Mini torno CNC didático

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a validação de um protótipo de mini torno CNC projetado para fins didáticos e de treinamento em laboratório. O principal objetivo foi construir um equipamento funcional, robusto e de baixo custo, capaz de demonstrar de forma prática os conceitos fundamentais da usinagem automatizada. A estrutura do torno foi fabricada em aço carbono SAE 1020, material escolhido por oferecer boa rigidez e resistência mecânica. Já as partes móveis foram produzidas em alumínio 6061-T6, com o propósito de reduzir o peso e melhorar o desempenho dinâmico do conjunto. O movimento dos eixos é realizado por motores de passo NEMA 17 acoplados a fusos trapezoidais, enquanto o controle eletrônico é feito por meio de drivers e de uma placa controladora CNC USB Mach3. Essa integração permite que o software Mach3 gerencie os parâmetros de operação, oferecendo controle preciso e acompanhamento em tempo real durante o processo de usinagem. Os testes realizados confirmaram que o sistema apresentou estabilidade e boa precisão. Nos ensaios de torneamento, o desvio dimensional máximo observado foi de aproximadamente ±1 mm, resultado considerado satisfatório para a proposta do projeto. Com isso, o mini torno CNC se mostra uma ferramenta pedagógica eficiente para o ensino de manufatura digital. Ele permite que os alunos relacionem a teoria à prática, compreendendo melhor o funcionamento dos sistemas automatizados e a importância do controle numérico para a precisão e produtividade, aspectos essenciais no contexto da Indústria 4.0.

This study presents the development and validation of a CNC mini lathe prototype designed for educational purposes and laboratory training. The main objective was to build a functional, robust, and low-cost machine capable of demonstrating, in practice, the fundamental principles of automated machining. The lathe structure was manufactured using SAE 1020 carbon steel, chosen for its mechanical strength and rigidity. The moving components were made from 6061-T6 aluminum alloy to reduce weight and enhance the system’s dynamic performance. The motion of the axes is driven by NEMA 17 stepper motors coupled to trapezoidal lead screws, while the electronic control is managed through drivers and a CNC USB Mach3 controller board. This integration enables the Mach3 software to manage operational parameters with high precision and to provide real-time monitoring throughout the machining process. The validation tests confirmed the system’s stability and positional accuracy. During the turning trials, the maximum dimensional deviation recorded was approximately ±1 mm, which is considered satisfactory for the project’s purpose. Therefore, the CNC mini lathe proves to be an effective educational tool for teaching digital manufacturing. It allows students to connect theory with practice, deepening their understanding of how automation and numerical control contribute to precision and productivity, key aspects within the context of Industry 4.0.