CNC casero en Linux

CNC son las siglas de Control Numérico Computarizado (o Computer Numerical Control en inglés), una tecnología que usa computadoras para automatizar máquinas y herramienta y controlar sus movimientos precisos para cortar, perforar, grabar y moldear materiales, revolucionando la fabricación industrial al mejorar la productividad y reducir costos con alta precisión y repetibilidad.

Un CNC es, simplicándolo mucho, el control de una herramienta en los ejes X, Y y Z de las 3 dimensiones mediante un ordenador.

La maquina CNC se controla mediante un hardware que envia a los motores paso a paso hacia donde moverse.

¿Qué es un motor paso a paso?

Un motor paso a paso es un pequeño motor que gira poco a poco, ¡en pasos!
No gira todo de golpe como un ventilador, sino que avanza en pequeños giros

¿Por qué es especial?

• Cada paso es muy preciso.

Podemos indicar que gire 90 pasos a la derecha y lo hace sin equivocarse.

¿Dónde se usan?

• En máquinas CNC para mover el lápiz (plotters), el cortador o el láser.
• En impresoras 3D para mover la boquilla que inyecta el plástico.
• En robots que necesitan moverse con cuidado.

¿Quién le da las órdenes?

Un controlador le dice cuándo y cuánto girar. Y este controlador recibe los datos de un ordenador que tiene el archivo G-code.

Que necesitamos para contruir nuestro propio CNC casero

• Controlador Hardware CNC (2 opciones):
  • Arduino (Interprete de Comandos) + CNC Shield v3 (Controlador de motores PaP y actuadores)
• Placas GRBL con todo integrado

• Motores: Motores PaP (Paso a Paso) que realizan el movimiento en los ejes

• Drivers: Microchips que controlan el motor paso a paso, basicamente podemos usar 2 modelos:
  • A4988
  • DRV8825

• Actuadores/Herramientas: Los dispositivos que podemos conecar a nuestro CNC para realizar la tarea de dibujo, grabado, corte, impresión aditiva. Algunos solo usan 2 ejes de movimiento.

• Ejes: Varillas lisas de desplazamiento, no deben ser huecas, deben ser macizas.
• Rodamientos lineales

• Tornillos de arraste: Varillas con rosca-sin-fin con mecanizado para CNC (velocidad aprox 8 mm por vuelta)
• Tuercas: Tuercas para CNC, se usan en conjunto con sistema backslash para evitar vibraciones y desajustes.

• Sensores de "Fin de Carrera": Para indicar al motor PaP que no puede avanzar más.
• Software para control del hardware-CNC:
  • GRBL (Librerías y Firmaware)
• Software Linux:
  • GCoder Sender: Envia la "ruta gCode" al controlador CNC
  • Conversor: Pasa una imagen u objeto 3D al formato gCode.

Software CNC para Linux

Para enviar la ruta que tiene que trazar en los ejes nuestra máquina CNC, debemos de poder enviarsela comando a comando mediante un software que controle la posicion de desplazamiento, la posición actual o de estado, las señales de activación o apagado a los actuadores, etc. Este software es lo que se denomina G-Code Sender.

Universal G-Code Sender (ugs)

Este software es totalmente gratuito, se ejecuta con Java y tiene versiones para Linux, Linux en ARM , Windows y MacOS. Tambien dispone de una versión agnostica de java que se ejecuta sobre cualquier sistema operativo.
Se puede descargar desde: https://winder.github.io/ugs_website/download/

Puede acceder a Firmware: GRBL, g2Core, FluidNC, TinyG, Smoothieware.
Puede enviar datos usando puertos Serie, puertos USB (serial USB) o incluso por Red.

Para transformar un elemento gráfico o una imagen 3D a una "ruta" en formato gCode es necesario transformarlo, en Linux hay varias formas, alguna de ellas son:

Inkscape + extensión Gcodetools

Ideal si tu imagen es un logo, silueta o contorno.

1. Abre la imagen en Inkscape.
2. Convierte a vector:
   • Path → Trace Bitmap (Trazar mapa de bits).
3. Ajusta nodos si quieres un resultado limpio.
4. Exporta a G‑code:
   • Extensions → Gcodetools → Path to Gcode.

Uso:

• Perfecto para contornos limpios.
• Control absoluto del recorrido.
• Muy útil si luego quieres optimizar trayectorias.

Image to Gcode de LinuxCNC (image-to-gcode)

Instalación:

sudo apt -y install linuxcnc-uspace

Esta herramienta tiene un fallo en el código debido a que referemcoa a librerias numpy de Python de la version 2 en vez la version actual 3.
La corrección del codigo es muy sencilla, como root edita el fichero /usr/bin/image-to-gcode y realiza los siguientes pasos:

1. Localiza la línea que pone plus_inf = numpy.core.Inf y modificala para que ponga:

plus_inf = numpy.inf

2. Localiza la linea que pone tkinter._default_root.destroy() y cambiala por:

        if tkinter._default_root is not None:
            tkinter._default_root.destroy()

Uso:
Llamamos al programa y redirigimos la salida a un fichero al que pondremos las extensión .gcode

image-to-gcode > fichero.gcode

Tambien podemos indicarle directamente el fichero a transformar:

image-to-gcode imagen.png > fichero.gcode

El fichero gcode generado tiene un aspecto parecido a esto:

G21
G0 Z0.0120
G17 G40
G80 G90 G94
S1000 M3
G04 P3
G64 P0.0010
F12.0000
G18
F12.0000
G0 X-0.0534 Y2.5440
G2 X0.000000 Z0.000000 R0.125000
F12.0000
G1 X3.6540
F12.0000
...

Ejemplo de Maquina CNC casera