Las mĆ”quinas CNC no serĆan nada sin unos procesos previos necesarios para la programaciĆ³n de Ć©stas. Me estoy refiriendo al prototipado y diseƱo CNC para establecer quĆ© es lo que se desea conseguir con el mecanizado. Para ello, se suele usar software CAD/CAM con el que diseƱar lo que se desea fabricar o modelar y luego pasarle el modelo a un cĆ³digo comprensible para la mĆ”quina CNC para que Ć©sta pueda interpretar los movimientos que debe hacer.
Etapas de diseƱo y metrologĆa
Wood Engraving Opt Lasers Blue Laser Cnc Machine
Para el diseƱo aplicado a las mƔquinas CNC se necesitan una serie de etapas y de software:
- Herramientas de metrologĆa: para realizar todo el proceso de mediciones necesarias para crear un diseƱo apropiado. Por ejemplo, si se desea crear un engranaje para un motor, debe tener las mismas caracterĆsticas de los dientes, diĆ”metro, etc., para que pueda encajar y funcionar correctamente.
- Software CAD: el diseƱador emplearƔ estos programas para dibujar en la computadora las piezas tal como se espera que sean en la realidad, ya sea en plano 2D, 2.5D o 3D. Las diferencias entre estos tres tipos de diseƱos es:
- 2D: en dos dimensiones (en plano), como puede ser un corte por CNC de una plancha metƔlica.
- 2.5D: se trabaja con dos dimensiones y media, lo que indica que se puede hacer lo mismo que en 2D, pero tambiĆ©n se podrĆa trabajar con los espesores de capa. Por ejemplo, un grabado lĆ”ser.
- 3D: se trabaja con tres dimensiones, pudiendo crear figuras con volumen. Por ejemplo, cuando se tornea una pieza.
- Sosftware de simulaciĆ³n: en ocasiones, cuando se trata de ciertas piezas para producciĆ³n en masa o crĆticas, se suele usar un software de simulaciĆ³n para asegurarse de que el resultado es el deseado:
- Puede ser un software que lea el G-Code generado y pueda predecir posibles problemas durante el mecanizado para que sean corregidos previamente. En este caso, la simulaciĆ³n se harĆa despuĆ©s de la etapa 4.
- Puede ser un software de simulaciĆ³n del mecanismo o del uso de las piezas para ver si funcionan bien, posibles fallas durante el funcionamiento, fiabilidad, etc. En este caso, la simulaciĆ³n sĆ se harĆa previamente al CAM (etapa 4).
- Software CAM: gracias a este tipo de programa, el usuario podrĆ” pasar fĆ”cilmente el diseƱo CAD a cĆ³digo G-Code que es comprensible por la mĆ”quina CNC, como ocurrĆa en el caso de las impresoras 3D. Por otro lado, algunos paquetes CAM tambiĆ©n incluyen herramientas adicionales para calcular avances y velocidades que se producirĆ”n en la mĆ”quina CNC. Hay que destacar en este punto dos cosas:
- CAM es el Ā«sustitutoĀ» en CNC de un Slicer en la impresiĆ³n 3D o fabricaciĆ³n aditiva. El Slicer se encargaba de usar el diseƱo CAD en 3D y lonchearlo, o dividirlo en capas, para que la mĆ”quina pudiera crearlo mediante el extrusor o exposiciĆ³n de la resina.
- CAM no estĆ” orientado para fabricaciĆ³n aditiva en este caso, sino para fabricaciĆ³n sustractiva. Es decir, no se van a agregar capas, sino que a partir de una pieza o bloque inicial, se va a ir eliminando material hasta conseguir la forma final. Por ejemplo, imagina una fresadora CNC que trabaja un bloque de madera para crear un adorno para un mueble. En ese caso, a partir del bloque cuadrado de madera, la mĆ”quina usarĆ” la herramienta adecuada o fresa para ir labrando los diseƱos y eliminando las partes innecesarias.
- Software de control: es un programa integrado en la propia mƔquina CNC, ya que lo anterior estaba en la computadora empleada para el diseƱo, que se encargarƔ de leer el archivo G-Code que se le ha pasado a la mƔquina y lo traducirƔ en seƱales de control de los motores de la mƔquina para realizar los movimientos necesarios para el mecanizado de la pieza descrita.
