El otro molino es otra cosa

Lo admitiré. Cuando vi el Othermill por primera vez pensé que era simplemente otro molino con hardware chino barato en su interior vendido como premium. Me avergüenza decir que incluso hablé un poco mal del tema. Me dio otra oportunidad de volver a aprender que siempre debo investigar antes de ser un imbécil, verificar mis suposiciones minuciosamente y, aun así, no es recomendable. Other Machine Company tuvo la amabilidad de dejarme pasar por su oficina en Berkeley, California. [Danielle], la directora ejecutiva, me guió a través del diseño de la planta, así como de los desafíos que plantea la operación.

Othermill es una máquina seria y con el reciente lanzamiento de Othermill Pro, solo está mejorando. Los componentes no son baratos. Esto es algo que podría ser más obvio, pero está hecho casi en su totalidad con piezas de origen estadounidense, incluidos los motores paso a paso personalizados. No hay rodamientos de bolas que empiecen a hacer ruidos extraños en un año. Ahora puede cortar trazas de 6 mil en una PCB durante todo el día. Para ponerlo en perspectiva. La Othermill Pro cuesta un tercio del precio de una máquina equivalente de LPKF y tiene las mismas capacidades.

Othermill comenzó como una subvención DARPA investigada en Otherlab. Querían un CNC barato, duradero y fácil de entender para cada aula, algo con las mismas capacidades que una cortadora láser pero sin gases tóxicos ni peligro de incendio. El resultado fue una máquina de aspecto bastante extraño. La máquina funcionaba exactamente como una cortadora de vinilo, con un husillo en lugar de una cuchilla. Las hojas se introducen en los rodillos y mueven el material hacia adelante y hacia atrás hasta que se termina. Tengo algunas dudas sobre el diseño pero [Danielle] me aseguró que funcionó bastante bien. Como tiene un doctorado y es directora ejecutiva de una empresa de máquinas CNC, me incliné a creerle.

Sin embargo, esta máquina no es la máquina que vemos hoy. El gobierno, caprichoso como siempre, vio un botón más nuevo y brillante en el suelo y se acercó contoneándose, soltando el proyecto de investigación de Othermill de sus pegajosos dedos mientras avanzaba. Con casi todos sus fondos agotados, Other Machine Co debería haberse dado por vencido; en lugar de eso, se reestructuraron, aceptaron algunos trabajos solo para mantener las luces encendidas y trabajaron para lograr un Kickstarter.

La siguiente versión de su máquina, y la que se mostró en el vídeo de Kickstarter, comenzó su transformación en el Othermill que vemos hoy. Curiosamente, al principio la máquina no tenía tornillos. Esta fue una buena elección de diseño y tenía algunas ventajas, pero no suficientes, sobre el uso de sujetadores. El mecanizado era más caro y el mantenimiento de la máquina era más difícil.

A lo largo del desarrollo hasta la versión final de Kickstarter, la máquina recibió muchas actualizaciones. Le crecieron mangos. Obtuvo un volumen de construcción cerrado. Los cables estaban muy bien gestionados. Además de eso, agregaron una pila de software realmente buena. El nivel de pulido es impresionante.

Al final, esto funcionó. Other Machine Co no se hundió. Se abrió camino hasta alcanzar suficiente independencia financiera como para separarse de Otherlab y tener sus propias instalaciones en Berkeley.

Para el aficionado que se topa con el Othermill, es difícil entender por qué cuesta lo que cuesta. Ebay tiene esas fresadoras CNC 3020 de China por un tercio del precio. ¿Por qué alguien debería gastar el dinero extra en una máquina con especificaciones en papel muy similares? Esas especificaciones son buenas, pero todas las especificaciones se escriben cuando las estrellas están alineadas, el ingeniero jefe acaba de pasar tres días ajustando el dispositivo, el marketing está un poco borracho y el director ejecutivo está irritable.

Las especificaciones en papel le darán una indicación de qué esperar, pero evaluar el rendimiento en el mundo real le dará la verdad. Incluso las máquinas CNC de primera línea con exactamente las mismas especificaciones pueden comportarse de manera diferente en cuanto a corte, ruido, vibración, acabado superficial, velocidad y más. Si este no fuera el caso no pasarían horas interminables molestando a las empresas con el vendedor. Simplemente publicarían el precio más bajo y la gente compraría.

La vibración es algo sutil en las máquinas CNC. Por su naturaleza, la máquina hace mucho ruido, arroja virutas y, en general, ensucia. Si coloca un buen CNC junto a uno malo equivalente y los ejecuta uno al lado del otro con las mismas configuraciones, a menudo será difícil detectar una diferencia realmente obvia desde el principio. Sin embargo, cuando llega el momento de unir dos piezas o inspeccionar el acabado superficial de la pieza, la verdad se vuelve obvia. La vibración importa.

