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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
 
 
 
 
 
MURILO CAMPOS FERREIRA 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE UMA ROUTER CNC DE BAIXO CUSTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LONDRINA 
2023
 
 
 
 
4.0 Internacional 
 
Esta licença permite compartilhamento, remixe, adaptação e criação a 
partir do trabalho, mesmo para fins comerciais, desde que sejam 
atribuídos créditos ao(s) autor(es). Conteúdos elaborados por terceiros, 
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MURILO CAMPOS FERREIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DESIGN AND DEVELOPMENT OF A LOW­COST CNC ROUTER 
 
 
 
Projeto e desenvolvimento de uma Router CNC de baixo Custo 
 
 
 
 
 
Trabalho  de  conclusão  de  curso  de  graduação 
apresentado como requisito para obtenção do título 
de  Bacharel  em  Engenharia  Mecânica  da 
Universidade  Tecnológica  Federal  do  Paraná 
(UTFPR). 
Orientador: Prof. Dr. Haroldo Lhou Hasegawa 
 
 
 
 
 
LONDRINA 
2023 
 
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pt_BR
 
 
 
MURILO CAMPOS FERREIRA 
 
 
PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE UMA ROUTER CNC DE BAIXO CUSTO 
 
 
 
 
Trabalho  de  Conclusão  de  Curso  de  Graduação 
apresentado como requisito para obtenção do título 
de  Bacharel  em  Engenharia  Mecânica  da 
Universidade  Tecnológica  Federal  do  Paraná 
(UTFPR). 
 
 
 
 
Data de aprovação: 12/junho/2023  
 
 
___________________________________________________________________________ 
Haroldo Lhou Hasegawa 
Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais  
Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
 
 
___________________________________________________________________________ 
Roger Nabeyama Michels 
Doutorado em Agronomia 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
 
 
___________________________________________________________________________ 
Alireza Mohebi Ashtiani 
Doutorado em Engenharia Elétrica 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
 
 
LONDRINA 
2023 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
Primeiramente gostaria de expressar minha profunda gratidão e apreço pelos 
meus pais e minha irmã por proporcionarem condições e incentivo aos meus estudos 
para minha graduação como engenheiro. 
Gostaria de agradecer em especial a minha namorada com quem divido todas 
minhas alegrias e angústias, minhas conquistas e falhas e por sempre me apoiar e 
me motivar, fazendo com que cada dia eu me torne uma pessoa melhor. 
Agradeço  a  todos  os  Mestres  e  Professores  pela  dedicação,  respeito, 
generosidade,  profissionalismo  e  paciência,  permitindo  que  eu  conquiste  mais  um 
sonho de vida.  
Aos  colaboradores  da  instituição  que  trabalham  na  limpeza,  biblioteca, 
restaurante e laboratórios garantindo um ambiente seguro, limpo e agradável de se 
conviver.  
Ao Eng. Márcio Magalhães, profissional com grandes habilidades e concelhos 
valiosos que me ajudaram nesta etapa final. 
Por  fim, agradeço aos meus amigos e conhecidos por dividir experiências e 
colaboração com as atividades acadêmicas, colegas de sala que tenho um enorme 
respeito  e  consideração,  onde  provaram  que  a  motivação,  parceria  e  união  são 
essenciais para o sucesso. 
 
 
 
RESUMO 
As máquinas do tipo Router CNC proporcionam versatilidade e qualidade na obtenção 
de protótipos e produtos. Para o desenvolvimento destas máquinas livres, geralmente, 
são utilizadas plataformas de hardware livre, tais como o Arduino. Diante disso, este 
trabalho  tem  por objetivo  projetar,  construir  e  testar  uma  máquina  Router  CNC  de 
baixo  custo,  de  modo  que,  com  as  informações  e  conceitos  descritos,  é  possível 
construir  uma  máquina  por  completo  que  atenda  as  expectativas  desejadas, 
executando operações de forma compatível com sistemas similares. Por meio de uma 
pesquisa  exploratória  e  se  adaptando  em  metodologia  de  desenvolvimento  de  um 
produto, a primeira fase visa estabelecer os requisitos da máquina, seguido por uma 
análise  conceitual  e  finalizando  com  o  projeto  detalhado  e  uma  visão  geral  da 
máquina.  Os  testes  práticos  revelaram  uma  necessidade  de  aprimoramento  da 
máquina em busca de corrigir pequenas imperfeições que estão afetando a qualidade 
das  peças  produzidas.  A  realização  desse  projeto  apresentou  alguns  desafios,  de 
forma que o projeto ainda possui muitos avanços em melhorias e campos de estudos 
a  serem  exploradas.  Como  resultado,  este  processo  proporcionou  uma  valiosa 
oportunidade  de  desenvolvimento  de  habilidades  técnicas  e  criativas,  além  de 
contribuir para a formação mais capacitada e competitiva no mercado de trabalho. 
Palavras­chave:  máquina  cnc,  Arduino,  controle  numérico,  projeto  de  máquina, 
automação.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
The CNC Router machines provide versatility and quality in obtaining prototypes and 
products.  For  the  development  of  these  machines,  free  hardware  platforms  are 
generally used, such as Arduino. Therefore, this work aims to design, build, and test a 
low­cost CNC Router machine, so that with the described information and concepts, it 
is possible to build a complete machine that meets the desired expectations, executing 
operations  compatible  with  similar  systems.  Through  an  exploratory  research  and 
adapting to a product development methodology, the first phase aims to establish the 
machine requirements, followed by a conceptual analysis and ending with the detailed 
project  and  an  overview  of  the  machine.  Practical  tests  revealed  a  need  for 
improvement of the machine in order to correct small imperfections that are affecting 
the  quality  of  the  produced  parts.  The  completion  of  this  project  presented  some 
challenges, so there are still many advancements in improvements and fields of study 
to  be  explored.  As  a  result,  this  process  provided  a  valuable  opportunity  for  the 
development of technical and creative skills, in addition to contributing to a more skilled 
and competitive education for the job market. 
Keywords: cnc machine, Arduino, numerical control, machine design, automation. 
   
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
Figura 1 ­ Sistemas de coordenadas usadas em controles numéricos. .................... 13 
Figura 2 ­ Pontos de referência de uma máquina­ferramenta. .................................. 14 
Figura 3 ­ Arranjo de um sistema de controle de movimento. ................................... 16 
Figura 4 ­ Exemplos de máquinas Router CNC. (a)Sabre PRO 510 e (b)Genmitsu 
3018­PROVer ............................................................................................................ 17 
Figura 5 ­ Arranjos comuns de estruturas de máquinas­ferramentas. ....................... 18 
Figura 6 ­ Forma de deformação de uma fresadora sob condições do próprio peso.
 .................................................................................................................................. 19 
Figura 7 ­ Principais guias de elementos rolantes internos. ...................................... 21 
Figura 8 ­ Principais guias de elementos rolantes externos. ..................................... 22 
Figura 9 ­ Classificação dos elementos de conversão de movimento. ...................... 23 
Figura 10 ­ Classificação dos elementos de conversão de movimento. .................... 23 
Figura 11 ­ Classificação dos elementos de acoplamentos de movimento. .............. 24 
Figura 12 ­ Servomotor AC........................................................................................ 26 
Figura 13 ­ Princípio de encoder absoluto rotativo. ................................................... 27 
Figura 14 ­ Princípio de encoder incremental rotativo. .............................................. 27 
Figura 15 ­ Curva de torque dinâmico de um motor de passo................................... 29 
Figura 16 ­ Motor de relutância variável.com  segurança,  economia, 
confiabilidade, fabricabilidade, mantenabilidade, estética, etc.  
Para  cada  subsistema  foi  elaborada  uma  tabela  apresentando  os  requisitos 
necessários  para  sua  funcionalidade  para  o  projeto,  neste  método  a  solução  é 
ranqueada por meio da soma das pontuações de cada critério, de 1 a 5, sendo 1 como 
“não atende ao requisito” e 5 como “atende totalmente ao requisito” tendo como base 
de referência a noção de projeto e pesquisa exploratória do autor. 
Princípio 1 Princípio 2 Princípio 3 Princípio 4
Madeira Perfil em aço Perfil em Alumínio Polietileno
Eixo linear Guia com patins Guia prismática
Fuso trapezoídal Fuso de esferas Pinhão/Cremalheia Correia
Micro retifica Tupia Spindle
SUBSISTEMAS
Estrutura
Guia linear
Conversor de 
movimento
Spindle
PRINCÍPIO DE SOLUÇÃO
47 
 
 
Vale lembrar que a somatória no final com o maior valor nem sempre poderá 
ser a melhor escolha para o projeto. Em alguns casos deve­se utilizar a intuição e o 
bom  senso  como  base  de  julgamento,  de  forma  que,  a  combinação  das  soluções 
precisa ser favorável ao escopo do projeto. 
 
4.2.4.1 Escolha da estrutura 
Definir  o  material  da  estrutura  da  máquina  compreende  avaliar  resistência 
mecânica que o material fornece, facilidade de produção, peso e custo. A Tabela 1 
apresenta a avaliação dos parâmetros de projeto para a estrutura. 
 
Tabela 1 ­ Avaliação dos parâmetros da estrutura. 
Material  Resistência 
Mecânica 
Facilidade de 
Produção  Peso  Custo  Total 
Madeira  1  5  5  5  16 
Perfil em Aço  4  2  2  3  11 
Perfil em Alumínio  4  4  3  2  13 
Polietileno  2  4  4  3  13 
Fonte: Próprio autor. 
A  alternativa  em  madeira  atende  grande  parte  dos  requisitos  do  projeto, 
apresentando  vantagens  como  fácil  usinagem,  baixo  custo  e  peso,  porém  possui 
baixas propriedades no quesito resistência, tornando­a inviável para o projeto. 
Os melhores materiais que atendem ao projeto foram o perfil em alumínio e o 
polietileno. Os perfis extrudados de alumínio possui os requisitos desejados para o 
projeto, compatível com os custos, estão disponíveis em tamanhos padrão e métricos 
e são produzidos por diversos fabricantes. O polietileno possui boa rigidez, resistência 
à tração e tem boa resistência à abrasão, assim, este material é apto a ser integrado 
como parte estrutura da máquina.   
 
4.2.4.2 Escolha da guia linear 
Nas máquinas CNC é de extrema necessidade a transmissão dos eixos com a 
máxima precisão possível e tal condição determina o desempenho global e também o 
custo  final  do  produto.  Assim,  as  guias  lineares  devem  possuir  o  mínimo  de  folga 
mecânica, excelente rigidez e deslocamento suave. A Tabela 2 possui a avaliação dos 
parâmetros das guias lineares. 
48 
 
 
 
Tabela 2 ­ Avaliação dos parâmetros da guia linear. 
Material  Custo  Fabricabilidade  Rigidez  Total 
Eixo linear  5  5  3  13 
Guia com patins  2  3  5  10 
Guia prismática  3  3  4  10 
Fonte: Próprio autor. 
Para as guias lineares foi selecionado o conjunto de eixo linear com rolamentos 
de  esferas  recirculantes  nos  três  eixos.  Este  tipo  de  guia  possui  elevado  grau  de 
precisão  e  excelente  acabamento  superficial.  Em  comparação  as  outras  duas 
alternativas,  esse  tipo  de  elemento  acaba  tendo  menor  custo  e  requer  menos 
elementos para sua fabricação. 
 
4.2.4.3 Escolha do conversor de movimento 
O sistema de conversão de movimento precisa transmitir de forma constante e 
precisa toda a carga da estrutura e os esforços de operação durante o processo de 
usinagem.  A  Tabela  3  apresenta  parâmetros  essenciais  desse  subsistema  que 
garantem o bom funcionamento da máquina. 
 
Tabela 3 ­ Avaliação dos parâmetros do conversor de movimento. 
Material  Custo  Vida útil  Precisão  Transmissão de carga  Total 
Fuso trapezoidal  3  5  4  4  15 
Fuso de esferas  1  5  5  5  15 
Pinhão/Cremalheira  3  3  3  5  11 
Correia  5  3  3  3  14 
Fonte: Próprio autor. 
Em  comparação  com  cremalheiras  e  correias,  fusos  conseguem  aplicar  ou 
suportar  altas  cargas  axiais,  promovendo  um  movimento  linear  com  menor  atrito 
possível  e  maior  precisão,  porém  este  tipo  de  elemento  possui  um  elevado  custo 
comparado aos outros sistemas, de tal forma que um kit de fuso, castanha e mancais 
podem  chegar  em  valores  de  3  a  5  vezes  maior  que  o  sistema  de  correias,  por 
exemplo. 
Sendo assim, a solução escolhida para esse sistema é a polias movidas por 
correias dentadas, este  tipo de acionamento é muito utilizado por ser econômico e 
seguro. 
 
49 
 
 
4.2.4.4 Escolha do spindle 
Este projeto requer um motor para a ferramenta de corte que tenha potência de 
corte suficiente para se trabalhar com materiais de fácil usinabilidade. O controle da 
velocidade de corte é fundamental em operações de usinagem e a forma com que é 
realizado depende do modelo do spindle. 
 
Tabela 4 ­ Avaliação dos parâmetros do spindle. 
Material  Custo  Potência de corte  Operacionalidade  Total 
Micro retifica  5  2  2  9 
Tupia  3  4  4  11 
Spindle   2  5  4  11 
Fonte: Próprio autor. 
Para este projeto a utilização de uma retífica está totalmente descartada pelo 
fato da sua baixa potência de corte e por não comportar ferramentas de corte com 
diâmetro de 3,2mm. 
A  tupia  muito  convencionalmente  utilizada  na  marcenaria,  se  adapta  como 
spindle em muitos projetos de Router CNC, possuindo modelos que até dispõe da 
função de controle de rotação do eixo, porém, por critérios de performance e controle 
de  ruído,  este  trabalho  optou­se  pela  escolha  de  um  spindle  com  controle  de 
velocidade.  
 
4.2.5 Definição do projeto conceitual 
Com o a definição dos subsistemas, o modelo conceitual foi definido. A Figura 
32  apresenta  o  esboço  3D  do  projeto  conceitual  elaborado  utilizando  o  software 
SolidWorks3. 
 
3 Software de CAD 3D pertencente a empresa americana Dassault Systèmes usado para criar modelos 
3D de peças e montagens. (EQUIPE EDUCAMUNDO, 2019) 
50 
 
 
Figura 32 ­ Esboço 3D projeto conceitual. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
4.3 Projeto Detalhado 
A fase de desenvolvimento detalhado de um projeto representa o processo final 
de um estudo, que tem como objetivo tornar real a ideia inicial proposta pelo projetista. 
É importante destacar que nesta fase são trabalhados aspectos como configuração 
do  produto,  especificações  dimensionais,  seleção  dos  materiais,  métodos  de 
produção, procedimentos e custos. (CARPES JUNIOR, 2015) 
 
4.3.1 Projeto mecânico 
Nesta  seção  são  apresentados  os  arranjos  dos  subsistemas  que  compõe  o 
sistema  mecânico  do  projeto.  Todos  os  modelos  que  serão  apresentados  foram 
elaborados  utilizando  o  software  SolidWorks.  Os  desenhos  técnicos  do  projeto  se 
encontram no Apêndice A. 
 
4.3.1.1 Estrutura 
O  perfil  selecionado  para  compor a base  da máquina  é  o  perfil  de alumínio 
estrutural 40x40 básico ­ canal 8. Este perfil é excelente para estruturas de médio e 
51 
 
 
grande porte, formado pela liga normalizada AL 6063­T5, possui resistência a tração 
de 25 Kg/mm², uma dureza de 73HB e 1,5Kg/m de peso. 
A conexão da estrutura foi realizada por meio de cantoneiras 38x38x28mm em 
alumínio, porcas martelo T­M5 e elementos de fixação, como parafusos allen DIN 912 
e arruelas DIN 127, de forma que, essa alternativa de montagem garante uma boa 
união das partes e  tem baixo custo. A Figura 33  ­ Corte parcial da montagem dos 
perfis estruturais em alumínio. apresenta uma imagem em corte parcial da montagem 
desse conjunto. 
 
Figura 33 ­ Corte parcial da montagem dos perfis estruturais em alumínio. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 Para a partes estruturais da máquina, foram utilizados chapas de polietileno 
de alta densidade de 3 e 15mm. Este material segue a especificação da norma ASTM 
D4976, podendo ser facilmenteencontrado em diversos tamanhos e geometrias. 
Partindo do desenho técnico da peça, é feito o planejamento de fabricação do 
mesmo.  Primeiramente,  o  projeto  foi  todo  desenvolvido  em  desenho  CAD  3D  e 
posteriormente convertido para 2D, dessa forma modelo em 2D permite a conversão 
para  o  formato  DXF4,  arquivo  este  necessário  para  a  terceirização  da  fabricação 
usinado em uma máquina CNC. Este processo será tratado logo mais à frente neste 
trabalho. 
Após a etapa de usinagem das peças plásticas, todas as partes passaram pelo 
processo de pintura com fundo epóxi para aderência e nivelamento da superfície e 
tinta esmalte sintético nas cores preta e verde para dar um acabamento estético. 
 