- MĆ”quina CNC: serĆ” la encargada de procesar la pieza para que el resultado sea igual al diseƱo que se creĆ³ al principio. Por ejemplo, si se ha diseƱado un logotipo y se desea grabar mediante lĆ”ser en una plancha, entonces el cabezal del lĆ”ser harĆ” los movimientos necesarios para grabar la forma exacta.
- QA: en algunos casos, especialmente para la producciĆ³n en masa, tambiĆ©n se necesitarĆ” un paso adicional de control de calidad de las piezas, que puede ser automĆ”tico o manual. En muchos casos se basa en seleccionar una pieza o lote al azar y realizar pruebas para ver si cumple con las expectativas, estĆ”ndares, etc.
Como puedes ver, tanto las impresoras 3D como las mĆ”quinas CNC tienen un proceso similar. De hecho, una impresora 3D se puede considerar una mĆ”quina CNC para fabricaciĆ³n aditiva.
Software CNC libre y propietario
Como ocurrĆa en el caso del software para las impresoras 3D, para las mĆ”quinas CNC tambiĆ©n podrĆ”s encontrar software propietario y software libre o de cĆ³digo abierto, que suelen ser totalmente gratuitos. AquĆ podrĆ”s conocer las categorĆas de software implicadas en el diseƱo para CNC y algunos programas recomendados.
Software All-in-One (Todo en uno)
En vez de tener un software CAD, otro CAM, etc., algunos paquetes de software tienen todo integrado, para que solo tengas que usar un programa. Esto tiene sus ventajas y tambiĆ©n sus desventajas, ya que es mĆ”s cĆ³modo pero puede tener limitaciones respecto a los proyectos que existen por separado.
Easel Software
Easel es un software creado por Inventables y que es uno de los AIO mĆ”s completos y recomendados para principiantes. Incluye CAD, CAM, y control en un solo paquete. Por tanto, podrĆ”s crear los diseƱos, convertirlos en G-Code y ejecutarlos en tu mĆ”quina CNC. EstĆ” basado en web, por lo que no se necesita instalar, pudiendo ser compatible con diversos sistemas operativos. En cuanto al precio, la suscripciĆ³n cuesta 20$ al mes, o tambiĆ©n puedes pagar la cuota anual y te ahorras 7ā¬ cada mes.
Carbide Create
Este otro software tambiĆ©n combina CAD, CAM y G-Code Sender, incluso tiene capacidades de simulaciĆ³n. No obstante, el control solo se permite con Carbide 3D CNC. Lo mejor de todo es que permite hacer diseƱos en 2D, 2.5D y 3D, ademĆ”s de soportar formatos DXF y STL. Por otro lado, es un software gratuito, y se encuentra disponible para macOS y Windows.
Software CAD / diseƱo
El diseƱo CAD se puede hacer empleando varios tipos de programas muy conocidos, destacando especialmente:
V-Carve Pro
Vectric ha creado este software V-Carve Pro Desktop profesional, con biblioteca de modelos, capaz de funcionar hasta con mƔquinas CNC de 4 ejes, con soporte para crear modelos complejos 2D, 2.5D y 3D. Este software estƔ disponible para macOS y Windows, y no es gratuito, por lo que tendrƔs que pagar la licencia para usarlo.
Carveco Maker
Este otro software es el competidor directo del anterior. Carveco Maker tambiĆ©n es un software CAD para CNC que permite diseƱo 2D y 3D. Puedes elegir entre una suscripciĆ³n mensual o anual, con un mes gratis. Soporta formatos bitmap, PDF, JPEG, DWG, TIFF, DXF, y estĆ” especialmente diseƱado para usar con CNC, a diferencia de otros programas CAD. En este caso, disponible para macOS y Windows.
Freecad
FreeCAD necesita pocas presentaciones, se trata de un proyecto de cĆ³digo abierto y totalmente gratuito para el diseƱo CAD en 3D. Con Ć©l podrĆ”s crear cualquier modelo, como harĆas en Autodesk AutoCAD, la versiĆ³n de pago y de cĆ³digo propietario.
