🛠️ Manual Prático de CNC

Guia de utilização da CNC no dia a dia — desde a montagem do hardware até a execução de projetos.

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📋 Sumário

• Hardware
• Software
• Calibrando a CNC
• Gerando o G-Code
• Ligando a CNC
• Executando seu Projeto sem Falhas
• Dicas de Desenho de Circuito Eletrônico

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Hardware

Lista de componentes necessários para o funcionamento da CNC:

#	Componente	Descrição
1	Motor de Passo (Nema 17 - 4kgf)	Responsável pelo movimento dos eixos. Verificar o datasheet para ordem e posição dos fios antes de conectar ao Shield.
2	CNC Shield 3.0	Centraliza e organiza todas as conexões da CNC. Controla motores (via drivers), fins de curso, autonivelamento, acionamento automático e micropassos (¼, ⅛, 1/16, 1/32). Ordem de ligação dos motores: AA'B'B ou BB'A'A.
3	Driver DRV8825	Controla a corrente em cada fase dos motores de passo (até 2A por fase). Para configurar, utilizar a equação: Vref = Imax × 8 × Rs. Medir Vref com multímetro no GND e no potenciômetro do driver.
4	Chave Fim de Curso	Chave mecânica que sinaliza quando um eixo atingiu seu limite. Conectar em normalmente aberto nas entradas X+, X-, Y+, Y-, Z+, Z- do Shield.
5	Retífica	Ferramenta responsável pelo trabalho (corte, furo, obstrução). O tipo de ponta/broca define o trabalho a realizar.
6	Módulo Relé	Permite o acionamento automático da retífica. Alimentar com 5V e conectar o pino In ao pino SpnEn do Shield. Sem ele, a retífica deve ser ligada/desligada manualmente.
7	Ponteira de Prova	Usada para o autonivelamento. Conectar uma ponteira no terra/ground e a outra no pino SCL do Shield.

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Software

Serão utilizados 3 softwares e gravado 1 firmware no microcontrolador.

Firmware: GRBL

1. Baixe a última versão do GRBL no GitHub.
2. Descompacte e localize o arquivo config.h dentro da pasta grbl.
3. Edite o arquivo config.h:
   • Comentar (adicionar //) a linha 247
   • Descomentar (remover //) a linha 173
4. Salve o arquivo, compacte a pasta grbl e adicione como biblioteca no Arduino IDE.
5. Abra o Arduino IDE, conecte o Arduino (Uno ou Nano) via serial e faça o upload do GRBL.

Softwares Utilizados

Software	Função
Arduino IDE	Gravação do firmware GRBL no microcontrolador.
FlatCAM	Geração do G-Code a partir dos arquivos Gerber (CAD eletrônico).
bCNC	Interface de controle entre o computador e a CNC. Permite controlar e acompanhar todo o processo.

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Calibrando a CNC

Cálculo Step/mm

Configurar os parâmetros $100, $101 e $102 no GRBL via Universal G-Code Sender, utilizando a fórmula:

Para fuso/barra roscada:

K_xyz = (Mr × (1/Sm)) / Br

Para correia/polia:

K_xyz = (Mr × (1/Sm)) / Pc

Variável	Descrição
K_xyz	Fator de calibração dos eixos X, Y e Z (step/mm)
Sm	Configuração de micropassos da CNC Shield (¼, ⅛, 1/16, 1/32)
Mr	Passos por revolução do motor (geralmente 200, ver datasheet)
Br	Deslocamento em mm por revolução da barra roscada/fuso
Pc	Pitch da correia × número de dentes da polia (ex: correia GT2 = 2mm, polia GT2 = 20 dentes → Pc = 40mm)

Teste Prático

Após atualizar as configurações do GRBL:

1. Fixe uma caneta ou lápis no eixo Z.
2. Ordene à CNC percorrer 10 cm.
3. Meça o deslocamento real com um paquímetro.
4. Ajuste o fator de calibração até que o valor comandado seja igual ao valor medido.