Es realmente fácil ver el efecto de la vibración en una impresora 3D, una máquina hermana, como muestra la imagen de la derecha. Todas las fuerzas dinámicas sobre el marco se suman a un zumbido repetible en el plástico. De hecho, puedes ver los nodos y antinodos en la pared de la impresión. Al cambiar la configuración de velocidad y aceleración, el usuario puede reducir estas fuerzas en una impresora hasta que la impresión quede suave.

Ahora, si a esto le sumamos una fresa giratoria que ve una carga intermitente de diferentes magnitudes dependiendo de un conjunto completo de variables, desde el tipo de material hasta la fase de la luna, el problema con la vibración en una fresadora CNC se vuelve más fácil de ver.

Mencionando nuevamente el molino 3020, aquí hay un excelente video en cámara lenta del husillo desviándose y vibrando ocasionalmente hasta llegar a cero. Sería muy difícil detectar este comportamiento a simple vista. Tenga en cuenta que este dispositivo promete prácticamente la misma precisión posicional que el Othermill; sin embargo, a menudo se desvía más de 0,01 pulgadas de las cargas en el husillo.

El eje del 3020 es una carcasa de cojinete fundida y ligeramente mecanizada que se ajusta a presión en la parte delantera de una carcasa de motor sin escobillas. Cualquier vibración que se produzca dentro del motor va directamente a la pieza. Además, la carcasa de chapa laminada no tiene suficiente metal para resistir adecuadamente las fuerzas. Este vídeo explica cómo algunos defectos de diseño graves en estos husillos pueden provocar un gran desgaste. También menciona que es posible arruinar estos husillos en unas 4 horas con cortes propios de una fresadora. Hay una razón por la que la mayoría, pero no todos, los vendedores del mercado son grabadores CNC en lugar de fresadoras.

El Othermill tiene una carcasa de husillo mecanizada a medida con un collar de primera línea que sujeta la broca. El husillo tiene un juego de rodamientos de bolas de precisión que combinan correctamente y están precargados adecuadamente.

El motor se desacopla de la acción de la fresa mediante el uso de una transmisión por correa en lugar de una transmisión directa. Estas correas deben seleccionarse cuidadosamente y eventualmente se desgastarán por el calor y el estrés mecánico del funcionamiento diario. Esta pequeña compensación (las correas son baratas y fáciles de reemplazar) vale la pena. El Othermill también consiguió recientemente que se les fabricara un motor de husillo personalizado, que ofrece un rendimiento más alto y más silencioso que el motor R/C que usaban antes. Me han dicho que su nuevo motor cumple con el mismo estándar de equilibrio dinámico que un disco duro.

Todo esto se suma a un husillo silencioso, preciso, duradero y que puede soportar una cantidad de carga sorprendente para una máquina tan pequeña. La desviación real de este husillo es significativamente menor que la del husillo chino.

Muy bien, pero el molino chino es de aluminio y el otro es simplemente un plástico de mierda. Seguramente el aluminio es un material superior para un molino. Esto no es verdad.

El marco Othermill está construido a partir de HDPE mecanizado. Dependiendo de la aleación de aluminio con la que se compare, el HDPE puede ser más resistente que el aluminio y al mismo tiempo ofrecer muchas ventajas distintas.

El HDPE amortigua más que el aluminio. Todas estas pequeñas vibraciones se suman en la máquina. El HDPE es capaz de convertir algunas de esas vibraciones en calor. El aluminio, en cambio, transfiere la mayoría de esas vibraciones de forma rígida, actuando como un resorte. Esto significa que las fuerzas y oscilaciones del corte y el movimiento de la máquina tienen que ir a alguna parte. Normalmente esto ocurre en las juntas de la máquina; Esa es la fresa y los rodamientos. Esto puede causar cualquier cosa, desde un acabado superficial deficiente hasta fallas prematuras de la máquina si no se maneja adecuadamente. Para Othermill esto resulta en un funcionamiento más silencioso y preciso.

También aprovechan inteligentemente la mayor flexibilidad del plástico utilizando una junta flexible para alinear las varillas lisas. Una varilla se mantiene fija en el marco y la otra puede moverse de izquierda a derecha, pero no hacia arriba o hacia abajo en el otro extremo. En realidad, se trata de una construcción muy rígida en comparación con las cargas que verá la máquina y evita cualquiera de los problemas de fricción desalineada o desgaste prematuro que puede ocurrir con una configuración de rodamiento de guía lineal.