4 DXF é a sigla para Drawing Exchange Format. É um formato de arquivo desenvolvido pela Autodesk, 
que é utilizado para representar desenhos técnicos em 2D ou 3D. (AUTODESK, 2018) 
52 
 
 
Todas as estruturas de polietileno foram fixadas utilizando parafusos allen DIN 
912, arruelas DIN 127 e porcas DIN 985. Este conjunto oferece várias vantagens como 
maior  segurança,  evitando  a  soltura  acidental  por  vibração  ou  movimento, 
confiabilidade ao resistir a condições adversas, boa aderência à superfície de ficção, 
mesmo sendo em superfícies lisas, como é o caso do polietileno, além de proporcionar 
economia ao oferecerem um excelente custo­benefício em relação a outras opções 
convencionais. 
Para dar uma rigidez adicional foi utilizado uma cantoneira L em alumínio de 
1.1/2”x1.1/2”x1/8” ligando as duas estruturas laterais do eixo Y.  
   
4.3.1.2 Guia linear 
Para o sistema de guia do deslocamento dos eixos X, Y e Z foram utilizados 
conjuntos de eixos lineares retificados de Ø16mm g6 fabricados com aço SAE 1045 e 
rolamentos lineares denominados de pillow block modelo SC16UU. O pillow block com 
rolamento  para  guia  linear  é  produzido  em  liga  sólida  de  alumínio,  possuindo  alta 
rigidez, maior durabilidade e resistência a oxidação, além de baixo peso comparado a 
outros modelos produzidos em aço. 
A Figura 34 mostra a montagem dos pillow blocks nas estruturas dos eixos X, 
Y e Z.              
 
Figura 34 ­ Montagem dos eixos lineares e pillow blocks do eixo X (a), Y (b) e Z (c). 
     
(a)  (b)  (c) 
Fonte: Próprio autor.  
Rocas  M8x25mm  foram  feias  nas  pontas  das  guias  dos  eixos  X  e  Y  para 
montagem nas estruturas. Para o eixo Z o sistema de montagem é realizado por meio 
da prensagem da estrutura de polietileno apertando os parafusos de fixação. 
53 
 
 
4.3.1.3 Conversor de movimento 
Para efetuar o movimento linear sobre as guias lineares nos eixos X e Y, optou­
se  pela  utilização  do  conjunto  de  correia  dentada,  polia  e  rolamentos.  Essa 
configuração resulta em ausência de deslizamento entre os elementos de conversão 
de movimento, mantendo a condução e os eixos acionados sempre sincronizados, 
garantindo  uma  boa  transferência  de  torque,  facilidade  de  manutenibilidade  e 
absorção de vibrações.  
A  correia  selecionada  é  o  modelo  GT2  de poliuretano  com  alma  de  aço  de 
10mm de largura. Este tipo de correia possui dentes semicirculares e é fabricado com 
tolerâncias  muito  apetadas,  garantindo  um  posicionamento  preciso  da  correia  em 
relação à polia dentada. Para este  tipo de correia é necessário utilizar a polia GT2 
para o sincronismo da transmissão. A polia selecionada possui 20 dentes e tem um 
furo  central  de  Ø6,35mm.  Os  rolamentos  608ZZ  possuem  um  diâmetro  interno  de 
8mm, diâmetro externo de 22mm e largura de 7mm, uma outra característica desse 
elemento é a blindagem em ambas as faces com flanges de metal para proteger as 
esferas contra poeira, sujeira e outros contaminantes, proporcionando uma vida útil 
mais longa. Seu propósito é auxiliar na configuração de tensionamento das correias e 
na transmissão do movimento.  
Todos os conjuntos foram montados nas estruturas do eixo X e Y por intermédio 
de espaçadores, parafusos sextavados DIN 933, arruelas lisas DIN 125 e porcas DIN 
934. A Figura 35 ilustra a vistas dos detalhes da montagem na estrutura do eixo Y. 
 
54 
 
 
Figura 35 ­ Vista explodida da montagem do sistema de acionador de movimento no eixo Y. 
 
Fonte: Próprio autor. 
A próxima vista apresenta o conjunto montado com a correia dentada acoplada, 
o motor de passo foi suprimido para melhor visualização. 
 
55 
 
 
Figura 36 ­ Vista frontal (a) e isométrica (b) da montagem do sistema de acionador de movimento no 
eixo Y. 
   
(a)  (b) 
Fonte: Próprio autor 
As correias são presas por mordentes fabricados com polietileno de 3mm de 
espessura. O tensionamento da mesma se dá por intermédio do aperto de um par de 
parafusos. Figura 37 apresenta o sistema de tensionamento da correia dentada do 
eixo Y. 
 
Figura 37 ­ Montagem do sistema de tensionamento da correia dentada do eixo Y. Sendo (a) ­Y; (b) 
+Y. 
   
(a)  (b) 
Fonte: Próprio autor. 
Para  o  tensionamento  da  correia  foi  utilizado  conjuntos  de  mordentes 
fabricados com polietileno de 3mm de espessura.  
Para o eixo Z  foi utilizado um conjunto de  fuso  trapezoidal e castanha TR8, 
ligado a um acoplamento flexível modelo D19L25 e rolamentos 608ZZ. Essa escolha 
56 
 
 
foi feita devido à presença de força gravitacional no sentido paralelo ao movimento do 
eixo. Com esse sistema, é possível suportar cargas sem sofrer dilatação ou desgaste 
prematuro dos componentes. O acoplamento flexível transmite a potência do motor e 
auxilia na concentricidade do eixo do motor com o fuso, garantindo transferência de 
torque constante e deslocamento preciso do conjunto. 
  Dois mancais foram improvisados utilizando a própria estrutura e rolamentos, 
dando apoio e alinhamento ao fuso trapezoidal. A Figura 38 exibe uma vista em corte 
parcial da montagem do fuso do eixo Z. 
 
Figura 38 ­ Vista em corte parcial da montagem do acionador de movimento do eixo Z. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Nesta fase do projeto todas as peças estão definidas e modeladas em CAD 3D. 
A Figura 39 apresenta o  resultado  final da montagem do projeto mecânico  final da 
máquina identificando o sentido de cada eixo de operação. 
57 
 
 
Figura 39 ­ Projeto mecânico completo. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Com  o  projeto  mecânico  da  máquina  definido,  a  próxima  etapa  do  trabalho 
trata­se do projeto eletroeletrônico. 
 
4.3.2 Projeto Eletroeletrônico 
Nesta etapa do desenvolvimento é apresentado o desenvolvimento do projeto 
eletrônico da máquina. O sistema eletroeletrônico da máquina CNC  foi dividido em 
módulos para melhor entendimento, sendo: placa controladora, firmware, drivers dos 
motores,  motores  de passo,  spindle,  sensores  fim de  curso,  fonte  de  alimentação, 
sensor probe eixo Z e gabinete eletrônico. 
O diagrama elétrico foi desenvolvido utilizando o software Proteus v8 e pode 
ser consultado no Apêndice B. 
 
4.3.2.1 Placa controladora 
Para selecionar uma placa controladora para uma máquina CNC, é crucial levar 
em conta os seguintes aspectos do projeto: 
58 
 
 
1.  Número de eixos 
2.  Tipo de motor  
3.  Velocidade e resolução  
4.  Conectividade 
5.  Facilidade de uso 
Para este projeto foi utilizado a placa Arduino UNO devido ao amplo suporte do 
desenvolvedor e comunidade, USB integrado, placas modulares que permitem serem 
conectadas facilmente e baixo custo. 
Como já apresentado anteriormente neste trabalho, essa placa controladora é 
responsável por  receber e  interpretar os dados enviados pelo computador, a placa 
controladora  é  quem  coordena  os  movimentos  executados  pela  máquina,  como 
sentido, velocidade e qual atuador deve ser acionado. 
O Arduino UNO pode ser ligado por meio de fios diretamente aos periféricos 
eletrônicos  da  máquina,  como  os  drivers  de  potência  ou,  por  exemplo,  botoeiras, 
porém, esta ligação seria complexa, susceptível a erros e mal contatos sem umaplaca 
PCB adequada. 
Uma  maneira  prática  para  organizar  e  promover  uma  melhor  operabilidade, 
manutenção e evitar falhas, é utilizar a placa CNC Shield V3 que foi desenvolvida para 
facilitar as conexões eletrônicas dos acionadores e drivers. Esta placa é facilmente 
conectada à placa do Arduino UNO e até mesmo a outras shields. 
 
 
59 
 
 
Figura 40 ­ Placa Arduino CNC Shield V3 
 
Fonte: Mikroelectron (2023) 
Esta placa foi projetada para permitir o controle de Router CNC ou fresadoras 
a partir de uma placa Arduino. Ela tem suporte para diversos drivers, tais como A4988 
e DRV8825, entre outros, fornecendo a capacidade de acionar 3 eixos de motor de 
passo (X, Y e Z) e mais um 4° motor auxiliar opcional. Possui conectores adicionais 
com  identificação,  facilitando a conexão dos sensores de  fim de curso, botoeiras e 
outros dispositivos. 
 
4.3.2.2 Firmware 
O firmware escolhido compatível com o microcontrolador ATMEGA 328P­PU 
para  controlar  a  máquina  CNC  foi  o  software  GRBL  v1.1h.  Esta  ferramenta  é  um 
software de código aberto (open source) projetado para realizar a comunicação entre 
a  placa  controladora  e  os  acionadores  de  máquinas  de  pequeno  porte,  como 
impressoras 3D, fresadoras e cortadoras a laser (GITHUB, 2023). 
60 
 
 
O  objetivo  principal  do  GRBL  é  receber  comandos  G­Code  do  computador, 
interpretá­los e controlar o movimento da máquina, permitindo que ela execute uma 
variedade de operações precisas e complexas, como corte, perfuração, gravação, etc. 
O GRBL é altamente configurável e personalizável, permitindo aos usuários ajustar as 
configurações de acordo com as suas necessidades específicas (GITHUB, 2023). 
 
4.3.2.3 Driver dos motores 
Para  este  projeto  foram  selecionados  os  drivers  A4988  para  o  controle  dos 
motores de passo. Fabricado pela empresa Allegro, estes drivers são projetados para 
operar  motores  de  passo  bipolares,  dispondo  de  funções  como  microstepping, 
translação,  proteção  contra  sobrecorrente  e  cinco  resoluções  distintas,  sendo 
compatíveis  com  uma  ampla  gama  de  microcontroladores  e  placas  eletrônicas, 
tornando­os populares entre os entusiastas de eletrônica e os fabricantes de projetos 
DIY5 (CURTO CIRCUITO, 2022). 
 
Figura 41 ­ Driver A4988. 
 
Fonte: Curto Circuito (2022) 
Esses drivers funcionam convertendo sinais digitais de um microcontrolador em 
sinais analógicos que controlam a corrente que flui por meio das bobinas do motor de 
passo, permitindo que o motor se mova com precisão. Seu funcionamento requer uma 
conexão com a alimentação lógica do microcontrolador de 3,3V a 5V nos pinos VDD 
e GND, e outra com a fonte de energia suportando uma alimentação para os motores 
 
5 DIY é a sigla em inglês para "Do It Yourself", que significa "faça você mesmo" em português. É um 
termo utilizado para se referir a atividades de criação, conserto ou customização de objetos, produtos 
ou projetos que as pessoas fazem por conta própria 
61 
 
 
de 8V a 35V, possibilitando a aplicação de até 2A por bobina na teoria. (ALLEGRO, 
2023) 
  A Figura 42 ilustra a comunicação entre o microcontrolador e o motor bipolar. 
 
Figura 42 ­ Comunicação entre microcontrolador e o motor de passo. 
 
Fonte: Curto Circuito (2022) 
  O sistema de segurança desse driver é configurada por meio de valores de 
limitação do componente, que serão definidos de acordo com a corrente máxima do 
motor,  conforme  disponível  no  datasheet  do  driver.  O  ajuste de corrente  no  driver 
A4988 é definida pela Equação 5 a seguir: (ALLEGRO, 2023) 
  8 .ref máx sV I R=   (5) 
Onde, 
refV = tensão de referência do driver [V]; 
máxI = corrente máxima do motor [A]; 
sR = resistência [Ω]. 
Há  dois  resistores  de  detecção  de  corrente  que  possuem  um  valor  de  0,05Ω, e 
encontram­se em série no circuito da placa, portanto, o valor de  sR  encontrado é de 
0,10Ω. 
 
 
 
62 
 
 
4.3.2.4 Motores de passo 
Para o dimensionamento dos motores de passo, primeiramente foi identificado 
qual  motor  de  passo  apresentava  maior  requisição  de  torque  para  a  aplicação 
projetada. Para o projeto em desenvolvimento, foi identificado que o motor do eixo X 
é  o  que  apresenta  maior  carga  a  ser  movida  em  operação,  calculada  em 
aproximadamente 15,5kg. 
O dimensionamento seguiu como sugerido pelo catálogo do grupo Neoyama 
para  os  motores  de  passo,  de  forma  que  sistema  de  movimentação  por  correia 
dentada foi modelado como movimentação com cremalheira. 
Segundo o catálogo da Neoyama (2021), o torque exigido do motor é definido 
pela Equação 6 a seguir: 
  .
.
a
e
d r
T TT fs
r e
 +
=  
 
  (6) 
onde, 
eT = torque exigido do motor [N.m]; 
T = torque [N.m]; 
aT = torque de aceleração/desaceleração [N.m]; 
dr = redução; 
re = eficiência da redução; 
fs= fator de segurança. 
  O torque T  é definido pela Equação 7: 
  .
2
gc at
c
dF FT
e
   +
=    
  
  (7) 
onde, 
cF = força contrária (operação de corte) [N]; 
atF = força de atrito [N]; 
ce = eficiência da correia; 
gd = diâmetro primitivo da polia [m]. 
  Enquanto  que  o  torque  de  aceleração/desaceleração  da  carga  pode  ser 
calculada pela Equação 8 a seguir: 
  .
2
gc at a
a
c
dF F FT
e
   + +
=    
  
  (8) 
63 
 
 
onde, 
aF = força de aceleração [N]. 
  A força de atrito e a força de aceleração são definidas pelas Equações 9 e 10 
respectivamente: 
  0,3924. .cos( )atF m ac=   (9) 
  .aF ma=   (10) 
onde, 
ac= ângulo da carga [graus]; 
m = massa de trabalho [kg]. 
  Para  este  dimensionamento  será  desconsiderada  a  força  contrária  que  é 
aplicada no momento da operação de usinagem e a força gravitacional. 
  Os dados utilizados para o dimensionamento seguem logo a seguir: 
•  Diâmetro primitivo da polia ­  gd = 0,012m 
•  Aceleração ­  a = 0,01m/s² 
•  Massa de trabalho ­ m = 15,50kg 
•  Eficiência da correia ­  ce = 0,94 
•  Redução ­  dr = 1 
•  Eficiência da redução ­  re = 1 
•  Fator de segurança ­  fs= 3 
Aplicando a Equação 9 com um ângulo de 0°, tem­se: 
  6,08atF N=    
Usando a Equação 10 a força de aceleração é determinado em 
  0,15aF N=    
Com as parcelas das forças calculadas, pode­se determinar o  torque T  com 
Equação 7. 
      0,04 .T N m=    
  Continuando  com  o  raciocínio,  utilizando  a  Equação  8  para  o  torque  de 
aceleração/desaceleração, tem­se: 
      0,04 .aT N m=    
  Aplicando  a  Equação  6,  finalmente  tem­se  que  o  torque  mínimo  necessário 
para o sistema modelado é: 
      0,24 . 2,45 .e eT N m ou T kgf cm= =    
  Outro ponto de atenção muito importante antes de selecionar o motor de passo 
ideal, é verificar qual a corrente máxima de saída dos drivers para os motores, que 
para este projeto está limitada em 2A. 
64 
 
 
  Para este projeto foi selecionado o motor NEMA 23 modelo AK23/15F6FN1.8 
da fabricante Akiyama. Este motor possui 6 fios com rotação de 1.8 graus por passo, 
torque de retenção de 15kgf.cm e uma corrente nominal de 2,1A em ligação do tipo 
bipolar série, compatível com a corrente máxima de saída do driver A4988.  
 
Figura 43 ­ Motor de passo NEMA 23 15kgf.cm ­ AK23/15F6FN1.8 
 
Fonte: Neoyama (2021) 
 
4.3.2.5 Spindle 
O spindle selecionado é fabricado pela empresa Xinhuangduo e é mostrado na 
Figura  44.  Produzido  com  uma  liga  de  alumínio,  este  spindle  tem  uma  potência 
nominal  de  800W,  sendo  sua  alimentação  de  110VDC,  possui  um  sistema  de 
resfriamento a ar e rotação máxima de 20000 RPM segundo o fabricante. 
 
Figura 44 ­ Spindle 800W Xinhuangdou. 
 
