally, the machine operation process is described, as well as the process sheet for machining parts.