Es sencillo de usar, y con una interfaz intuitiva y rica en herramientas con las de trabajar. Por eso es uno de los mƔs empleados. Se basa en OpenCASCADE y estƔ escrito en C++ y Python, bajo licencia GNU GPL.
Inkscape
Inkscape es un software gratuito y libre de dibujo vectorizado. No se trata de un software CAD, pero sĆ que es muy popular entre la comunidad de CNC para el modelado en 2D. Por ejemplo, para cortes por CNC, grabado de logos, etc. Soporta formatos como ODF, DXF, SK1, PDF, EPS, y Adobe PostScript, para exportar si deseas usar procesos CAM. TambiĆ©n permite visualizaciĆ³n de G-Code, ediciĆ³n de nodos, etc. Y estĆ” disponible para Linux, Windows y macOS.
Autodesk AutoCAD
Es una plataforma similar a FreeCAD, pero es software propietario y de pago. Sus licencias tienen un precio elevado, pero es uno de los programas mƔs empleados a nivel profesional. Con este software podrƔs crear diseƱos CAD tanto en 2D como en 3D, agregando movilidad, numerosas texturas a los materiales, etc.
EstƔ disponible para Microsoft Windows, y una de sus ventajas es la compatibilidad con los archivos DWF, que son uno de los mƔs extendidos y desarrollado por la propia empresa Autodesk.
Autodesk Fusion 360
Autodesk Fusion 360 tiene muchas similitudes con AutoCAD, pero se basa en una plataforma en la nube, para que puedas trabajar desde donde quieras y siempre disponer de la versiĆ³n mĆ”s avanzada de este software. En este caso, tambiĆ©n tendrĆ”s que pagar suscripciones, que tampoco son baratas precisamente.
Tinkercad
TinkerCAD es otro programa de modelado 3D que se puede usar en lĆnea, desde un navegador web, lo que abre mucho las posibilidades de usarlo desde donde necesites. Desde 2011 ha estado ganando usuarios, y se ha convertido en una plataforma muy popular entre los usuarios de las impresoras 3D (aunque tambiĆ©n se puede usar para CNC), e incluso en centros educativos, puesto que su curva de aprendizaje es bastante mĆ”s sencilla que la de Autodesk.
Solidworks
La compaƱĆa europea Dassault SystĆØmes, a partir de su filial SolidWorks Corp., ha desarrollado uno de los mejores y mĆ”s profesionales software CAD para modelado 2D y 3D. SolidWorks puede ser una alternativa a Autodesk AutoCAD, pero estĆ” especialmente diseƱado para el modelado de sistemas mecĆ”nicos. No es gratuito, ni tampoco de cĆ³digo abierto, y se encuentra disponible solo para Windows, pero es el que mayor cuota de mercado tiene, incluso por encima del software de Autodesk.
Creo
Por Ćŗltimo, Creo es otro de los mejores software CAD/CAM/CAE para diseƱo 3D que puedes encontrar. Es un software creado por PTC y que permite diseƱar multitud de productos con gran calidad, de forma rĆ”pida y con poco trabajo. Todo gracias a su interfaz intuitiva pensada para mejorar la usabilidad y la productividad. Puede desarrollar piezas para fabricaciĆ³n aditiva y sustractiva, asĆ como para simulaciĆ³n, diseƱo generativo, etc. Es de pago, de cĆ³digo cerrado y solo para Windows.
Software CAM (G-Code para CNC)
En cuanto al software CAM, los mejores programas que puedes encontrar para esta etapa del mecanizado de CNC son:
Mesh CAM
Mesh CAM es un software de pago creado por GRZ Software. Este ofrece una soluciĆ³n para pasar los formatos CAD 2D/3D de tipo DXF y STL a G-Code (incluso puede convertir una imagen JPEG en un fichero 3D mecanizable) para que pueda ser procesado por la mĆ”quina CNC. Puede ser una buena opciĆ³n para principiantes, ya que ajusta los parĆ”metros de forma automĆ”tica segĆŗn la calidad que hayas elegido, aunque esto deje menos grado de libertad. Por otro lado, lo tienes en dos versiones, una de pago normal y otra PRO cuya licencia cuesta el doble, pero es mĆ”s completo (con 15 dĆas gratis de prueba en ambos). En cuanto a su compatibilidad, puede funcionar en Windows y macOS.