El HDPE es mucho más ligero que el aluminio. Esto es bueno para el carro del husillo y otros componentes móviles del molino, así como para la portabilidad del molino. Cuanto más pesados ​​sean los carros, mayores serán las fuerzas dinámicas sobre el bastidor. El diseño de pórtico del molino chino mueve un peso enorme para una máquina tan pequeña. Esto provocará mucha vibración, ruido y más deflexión cuando la máquina se desplace rápidamente.

Por supuesto, como se ve en el conjunto del husillo anterior, donde se necesitan las propiedades más rígidas del aluminio, Other Machine Co lo ha elegido como material. El HDPE sería una carcasa de husillo terrible. Se expande demasiado cuando hace calor. Se desvía demasiado para mantener el rumbo con precisión.

El HDPE es más barato que una aleación de aluminio equivalente. Esto reduce el costo de la máquina. Como el plástico es más barato, pueden utilizar más. Sólo en volumen, el otro molino utiliza significativamente más material en su estructura que el molino 3020. Esto da como resultado un bastidor muy resistente, ligero y cerrado para la máquina.

El HDPE no sólo es más barato, sino que se corta como mantequilla en una máquina correctamente configurada. Esto les permite realizar cortes muy complejos que simplemente serían demasiado costosos en metales. Como veremos más adelante. Incluso pueden permitirse el lujo de cortar ranuras en las paredes de la máquina para un enrutamiento de cables muy ordenado.

Con un marco y un husillo sólidos, el único elemento mecánico que contribuye significativamente a comparar son los mecanismos de movimiento lineal de las respectivas máquinas CNC. El molino 3020 es algo famoso por ofrecer ocasionalmente husillos de bolas y guías lineales en su rango de precios. Sin embargo, un husillo de bolas es un objeto muy difícil de fabricar y, como muchos han experimentado, no vale mucho si no gira.

Los molinos 3020 varían según el vendedor. Algunos ofrecen husillos ACME, otros ofrecen, normalmente, husillos de bolas rectificados o laminados de precisión C7. Esta complejidad adicional del husillo de bolas en un molino tan pequeño no es necesariamente un punto de venta. Una de las ventajas de los husillos de bolas, especialmente en máquinas más grandes, es la menor fricción bajo carga. Sin embargo, estas máquinas más grandes tienen accionamientos tan grandes y mueven pesos tan sustanciales que cosas como la inercia del tornillo y la vibración y el ruido de ellos se vuelven insignificantes. Normalmente, los husillos de bolas también están más protegidos de las partículas generadas durante el fresado que los molinos 3020.

El Othermill utiliza tornillos de avance laminados de precisión recubiertos de teflón de una empresa estadounidense, Koco motion. Combinados con una tuerca de avance anti-retroceso adecuada, pueden igualar el rendimiento de un husillo de bolas C7 sin ninguno de los complejos inconvenientes del husillo de bolas. El revestimiento de teflón elimina la mayor parte de la diferencia de fuerza motriz entre los dos.

Mientras que tanto el Othermill como el 3020 utilizan guías lineales redondas, el 3020 normalmente emplea rodamientos de rodillos, mientras que el Othermill utiliza casquillos de acetal impregnados de teflón, más caros. Estos casquillos no sólo son igual o más precisos cuando están precargados correctamente. Nuevamente, tienen considerablemente menos problemas de ruido, desgaste, mantenimiento y vibración que los elementos de rodillo. Esto es visible en un video comparativo a continuación.

Se puede suponer fácilmente que un molino de 600 dólares tendrá componentes electrónicos muy baratos. La electrónica de todos estos molinos está diseñada para funcionar en una computadora de puerto paralelo. Entonces, junto con su compra, tendrá que encontrar una computadora suficientemente antigua para ejecutar el software, Mach 3, para este molino. (LinuxCNC también es posible).

Aparte del mayor consumo de energía y el mayor ruido debido a una frecuencia PWM más baja, ni Mach 3 ni Linux CNC actualmente admiten la aceleración S Curve sin un pirateo serio. Como muestra este vídeo, esto puede marcar una gran diferencia para una máquina en movimiento. No sólo la carga sobre la herramienta será más uniforme, sino que la máquina vibrará menos.

TinyG también es una placa probada y con mucho soporte. El molino chino vendrá con componentes electrónicos que han pasado por los más pesados ​​conteos de granos con solo las pruebas más superficiales. Es probable que se rompan con un uso normal. Hemos cubierto la experiencia de un usuario con la electrónica del molino 3020. Una de las primeras cosas que tuvo que hacer fue reemplazar completamente la fuente de alimentación. También fue necesario investigar y piratear un poco para habilitar funciones, como el control de rpm del husillo, que deberían estar habilitadas.