Fonte: Xinhuangduo (2023) 
Uma característica interessante deste motor é a facilidade de manutenção das 
escovas,  pois  elas  podem  ser  trocadas  sem  desmontá­lo,  bastando  a  retirada  do 
parafuso mostrado na Figura 45. 
65 
 
 
 
Figura 45 ­ Fixação das escovas com parafuso externo.Fonte: Xinhuangduo (2023) 
O padrão das pinças utilizadas pelo spindle é o ER16, segundo o site da Taegu 
Tools  (2023)  estes  itens  de  fixação  são  usados  em  máquinas­ferramenta, 
particularmente em fresadoras em tornos CNC. Dentre alguma de suas características 
é a capacidade de fixação de ferramentas de usinagem com haste de até 10mm, alta 
precisão de fixação e permitem uma troca rápida das ferramentas. 
A  seleção  deste  spindle  se  mostrou  a  melhor  escolha  por  diversos  pontos 
chaves,  como,  além  de  possuir  boa  precisão  e  durabilidade,  este  equipamento 
também é compatível com uma ampla variedade de máquinas CNC, tornando­o uma 
opção versátil e útil para os requisitos do projeto. Sua instalação e operação é simples 
e intuitiva graças ao seu design e instruções fornecidas pelo fabricante.  
Outro grande ponto é que existem kits disponíveis comercialmente que contêm 
o spindle,  fonte chaveada de alimentação com regulador da velocidade, suporte de 
fixação e um jogo completo de 10 pinças ER16 com diâmetro da haste da ferramenta 
variando de 1 até 10mm, tornando esta opção muito atrativa para o projeto. 
 
4.3.2.6 Sensores fim de curso 
Para dar segurança e uma referência precisa nas operações de usinagem de 
máquinas CNC, a função Homing é uma etapa fundamental no processo.  
O  comando  Homing  tem  como  principal  finalidade  determinar  com  precisão 
uma referência física da ferramenta e dos eixos da máquina, garantindo assim que a 
operação de usinagem ocorra com segurança e maior precisão. 
Durante o processo de Homing, a máquina CNC é movida para posições pré­
determinadas e calibrada de acordo com as especificações do programa de usinagem 
66 
 
 
que será executado. Essas posições geralmente são determinadas por intermédio de 
limites físicos de movimento, sensores de posição e outras medidas de segurança. 
Para o projeto foi escolhido o  interruptor de fim de curso com rolete, modelo 
KW11­7­2­3T.  Este  componente  é  capaz  de  suportar  uma  corrente  de  até  15A  e 
tensões de 125 a 250VDC. 
 
Figura 46 – Chave fim de curso KW11­7­2­3T. 
 
Fonte: Baú da Eletrônica (2023) 
Para  a  definição  da  posição  zero­máquina,  foi  instalado  na  extremidade 
negativa  de  cada  eixo  uma  chave  fim  de  curso,  desta  forma,  ao acionar  a  função 
Homing,  a  máquina  inicia  seu  movimento  simultâneo  no  sentido  ­X,  ­Y  e  +Z  até 
encontrar os sensores. 
Tanto a posição quanto a fixação nas estruturas das chaves são ajustadas na 
montagem  final  da  máquina,  utilizando  parafusos  para  aglomerado  cabeça  chata 
fenda  phillips  de  Ø2,5x20mm.  As  Figura  47,Figura  48  e  Figura  49  indicam  o 
posicionamento de cada chave fim de curso nos eixos X, Y e Z. 
 
Figura 47 ­ Chave fim de curso eixo X. 
 
Fonte: Próprio autor 
 
67 
 
 
Figura 48 ­ Chave fim de curso eixo Y. 
 
Fonte: Próprio autor 
 
Figura 49 ­ Chave fim de curso eixo Z. 
 
Fonte: Próprio autor 
Ao  final,  todas  as  chaves  estão  posicionadas  na  extremidade  negativa  dos 
eixos X e Y, e positiva no eixo Z, como mostra a Figura 50. 
 
68 
 
 
Figura 50 ­ Posição das chaves fim de curso nos eixos X, Y e Z. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Por ser um elemento fundamental de segurança, este as chaves fim de curso 
precisa de um sistema confiável de filtragem de ruídos. Os ruídos eletromagnéticos 
podem causar  leituras erradas. Estes  ruídos são geralmente picos curtos de baixa 
energia e podem ser reduzidos de várias formas. Duas delas é utilizando blindagem 
no cabeamento das chaves, que deve ser aterrada em apenas uma ponta e um outro 
muito  comum  é  a  utilização  de  filtros  passivos,  como  um  circuito  RC 
(Resistivo/Capacitivo). 
 
Figura 51 ­ Filtro passivo RC 
 
Fonte: Próprio autor. 
 Para  garantir  um  bom  funcionamento  do  posicionamento  inicial  durante  o 
processo de Homing, neste projeto decidiu­se pela utilização de cabos blindados de 2 
vias de 1mm² e filtros do tipo RC para limpar distorções no circuito de cada chave fim 
de  curso.  Sabendo  deste  problema  comum  entre  os  projetos  desenvolvidos  com 
69 
 
 
Arduino, o próprio site oficial da GitHub orienta o esquema de ligação a ser feita e os 
valores  recomendados  para  os  resistores  e  capacitores.  Assim,  uma  melhoria  é 
conectar resistores pull­up de 1kΩ a 4,7kΩ a 5V e capacitores de 100nF ao GND. Os 
pull­ups e capacitores extras têm um efeito perceptível de supressão de ruído sobre o 
desempenho.   
  O esquema eletrônico da ligação das chaves fim de curso pode ser observadas 
na Figura 52 logo abaixo. 
 
Figura 52 ­ Circuito eletrônico das chaves fim de curso com filtragem de sinal tipo RC. 
  
Fonte: Próprio autor. 
 Esse circuito  informa ao  GRBL que quando a chave  fim de curso não está 
acionada, por pull­up, há a entrada de 5V nos terminais de limite X, Y e Z. Ao acionar 
a chave fim de curso, o terminal referente aquele circuito fecha ao GND. Este circuito 
resulta em apenas 2 condições para o circuito das chaves fim de curso, desligado para 
5V ou ligado para 0V. 
 
4.3.2.7 Fonte de alimentação 
A fonte de alimentação fornece a tensão e a corrente para alimentar os motores 
de passo, os drivers dos motores e a placa controladora da máquina. Uma observação 
muito  importante  é  que  a  fonte  de  alimentação  não  é  determinada  pela  corrente 
70 
 
 
máxima que um motor pode consumir, mas sim pela corrente máxima que os drivers 
dos motores podem fornecer. 
Sabendo que a tensão de operação máxima e corrente de saída máxima teórica 
do driver A4988 são de 35V e 2A, é selecionado uma fonte chaveada de 240W, capaz 
de fornecer 24V e 10A de saída, suficiente para suprir os 4 motores de passo e a todo 
o circuito da placa controladora.  
 
Figura 53 ­ Fonte de alimentação 240W 
 
Fonte: Baú da Eletrônica (2023). 
 
4.3.2.8 Sensor Probe eixo Z 
Um  probe  para  máquina  CNC,  também  conhecido  como  sonda,  é  um 
dispositivo de toque da ferramenta de ajuste automático para fresadoras CNC. Este 
sistema é usado para medir e definir comprimentos de ferramentas e deslocamentos 
de trabalho do eixo Z. No mercado existem diversos modelos para variadas aplicações 
ou necessidades. 
Para este projeto decidiu­se fabricar um modelo simples de probe para o ajuste 
automático do zeramento do eixo Z com o a superfície da peça a ser usinada. Este 
dispositivo  possui  uma  base  sólida  com  uma  superfície  plana  condutora  de  altura 
conhecida e um conector tipo jacaré que é ligado na haste da ferramenta de corte no 
momento da operação. Basicamente, por meio de um comando, a máquina inicia um 
movimento no sentido +Z com uma distância programada até a ponta da ferramenta 
encostar na superfície plana metálica do dispositivo, fechando o circuito e enviando o 
71 
 
 
sinal  para  o  GRBL  que  registra  a  distância  da  altura  conhecida  entre  a  ponta  da 
ferramenta e a superfície da peça. (JORGE, 2021) 
Na Figura 54 é possível observar um modelo esquemático do funcionamento 
deste dispositivo. 
 
Figura 54 ­ Desenho esquemático probe eixo Z. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Para  fabricação  deste  dispositivo  foi  utilizado  um  bloco  de  nylon  6.0  de 
60x60x20mm  como  base  e  placa  de  fenolite  para  a  superfície  condutora  do 
dispositivo,  garra  jacaré,  fios  condutores  e  um  conector  Mike  3  vias.  A  Figura  55 
apresenta o resultado da construção do probe do eixo Z de 17,8mm de altura.  
 
 
 
 
 
72 
 
 
Figura 55 ­ Probe eixo Z. 
  
Fonte: Próprio autor. 
A seguir é apresentado o código da programação de zeramento automático do 
eixo  Z  utilizando  um  probe  de  altura  de  17,8mm  –  os  comentários  servem  para 
discernimento do código. 
N10 G91 G21; Define modo incremental / Define unidade de medida para milímetros 
N20 G38.2 Z­20 F100; Realiza busca de referência para o eixo Z como uma taxa de 
avanço de 100mm/mine movimenta o eixo Z até o contato 
seja feito ou até que o limite de avanço seja atingido 
N30 G92 Z17.8; Define a posição atual do eixo Z como 17,8mm 
N40 G90; Define modo absoluto para os eixos X, Y e Z 
N50 G0 Z20; Movimenta o eixo Z para a posição 20mm a uma taxa de avanço rápida 
N60 M30; Fim do programa G­Code 
 
4.3.2.9 Gabinete eletrônico 
Um  gabinete  eletrônico  é  um  compartimento  que  abriga  componentes 
eletrônicos,  como  placas  de  circuito  impresso,  fontes  de  alimentação,  sistemas  de 
resfriamento e outros equipamentos. Eles são usados para proteger os componentes 
eletrônicos  de  danos  ambientais,  como  poeira,  umidade,  calor  excessivo  e 
interferência eletromagnética. (LAMB, 2015) 
Os gabinetes podem ser feitos de materiais como plástico, metal ou PVC, e seu 
tamanho  pode  variar  de  acordo  com  a  necessidade  e  classificação  por  normas 
regulamentadoras. 
Para  este  projeto,  o  gabinete  eletrônico  foi  improvisado  por  uma  maleta  de 
madeira que já se tinha disponível, com dimensões de 330x445x100mm. Com essas 
dimensões,  é  possível  realizar  a  montagem  com  distanciamento  entre  os 
73 
 
 
componentes suficientes para manter o circuito organizado e executar  facilmente a 
manutenção. 
Na  Figura  56  é  possível  observar  o  posicionamento  dos  componentes  no 
interior do gabinete eletrônico. 
 
Figura 56 ­ Gabinete eletrônico ­ vista interna. 
 
 
Fonte: Próprio autor. 
Para a conexão dos cabos ao gabinete eletrônico foram utilizados conectores 
Mike de 3, 4 e 6 vias, estes para o probe, os motores e para as chaves fim de curso 
respectivamente. Além desses componentes, foi instalada uma tomada de sobrepor 
de 10A para a alimentação do spindle.  
A Figura 57 logo abaixo apresenta a vista lateral dos conectores embutidos e 
da chave liga/desliga da máquina.  
 
74 
 
 
Figura 57 ­ Gabinete eletrônico ­ vista lateral. 
  
Fonte: Próprio autor. 
Botões PBS­29 das cores azul, verde e vermelha foram posicionados na tampa 
do gabinete com as funções de HOLD para a cor azul, RESUME para a cor verde e 
E­Stop para a cor vermelha. Quando a função HOLD é ativada, a máquina interrompe 
a  execução  no  ponto  em  que  se  encontra  e  aguarda  novas  instruções,  a  função 
RESUME  retoma  a  execução  do  programa  após  a  pausa  e  o  E­Stop  (parada  de 
emergência) é um recurso de segurança que interrompe imediatamente a execução 
do programa CNC em caso de emergência. 
Para  a  refrigeração  dos  drivers  A4988  foi  instalado  um  cooler  de  12V  com 
dimensões de 90x90x25mm posicionado acima da placa controladora. Com o objetivo 
de estabelecer um fluxo de ar, foram feitos diversos furos na região superior esquerda 
da  tampa, permitindo que o ar circule por  todo o gabinete e saia pelos orifícios. O 
potenciômetro  regulador  de  velocidade  foi  posicionado  no  centro  da  tampa.  Por 
norma, segundo a NR­10 que estabelece os requisitos e as condições mínimas para 
garantir a segurança e a saúde dos trabalhadores, uma sinalização de alerta de risco 
de choque elétrico (placa A5) foi fixada na tampa do gabinete. (PEREIRA, 2015) 
 
75 
 
 
Figura 58 ­ Gabinete eletrônico ­ vista superior. 
  
Fonte: Próprio autor. 
A porta serial da placa controladora é conectada na face frontal do gabinete 
conforme é apresentado na Figura 59.   
 
Figura 59 ­ Gabinete eletrônico ­ vista frontal. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
4.3.3 Configuração 
Este  tópico  tem  como  objetivo  apresentar  as  configurações  mínimas 
necessárias para o funcionamento previsto da máquina. 
 
76 
 
 
4.3.3.1 Configuração da placa CNC Shield V3 
•  Configuração do pino enable 
Quando  o  pino  enable  da  placa  CNC  Shield  é  configurado  em  pull­down, 
significa que uma resistência é conectada ao terra quando nenhum sinal é aplicado. 
Isso é utilizado para garantir que o sinal permaneça baixo (0V) quando não houver 
entrada.  
Isso quer dizer que quando nenhum sinal de habilitação for aplicado ao pino, 
ele estará em um estado "desativado" por padrão, com uma resistência conectada ao 
terra. Isso pode ser útil em certas aplicações em que se deseja desativar um driver de 
motor ou outra função quando nenhum sinal de habilitação estiver presente. 
Para configurar o pino enable em pull­down, é utilizado um mini jumper como 
mostra a Figura 60 logo abaixo. 
 
Figura 60 ­ Configuração pino enable. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
•  Configuração do eixo auxiliar A 
Para o acionamento eixo Y são utilizados dois motores de passo posicionados 
nas estruturas laterais da máquina. A placa CNC Shield V3 suporta a conexão de um 
eixo  adicional,  chamado  de  eixo  A.  Como  suporte  adicional,  o  eixo  A  deve  ser 
configurado  espelhando  os  micro  passos  e  sentido  de  rotação  do  eixo  Y.  Para 
configurar o eixo A são utilizados mini jumpers nos pinos “Y.STEP” e “Y.DIR” como 
apresentado na Figura 61. 
 
77 
 
 
Figura 61 ­ Configuração do eixo A espelhando eixo Y. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
4.3.3.2 Configuração dos drivers do motor de passo 
•  Limite de corrente 
Limitar  a  corrente  máxima  que  o  driver  fornecerá  é  um  passo  crítico  para 
garantir que  nem  os  componentes  eletrônicos,  nem  os motores,  serão danificados 
durante a operação da máquina. 
Com valores de  sR =0,10Ω e corrente máxima desejada dos motores de 0,9A, 
utilizando a Equação 5 encontramos o valor de  refV : 
  0,72VrefV =    
Para ajustar a tensão do driver basta energizar o driver e girar o trimpot até que 
a tensão medida no próprio terminal do trimpot seja de 0,72V. 
 
•  Micro passo 
Um driver como o A4988 permite alta resolução por permitir a configuração de 
micro passos. Isso é realizado energizando as bobinas com níveis intermediários de 
corrente. 
Os  pinos  de  resolução  MS1,  MS2  e  MS3  permitem  a  seleção  de  até  cinco 
configuração de passo de acordo com a tabela abaixo. 
 
Tabela 5 ­ Configuração da resolução do micro passo do driver A4988 
MS1  MS2  MS3  Resolução Micro Passo 
Low  Low  Low  Full Step 
High  Low  Low  1/2 Step 
Low  High  Low  1/4 Step 
78 
 
 
MS1  MS2  MS3  Resolução Micro passo 
High  High  Low  1/8 Step 
High  High  High  1/16 Step 
Fonte: Adaptado de Allegro (2023) 
As três entradas têm resistores de pull­down de 100 kΩ, portanto deixar os três 
pinos desconectados equivale a selecionar o modo de passo completo, ou  full step, 
por exemplo. 
Operar  em  micro  passos  aumenta  a  resolução  dos  motores  por  meio  da 
diminuição do deslocamento angular, porém diminui o torque e a velocidade do motor, 
este fenômeno é chamado de relação de compromisso. A fim de se obter uma melhor 
performance na operação de usinagem, para este projeto adotou­se uma resolução 
de  micro  passo  de  1/4  Step  para  todos  os  motores,  desta  forma  o  pino  MS2  foi 
configurado em nível lógico alto. 
 
4.3.3.3 Configuração de passos por milímetro do motor de passo 
O cálculo de passos por milímetro de um motor de passo é  importante para 
determinar  quantos  passos  o  motor  deve  dar  para  que  o  eixo  se  mova  uma 
determinada distância em milímetros. 
É  importante  lembrar  que  o  cálculo  de  passos  por  milímetro  pode  variar 
dependendo  do  sistema  de  transmissão  utilizado.  Segundo  o  site  da  Ranger  3D 
(2023), o cálculo de passos por milímetro de um motor de passo utilizando correia 
dentada é dada pela Equação 11: 
  . .
.
m m
b
b t
n r iS
p n
=   (11) 
onde, 
bS = passo por milímetro deslocado [step/mm]; 
mn = configuração em micro passo; 
mr = resolução do motor [passos]; 
bp = passo da correia dentada [mm]; 
tn = número de dentes da polia; 
i = redução. 
Para  o  cálculo  utilizando  um  fuso  trapezoidal  ou  roscado,  deve­se  utilizar  a 
Equação 12: 
79 
 
 
  . .m m
f
f
n r iS
p
=   (12) 
onde, 
fS = passo por milímetro deslocado [step/mm]; 
fp = passo do fuso[mm]. 
  Lembrando  que  para  este  projeto  estamos  utilizando  o  deslocamento  por 
correia dentada GT2 para os eixos X e Y e fuso trapezoidal TR8 para o eixo Z, assim, 
tem­se para a correia dentada os seguintes dados: 
•  Resolução do motor ­  mr = 200 passos por volta 
•  Micro passo do driver para 1/4 Step ­  mn = 4 
•  Passo da correia ­  bp = 2mm 
•  Quantidade de dentes da polia ­  tn = 20 dentes 
•  Redução ­  i = 1 
 
Calculando os passos por milímetros pela Equação 11, encontra­se: 
  20 /bS step mm=    
Para o deslocamento utilizando o fuso trapezoidal, tem­se os seguintes dados:  
•  Resolução do motor ­  mr = 200 passos por volta 
•  Micro passo do driver para 1/4 Step ­  mn = 4 
•  Passo do fuso ­  fp = 8mm 
•  Redução ­  i = 1 
 
Utilizando a Equação 12 obtém­se o seguinte valor: 
  100 /fS step mm=    
Ambos os valores serão utilizados na configuração do sistema do GRBL. 
 