Inventor CAM
Inventor CAM tambiĆ©n es otro popular software CAM creado por Autodesk. Este es capaz de simplificar el diseƱo para hacerlo mĆ”s facilmente mecanizable. Puede trabajar con diseƱos para mĆ”quinas de corte, fresado, y entre 2 y 5 ejes. Incluye una enorme cantidad de funciones, y es muy profesional y popular en el sector industrial. AdemĆ”s, tiene algunas implementaciones para simulaciĆ³n, y predecir posibles problemas durante el procesamiento de la pieza. Por supuesto, estĆ” disponible para Windows y es de pago.
Solid Edge
Siemens ha desarrollado Solid Edge, otro de los programas CAD/CAM para 2D y 3D mĆ”s populares en la industria. Es muy flexible, a la par que simple. Se diseĆ±Ć³ pensando especialmente en los diseƱadores de dispositivos electrĆ³nicos, aunque no solo puede crear ese tipo de modelos. Al igual que el anterior, tambiĆ©n tiene capacidad para la simulaciĆ³n y hacer un completo anĆ”lisis de las partes 3D y el ensamblaje. Es de pago y tambiĆ©n se encuentra para Windows.
CAMBAN
CamBam es otro software CAM creado por HexRay Ltd., y muy popular entre los usuarios de mƔquinas CNC. Su licencia es de pago y cuenta con todas las funciones que esperas cuando trabajas con una mƔquina CNC. A diferencia de Mesh CAM, en este caso se necesita ajustar los parƔmetros manualmente, por lo que no es para principiantes. Sin embargo, es fƔcil de usar, con una curva de aprendizaje incluso mejor que la de Mesh CAM. AdemƔs, lo podrƔs descargar para macOS y Windows.
Estlcam
Estlcam fue creado en 2014 por un grupo de ingenierĆa alemĆ”n. Es un programa simple, y menos caro que otros. Te permitirĆ” trabajar en 2D y 3D, generando los cĆ³digos necesarios para la mĆ”quina CNC a partir del diseƱo CAD. Dada su curva de aprendizaje, puede ser perfecto para principiantes y makers que usen CNC por pasatiempo. El mayor problema es que solo estĆ” disponible para Windows.
Openbuilds CAM
Openbuilds CAM es la gran esperanza para los que buscan algo compatible con Linux, Windows, macOS, etc., ya que es un software CAM basado en web. AdemĆ”s, incluye controladores GRBL listos para descargar e instalar para Linux, Windows y macOS. No solo no tendraÅ que instalarlo, sino que ademĆ”s es gratuito. Gracias a este completo software se puede realizar maquinado CNC usando cĆ³digos G-Code para el control de estas mĆ”quinas. Por otro lado, estĆ” apoyado por una gran comunidad, y ofrece una fantĆ”stica experiencia. El punto negativo es que necesita conexiĆ³n a Internet para funcionar.
ECAM
Aunque integra tambiĆ©n funciones CAD, lo he incluido en el apartado CAM. Este software de origen italiano es bastante reciente, por lo que puede que no sea muy estable para usar en producciĆ³n al estar en una fase de desarrollo aĆŗn temprana. Sin embargo, es interesante por su capacidad de importar diseƱos DXF y DWG, generar G-Code, editar CAD, simulaciĆ³n del paso de la herramienta CNC, personalizar el cĆ³digo G, con calculadora integrada, timeline, etc. Solo disponible para Windows.
Software de simulaciĆ³n
AdemĆ”s de los programas CAM que implementan capacidad de simulaciĆ³n para CNC, tambiĆ©n te recomiendo usar estos otros que son simuladores especĆficos:
CNCSimulator Pro
Esun fantĆ”stico software de simulaciĆ³n con impresionantes visualizaciones en 3D. Este programa es muy popular desde 2001, ya que es potente, soporta diferentes tipos de mĆ”quinas CNC (tornos, fresadoras, corteā¦) y procesos (impresiĆ³n 3D, corte lĆ”serā¦). TambiĆ©n permite editar el G-Code, y no solo simularlo. En cuanto a su licencia, es de pago (con 30 dĆas gratis de prueba) y disponible para Windows.