Por último, las conexiones eléctricas son más fiables en Othermill. El 3020 generalmente corta longitudes de cable que deben enrutarse y terminarse en el conector DIN más barato posible que puedan encontrar. Se trata de conexiones poco fiables para una fresadora.

Con el objetivo de Othermill de ser una máquina portátil, se ha invertido mucho trabajo en tener el cableado correcto encaminado y terminado correctamente. Hay mucho trabajo que se puede hacer en esto. Por ejemplo, si simplemente intenta utilizar un cable estándar de Belkin Telecom o un cable plano para una máquina CNC, rápidamente encontrará que los cables rompen la conexión de forma intermitente (¡Mirando a su Makerbot!) dondequiera que se muevan. El cableado debe diseñarse para aplicaciones flexibles o se romperá. Esto cuesta dinero, las empresas hacen de todo, desde formaciones plásticas especiales y complicadas trenzas de alambre hasta poner polvo de teflón entre los conductores para lograr un cable flexible.

La diferencia final es de control de calidad. La fábrica de importación definitivamente necesitará algo de trabajo por parte del usuario final para acercarse a las especificaciones prometidas. Hemos visto a usuarios hacer cualquier cosa, desde reemplazar todos los componentes electrónicos hasta reemplazar el eje por uno más caro. Es probable que la máquina esté descuadrada y ajustar una de estas máquinas puede resultar bastante difícil.

Como ocurre con la mayoría de los productos de gama alta o de fabricación nacional, el Othermill pasa por muchas más pruebas y calibraciones antes de salir de fábrica. El molino se desplaza y la base se fresa para que quede exactamente en escuadra con el recorrido de la máquina. Se revisa toda la electrónica y se rastrea todo. Other Machine Co ofrece otro nivel de soporte que el que se puede obtener de un fabricante chino.

Othermill merece una mención final por su software, especialmente para PCB. Es uno de los puntos de venta que más promocionan. Habiéndolo visto en acción. Definitivamente funciona como se anuncia y, especialmente, le facilitará la vida a alguien si está fabricando placas de circuito.

Sin embargo, en el caso del trabajo normal con una máquina, LinuxCNC o Mach3 no son tan difíciles de dominar. Al fin y al cabo, poseer un CNC de cualquier tipo todavía requiere un poco de conocimientos técnicos y la capacidad de leer documentación. Una vez que esté todo configurado, básicamente es hacer clic y listo para ambos.

Al final del día, todo esto da como resultado una máquina que cortará de la misma manera siempre. Como beneficio adicional, también será significativamente más silencioso que otras opciones. Pude sentarme junto a uno mientras realizaba una operación de enrutamiento de una placa de circuito sin protección auditiva. Una máquina construida correctamente es duradera; Hasta ahora he visto cuatro Othermills en libertad y todos han estado en uso intensivo. Pueden fresar una amplia variedad de materiales con precisión, con un mantenimiento ocasional deberían durar mucho tiempo antes de sufrir una falla importante.

Las fábricas importadas, por otra parte, en teoría pueden incorporarse a las mismas especificaciones que las otras fábricas (cumpliendo así las especificaciones que prometen). Sin embargo, supondrá una importante inversión de tiempo y dinero.

La ingeniería mecánica es una bestia completamente diferente. Fue interesante, mientras realizaba la investigación para este artículo, ver cómo incluso algunas suposiciones que tenía antes de escribirlo eran menos correctas de lo que imaginaba. Pensé que un husillo de bolas de cualquier clase eclipsaría a una rosca ACME, por ejemplo. Estoy seguro de que hay muchos de ustedes con experiencia y educación que superan la mía. Esperando los comentarios.

Descargo de responsabilidad: en busca de algo para escribir, le pregunté a Other Machine Co. si podía visitar sus oficinas. En este momento no soy propietario de Othermill ni Othermill me ha brindado ningún tipo de ayuda por escribir este artículo. Todas las opiniones, subjetivas y objetivas, en este artículo son mías como ingeniero en activo que escribe para La-Tecnologia. La-Tecnologia vende Othermill en su tienda y tiene uno en el laboratorio de diseño de Supply Frame, pero eso no está relacionado con mi escritura. Creo que es bastante grosero que a nadie se le haya ocurrido al menos ofrecerme una bolsa de dinero en efectivo de tamaño cómico (para rechazar, por supuesto) por una reseña positiva. Es simplemente educado.