4.3.3.4 Configuração do GRBL v1.1h 
•  Ajuste do script “config.h” 
Segundo o site oficial do GRBL, com a nova atualização para o GRBL v1.1h, 
os pinos do limite Z e o habilitar do spindle foram invertidos para que a saída PWM 
que regula a rotação do spindle funcione, isso causa um desvio na comunicação com 
a CNC Shield que  foi projetada para que o pino 11  fosse o  limite Z e o pino 12 o 
habilitar spindle, dessa forma, o próprio site orienta que caso não seja utilizado esta 
função, deve­se desabilitar a linha de código que contém essa nova configuração.  
80 
 
 
  Como padrão, a linha de código “#define  VARIABLE_SPINDLE”  no  script 
“config.h”  está  ativada  na  programação  do  GRBL.  Para  configurar  configurá­la 
corretamente para o projeto, basta desativar essa linha, tornando­a um comentário. 
   
•  Configuração do sistema 
Todos os valores dessa configuração são persistentes e mantidos na memória 
EEPROM6 da placa, de forma que os dados são mantidos sempre que a máquina for 
iniciada.  
  Para configurar o sistema do GRBL é necessário se conectar com o software 
G­Code,  ou  por  meio  de  qualquer  interface  serial  que  permita  a  transmissão  de 
comandos $. Comandos $ é uma linguagem de comandos que o GRBL interpreta. O 
Apêndice  D  contém  todos  parâmetros  a  serem  configurados  para  a  máquina  em 
desenvolvimento. 
   
4.3.4 Custos do projeto 
Durante as etapas de fabricação e montagem de algum produto, a oportunidade 
de reduzir custos é limitada. Por conseguinte, é crucial buscar a redução de custos o 
mais cedo possível, especialmente nas fases iniciais do projeto. (CARPES JUNIOR, 
2015) 
O principal custo atrelado ao desenvolvimento deste projeto é o da matéria­
prima. Para escolher os componentes que constituem a máquina, é essencial avaliar 
não  apenas  o  preço  dos  itens,  mas  também  a  qualidade  e  a  confiabilidade  dos 
mesmos.  
Para este  trabalho, as modalidades de comércio para compra das peças da 
máquina  foram  por  meio  da  compra  em  loja  física  e  do  e­commerce 7 .  Essas 
modalidades  tem  grandes  vantagens,  como  a  facilidade  de  comparar  preços  e 
produtos  de  diferentes  lojas,  tanto  físicas  como  as  eletrônicas  nacionais  e 
internacionais. 
Dentro  de  todo  o  processo  de  aquisição  das  peças,  pode­se  classificar  os 
métodos de fabricação em 3 Grupos.  
 
6 Sigla do  inglês de Electrically Erasable Programmable Read­Only Memory. É um tipo de memória 
não­volátil que pode ser apagada eletricamente e reprogramada com novos dados. 
7 Compra e venda de produtos e serviços realizados pela internet efetuadas por meio de plataformas 
digitais. 
81 
 
 
•  Grupo 01: são peças planejadas que necessitam de desenho técnico e é feito o 
planejamento de fabricação do mesmo. Para este grupo consegue­se classificar 
as  partes  estruturais  da  máquina,  onde  foram  modeladas  em  software  CAD, 
gerados os desenhos técnicos e convertido para o  formato DXF. A partir daí, o 
processo de usinagem dessas peças pode ser contratado por uma empresa com 
maquinário apropriado para este tipo de serviço. 
•  Grupo 02: São componentes que  receberam apenas o processo de corte para 
atender os comprimentos especificados, como por exemplo os eixos guias e os 
perfis de alumínio. 
•   Grupo 03: composto por todos produtos já manufaturados, como os componentes 
normalizados, eletrônicos, etc. 
Para chegar ao  levantamento dos custos para a  fabricação da Router CNC, 
foram realizadas cotações de preços e verificação da disponibilidade de cada produto 
sem contabilizar os custos com fretes, taxação dos produtos importados e materiais 
auxiliares e pequenos.  
O  relatório  final  foi divido entre o projeto mecânico e o projeto  eletrônico da 
Router CNC, separar os custos dessa forma é importante porque fornece uma visão 
clara e precisa dos custos envolvidos em sua produção. Isso permite uma avaliação 
precisa na tomada de decisões sobre os preços, estratégias de produção e alocação 
de recursos no desenvolvimento de qualquer projeto. 
A tabela a seguir apresenta os valores reais totais na moeda Real brasileiro da 
compra  de  todo  o  material.  O  relatório  completo  da  lista  de  materiais  pode  ser 
consultado no Apêndice C. 
 
Tabela 6 ­ Custos do projeto 
Sistema  Custo  % 
Mecânico  R$               2.155,44  51,4% 
Eletroeletrônico  R$               2.039,33  48,6% 
Total  R$               4.194,77  100% 
Fonte: Próprio autor. 
Conforme  observado  na  Tabela  6,  o  custo  total  do  projeto  foi  cotado  em 
aproximadamente R$ 4.194,77, do qual o sistema mecânico  representa 51,4% e o 
sistema eletroeletrônico representa 48,6% dos custos totais. 
82 
 
 
Vale lembrar que a representação dos custos deste projeto deve ser vista como 
um processo contínuo. À medida que o projeto avança, alguns valores são atualizados 
e o custo tendem a flutuar conforme a necessidade de ajustes e a compra de materiais 
auxiliares para fabricação e montagem da máquina. 
Após  a  aquisição  de  todas  as  peças  do  projeto,  é  iniciada  o  processo  de 
montagem da Router CNC. Os resultados e avaliações são apresentados no próximo 
tópico. 
 
   
83 
 
 
5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 
Este  tópico  tem  como  intuito  apresentar  o  resultado  da  montagem  final  do 
sistema mecânico e eletroeletrônico do projeto, além de testes de corte, compilado 
das características gerais da máquina e avaliações do projeto. 
 
5.1 Montagem 
O resultado da montagem do sistema mecânico final da Router CNC pode ser 
observado na Figura 62 logo abaixo. 
 
Figura 62 – Foto da montagem final sistema mecânico 
 
Fonte: Próprio autor. 
Para organização dos cabos foi utilizado uma mangueira spiraflex de 1” sem 
alma de aço para direcionar o movimento dos cabos de um ponto até outro ponto. A 
estrutura de cantoneira de alumínio utilizada para ligar as estruturas laterais do eixo 
Y serviu de apoio de sustentação dos cabos conforme é mostrado na  Figura 63 a 
seguir. 
 
84 
 
 
Figura 63 ­ Foto da vista superior da Router CNC. 
  
Fonte: Próprio autor. 
A montagem do gabinete eletrônico pode ser observada na Figura 64 baixo, na 
foto tirada ainda não foi colocada a placa de sinalização de risco de choque elétrico. 
 
Figura 64 ­ Foto do gabinete eletrônico montado. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Para diferenciar e realizar uma identificação rápida dos conectores dos motores 
e das chaves  fim de curso,  foram utilizadas  fitas adesivas coloridas nas conexões 
macho e fêmea dos cabos. 
A Figura 65 apresenta o resultado da montagem interna do gabinete eletrônico 
 
85 
 
 
Figura 65 ­ Foto da montagem interna do sistema eletrônico. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
5.2 Testes de Corte 
 Antes de iniciar o teste de corte, primeiramente foi realizado a calibração do 
eixo Z da máquina, para isso, utilizou­se um paquímetro de precisão ±0,02mm aberto 
na  medida  exata  de  50,0mm  e  posicionando  a  haste  móvel  em  contato  com  uma 
superfícieda estrutura do eixo Z como mostra a Figura 66. 
 
86 
 
 
Figura 66 ­ Foto do método utilizado de calibragem do eixo Z. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Utilizando  o  software  Universal  G­Code  Sender  v2.0.14  para  enviar  os 
comandos de movimento para a máquina, foi executado um comando no sentido +Z 
de 30,0mm a uma velocidade de 300mm/min. Neste movimento a estrutura empurra 
a haste móvel e, após o término do deslocamento, é aferido a medida no paquímetro.  
Neste teste a medida aferida foi de 19,5mm, portanto, o deslocamento real do 
eixo Z foi de exatamente 30,5mm. A resolução da máquina pode ser ajustada pela 
Equação 15 a seguir. 
 
2
.f v
f
r
S s
S
s
=   (13) 
Onde, 
2fS = Novo passo por milímetro deslocado; 
fS = Passo por milímetro deslocado configurado; 
vs = Deslocamento desejado; 
rs = Deslocamento realizado. 
  Com os seguintes valores: 
•  Passo por milímetro deslocado configurado ­  fS = 100step/mm; 
•  Deslocamento desejado ­  vs = 30,0mm; 
•  Deslocamento realizado ­  rs = 30,5mm. 
87 
 
 
Aplicando  a  Equação 15,  tem­se  que  a nova  configuração de  passo  por  milímetro 
deslocado para o eixo Z é: 
  2 98,36 /fS step mm=    
  Repetindo o teste para o eixo Z com o valor de passos por milímetro deslocado 
ajustado, a medida aferida do paquímetro no segundo teste marcou 20,0mm, portanto, 
o deslocamento real do eixo Z foi de exatamente 30,0mm, validando a precisão do 
eixo. 
A segunda etapa do teste de corte objetiva avaliar a movimentação e precisão 
de corte da Router CNC dos eixos X e Y, para isso foram realizados 2 testes usando 
chapas de 6mm de MDF como corpos de prova.  
Utilizando o software Aspire v10.5, foi elaborado um programa CNC de corte 
de um quadrado com dimensões de 150x150mm. A Figura 67 apresenta o desenho 
do corpo de prova na interface gráfica do software. 
  
Figura 67 ­ Desenho do corpo de prova modelado no software Aspire. 
 
Fonte: Próprio autor. 
As configurações da ferramenta e dos parâmetros de corte do programa para 
oo testes são apresentadas a seguir: 
•  Ferramenta: Fresa de 1 corte para madeira Ø3,175mm; 
•  Profundidade de corte:  pa  = 1,525mm; 
•  Velocidade de corte:  cv = 18m/min; 
•  Avanço:  f = 500mm/min; 
•  Avanço de mergulho:  pf = 300mm/min. 
88 
 
 
Com todos os parâmetros configurados, foi realizado o corte do primeiro corpo 
de prova. As  Figura 68 e Figura 69 apresentam as fotografias do primeiro teste para 
o eixo X e Y. 
 
Figura 68 – Teste de corte 1 do eixo X. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Figura 69 ­ Teste de corte 1 do eixo Y. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Os valores medidos do teste 1 são apresentados na Tabela 7 a seguir. 
 
Tabela 7 ­ Resultado do teste 1. 
Eixo  Medição [mm] 
X  152,8 
Y  152,4 
Fonte: Próprio autor. 
Com os seguintes valores: 
•  Passo por milímetro deslocado configurado ­  fS = 20step/mm; 
89 
 
 
•  Deslocamento desejado ­  vs = 150,0mm; 
•  Deslocamento realizado ­  rs = 152,8mm (eixo X); e 152,4mm (eixo Y)  
Aplicando a Equação 15 para ajustar a configuração de passos por milímetro 
deslocado de dos eixos X, tem­se: 
  2 19,63 /fS step mm=    
Utilizando a mesma equação para o eixo Y, tem­se: 
  2 19,68 /fS step mm=    
Novamente, os valores dos passos por milímetro deslocado são reconfigurados com os novos valores 
e realizado um segundo teste para calibração dos eixos X e Y. As Figura 70 e  
 
 
Figura 71 apresentam as  fotografias do teste 2 com os valores ajustados de 
passos por milímetro deslocado. 
 
Figura 70 ­ Teste de corte 2 do eixo X. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
 
 
90 
 
 
Figura 71 ­ Teste de corte 2 do eixo Y. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Os valores medidos do teste 2 são apresentados na Tabela 8 a seguir. 
 
Tabela 8 ­ Resultado do teste 2. 
Eixo  Medição [mm] 
X  149,9 
Y  150,0 
Fonte: Próprio autor. 
O segundo teste a precisão dos eixos X e Y foram bem satisfatórias, marcando 
a  medida  exata para o  eixo  Y  e  um  valor muito próximo  para  o  eixo  X,  com  uma 
diferença de apenas ­0,1mm. 
  Com  relação  a  diferença  do  eixo  X  é  importante  levantar  alguns  prováveis 
motivos para este erro, podendo ser: 
•  Perca de passo; 
•  Batimento da ferramenta; 
•  Trepidações no eixo; 
•  Vibrações na máquina; 
No  geral,  a máquina apresentou  um  bom  resultado  em  termos  de  precisão, 
embora ainda haja espaço para possíveis ajustes que podem melhorar ainda mais 
sua performance. 
 
5.3 Características Gerais 
Neste tópico é apresentado especificações gerais da Router CNC projetada. 
 
91 
 
 
Figura 72 ­ Características da Router CNC projetada. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
5.4 Análise do Projeto 
Com base no projeto desenvolvido e da experiência de fabricação obtida neste 
trabalho,  vale  apresentar  algumas  características  importantes  que  merecem  ser 
analisadas.  
Uma das principais vantagens dessa máquina é a sua estrutura de polietileno 
de alta densidade, que apresenta excelentes propriedades mecânicas, além de ser 
um material leve e resistente a impactos. Essa característica permitiu que a máquina 
seja robusta e durável, garantindo boa estabilidade e precisão durante a usinagem. 
Por ser um material de baixa dureza, o uso de ferramentas convencionais possibilitou 
realizar ajustes e montagem de componentes tais como bornes, chaves fim de curso, 
suportes para prender cabos, etc. 
A  base  em  perfil  estrutural  em  alumínio  mostrou  ser  um  material  de  alta 
qualidade e resistência. Além dessas características, a Router CNC construída com 
esses  materiais  apresenta  outras  vantagens,  como  facilidade  de  montagem  e 
desmontagem,  e  também  leveza,  o  que  permite  que  a  máquina  seja  facilmente 
transportada. Dentro dos requisitos do projeto, a condição de tamanho máximo para 
a máquina  foi estabelecida,  respeitando o  limite de um envelope de 1m³ conforme 
ilustra a Figura 73. 
 
 
92 
 
 
Figura 73 – Tamanho condicional da Router CNC projetada. 
 
Fonte: Próprio autor. 
Outro ponto positivo é a utilização de uma interface de controle fácil de usar, o 
que permite que o usuário possa criar seus próprios projetos e comandar a máquina 
de forma simples e eficiente. 
Além  disso,  a  Router CNC  possui  uma  mesa  de  trabalho  com  um  tamanho 
adequado para a maioria dos projetos, permitindo cortes em grandes peças e com 
boa precisão. 
No entanto, é  importante destacar que o projeto apresentou alguns desafios 
durante  a  construção,  especialmente  em  relação  à  instalação  e  configuração  dos 
componentes eletrônicos e software de controle. 
Em relação aos pontos negativos, o eixo Y apresentou pequenas trepidações 
em  estado  de  aceleração  e  desaceleração  dos  motores.  Isso  pode  apresentar 
algumas limitações e desafios durante o processo de usinagem, sendo os mais graves 
a perda de passo e má qualidade nas peças usinadas. 
Durante  os  testes  realizados,  notou­se  imperfeições  na  qualidade  da  peça 
como cantos vivos arredondados e marcações na superfície lateral do corte. A Figura 
74 apresenta as imperfeições encontradas. 
 
93 
 
 
Figura 74 ­ Imperfeições na usinagem ­ Cantos vivos arredondados (a) e marcação na peça (b). 
   