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Gerando o G-Code (.nc)

Fluxo para geração do G-Code de um circuito eletrônico (usando Proteus + FlatCAM):

1. No Proteus, com o esquemático e PCB prontos, exporte os arquivos Gerber (Output > Generate Gerber/Excellon Files).
2. Confirme as configurações: rotação X Horizontal, reflexão Mirror, unidades Metric (mm), formato RS274X.
3. Descompacte o arquivo CADCAM gerado e abra o FlatCAM.
4. File > Open Gerber… → abra o arquivo Bottom Copper.GRB.
5. File > Open Excellon… → abra o arquivo Drill.DRL.
6. Na aba Project, clique em Bottom Copper.GBR → aba Selected:
   • Tool dia: 0.25 | Width: 1 | Pass overlap: 0.15
   • Clique em Generate Geometry.
7. Na aba Project, clique em Drill.DRL → aba Selected:
   • Cut Z: -2.2 | Travel Z: 2.0 | Feed rate: 90.0
   • Clique em Generate.
8. Clique em Bottom Copper.GBR_iso → aba Selected:
   • Cut Z: -0.125 | Travel Z: 2 | Feed Rate: 38 | Tool dia: 0.25
   • Clique em Generate.
9. Para cada arquivo _cnc gerado, vá em Selected > Export G-Code e salve:
   • Drill.DRL_cnc → salvar como furos-placa.nc
   • Bottom Copper.GBR_iso_cnc → salvar como trilhas-placa.nc

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Ligando a CNC

⚠️ Antes de ligar a fonte, sempre verifique:

• Curtos: Nenhum fio conectado ao Shield deve estar em curto-circuito.
• Limites dos eixos: Certifique-se de que nenhum eixo está na posição limite ao iniciar.
• Comandos pendentes: Aguarde o fim de qualquer comando em execução e limpe os dados de posicionamento (X, Y, Z).

Brocas

Para fabricação de circuitos eletrônicos, são necessários ao menos dois tipos de brocas:

Broca	Uso
Broca em V 30° (broca #1)	Fresamento das trilhas do circuito
Broca 0.7mm (broca #2)	Furação para os componentes

⚠️ Cuidado: Ambas as brocas quebram com facilidade. Verifique sempre velocidade e distância de movimentação antes de executar.

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Executando seu Projeto sem Falhas

Autonivelamento

1. Fixe a placa de fenolite na base da CNC e coloque a broca #1 na retífica.
2. Conecte as ponteiras de prova: uma na superfície de cobre da placa e a outra na broca #1.
3. Abra o bCNC, conecte o cabo serial e clique em Abrir.
4. Na aba Controle, clique em Destravar. Reposicione a retífica próxima a uma extremidade da placa e clique em XYZ=0.
5. Na aba Sonda > Sondagem de Nível, preencha os valores Min/Max de X, Y e Z conforme o tamanho da placa e defina a quantidade de pontos (N) por linha/coluna. Clique em Scanear.
6. Após o escaneamento, clique em Zero e salve o arquivo como nome.probe.
7. Para cada projeto, repita este processo. Abra o arquivo .nc e em seguida o arquivo .probe correspondente.

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Dicas de Desenho de Circuito Eletrônico

Malha de Ground

• Configurar no Proteus com as seguintes propriedades:
  • Net: GND=POWER
  • Layer: Bottom Copper
  • Boundary e Relief: T30
  • Type: Solid | Step: 25th
  • Clearance: 25th
  • Habilitar: Relieve Pins, Suppress Islands, Lock to Board Edge, Exclude Board Edge

Through Hole Pad

• Para transistores e componentes com pouco espaço entre terminais, é possível e recomendável utilizar pads de até o tamanho 90-40.

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📁 Arquivos Necessários por Projeto

projeto/
├── trilhas-placa.nc    # G-Code das trilhas
├── furos-placa.nc      # G-Code dos furos
└── nome.probe          # Dados do autonivelamento

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Manual baseado no documento "Como utilizar a CNC no dia a dia".