El otro molino es otra cosa

Lo admitiré. Cuando vi el Othermill por primera vez, pensé que era solo otro molino con hardware chino barato en el interior vendido como premium. Me avergüenza decir que incluso lo hablé un poco. Me dio otra oportunidad de volver a aprender que siempre debo hacer mi investigación antes de ser un idiota, verificar mis suposiciones a fondo, e incluso entonces no es recomendable. Other Machine Company tuvo la amabilidad de dejarme pasar por la oficina en Berkeley, California. [Danielle], la directora ejecutiva, me guió a través del diseño de la planta, así como también de los desafíos en el funcionamiento de la operación.

El Othermill es una máquina seria, y con el reciente lanzamiento del Othermill Pro, solo está mejorando. Los componentes no son una ganga. 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 cojinetes de bolas que comiencen 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. El Othermill Pro cuesta un tercio del precio de una máquina equivalente de LPKF y tiene las mismas capacidades.

The Othermill comenzó como una subvención de 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. Resultó en una máquina de aspecto bastante extraño. La máquina funcionaba exactamente como una cortadora de vinilo con un husillo en lugar de una cuchilla. La hoja de material se alimentaba a los rodillos y movía el material de un lado a otro hasta que se terminaba. 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, dejando caer el proyecto de investigación de Othermill de sus dedos pegajosos mientras corría. Con casi toda su financiación agotada, Other Machine Co debería haberse dado por vencida, en lugar de eso, se reestructuraron, aceptaron algunos trabajos solo para mantener las luces encendidas y trabajaron para lograr un Kickstarter.

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

A lo largo del desarrollo hasta el lanzamiento final de Kickstarter, la máquina recibió muchas actualizaciones. Creció manijas. Tiene un volumen de construcción cerrado. Los cables estaban muy bien gestionados. Además de eso, agregaron una pila de software realmente agradable. El nivel de pulido es impresionante.

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

Para el aficionado que tropieza con el Othermill, es difícil entender por qué cuesta lo que cuesta. Ebay está lleno de esos molinos CNC 3020 de China por un tercio del precio. ¿Por qué alguien debería dejar el dinero extra en una máquina con especificaciones en papel muy similares? Esas especificaciones son buenas, pero todas las especificaciones están escritas 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 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 la misma configuración, a menudo le resultará difícil detectar una diferencia realmente obvia desde el principio. Sin embargo, cuando llega el momento de unir dos piezas o inspeccionar el acabado de la superficie de la pieza, la verdad se hace evidente. La vibración importa.

Es muy 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 en el marco se suman a un zumbido repetible en el plástico. De hecho, puede 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 salga uniforme.

Ahora, agregue una fresadora giratoria que vea una carga intermitente de diversas magnitudes dependiendo de un montón de variables, desde el tipo de material hasta la fase de la luna, y 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 que ocasionalmente se desvía y vibra de regreso 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 husillo en el 3020 es una carcasa de cojinete fundida y ligeramente maquinada que se ajusta a presión en la parte delantera de una carcasa de motor sin escobillas. Cualquier vibración producida dentro del motor va directamente a la pieza. Además, la carcasa de chapa laminada no tiene suficiente metal para proporcionar un agarre adecuado contra las fuerzas. Este video explica cómo algunas fallas graves de diseño en estos husillos pueden provocar un gran agotamiento. También menciona que es posible arruinar estos husillos en unas 4 horas con cortes que deberían esperarse de una fresadora. Hay una razón por la cual la mayoría, pero no todos, los vendedores comercializan estos son grabadores CNC en lugar de molinos.

El Othermill tiene una carcasa de husillo mecanizada a medida con una pinza de primera línea que sujeta la broca. El husillo tiene un juego de cojinetes de bolas de precisión correctamente emparejados que están debidamente precargados.

El motor está desacoplado de la acción de la fresa utilizando una transmisión por correa en lugar de una directa. Estas correas deben seleccionarse cuidadosamente y eventualmente se desgastarán por el calor y el estrés mecánico de la operación diaria. Esta pequeña compensación (las correas son baratas y fáciles de reemplazar) vale la pena. The Othermill también obtuvo recientemente un motor de husillo personalizado para ellos, 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 una unidad de disco duro.

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

Está bien, pero el molino chino es de aluminio y el Othermill es solo un plástico de mierda. Seguramente el aluminio es un material superior para un molino. Esto no es verdad.

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

El HDPE humedece más que el aluminio. Todas estas pequeñas vibraciones se suman en la máquina. El HDPE puede 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 movimiento de la máquina tienen que ir a alguna parte. Por lo general, 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 el Othermill, esto da como resultado una operación más silenciosa y precisa.

También utilizan inteligentemente la mayor flexibilidad del plástico al usar una junta compatible para alinear las varillas lisas. Una barra se mantiene fija en el marco y la otra puede moverse de izquierda a derecha, pero no hacia arriba y hacia abajo en el otro extremo. Esta es en realidad una construcción muy rígida en comparación con las cargas que la máquina verá y evita cualquier problema de fricción estática fuera de alineación o desgaste prematuro que puede ocurrir con una configuración de cojinete de guía lineal.