(a)  (b) 
Fonte: Próprio autor. 
Existem várias melhorias que podem ser  feitas no projeto desenvolvido para 
melhorar  a  segurança,  performance  e  precisão.  Algumas  sugestões  incluem  a 
substituição da maleta eletrônica como gabinete eletrônico adequado. Em primeiro 
lugar a madeira é um material inflamável, o que representa um risco em caso de curto­
circuito ou superaquecimento dos componentes eletrônicos.  Além disso, a madeira 
não é um material  resistente à umidade e a  impactos,  o que pode comprometer a 
integridade dos componentes eletrônicos e colocar em risco a segurança do usuário. 
Outra melhoria seria uma solução de proteção dos elementos e componentes 
contra o pó. Durante o processo de usinagem,alguns materiais produzem partículas 
de poeira devido ao atrito gerado entre a ferramenta de corte e a peça de trabalho. 
Este material pode se acumular na máquina e entrar dentro do gabinete eletrônico, 
além de espalhar no ambiente de trabalho, trazendo riscos ao usuário e danificando 
os componentes da máquina. 
Com um pouco mais de investimento, a substituição do sistema de controle da 
máquina  por  componentes  mais  avançados  pode  trazer  ganhos  significativos  em 
performance e precisão para a máquina. O Arduino é uma excelente opção para uma 
solução de baixo custo e fácil usabilidade, porém é um componente limitado quando 
se deseja realizar operações mais complexas. Placas especialmente projetadas para 
operações  mais  robustas  oferecem  grande  variedade  de  recursos  e  opções  de 
personalização  eu  permite  ao  usuário  obter  os  melhores  resultados  possíveis  na 
usinagem de peças. 
 
94 
 
 
6 CONCLUSÃO 
Este  trabalho  apresentou  o  desenvolvimento  prático  de  um  projeto  de  uma 
Router CNC com três eixos de baixo custo utilizando Arduino destinada a operações 
de usinagem em materiais de fácil usinabilidade. Durante esse processo, foi possível 
vivenciar  na  prática  os  conhecimentos  adquiridos  em  diferentes  áreas,  como 
mecânica, eletrônica e programação. 
O projeto cumpriu com todos os requisitos do projeto informacional, atingindo 
plenamente seus objetivos na integração de uma estrutura mecânica com um sistema 
eletrônico  e  um  programa  de  controle,  a  manufatura  e  montagem  dos  sistemas 
mecânicos e eletrônicos foram realizadas conforme especificado no projeto detalhado 
da máquina de forma satisfatória e com um custo razoavelmente baixo. 
Na fase de testes a máquina apresentou alguns problemas na qualidade dos 
corpos de prova,  sendo necessário ainda  realizar novos  testes e estudos a  fim de 
identificar as possíveis anomalias e desenvolver soluções de melhorias para melhorar 
o desempenho geral da máquina e a qualidade das peças produzidas. 
Em resumo, a Router CNC desenvolvida e construída apresenta características 
positivas,  como uma estrutura  robusta, motores de passo de alto  torque,  mesa de 
trabalho adequada e interface de controle fácil de usar. É importante observar que a 
construção e configuração da máquina apresentou alguns desafios, de forma que o 
projeto  ainda  possui  muito  avanços  em  melhorias  e  campos  de  estudos.  Como 
sugestão  para  continuação  deste  trabalho  no  futuro  podem­se  citar  os  seguintes 
pontos: 
•  Estudo de adição de um quarto eixo. Esse elemento poderia proporcionar maior 
versatilidade,  capacidade  de  usinagem  de  peças  tridimensionais,  aumento  da 
produtividade, melhor acabamento de superfície e a possibilidade de produção de 
peças mais complexas. 
•  Estudo das  forças atuantes na máquina. Conhecendo os principais esforços 
aplicados  na  máquina,  permite  avaliações  de  otimização  dos  componentes  e 
estabelecer parâmetros de corte que opere dentro dos limites do projeto. 
•  Desenvolvimento de dispositivos adicionais, como gravadora a laser, sistema 
de nivelamento e sistema coletor de pó por exemplo. Esses dispositivos podem 
ser facilmente adaptados no eixo Z da máquina, adicionando novas funções para 
o projeto e melhorando a qualidade das peças produzidas. 
95 
 
 
•  Substituição do sistema de controle e otimização dos componentes mecânicos 
e  eletrônicos.  O  Arduino  é  uma  opção  popular  e  acessível  para  o  controle  de 
máquinas CNC, porém, em comparação com outros sistemas de controle mais 
avançados, apresenta algumas limitações. Essa alteração possui grande chance 
de amenizar de maneira significante as imperfeições geradas no processo de corte 
encontradas no corte dos corpos de prova. 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
96 
 
 
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WARFIELD, B. CNC Mill vs Router. Site da CNC Cookbook, 2023. Disponivel em: 
. Acesso em: 5 Abril 2023. 
XINHUANGDUO. Air cooled 0.8kw DC110V 20000RPM, 2023. Disponivel em: 
. Acesso em: 24 Janeiro 2023. 
 
   
100 
 
 
APÊNDICE A – DESENHOS TÉCNICOS 
   
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A
B
D
C
E
H
F
G
A
D
B
C
E
H
F
G
 7
7 
 502 
E
22
19
23
20
33
27
14
14
22
Montar com a saída dos fios para cima
8
 730 
 256 
 1
40
 
A
B
31
9
6
1
5
7
21
2
3
35
4
Escala 1:10
 746 
 5
55
 
 3
66
 
 640 53 
C
D
DETALHE A
ESCALA 1 : 2
26
24
24
25
28
23
11
12
DETALHE B
ESCALA 1 : 2
11
28
23
DETALHE C
ESCALA 1 : 2
29
23
30
23
25
24
12
11
24
26
DETALHE D
ESCALA 1 : 2
28
23
10
23
27
 1 
DETALHE E
ESCALA 1 : 2
34
Nº DO ITEM CÓDIGO DESCRIÇÃO Material QTD.
1 PM-ROU10.00.00 1
2 PM-ROU20.00.00 1
3 PM-ROU30.00.00 1
4 PP-ROU00.03.00 AISI 1045, barra Ø16mm 2
5 PP-ROU00.01.00 PEAD - Chapa 15mm 1
6 PP-ROU00.02.00 PEAD - Chapa 15mm 1
7 PP-ROU00.11.00 Cantoneira L Alumínio 1 1/2"x1 1/2"x1/8" 1
8 PP-ROU00.05.00 PEAD - Chapa 15mm 4
9 PP-ROU00.04.00 AISI 1045, barra Ø16mm 2
10 PP-ROU00.10.00 PEAD - Chapa 3mm 1
11 PP-ROU00.07.00 PEAD - Chapa 3mm 2
12 PP-ROU00.08.00 PEAD - Chapa 3mm 3
11 PP-ROU00.09.00 PEAD - Chapa 3mm 3
14 Arruela DIN 127 B - M8 12
15 Arruela DIN 125 - A 8.4 8
16 Parafuso DIN 933 - M8 x 1.25 x 50 4
17 Porca Sext. DIN 934 - M8 x 1.25 12
18 Arruela DIN 127 B - M4 8
19 Parafuso DIN 912 - M4 x 0.7 x 50 8
20 Porca DIN 985 - M4 8
21 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 20 22
22 Parafuso DIN 912 - M8 x 1.25 x 30 8
23 Arruela DIN 127 B - M5 46
24 Arruela DIN 127 B - M3 24
25 Porca DIN 985 - M3 12
26 Parafuso DIN 912 - M3 x 0.5 x 16 12
27 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 30 6
28 Porca DIN 985 - M5 16
29 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 50 2
30 Porca Sext. DIN 934 - M5 x 0.8 2
31 SCE-16-UU - Pillow block fechado 
16mm 4
32 Rolamento 608ZZ 8
33 Motor de passo Nema 23 15kgf.cm 2
34 Polia GT2 ID6.35 10mm 2
35 Spindle 800W 1
36 Suporte para motor spindle D52 6061-T6 (SS) 1
37 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 70 6
PM-ROU00.00.00
38.5-
-
05/11/2022
-
Murilo Ferreira Router CNC
-
1:5
TCC2
Desenhado
Aprovado
Revisão Quantidade:
Peso(Kg):
2000-4000
+-2+-1
1000-2000
+-0,8
300-1000100-300
+-0,5+-0,3
30-1006-30
+-0,2+-0,1
1-6
NOTAS:
CONFORME 1° DIEDRO.
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONTRÁRIAS;
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
Escala:
MATERIAL:
Cor:
Desenho:
Munsell:
RAL:
Tinta:
Fundo:
PinturaCliente:DataNome
Projeto:
A3
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
4
1
2
3
5
 1
80
 
 4
00
 
 7
30
 
 640 
AA
 1
40
 B
SEÇÃO A-A
DETALHE B
ESCALA 1 : 2
6
8
7
Nº DO ITEM CÓDIGO DESCRIÇÃO Material QTD.
1 Perfil 40 x 40 Básico - Canal 8 - 700mm 2
2 Perfil 40 x 40 Básico - Canal 8 - 560mm 4
3 PP-ROU10.21.00 PEAD - Chapa 15mm 2
4 PP-ROU10.22.00 PEAD - Chapa 15mm 2
5 CT38-06 - Cantoneira L 38 x 38 x 28 8
6 PMT40-06 - Porca martelo M6 Canal 8mm - Base 40 24
7 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 16 24
8 Arruela DIN 127 B - M5 24
1:5
Router CNCMurilo Ferreira
TCC2
1
05/11/2022
9.14
PM-ROU10.00.00
1
 4
17
,5
 
 120 
 7
7,
5 A
A
C
D
8
26
2
3
1
19
18
11
6
4
10
B
 168,5 
 3
5 
 2
60
 
 61 
SEÇÃO A-A
27
14
14
25
9
20
15
16
14
5
18
17
19
24
23
Montar com a saída dos fios nesse sentido
Montar com a saída dos fios para cima
DETALHE C
ESCALA 1 : 2
287
12DETALHE D
ESCALA 1 : 2 12
287
 1 
DETALHE B
ESCALA 1 : 2
222112 13
A3
Nº DO ITEM CÓDIGO DESCRIÇÃO Material QTD.
1 PP-ROU20.41.00 PEAD - Chapa 15mm 1
2 PP-ROU20.42.00 PEAD - Chapa 15mm 1
3 PP-ROU20.43.00 PEAD - Chapa 15mm 1
4 PP-ROU20.44.00 PEAD - Chapa 15mm 1
5 PP-ROU00.05.00 PEAD - Chapa 15mm 2
6 PP-ROU20.45.00 AISI 1045 Aço, trefilado - 
barra redonda 16mm h7 2
7 PP-ROU20.46.00 PEAD - Chapa 3mm 2
8 Motor de passo Nema 23 15kgf.cm 2
9 SCE-16-UU - Pillow block fechado 16mm 4
10 Acoplamento flexível 6,35X8 1
11 Fuso trapezoidal TR8 8mm x 400mm 1
12 Rolamento 608ZZ 6
13 Polia GT2 ID6.35 10mm 1
14 Arruela DIN 127 B - M5 28
15 Arruela DIN 127 B - M8 2
16 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 20 16
17 Parafuso DIN 912 - M4 x 0.7 x 50 4
18 Porca DIN 985 - M4 8
19 Arruela DIN 127 B - M4 820 Parafuso DIN 933 - M8 x 1.25 x 50 2
21 Arruela DIN 125 - A 8.4 4
22 Porca Sext. DIN 934 - M8 x 1.25 6
23 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 45 2
24 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 65 2
25 Porca DIN 985 - M5 6
26 Parafuso DIN 912 - M4 x 0.7 x 30 4
27 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 70 2
28 Parafuso DIN 912 - M3 x 0.5 x 10 4
Cor:
Pintura
Munsell:
RAL:
Tinta:
Fundo:
CONFORME 1° DIEDRO.
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONTRÁRIAS;
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
NOTAS:
Escala:
Quantidade:
Peso(Kg):
Projeto:
Cliente:
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
1-6
+-0,1
6-30 30-100 100-300 300-1000 1000-2000 2000-4000
+-0,2 +-0,3 +-0,5 +-0,8 +-1 +-2 Desenho:
MATERIAL:
DataNome
Aprovado
Revisão
Desenhado
1:4
Router CNCMurilo Ferreira
TCC2
 
1
05/11/2022
10.18
PM-ROU20.00.00
43
A
21
B
C
D
E
F
1 2 3 4 5 6 7 8
E
D
C
A
B
 1
90
 
 120 
A
A
 3
8,
5 
 1
19
,5
 
 66 
 4
0 
SEÇÃO A-A
11
6
7
6
10
2
4
8
3
5
1
6
9
Nº DO ITEM CÓDIGO DESCRIÇÃO Material QTD.
1 PP-ROU30.61.00 PEAD - Chapa 15mm 1
2 PP-ROU20.47.00 PEAD - Chapa 15mm 1
3 SCE-16-UU - Pillow block fechado 16mm 4
4 Castanha TR8 1
5 Suporte para motor spindle D52 1
6 Arruela DIN 127 B - M5 28
7 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 20 16
8 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 30 2
9 Porca DIN 985 - M5 6
10 Parafuso DIN 912 - M3 x 0.5 x 10 4
11 Parafuso DIN 912 - M5 x 0.8 x 70 4
Cor:
Pintura
Munsell:
RAL:
Tinta:
Fundo:
CONFORME 1° DIEDRO.
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONTRÁRIAS;
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
NOTAS:
Escala:
Quantidade:
Peso(Kg):
Projeto:
Cliente:
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
1-6
+-0,1
6-30 30-100 100-300 300-1000 1000-2000 2000-4000
+-0,2 +-0,3 +-0,5 +-0,8 +-1 +-2 Desenho:
MATERIAL:
DataNome
Aprovado
Revisão
Desenhado
1:2
Router CNCMurilo Ferreira
TCC2
1
05/11/2022
PM-ROU30.00.00
43
A
21
B
C
D
E
F
1 2 3 4 5 6 7 8
E
D
C
A
B
2.38
A3
Escala 1:5
 140 
 1
64
,2
 
 68,9 
 21,6 40 
 1
5 
 7 
 133,6 
 2
42
,5
 
 139,5 
 2
39
,6
 
 41 
 8 34 34 
 8 
 32 
 54 
 47,1 46,45 
 29 
 23,7 
 R3 
 28 
 2
0 
 6,7 ±0,08 
 1
36
,9
 
 34,7 
A
A
 3
0,
8 
 
8,
5(
2x
) 
 9 
 15 
 8
 
 3
6 
 
6(
8x
) 
 
11
(8
x)
 
 
8,
5(
2x
) 
 
18
(2
x)
 
5(
4x
) 
 
10
(4
x)
 
 1
42
 ±
0,
1 
 
6(
2x
) 
 0 
 70 
 90 
 136,1 
SEÇÃO A-A
0,03 A
A
A
 202 
 1
26
,3
 
 0 
 50 
 75,8 
 93,4 
 106 
 122 
 128,7 
 164,2 
 191,9 
 227 
 241,3 
 281,3 
 0
 
 1
5 
 5
4 
 6
2 
 4
9,
9 
 2
2,
1 
 1
3 
 2
5,
9 
 0 
 296,3 
 4 
 7
,5
 
 20 
Nota:
Raios não especificados: 1,5mm
A3
Cor:
Pintura
Munsell:
RAL:
Tinta:
Fundo:
CONFORME 1° DIEDRO.
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONTRÁRIAS;
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
NOTAS:
Escala:
Quantidade:
Peso(Kg):
Projeto:
Cliente:
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
1-6
+-0,1
6-30 30-100 100-300 300-1000 1000-2000 2000-4000
+-0,2 +-0,3 +-0,5 +-0,8 +-1 +-2 Desenho:
MATERIAL:
DataNome
Aprovado
Revisão
Desenhado
Preto fosco
1:2
Esmalte sintético
9005-
Router CNCMurilo Ferreira Epóxi
-
TCC2
PE Alta Densidade
1
05/11/2022
-
-
Chapa 15mm
0.50
PP-ROU00.01.00
43
A
21
B
C
D
E
F
1 2 3 4 5 6 7 8
E
D
C
A
B
Escala 1:5
 2
0 
 41 
 1
64
,2
 
 2
42
,5
 
 2
39
,6
 
 69,5 
 32 
 1
5 
 21,6 
 28 
 34,7 
 29 
 34 34 8 8 
 47,1 46,4 
 68,9 
 54 
 7 
 23,7 
 R3 6,7 ±0,08 
 140 
 1
36
,9
 
 40 
 133,6 
 139,5 
A
A
0,01 A
 4 
 7
,5
 
 20 
 15 
 9 
 8
 
 3
6 
 
6(
8x
) 
 
11
(8
x)
 
 
18
(2
x)
 
 
8,
5(
2x
) 
 
8,
5(
2x
) 
 1
42
 ±
0,
1 
 3
0,
8 
 
6(
2x
) 
 
5(
4x
) 
 
10
(4
x)
 
 0 
 70 
 90 
 136,1 
SEÇÃO A-A
0,03 A
A
A
 202 
 1
26
,3
 
 0 
 50 
 75,8 
 93,4 
 106 
 122 
 128,7 
 164,2 
 191,9 
 227 
 241,3 
 281,3 
 296,3 
 0
 
 1
5 
 5
4 
 6
2 
 4
9,
9 
 2
2,
11
 
 1
3 
 2
5,
9 
Nota:
Raios não identificados: 1,5mm
A3
Cor:
Pintura
Munsell:
RAL:
Tinta:
Fundo:
CONFORME 1° DIEDRO.
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONTRÁRIAS;
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
NOTAS:
Escala:
Quantidade:
Peso(Kg):
Projeto:
Cliente:
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
1-6
+-0,1
6-30 30-100 100-300 300-1000 1000-2000 2000-4000
+-0,2 +-0,3 +-0,5 +-0,8 +-1 +-2 Desenho:
MATERIAL:
DataNome
Aprovado
Revisão
Desenhado
Preto fosco
1:2
Esmalte sintético
9005
Router CNCMurilo Ferreira Epóxi
TCC2
PE Alta Densidade
1
05/11/2022
Chapa 15mm
0.50
PP-ROU00.02.00
43
A
21
B
C
D
E
F
1 2 3 4 5 6 7 8
E
D
C
A
B
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 
16
 h7
 