G-Wizard Editor
Este software de simulaciĆ³n es gratuito por 30 dĆas, y se puede usar tanto en macOS y Windows. Permite editar y simular el G-Code de un diseƱo, para poder verificar y modificar en caso de ser necesario. Este software es apropiado para principiantes dada su facilidad de uso, ademĆ”s de profesional, ya que lo han usado en empresas como Telsa, asĆ como en la NASA, etc.
CAMotics
Un simulador muy amigable con el usuario y totalmente gratuito. Perfecto para los makers y aficionados al DIY. Puede correr en Windows, macOS y Linux, por lo que es una soluciĆ³n de simulaciĆ³n multiplataforma. Soporta hasta 3 ejes en ambientes 3D, con funciones especiales para trabajos especĆficos, incluso para PCB.
NC Viewer
NC Viewer es un simulador CNC basado en web, por lo que no tendrĆ”s que instalar nada. No tiene tantas funciones como otros simuladores, pero puede ser suficiente para verificar, y visualizar los G-Codes. Como contra, tiene que tener conexiĆ³n a Internet para funcionar, aunque puede hacerlo en mĆŗltiples dispositivos y sistemas operativos. Es gratuito.
Eureka G-Code
La ventaja de este simulador es que puede trabajar con cualquier nĆŗmero de ejes y con todos los cambios de herramientas. EstĆ” desarrollado por la compaƱĆa italiana Roboris, y es una de las mĆ”s potentes que puedes usar. Incluso permite usar un mĆ³dulo para optimizar el cĆ³digo G mediante Inteligencia Artificial. Tiene licencia de pago, y estĆ” disponible para Windows.
Software de control libre para CNC y propietario
En cuanto a la Ćŗltima etapa de software, la de control que servirĆ” a la CNC para realizar su tarea, los programas mĆ”s destacados son:
CONTROL TODO EN UNO
Mach
Mach 3 y Mach 4 son dos software de control bastante populares para Windows (con licencia de pago, con ediciĆ³n Hobby mĆ”s barata y una cara para uso Industrial). Permiten controlar los movimientos de la mĆ”quina CNC mediante una interfaz grĆ”fica. AdemĆ”s, podrĆ”s usar un add-on denominado LazyCAM para convertir DXF, BMP, JPG y HPGL a G-Code. Se puede conectar a la mĆ”quina mediante puerto paralelo, Ethernet, y tambiĆ©n USB, pero no en tiempo real.
LinuxCNC
LinuxCNC es un software de control desarrollado bajo licencia libre y de cĆ³digo abierto para la plataforma Linux. Es totalmente gratuito y permite controlar hasta 9 ejes simultĆ”neamente, con compatibilidad para USB, aunque algo lenta, y tambiĆ© compatible con puerto Ethernet y paralelo. Los requisitos de este controlador son bajos, incluso lo podrĆ”s usar en una Raspberry Pi 4 y superiores. Por otro lado, tiene una interfaz grĆ”fica intuitiva y tiene gran cantidad de funciones para controlar los movimientos. Se puede personalizar, y tiene una gran comunidad online.
TurboCNC
TurboCNC es un software desarrollado por Dak Engineering. Es bastante bueno y en este caso es para sistemas operativos MS-DOS. Tiene una comunidad de usuarios activa, y puede controlar hasta 8 ejes de forma simultĆ”nea. Tiene un editor de cĆ³digo built-in, y tiene una buena cantidad de funciones.
HeeksCNC
HeeksCNC es un software de cĆ³digo abierto, gratuito, y especialmente diseƱado para sistemas tipo Unix, como macOS y Linux, aunque tambiĆ©n es compatible con Windows. Requiere tambiĆ©n instalar paquetes adicionales como HeeksCAD, OpenCASCADE o OCE (OpenCASCADE Community Edition), y wxWidgets. Este software es bastante completo, incluyendo funciones para CAD, CAM y control.
G-CODE SENDER INDEPENDIENTE
Universal G-Code Sender (UGS)
Universal Gcode Sender (UGS) es otro conocido software de control CNC gratuito y de cĆ³digo abierto. Se hizo muy popular por su gran cantidad de funciones y por su facilidad de uso. Es muy amigable, por lo que puede ser una buena elecciĆ³np ara principiantes. Permite manipulaciĆ³n de G-Code y controlar los ejes por separado, como por ejemplo solo el Z, sin tener que controlar XY. Se incluye en un ejecutable JAR (Java), por lo que puede funcionar en Linux, MacOS, Windows, e incluso en placas SBC como la Raspberry Pi.