El HDPE es mucho más ligero que el aluminio. Esto es algo 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, más fuertes serán las fuerzas dinámicas en el bastidor. El diseño de pórtico del molino chino está moviendo un peso enorme para una máquina tan pequeña. Esto causará mucha vibración, ruido y más deflexión cuando la máquina se desplace rápidamente.

Por supuesto, como se ve en el ensamblaje del husillo anterior, donde se necesitan las propiedades más rígidas del aluminio, Other Machine Co lo ha elegido como material. HDPE sería una carcasa de husillo terrible. Se expande demasiado cuando está caliente. Se desvía demasiado para sujetar un rodamiento con precisión.

El HDPE es más económico que una aleación de aluminio equivalente. Esto reduce el costo de la máquina. Como el plástico es más barato, pueden usar más. Solo en volumen, el otro molino usa significativamente más material en su estructura que el molino 3020. Esto da como resultado un marco muy fuerte, liviano y cerrado para la máquina.

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

Con un marco sólido y un husillo, el único elemento mecánico que contribuye significativamente que queda para 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 entre vendedores. Algunos ofrecen tornillos de avance ACME, otros ofrecen, por lo general, tornillos de bolas rectificados o laminados con 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 están moviendo pesos tan sustanciales que cosas como la inercia del tornillo y la vibración y el ruido de ellos se vuelven insignificantes. Por lo general, los husillos de bolas también están más protegidos de las partículas generadas por la molienda que en los molinos 3020.

El Othermill utiliza tornillos de plomo laminados con precisión recubiertos de teflón de una empresa estadounidense, Koco Motion. Combinados con una tuerca de avance antijuego adecuada, pueden igualar el rendimiento de un husillo de bolas C7 sin ninguno de los inconvenientes de complejidad 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 usan guías lineales redondas, el 3020 generalmente emplea cojinetes de rodillos, mientras que el Othermill usa los casquillos de acetal impregnados de teflón, que son más caros. Estos bujes no solo son tan precisos o más precisos cuando están correctamente precargados. Ellos, nuevamente, tienen considerablemente menos problemas de ruido, problemas de desgaste, mantenimiento y problemas de vibración que los elementos de rodillos. Esto es visible en un video de comparación a continuación.

Se puede suponer fácilmente que un molino de $ 600 dólares tendrá productos 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 antigua adecuada para ejecutar el software, Mach 3, para este molino. (LinuxCNC también es posible).

Además del mayor consumo de energía, el mayor ruido de una frecuencia PWM más baja, ni Mach 3 ni Linux CNC actualmente admiten la aceleración de la curva S sin una piratería grave. Como muestra este video, esto puede marcar una gran diferencia para una máquina en movimiento. No solo la carga en la herramienta será más uniforme, sino que la máquina vibrará menos.

TinyG también es una placa bien probada con mucho soporte. El molino chino vendrá con componentes electrónicos que han pasado por los más pesados ​​conteos de frijoles con solo las pruebas más superficiales. Es probable que se rompan con el 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 tomó un poco de excavación y piratería para habilitar funciones, como el control de rpm del husillo, que debería haber venido habilitado.

Por último, las conexiones eléctricas son más fiables en el Othermill. Los molinos 3020 suelen ser tramos de cable que deben enrutarse y terminarse en el conector DIN más barato posible que puedan encontrar. Estas son 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 correctamente enrutado y terminado. Hay mucho trabajo que se puede dedicar a esto. Por ejemplo, si intenta usar un cable de telecomunicaciones o un cable de cinta estándar de Belkin para una máquina CNC, encontrará rápidamente 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 trenzas de alambre complicadas hasta poner polvo de teflón entre los conductores para lograr un cable flexible.

La diferencia final es una de control de calidad. La planta 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 costoso. Es probable que la máquina esté descuadrada y ajustar una de estas máquinas puede ser bastante difícil.

Al igual que con la mayoría de los productos de gama alta/fabricados en el país, el Othermill pasa por muchas más pruebas y calibraciones antes de salir de fábrica. El molino se transporta y la cama se muele para que quede exactamente a escuadra con el recorrido de la máquina. Todos los componentes electrónicos están revisados ​​y todo está rastreado. 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 paquete de software, especialmente para PCB. Es uno de los puntos de venta que más promocionan. Habiéndolo visto en acción. Definitivamente funciona como publicidad y especialmente facilitará la vida de alguien si está haciendo placas de circuito.

Sin embargo, en el caso del trabajo normal con máquinas, LinuxCNC o Mach3 no son tan difíciles de dominar. Al final del día, poseer un CNC de cualquier tipo aún requiere un poco de conocimiento técnico y la capacidad de leer documentación. Una vez que todo está configurado, básicamente es hacer clic y listo para ambos.

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

Los molinos de importación, por otro lado, teóricamente pueden tener las mismas especificaciones que el Othermill (por lo tanto, coinciden con las especificaciones que prometen). Sin embargo, vendrá con 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. Atento a los comentarios.

Descargo de responsabilidad: En una búsqueda de algo para escribir, le pregunté a Other Machine Co. si podía visitar sus oficinas. En este momento no poseo un Othermill ni Othermill me ha dado ningún tipo de ayuda por escribir este artículo. Todos los puntos de vista, subjetivos y objetivos, en este artículo son míos como ingeniero en activo que escribe para Hackaday. Hackaday vende el 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 del tamaño de una historieta (para rechazarla, por supuesto) por una reseña positiva. Es solo educado.