 700 ±0,5 
 M
8 
 19 
 22 
Chanfrar 1x45°
Escala 1:10
Nota:
Temperar de 55 a 60 HRC
0,8
PP-ROU00.03.00
1.09
Barra 16mm h7
-
-
05/11/2022
2
AISI 1045 Aço, trefilado
-
Murilo Ferreira Router CNC
-
1:1
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 502 ±0,50 
 M
8 
 19 
 22 
Chanfrar 1x45°
 
16
 h7
 
Escala 1:5
Nota:
Temperar de 55 a 60 HRC
0,8
PP-ROU00.04.00
0.78
Barra 16mm h7
-
-
05/11/2022
2
AISI 1045 Aço, trefilado
-
Murilo Ferreira Router CNC
-
1:1
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 
6(4
x) 
 R3(4
x) 56 
 2
8,
4 
 R19,5 
 12 
 1
6,
5 
 4
,4
 + 0,
1
0,
0 
 R6,3
 
 R14 
 14,1 
 4
 
 
47
,1
 
5(4
x) 
 8,2 
 4,4 
+
 
0,1
0,0 
 15 
Escala 1:2
PP-ROU00.05.00
0.02
Chapa 15mm
-
-
05/11/2022
6
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 6001
Esmalte sintético
1:1
Verde fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
B
C
A4
 4
 
 1
0,
5 
 7,5 11 
 14,5 
 40 
 28,4 
 5,8 
 7
 
 R2 
 
5,5(2x) 
 7
 
 3 
 2
1 
Escala 1:1
PP-ROU00.07.00
0.00
Chapa 3mm
-
-
05/11/2022
2
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 6001
Esmalte sintético
2:1
Verde fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 5,8 11 
 
3(4x) 
 
5,5(2x) 
 3
,5
 
 9,5................................................................... 30 
Figura 17 ­ Motor de ímã permanente de duas fases. ............................................... 31 
Figura 18 ­ Motor de passo híbrido. .......................................................................... 31 
Figura 19 ­ Motor de passo unipolar. ......................................................................... 32 
Figura 20 ­ Motor de passo bipolar. ........................................................................... 32 
Figura 21 ­ Diagrama de um sensor fim de curso. .................................................... 33 
Figura 22 ­ Interface e alimentação do Arduino UNO. ............................................... 35 
Figura 23 ­ Processo genérico de software CAD. ..................................................... 36 
Figura 24 – Processo de programação em um software CAD. ................................. 37 
Figura 25 ­ Exemplo de um projeto mecânico ........................................................... 38 
Figura 26 ­ Etapas para desenvolvimento do produto ............................................... 39 
Figura 27 ­ Router CNC Genmitsu PROVerXL 4030 ................................................. 42 
Figura 28 ­ Router CNC JDR A4040 ......................................................................... 42 
Figura 29 ­ Router CNC CompuInfo – CNC Hobby 755 ............................................ 43 
Figura 30 ­ Função global.......................................................................................... 44 
Figura 31 ­ Matriz morfológica. .................................................................................. 46 
Figura 32 ­ Esboço 3D projeto conceitual. ................................................................ 50 
Figura 33 ­ Corte parcial da montagem dos perfis estruturais em alumínio. ............. 51 
Figura 34 ­ Montagem dos eixos lineares e pillow blocks do eixo X (a), Y (b) e Z (c).
 .................................................................................................................................. 52 
Figura 35 ­ Vista explodida da montagem do sistema de acionador de movimento no 
eixo Y. ....................................................................................................................... 54 
Figura 36 ­ Vista frontal (a) e isométrica (b) da montagem do sistema de acionador 
de movimento no eixo Y. ........................................................................................... 55 
Figura 37 ­ Montagem do sistema de tensionamento da correia dentada do eixo Y. 
Sendo (a) ­Y; (b) +Y. ................................................................................................. 55 
Figura 38 ­ Vista em corte parcial da montagem do acionador de movimento do eixo 
Z. ............................................................................................................................... 56 
Figura 39 ­ Projeto mecânico completo. .................................................................... 57 
Figura 40 ­ Placa Arduino CNC Shield V3 ................................................................. 59 
 
 
 
 
Figura 41 ­ Driver A4988. .......................................................................................... 60 
Figura 42 ­ Comunicação entre microcontrolador e o motor de passo. ..................... 61 
Figura 43 ­ Motor de passo NEMA 23 15kgf.cm ­ AK23/15F6FN1.8 ......................... 64 
Figura 44 ­ Spindle 800W Xinhuangdou. ................................................................... 64 
Figura 45 ­ Fixação das escovas com parafuso externo. .......................................... 65 
Figura 46 – Chave fim de curso KW11­7­2­3T. ......................................................... 66 
Figura 47 ­ Chave fim de curso eixo X. ..................................................................... 66 
Figura 48 ­ Chave fim de curso eixo Y. ..................................................................... 67 
Figura 49 ­ Chave fim de curso eixo Z. ..................................................................... 67 
Figura 50 ­ Posição das chaves fim de curso nos eixos X, Y e Z. ............................. 68 
Figura 51 ­ Filtro passivo RC ..................................................................................... 68 
Figura 52 ­ Circuito eletrônico das chaves fim de curso com filtragem de sinal tipo 
RC. ............................................................................................................................ 69 
Figura 53 ­ Fonte de alimentação 240W ................................................................... 70 
Figura 54 ­ Desenho esquemático probe eixo Z. ....................................................... 71 
Figura 55 ­ Probe eixo Z. ........................................................................................... 72 
Figura 56 ­ Gabinete eletrônico ­ vista interna........................................................... 73 
Figura 57 ­ Gabinete eletrônico ­ vista lateral. ........................................................... 74 
Figura 58 ­ Gabinete eletrônico ­ vista superior. ........................................................ 75 
Figura 59 ­ Gabinete eletrônico ­ vista frontal............................................................ 75 
Figura 60 ­ Configuração pino enable. ...................................................................... 76 
Figura 61 ­ Configuração do eixo A espelhando eixo Y. ........................................... 77 
Figura 62 – Foto da montagem final sistema mecânico ............................................ 83 
Figura 63 ­ Foto da vista superior da Router CNC. ................................................... 84 
Figura 64 ­ Foto do gabinete eletrônico montado. ..................................................... 84 
Figura 65 ­ Foto da montagem interna do sistema eletrônico. .................................. 85 
Figura 66 ­ Foto do método utilizado de calibragem do eixo Z. ................................. 86 
Figura 67 ­ Desenho do corpo de prova modelado no software Aspire. .................... 87 
Figura 68 – Teste de corte 1 do eixo X. .................................................................... 88 
Figura 69 ­ Teste de corte 1 do eixo Y. ..................................................................... 88 
Figura 70 ­ Teste de corte 2 do eixo X. ..................................................................... 89 
Figura 71 ­ Teste de corte 2 do eixo Y. ..................................................................... 90 
Figura 72 ­ Características da Router CNC projetada. .............................................. 91 
Figura 73 – Tamanho condicional da Router CNC projetada. ................................... 92 
Figura 74 ­ Imperfeições na usinagem ­ Cantos vivos arredondados (a) e marcação 
na peça (b). ............................................................................................................... 93 
 
   
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 1 ­ Avaliação dos parâmetros da estrutura. ................................................... 47 
Tabela 2 ­ Avaliação dos parâmetros da guia linear. ................................................ 48 
Tabela 3 ­ Avaliação dos parâmetros do conversor de movimento. .......................... 48 
Tabela 4 ­ Avaliação dos parâmetros do spindle. ...................................................... 49 
Tabela 5 ­ Configuração da resolução do micro passo do driver A4988 ................... 77 
Tabela 6 ­ Custos do projeto ..................................................................................... 81 
Tabela 7 ­ Resultado do teste 1. ............................................................................... 88 
Tabela 8 ­ Resultado do teste 2. ............................................................................... 90 
 
   
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ...........................................................................................1
0,
5 
 5,5 
 4
 
 14,5 
 3
,5
 
 14,5 
 R2 
 7
 
 7
 
 28,4 
 40 
 11 
 2
1 
 3 
Escala 1:1
PP-ROU00.08.00
0.00
Chapa 3mm
-
-
05/11/2022
3
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 6001
Esmalte sintético
2:1
Verde fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
B
C
A4
 7
 
 5,8 
 40 
 28,4 
 9,5 
 5,5 
 3
,5
 
 1
0,
5 
 3
,5
 
 14,5(2X) 
 3(4X) 
 5,5(2X) 
 7
 
 2
1 
 3 
Escala 1:1
PP-ROU00.09.00
0.00
Chapa 3mm
-
-
05/11/2022
3
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 6001
Esmalte sintético
2:1
Verde fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
B
C
 40 
 28,4 
 29 5,5 
 1
0,
5 
 5,8 
 7
 
 7
 
5,5
(2x
) 
 3 
 2
1 
Escala 1:1
PP-ROU00.10.00
0.00
Chapa 3mm
-
-
05/11/2022
1
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 6001
Esmalte sintético
2:1
Verde fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 20,5 29 ±0,1 
 35 ±0,1 
 30 55 
 25,5 19,5 
 100 
 0 
 40 
 125 
 140 
A
A
15x45°
 15 
 9 
 
6(
4x
) 
 
11
(4
x)
 2
0 
 1
9 
 
8 
 
18
 
 9
6 
±0
,1
 
SEÇÃO A-A
0,03 A
A
PP-ROU10.21.00
0.17
Chapa 15mm
-
-
05/11/2022
2
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 9005
Esmalte sintético
1:2
Preto fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
B
C
A4
 100 
 55 30 
 2
0 
 20,5 29 ±0,1 25,5 19,5 
 35 ±0,1 
 0 
 40 
 125 
 140 
A
A
15x45°
 15 
 
8 
 
18
 
 9 
 
6(
4x
) 
 
11
(4
x)
 
 1
9 
 9
6 
±0
,1
0 
SEÇÃO A-A
0,03 A
A
PP-ROU10.22.00
0.17
Chapa 15mm
-
-
05/11/2022
2
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 9005
Esmalte sintético
1:2
Preto fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 7,5 
 7
,5
 
 120 
 7
,5
 
 
47
,1
 
 8 
 R4,2(4x) 
 18 
 34 36 
 7
7,
9 
 R3,5(4x) 
 36,3 36,4 
+
 
0,1
0,0 
 90° 
 7,5 
 44 
 41,9 
 32 
 1
89
,4
 ±
0,
1 
A
A
 5
0 
 3
40
 
 15 
 3
6 
 3
6 
 9 
 1
03
,5
 
 2
3 
 8
4 
 
6(
6x
) 
 
8,
5(
2x
) 
 
18
(2
x)
 
 1
06
 ±
0,
1 
 
6(
20
x)
 
 
11
(2
0x
) 
 7
,5
 
SEÇÃO A-A
A
Escala 1:5
0,01 A
PP-ROU20.41.00
0.54
Chapa 15mm
-
-
05/11/2022
1
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 9005
Esmalte sintético
1:3
Preto fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 50 
 4
4 
 15 
 47,1 
 60 
 40 
 36,4 
+
 
0,1
0,0 
 3
1 5
4,
5 
 7
,4
 6
4,
7 
 35 
 
6(4x) 
 120 
 1
5 
 7,5 
 7
,5
 
 
5,5(2x) 
Nota:
Raios não especificados: 1.5mm
PP-ROU20.42.00
0.07
Chapa 15mm
-
-
05/11/2022
1
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 9005
Esmalte sintético
1:2
Preto fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
 1
0,
5 
 4
4 5
 
 17,4 
 30 
 50 
 2
0,
7 
 15 
 R8(2x) 
 22 H8 
 9 
 5
3 
 3
1 
±0
,1
 
 
2,5(2x) 30,8 
 6
4,
7 
 60 35 
 2
8,
5 
 35 
 44,6 ±0,1 
AA
 120 
 7,5 
 1
5 
 
5,5(2x) 
 7
,5
 
 7
 
 7
,5
 
SEÇÃO A-A
Nota:
Raios não especificaodos: 1,5mm
PP-ROU20.43.00
0.08
Chapa 15mm
-
-
05/11/2022
1
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 9005
Esmalte sintético
1:2
Preto fosco
TCC2A4
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 1
5 
 2
0 
 4
6 
 72 
 96 
 
2,5(2x) 
 35 
 16 J7(2x) 
 22 H8 
 30,8 
 3
1 
±0
,1
 
 60 
 24 
 12 
 44,6 ±0,1 
AA
 1
5 
 8
 
 
5,5(2x) 
 7
,5
 
 7,5 
 120 7
,5
 
SEÇÃO A-A
Nota:
Raios não especificados: 1,5mm
PP-ROU20.44.00
0.06
Chapa 15mm
-
-
05/11/2022
1
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 9005
Esmalte sintético
1:2
Preto fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 2
85
 
 
16
 h7
 
Escala 1:5
Nota:
Temperar de 55 a 60 HRC
0,8
PP-ROU20.45.00
449.83
Barra 16mm h7
-
-
05/11/2022
2
AISI 1045 Aço, trefilado
-
Murilo Ferreira Router CNC
-
1:1
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 R15
 
10 
 30,8 
 
3(2x) 
 R4(2x) 
 15 
Escala 1:1
 3
 
 38 
Nota:
Raios não especificados:1,5mm
PP-ROU20.46.00
0.00
Chapa 3mm
-
-
05/11/2022
2
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 6001
Esmalte sintético
2:1
Verde fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
A4
B
C
 R
12
 
 4
 
 1
5 
 
2,5(4x) 
 1
9 2
7 
 1
6 
 50 
 1
1 
 16 
 37 
A
A
 
6(2
x) 6,5 
 7
,5
 
 15 
 3
1 
 10 
 
10
,2
 
SEÇÃO A-A
0,03 A
A
Nota: 
Raios não especificados: 1,5mm
PP-ROU20.47.00
0.01
Chapa 15mm
-
-
05/11/2022
1
PE Alta Densidade
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 6001
Esmalte sintético
1:1
Verde fosco
TCC2
B
C
D
1 2
A
321 4
A
5 6
Desenhado
Revisão
Aprovado
Nome Data
MATERIAL:
Desenho:+-2+-1+-0,8+-0,5+-0,3+-0,2
2000-40001000-2000300-1000100-30030-1006-30
+-0,1
1-6
TOLERÂNCIAS NÃO INDICADA CONF.DIN MEDIO
Cliente:
Projeto:
Peso(Kg):
Quantidade:
Escala:
NOTAS:
1. DIMENSÕES EM MILÍMETROS, SALVO INDICAÇÕES
CONTRÁRIAS;
2. VISTAS DE DESENHO DISTRIBUÍDAS
CONFORME 1° DIEDRO.
Fundo:
Tinta:
RAL:
Munsell:
Pintura
Cor:
B
C
 7 
 120 
 36 34 
 41,5 37 
 1
9 
 25,3 ±0,1 
 69,5 
 2
0 
A
A
Escala 1:5
 9 
 15 
 1
90
 
 1
0 
 3
4 
 6
3,
5 
 7
2 
 3
4 
 9 
 
11
(4
x)
 
 4
0 
±0
,1
 
 
6(
18
x)
 
 
11
(1
8x
) 
 
6,
5(
4x
) 
SEÇÃO A-A
A4
0.11
PP-ROU30.61.00
Chapa 15mm
-
-
05/11/2022
1
PEAD - Chapa 15mm
-
EpóxiMurilo Ferreira Router CNC
- 9005
Esmalte sintético
1:2
Preto fosco
TCC2
101 
 