OpenBuilds Control
El mismo desarrollador de OpenBuilds CNC tambiĆ©n ha creado este software de control aconsejable para DIY. Creado por Peter Van Der Walt, fundador de LaserWeb. Te permitirĆ” disponer herramientas para esta aplicaciĆ³n y funciona con Linux, macOS, y Windows. Puede controlar router CNC y mĆ”quinas CNC, trabajando con herramientas lĆ”ser, plasma, chorro de abua, etc. TambiĆ©n debes saber que es de cĆ³digo abierto, gratis, y con una intuitiva GUI.
GRBL Candle
GRBL Candle es un software gratuito para el control CNC para routers basados en placas GRBL. Es muy simple, y ofrece una buena experiencia. PrĆ”ctico para makers y proyectos DIY por su accesibilidad y sencillez, haciĆ©ndolo apto hasta para principiantes. No obstante, tambiĆ©n tiene parĆ”metros avanzados que podrĆ”s ajustar si lo quieres. Es compatible con Windows y Linux, y se apoya sobre la biblioteca Qt para el visualizador. Por desgracia, no soporta rotaciĆ³n de eje y tampoco compensaciĆ³n.
PlanetCNC
PlanetCNC es otro excelente software para routers CNC, gratuito, y que necesitarƔ tener un controlador con una licencia vƔlida. Este software permite manipular G-Code, y permitir el control adecuado. Tiene una fantƔstica flexibilidad, compatible con formatos Gerber, DXF, NC, y PLT/HPGL. Puede transmitir por USB y es compatible con Windows, macOS, Linux, y tambiƩn con la Raspberri Pi.
UCCNC
UCCNC es un visualizador en tiempo real 3D y muy poderoso controlador que soporta controladores de movimiento como el UC400ETH, UC300ETH, UC300, UC100 y AXBB-E. Trabaja bastante bien con mƔquinas de hasta 6 ejes, y es muy eficiente y permite ajustar bastantes parƔmetros. Es compatible con archivos DXF, es de pago, y compatible con Windows.
ChiliPeppr
ChiliPeppr es un software de control para CNC basado en navegador web, por lo que podrĆ”s trabajar con el G-Code desde diferentes sistemas. Este programa es compatible con TinyG, Lua y GRBL, es fĆ”cil y solo necesitarĆ” instalar el driver de la mĆ”quina CNC conectada. Es gratuito, y de cĆ³digo abierto.
OpenCNCPilot
Otro proyecto de cĆ³digo abierto y gratutio. OpenCNCPilto es una herramienta de control con posibilidad de trabajar con este tipo de mĆ”quinas para mĆŗltiples tareas, incluso para PCBs para el sector de la electrĆ³nica. No necesita nada mĆ”s adicional para operar, es sencillo, soporta firmware GRBL, conexiĆ³n TCP, y compatible con Windows.
FIRMWARE
GRBL
GRBL es un firmware de cĆ³digo abierto para controlar placas Arduino UNO (ATmega328P). Este firmware permite conexiĆ³n USB y no necesita puerto paralelo como otros, por lo que es su gran ventaja. Es gratuito y fue desarrollado inicialmente para fresado CNC, aunque ahora puede usarse para otras mĆ”quinas. La limitaciĆ³n actual es la de controlar hasta 3 ejes y no mĆ”s. Es popular en cuanto a makers y puede funcionar para mĆ”quinas Carbide 3D, BobsCNC, OpenBuilds, Spark Concepts, etc.
Marlin
Marlin es un firmware CNC famoso y de cĆ³digo abierto. Pueden controlar de forma adecuada una mĆ”quina CNC (MPCnC-Mx) y puede ser compilado mediante Android IDE. Entre las caracterĆsticas destacan que soporta Arduino Mega 2560 + Ramps v1.4 y Teensy, permite doble control en ejes X e Y para motores, doble final de carrera en XY, hasta 32 micropasos, y tambiĆ©n permite controlar los pasos por vuelta de los husillos en el eje Z.
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