 
APÊNDICE B – DIAGRAMA ELETRÔNICO 
   
A B C D E F G H J K
B C D E F G H J KA
FILE NAME:
BY:
DATE:
PAGE:
Folha A2.pdsprj
25/04/2023
@AUTHOR
C:\Users\hoxto\Desktop\TCC1\Eletrônica\Folha A2.pdsprjPATH: 1 of 1
REV:@REV TIME: 22:36:35
DESIGN TITLE: Folha A2.pdsprj
0
1
2
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
3
9
L
N
GND
COM
COM
V+
V+
SST1
24VDC
SpinEnable
SpinDir
Z-EndStop
Y-EndStop
X-EndStop
EN
Z-DIR
Y-DIR
X-DIR
Z-STEP
Y-STEP
X-STEP
D1
D0
RST
Coolant
A4
A5
AREF AREF
GND3 GND3
13 13
12 12
11 11
10 10
9 9
8 8
7 7
6 6
5 5
4 4
3 3
2 2
1 1
0 0
RSTRST
3V33V3
5V5V
GND1GND1
GND2GND2
V_INV_IN
AD1AD1
AD0AD0
AD2AD2
AD3AD3
AD4AD4
AD5AD5
AR1
ARDUINO_SHIELD
EN
X-STEP
X-DIR
X-STEP
Y-STEP
Z-STEP
SpinEnable
1
2
3
4
1
2
3
4
X-DIR
Y-DIR
Z-DIR
1
2
3
4
1
2
3
4 SpinDIR
A-STEP
A-STEP
JP5
JP6
JP3 CONM_S
Z-AXIS
X-AXIS
M
0
M
1
M
2
M
S1
M0
M1
M2
M
S2
M
S3
JP1 CONM_S
X-AXIS
M
0
M
1
M
2
M
S1
M
S2
M
S3
JP2 CONM_S
Y-AXIS
M
0
M
1
M
2
M
S1
M
S2
M
S3
JP4 CONM_S
A-AXIS
M
0
M
1
M
2
M
S1
M
S2
M
S3
Y-AXIS
Z-AXIS
A-AXIS
SMN1
SMN2
SMN3
SMN4
X-AXIS
EN9
MS110
MS211
MS312
RST13
SLP14
STEP15
DIR16
VMOT 8
GND 7
2B 6
2A 5
1B 4
1A 3
VDD 2
GND 1
DA1
EN
Y-STEP
Y-DIR
M0
M1
M2
Y-AXIS
EN9
MS110
MS211
MS312
RST13
SLP14
STEP15
DIR16
VMOT 8
GND 7
2B 6
2A 5
1B 4
1A 3
VDD 2
GND 1
DA2
EN
Z-STEP
Z-DIR
M0
M1
M2
Z-AXIS
EN9
MS110
MS211
MS312
RST13
SLP14
STEP15
DIR16
VMOT 8
GND 7
2B 6
2A 5
1B 4
1A 3
VDD 2
GND 1
DA3
EN
A-STEP
A-DIR
M0
M1
M2
A-AXIS
EN9
MS110
MS211
MS312
RST13
SLP14
STEP15
DIR16
VMOT 8
GND 7
2B 6
2A 5
1B 4
1A 3
VDD 2
GND 1
DA4
M
A-
A+
B-
B+
Comum
Comum
M
A-
A+
B-
B+
Comum
Comum
5V 5V
5V5V
5V
4.2V
4.2V 4.2V
5V5V
4.2V
5V
EN
D
 S
TO
PS
14Z+1
Z-2
Y+3
Y-4
X+5
X-6
SpnEn7
SpnDir8
CoolEn9
Abort10
Hold11
Resume12
E-STOP13
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
5v 3.3v
ST1
POWER ON/OFF
12-36VDC
G
N
D V+
Vin1
Vout3
GND2
LM1
RV1
M
V+
GND
SPD1
SPINDLE 800W
0-100V
5V
ESA1
E-STOP NA
ESA2
RESUME
ESA3
HOLD
M
A-
A+
B-
B+
Comum
Comum
M
A-
A+
B-
B+
Comum
Comum
L
T
N
PLM1
127VAC
N
L
COM
V+
ON/OFF
V+
1
2
3
-
+
SSP2
100VDC
RL1
C3
100n
R1
4.7K
R2
4.7K
R3
4.7K
COM
NC
NO
SW FIM DE CURSO -X
COM
NC
NO
SW FIM DE CURSO +Z
COM
NC
NO
SW FIM DE CURSO -Y
C1
100n
C2
100n
SEL 5RX1
TX2
5V3
3V34
SBA 6
GND 7
R5T 8
COOLER
12VDC
V+
GND
CO1
COOLER 12VDC
TOUCH PROBE GND
PRB1
PROBE
ATERRAMENTO
DE CARCAÇA
102 
 
 
APÊNDICE C – RELATÓRIO DE CUSTOS 
 
 
 
 
 
 
 
N° ITEM GRUPO QTD UNIDADE VALOR UNI. VALOR TOTAL
01 Kit estrutural PEAD + serviço de corte 01 1,00 pç 700,00R$ 700,00R$ 
02 Perfil Estrutural em Alumínio 40x40 Básico - Canal 8 02 3,64 m 99,00R$ 360,36R$ 
03 Cantoneira 38x38x28mm em Alumínio p/ pefil Base 40 03 8,00 pç 4,00R$ 32,00R$ 
04 Eixo Retificado Temperado Ø16 h7 + Rosca int. M8x20 02 2,97 m 106,00R$ 314,82R$ 
05 Cantoneira L em Alumínio 38x38x3,18mm 02 0,53 m 94,50R$ 50,09R$ 
06 Pillow blocks 16mm SC16UU 03 12,00 pç 12,50R$ 150,00R$ 
07 Fuso trapezoidal TR8 300mm c/ castanha 03 1,00 pç 43,00R$ 43,00R$ 
08 Rolamento 608ZZ 03 14,00 pç 3,55R$ 49,70R$ 
09 Polia GT2 20 Dentes Furo Ø6,35 Largura: 10mm 03 3,00 pç 8,98R$ 26,94R$ 
10 Acoplamento flexível D19L25 Ø8xØ6,35mm 03 1,00 pç 12,25R$ 12,25R$ 
11 Correia dentada GT2 - Largura 10mm c/ alma de aço 02 4,00 m 24,88R$ 99,52R$ 
12 Porcas Martelo Canal 8 p/ Perfil Base 40 - M5 03 24,00 pç 1,22R$ 29,28R$ 
13 Parafuso DIN 912 - M3x10 03 8,00 pç 0,30R$ 2,40R$ 
14 Parafuso DIN 912 - M3x16 03 12,00 pç 0,40R$ 4,80R$ 
15 Parafuso DIN 912 - M4x30 03 4,00 pç 0,40R$ 1,60R$ 
16 Parafuso DIN 912 - M4x50 03 12,00 pç 0,64R$ 7,68R$ 
17 Parafuso DIN 912 - M5x16 03 20,00 pç 0,42R$ 8,40R$ 
18 Parafuso DIN 912 - M5x20 03 54,00 pç 0,48R$ 25,92R$ 
19 Parafuso DIN 912 - M5x30 03 8,00 pç 0,52R$ 4,16R$ 
20 Parafuso DIN 912 - M5x45 03 2,00 pç 0,60R$ 1,20R$ 
21 Parafuso DIN 912 - M5x50 03 2,00 pç 0,64R$ 1,28R$ 
22 Parafuso DIN 912 - M5x65 03 2,00 pç 0,76R$ 1,52R$ 
23 Parafuso DIN 912 - M5x70 03 6,00 pç 0,80R$ 4,80R$ 
24 Parafuso DIN 912 - M8x30 03 8,00 pç 1,65R$ 13,20R$ 
25 Parafuso DIN 933 - M8x50 03 6,00 pç 2,78R$ 16,68R$ 
26 Porca DIN 985 - M3 03 12,00 pç 0,62R$ 7,44R$ 
27 Porca DIN 985 - M4 03 16,00 pç 0,62R$ 9,92R$ 
28 Porca DIN 985 - M5 03 22,00 pç 0,72R$ 15,84R$ 
29 Porca Sext. DIN 934 - M5 03 2,00 pç 0,25R$ 0,50R$ 
30 Porca Sext. DIN 934 - M8 03 18,00 pç 0,42R$ 7,56R$ 
31 Arruela DIN 125 - A 8.4 03 12,00 pç 0,30R$ 3,60R$ 
32 Arruela DIN 127 B - M3 03 24,00 pç 0,05R$ 1,20R$ 
33 Arruela DIN 127 B - M4 03 16,00 pç 0,10R$ 1,60R$ 
34 Arruela DIN 127 B - M5 03 116,00 pç 0,15R$ 17,40R$ 
35 Arruela DIN 127 B - M8 03 14,00 pç 0,20R$ 2,80R$ 
36 Tinta Spray Primer Cinza 400ml 03 2,00 pç 20,99R$ 41,98R$ 
37 Tinta Spray Esmalte Sintético Preto Fosco 350ml 03 2,00 pç 28,00R$ 56,00R$ 
38 Tinta Spray Esmalte Sintético Verde Folha 350ml 03 1,00 pç 28,00R$ 28,00R$ 
 TOTAL 2.155,44R$ 
MECÂNICA
103 
 
 
 
 
 
 
 
   
N° ITEM GRUPO QTD UNIDADE VALOR UNI. VALOR TOTAL
01 Arduino UNO 03 1,00 pç 71,20R$ 71,20R$ 
02 CNC Shield V3 03 1,00 pç 26,01R$ 26,01R$ 
03 Driver de motor de passo A4889 03 4,00 pç 8,55R$ 34,20R$ 
04 Motor NEMA 23 15Kgf.cm - 3A AK23 / 15F6FN1.8 03 4,00 pç 239,90R$ 959,60R$ 
05 Cooler 12V 80x80x25mm 03 1,00 pç 14,49R$ 14,49R$ 
06 Grade proteção cooler 90x90mm 03 1,00 pç 9,98R$ 9,98R$ 
07 Botão PBS-29 Cores 03 3,00 pç 7,00R$21,00R$ 
08 Chave fim de curso KW11-7-2-3T Haste 29mm com Rol. 03 3,00 pç 4,28R$ 12,84R$ 
09 Spindle 800W ref. a ar + fonte ali. + suporte + kit 11 pinças ER16 03 1,00 pç 548,33R$ 548,33R$ 
10 Seal Tubo Spiraflex 1" s/ alma de aço 02 1,00 m 12,00R$ 12,00R$ 
11 Cabo Wire Jumper Fêmea x Fêmea 30cm - 40 fios 03 1,00 pç 18,07R$ 18,07R$ 
12 Chave Gangorra KCD1-103/B2 125V 10A 03 1,00 pç 2,50R$ 2,50R$ 
13 Conector Emenda Rápida - 2 Vias 03 1,00 pç 6,50R$ 6,50R$ 
14 Regulador de Tensão LM7812 03 1,00 pç 1,78R$ 1,78R$ 
15 Abraçadeira Plástica Zip Tie Preta - 2,5x100mm 03 10,00 pç 0,10R$ 1,00R$ 
16 Abraçadeira Plástica Zip Tie Preta - 3,6x150mm 03 3,00 pç 0,15R$ 0,45R$ 
17 Dissipador de Calor DP-4/96 03 1,00 pç 5,18R$ 5,18R$ 
18 Fonte de Alimentação Chaveada 24V 10A 03 1,00 pç 52,00R$ 52,00R$ 
19 Conector Mike GX16 - 3 Vias 03 1,00 pç 11,93R$ 11,93R$ 
20 Conector Mike GX16 - 4 Vias 03 4,00 pç 10,63R$ 42,52R$ 
21 Conector Mike GX16 - 6 Vias 03 1,00 pç 12,87R$ 12,87R$ 
22 Prensa Cabo PVC - 1/2" 03 1,00 pç 4,50R$ 4,50R$ 
23 Tomada Sobrepor 2P+T 10A 03 1,00 pç 8,59R$ 8,59R$ 
24 Gabinete Eletrônico - Maleta de madeira 330x445x100mm 03 1,00 pç - -
25 Cabo Flexível PP Classe 5 - 3x2,5mm² 02 3,00 m 5,89R$ 17,67R$ 
26 Cabo Flexível PP Classe 5 - 4x1mm² 02 6,00 m 5,59R$ 33,54R$ 
27 Cabo Controle c/ Blind - 2x1mm² 02 4,00 m 4,99R$ 19,96R$ 
28 Conector Barra Sindal 6mm - 12 Bornes 03 2,00 pç 7,71R$ 15,42R$ 
29 Plugue Macho 2P+T 10A 03 1,00 pç 7,50R$ 7,50R$ 
30 Cabo Flat 16 Vias Colorido 26 AWG 02 3,00 m 13,19R$ 39,57R$ 
31 Nylon 6.0 60x60x20mm 02 1,00 pç 10,00R$ 10,00R$ 
32 Placa de fenolite 80x120mm 03 1,00 pç 8,77R$ 8,77R$ 
33 Garra jacaré 03 1,00 pç 0,90R$ 0,90R$ 
34 Relé 1 canal 5 V 03 1,00 pç 8,46R$ 8,46R$ 
 TOTAL 2.039,33R$ 
ELETRÔNICA
104 
 
 
APÊNDICE D – CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA GRBL 
$0  10  step pulse, usec 
$1  25  step idle delay, msec 
$2  0  step port invert mask:00000000 
$3  6  dir port invert mask:00000110 
$4  0  step enable invert, bool 
$5  1  limit pins invert, bool 
$6  0  probe pin invert, bool 
$10  3  status report mask:00000011 
$11  0.010  junction deviation, mm 
$12  0.002  arc tolerance, mm 
$13  0  report inches, bool 
$20  0  soft limits, bool 
$21  1  hard limits, bool 
$22  1  homing cycle, bool 
$23  3  homing dir invert mask:00000001 
$24  60  homing feed, mm/min 
$25  900  homing seek, mm/min 
$26  255  homing debounce, msec 
$27  5.000  homing pull­off, mm 
$100  20.000  x, step/mm 
$101  20.000  y, step/mm 
$102  100.000  z, step/mm 
$110  1.000  x max rate, mm/min 
$111  1.000  y max rate, mm/min 
$112  500  z max rate, mm/min 
$120  10.000  x accel, mm/sec^2 
$121  10.000  y accel, mm/sec^2 
$122  10.000  z accel, mm/sec^2 
$130  340.000  x max travel, mm 
$131  485.000  y max travel, mm 
$132  100.000  z max travel, mm 
 
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1.1 Objetivo Geral ........................................................................................... 11 
1.1.1 Objetivos Específicos ................................................................................. 11 
1.2 Justificativa ............................................................................................... 11 
2 REFERENCIAL TEÓRICO ......................................................................... 12 
2.1 Sistema de Coordenadas ......................................................................... 12 
2.2 Sistema de Referência ............................................................................. 13 
2.3 Sistema de Controle de Movimento ........................................................ 15 
2.4 Router CNC ............................................................................................... 16 
2.5 Estrutura.................................................................................................... 17 
2.6 Rigidez Estática e Dinâmica de Máquinas­Ferramentas ....................... 19 
2.7 Guias Lineares .......................................................................................... 20 
2.8 Conversores de Movimento ..................................................................... 22 
2.9 Acoplamentos ........................................................................................... 24 
2.10 Motores...................................................................................................... 25 
2.10.1 Servomotores ............................................................................................. 25 
2.10.2 Motores de Passo ....................................................................................... 27 
2.11 Sensores ................................................................................................... 33 
2.12 Placa Controladora ................................................................................... 34 
2.12.1 Arduino ....................................................................................................... 34 
2.13 Software CAD ............................................................................................ 35 
2.14 Software CAM ........................................................................................... 36 
3 METODOLOGIA ........................................................................................ 38 
4 DESENVOLVIMENTO ............................................................................... 40 
4.1 Projeto Informacional ............................................................................... 40 
4.1.1 Requisitos do projeto .................................................................................. 40 
4.1.2 Pesquisa exploratória de mercado ............................................................. 41 
4.2 Projeto Conceitual .................................................................................... 43 
4.2.1 Função global ............................................................................................. 44 
4.2.2 Estruturação do projeto em parâmetros ..................................................... 44 
4.2.3 Princípios de soluções ................................................................................ 45 
4.2.4 Seleção das concepções alternativas ........................................................ 46 
4.2.5 Definição do projeto conceitual ................................................................... 49 
 
 
 
4.3 Projeto Detalhado ..................................................................................... 50 
4.3.1 Projeto mecânico ........................................................................................ 50 
4.3.2 Projeto Eletroeletrônico .............................................................................. 57 
4.3.3 Configuração .............................................................................................. 75 
4.3.4 Custo do projeto ......................................................................................... 80 
5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ............................... 83 
5.1 Montagem .................................................................................................. 83 
5.2 Testes de Corte ......................................................................................... 85 
5.3 Características Gerais .............................................................................. 90 
5.4 Análise do Projeto .................................................................................... 91 
6 CONCLUSÃO ............................................................................................ 94 
 REFERÊNCIAS .......................................................................................... 96 
 APÊNDICE A ........................................................................................... 100 
 APÊNDICE B ........................................................................................... 101 
 APÊNDICE C ........................................................................................... 102 
 APÊNDICE D ........................................................................................... 104 
 
10 
 
1  INTRODUÇÃO  
Em  meados  da  década  de  1970,  o  uso  de  microcomputadores  e  interfaces 
gráficas aprimoraram o Comando Numérico (CN), resultando no conceito do Comando 
Numérico Computadorizado. Essa tecnologia tornou possível a fabricação de peças 
com alta precisão e maior produtividade. 
Desde  então  as  máquinas­ferramenta  Controle  Numérico  Computadorizado 
(CNC) utilizadas na metalmecânica possibilitam a usinagem de metais com geometria 
complexa. Entretanto, o alto custo de aquisição destes equipamentos inviabiliza, em 
muitos  casos,  o  seu  uso  para  prototipagem  principalmente  em  materiais  de  baixa 
dureza como, por exemplo, madeira e polímeros. 
Contudo  com  o  passar  dos  anos,  com  a  evolução  da  tecnologia  e  maior 
disponibilidade no mercado de componentes  fundamentais para o desenvolvimento 
de uma máquina CNC, fizeram com que o custo caísse de forma drástica, sendo que 
atualmente  é  possível  a  aquisição  de  CNC  de  bancada  para  uso  como  hobbista. 
Destaca­se  também  do  ponto  de  vista  industrial,  micro  e  pequenas  empresas 
possuem o benefício de adquirir estes equipamentos de baixo custo para atender suas 
necessidades. Com isso, o desenvolvimento de produtos, seja na forma de protótipos 
ou em série acaba se tornando viável sem a necessidade de elevados investimentos 
em maquinários e equipamentos ou processos de produção específicos como, por 
exemplo, fundição ou metalurgia do pó, entre outros. 
Atualmente,  é  possível  a  aquisição  de  sistemas  de  controle  gratuitos, 
fomentando o desenvolvimento de máquinas CNC de baixo custo. A personificação 
de produtos promove um cenário de consumo digital altamente competitivo, fazendo 
com que o público busque produtos e serviços que sejam apropriados com a suas 
necessidades.  
Diante  desta  oportunidade,  a  proposta  deste  trabalho  foi  desenvolver  uma 
máquina de baixo custo que possibilite fabricar e personalizar artigos em madeira e 
polímeros, baseada em um equipamento do tipo CNC de três eixos capaz de usinar 
os materiais supracitados. 
 
11 
 
 
2.3 Objetivo Geral  
O presente  trabalho  teve como finalidade: estudar, projetar, montar e avaliar 
uma máquina Router CNC de três eixos, de baixo custo, com capacidade de realizar 
cortes e usinagem em materiais de baixa dureza de forma automatizada. 
Objetivos Específicos 
•  Propiciar  a  experiência  em  projetos  de  máquinas  com  a  intenção  de 
presenciar as dificuldades e erros na elaboração de um projeto e montagem 
de uma máquina que utiliza sistema CNC. 
•  Definir os requisitos do produto; 
•  Definir funçõese a matriz morfológica do produto; 
•  Definir o projeto conceitual; 
•  Montagem mecânica e do sistema eletroeletrônico do produto 
•  Teste e avaliação final do produto. 
 
1.2 Justificativa 
Do  ponto  de  vista  industrial,  a  utilização  de  ferramentas  deste  gênero  pode 
trazer  benefícios  significativos,  permitindo  automatizar  processos  que  antes  eram 
manuais, reduzindo custos e aumentando a qualidade dos produtos. Com a realização 
desse  projeto,  foi  possível  estimular  o  desenvolvimento  de  habilidades  técnicas  e 
criativas,  além  de  contribuir  para  a  formação  profissional  a  fim  de  vivenciar  os 
problemas  e  as  soluções  necessárias  para  o  projeto  e  desenvolvimento  de  uma 
máquina. Na prática, o desenvolvimento do presente trabalho possibilitou aplicar na 
prática  os  conhecimentos  adquiridos  em  unidades  curriculares  teóricas,  como 
matemática, física, eletrônica e programação. 
 
   
12 
 
 
2 REFERENCIAL TEÓRICO 
Nesta  seção  será  abordado  um  breve  referencial  teórico  do  projeto  a  ser 
desenvolvido, explorando suas tecnologias, funcionalidades e os sistemas de software 
que integra o equipamento.  
2.1 Sistema de Coordenadas  
Segundo Groove  (2017),  um sistema de controle numérico consiste em  três 
componentes:  programa,  unidade  de  controle  de  máquina  e  equipamento  de 
processamento.  Em  resumo,  o  programa  é  o  conjunto  detalhado  de  comandos  a 
serem seguidos pelo equipamento de processamento. Neste componente são criados 
os  blocos  de  comando  específicos  de  posição  ou  movimento  a  ser  realizado  pelo 
cabeçote  em  relação  à  peça.  A  posição  no  programa  CN  é  definida  por  suas 
coordenadas x, y e z. Nas máquinas incluem­se o controle de velocidade de rotação 
do eixo, velocidade de avanço, sentido da rotação, instruções de troca de ferramentas, 
e outros comandos relacionados à operação. 
A  unidade  de  controle  de  máquina  é  um  microcomputador  que  armazena  e 
executa  o  programa,  interpretando  cada  comando  em  ações  do  equipamento,  um 
comando de cada vez. Sua composição consiste em hardware e software, o que leva 
a denominação controle numérico computadorizado. 
O  equipamento  de  processamento  executa  o  sequencial  de  blocos  para 
transformar a peça bruta (blank) em peça acabada. 
O  sistema  de  coordenadas  é  utilizado  para  indicar  as  posições  no  controle 
numérico.  Esse  sistema  consiste  em  três  eixos  lineares  (x,  y  e  z)  do  sistema  de 
coordenadas cartesianas, além de mais três eixos rotacionais (a, b e c), como mostra 
a Figura 1. 
 
13 
 
 
Figura 1 ­ Sistemas de coordenadas usadas em controles numéricos. 
 
Fonte: Groove (2017, p. 431) 
 
2.2 Sistema de Referência 
A programação de máquinas CNC requer estabelecer sistemas de referência 
nos quais possam ser descritas posições  relativas entre a  ferramenta de corte e a 
peça a ser  fabricada. Entre os pontos principais utilizados pela programação CNC 
estão o zero­máquina, zero­peça e o zero­ferramenta. 
O ponto zero­máquina, também conhecido como referência de zero­máquina, 
é um ponto de referência física estabelecido em uma máquina CNC a partir do qual 
todas as operações de usinagem são realizadas com precisão. Esse ponto é definido 
durante  um  processo  chamado  Homing  ou  referenciamento,  no  qual  a  máquina  é 
movida para uma posição pré­determinada em cada um dos seus eixos e a posição 
exata é registrada como a referência de zero­máquina. (FITZPATRICK, 2013)  
A partir daí, todas as operações são feitas em relação a esse ponto, permitindo 
que as ferramentas de corte possam realizar movimentos com precisão e segurança 
em relação às peças que estão sendo usinadas. 
Problemas no funcionamento de Router CNC podem acarretar uma tentativa 
de  movimentação  do  eixo  para  além  do  curso  máximo  da  máquina.  O  carro  de 
movimentação pode colidir com a estrutura, podendo quebrar parte da máquina ou, 
mesmo sem defeito visível, originar uma perda na precisão de posicionamento. Esse 
deslocamento ou colisão pode, também, ocasionar grave acidente ao operador. Para 
referenciar o ponto zero do eixo e o seu fim de curso, podem ser utilizadas diversos 
tipos de sensores. (FITZPATRICK, 2013) 
14 
 
 
Seguindo  o  conceito  semelhante  da  referência  zero­máquina,  o  ponto  zero­
peça é determinada pelo programador, e indica a posição relativa da peça na mesa 
da máquina. O ponto zero­peça é a origem do sistema de coordenadas da peça, que 
é  definido  pelo  programador  e  servirá  como  referência  para  programação  da 
usinagem. A partir deste ponto são programados os caminhos e o posicionamento da 
ferramenta e todas as funções de usinagem.  
Para as ferramentas é aplicado o sistema de referência chamado ponto zero­
ferramenta. Este ponto é definido pelo fabricante da máquina e serve para informar 
ao comando as dimensões do comprimento da ferramenta em relação ao ponto de 
assento da ferramenta. 
 Os pontos de  referência do zero­máquina, zero­peça e zero­ferramenta são 
representados peças letras M, W e N respectivamente na Figura 2 logo abaixo. 
 
Figura 2 ­ Pontos de referência de uma máquina­ferramenta. 
 
Fonte: Adaptado de Fitzpatrick (2013) 
 
15 
 
 
2.3 Sistema de Controle de Movimento 
O  sistema  de  controle  de  movimento  é  responsável  por  gerenciar  todas  as 
informações  relevantes da máquina, as quais podem ser divididas em  informações 
primárias  e  secundárias.  As  informações  primárias  referem­se  ao  controle  dos 
movimentos  principais  da  máquina,  tais  como  rotação  e  translação  dos  eixos, 
incluindo direção, aceleração e velocidade de avanço. Já as informações secundárias 
gerenciam  o  controle  das  funções  relacionadas  aos  sistemas  auxiliares,  como 
refrigeração, aspiração do cavaco, pressão nas linhas de ar comprimido, vácuo, entre 
outros.  Essas  informações  fornecem  ao  usuário  dados  gerais  sobre  o  estado  da 
máquina e o progresso do processo. (STOETERAU, 2004) 
A composição básica de um sistema de controle de movimento consiste em:  
•  Um controlador de movimento para gerar a saída desejada de movimento. O 
movimento é baseado em pontos de ajuste programáveis e no fechamento de 
laços de realimentação de posição ou velocidade. 
•  Um  amplificador  ou  uma  unidade  para  transformar  o  sinal  de  controle  do 
controlador de movimento em uma tensão ou corrente elétrica de controle de 
potência mais alta. 
•  Um atuador, podendo ser um cilindro hidráulico ou de ar, um atuador linear ou 
um motor elétrico para o movimento de saída. 
•  Sensores  são  dispositivos  projetados  para  converter  variáveis  em  sinais 
elétricos  ou  digitais  que  podem  ser  processados  e  interpretados  por  outros 
dispositivos, como computadores ou sistemas de controle. 
•  Componentes  mecânicos  para  transformar  o  movimento  do  atuador  no 
movimento desejado. 
 
A  Figura  3  apresenta  um  arranjo  físico  de  um  sistema  de  controle  de 
movimento. 
 
16 
 
 
Figura 3 ­ Arranjo de um sistema de controle de movimento. 
 
Fonte: Lamb (2015, p. 131) 
 
2.4 Router CNC 
Muito  semelhante  às  fresadoras  CNC,  este  equipamento  é  projetado  para 
usinar materiais de fácil usinabilidade, como madeira, plásticos, compósitos e metais 
menos  duros  como  o  alumínio,  bronze,  dentre  outros.  (JACOBS,  2023).  Sua 
construção  pode  priorizar  tanto  força  de  deslocamento  quanto  velocidade  de 
deslocamento, variando com a especificação do projeto e pretensão de material que 
a mesma irá usinar. 
As  fresadoras CNC são máquinas projetadas para usinar materiais de maior 
dureza como alumínio, aço e até mesmo titânio. Devido ao material de trabalho, sua 
construção prioriza a força de deslocamento e não a velocidade. (WARFIELD, 2023) 
Mesmo  as  melhores  Routers  CNC  não  conseguemigualar  a  precisão  das 
fresadoras CNC, portanto, as fresadoras são melhores para peças que exigem alta 
precisão  e  tolerâncias  estreitas.  O  design  da  mesa  estacionária  do  Router  causa 
alguns de seus recursos de precisão mais baixos. Ainda assim, é principalmente a 
rigidez da fresadora CNC e a amplitude de movimento limitada que lhes permite cortar 
com mais precisão. 
17 
 
 
Outra  grande  diferença  entre  as  máquinas  são  os  preços,  isso  ocorre 
principalmente  devido  à  diferença  na  estrutura  e  na  capacidade  de  corte  das 
máquinas.  As  fresadoras  possuem  estruturas  robustas  e  potentes  sistemas  de 
acionamento,  tais  recursos  adicionais  aumentam  os  custos  de  produção  e, 
consequentemente,  o  preço  final  da  máquina.  As  Routers CNC  costumam  possuir 
estruturas  mais  leves  em  comparação  as  fresadoras,  isso  resulta  em  custos  de 
produção mais baixo e, portanto, em preços geralmente mais acessíveis. (JACOBS, 
2023) 
Por  ser um equipamento muito  versátil,  existem diversos  tipos de máquinas 
para  cada  funcionalidade.  A  Figura  4  logo  abaixo  apresenta  dois  exemplos  de 
máquinas Router CNC, o modelo Pro 510 da fabricante Shop Sabre para uso mais 
profissional e a Genmitsu 3018­PROVer da empresa SainSmart, para trabalhos mais 
artesanais, ambas são do tipo fresadora. 
 
Figura 4 ­ Exemplos de máquinas Router CNC. (a) Sabre PRO 510 e (b) Genmitsu 3018­PROVer 
 
(a)             (b) 
Fonte: (a)Shop Sabre (2021) e (b)SmartSaint (2021) 
 
2.5 Estrutura 
Segundo  Stoeterau  (2004,  p.  31),  as  estruturas  de  máquinas­ferramentas 
possuem a função de servir de superfície de montagem para os demais elementos 
que  irão compor  toda a máquina, são eles: guias  lineares,  atuadores, sistemas de 
medição  e  controle,  sensores,  dispositivos  de  segurança,  sistema  hidráulico  ou 
pneumático, fiações, sistema de tubulação, entre outros. 
18 
 
 
O projeto de toda estrutura de uma máquina deve levar em consideração as 
características dos elementos e suas dimensões. Requisitos como rigidez estática e 
dinâmica,  estabilidade  térmica,  estabilidade  química,  facilidade  de  manipulação, 
acessibilidade  aos  componentes  internos  e  custo  são  grandes  pontos  a  serem 
considerados ao se escolher um arranjo estrutural que atenda às necessidades de 
projeto. (PINTO, 1972)  
O arranjo da estrutura das máquinas­ferramentas não depende da construção 
interna nem do material utilizado. No entanto, o arranjo é bastante influenciado pela 
cinemática  do  processo,  pela  escolha  construtiva  da  máquina  e  pelos  limites  dos 
processos de fabricação em relação ao material a ser usado (STOETERAU, 2004). 
Na Figura 5 são apresentados os arranjos mais comuns de estruturas de máquinas­
ferramentas. 
 
Figura 5 ­ Arranjos comuns de estruturas de máquinas­ferramentas. 
 
Fonte: Stoeterau (2004, p. 32) 
Com base nos arranjos básicos apresentados na Figura 5, pode ser observado 
que para uma mesma configuração cinemática podem ser obtidas diferentes soluções, 
ainda assim, estes tipos arranjos estruturais permitem que se consiga configurações 
de máquinas específicas para cada tipo de aplicação. 
  
19 
 
 
2.6 Rigidez Estática e Dinâmica de Máquinas­Ferramentas 
Na  temática  de  projeto  de  máquinas­ferramentas,  o  requisito  rigidez  é 
extremamente  importante  para  a  confiabilidade  de  uma  máquina.  O  conceito  de 
rigidez se divide em estático e dinâmico. 
A  rigidez  estática  é  caracteriza  pelas  deformações  resultantes  dos  esforços 
aplicados sobre o equipamento, sendo as mais significativas aquelas causadas pelos 
esforços de  torção e  flexão. Tais  carregamentos podem  resultar principalmente no 
desalinhamento e deslocamento dos elementos guias, os quais são principalmente 
decorrentes das forças de usinagem, peso das partes móveis, das peças de trabalho, 
entre outros. (STOETERAU, 2004, p. 37) 
O contato entre a peça e a ferramenta causa um ponto de carregamento que é 
transmitido para o eixo z, e deste então passa a transmitir para os seus mancais, suas 
guias e estrutura, resultando também para a peça em trabalho, dispositivo de fixação 
e novamente para as guias e estrutura. Na Figura 6 ilustra as deformações de uma 
fresadora sob carregamento do próprio peso.  
 
Figura 6 ­ Forma de deformação de uma fresadora sob condições do próprio peso. 
 
Fonte: CHEN e CHEN (2016, p. 5). 
  Para melhorar este efeito de cargas estáticas e características dinâmicas, as 
estruturas  da  máquina­ferramenta  devem  ter  alta  rigidez  estática  e  capacidade  de 
amortecimento.  Geralmente,  a  rigidez  estática  de  um  equipamento  pode  ser 
aumentada  por  meio  do  uso  de  um  material  com  módulo  de  rigidez  mais  alto  ou 
20 
 
 
reestruturando  todo  o  equipamento  com  mais  material,  alterando  sua  geometria. 
(CHEN e CHEN, 2016) 
  Nas considerações dinâmicas, uma máquina­ferramenta geralmente sofre os 
efeitos  de  vibração  em  sua  operação.  Este  efeito  pode  estar  relacionado  com  a 
máquina­ferramenta,  o  ferramental  e  com  os  parâmetros  de  operação.  Estas 
vibrações podem ser originadas do sistema mecânico da máquina, onde basicamente 
são  ruídos  de  engrenagem,  rolamentos,  instabilidade  nas  guias,  suporte  de 
ferramentas subdimensionados, ferramentas em balanço, folga no mecanismo, entre 
outros.  
Por consequência, as vibrações  resultantes do sistema máquina  influenciam 
diretamente  as  vibrações  do  processo  de  usinagem,  tais  como  o  mecanismo  de 
formação de cavaco e separação das lamelas, com isso a rugosidade superficial na 
usinagem será determinada principalmente pelos fatores geométricos e pelo material 
usinado. Isto implica que a vibração entre a ferramenta e a peça provoca uma variação 
na força de usinagem, a qual atua novamente na vibração da máquina, realimentando 
o efeito da vibração entre a ferramenta e peça, o que na maioria dos casos leva ao 
colapso do processo. (STOETERAU, 2004, p. 42) 
  A possível redução ou eliminação das fontes de vibração se dá pelo aumento 
da  rigidez  e/ou  amortecimento  na  configuração  do  processo,  operação  em  uma 
velocidade  de  rotação  que  não  provoque  forças  cíclicas  cujas  frequências  se 
aproximem da frequência natural do sistema máquina­ferramenta, redução do avanço 
e  das profundidades de  usinagem para diminuir  as  forças de  corte  e  mudança  do 
ferramental de corte para reduzir as forças. (GROOVER, 2017, p. 109) 
   
2.7 Guias Lineares 
Para  desenvolver  um  equipamento  industrial  eficiente  e  confiável,  antes  é 
preciso definir quais componentes são necessários para o que sistema não entre em 
colapso. As guias lineares são definidas como elementos estruturais que possuem a 
função  de  suportar  cargas  do  processo  e  permitir  o  deslizamento  em  um  padrão 
retilíneo. (ABECOM, 2021) 
As guias são um dos elementos fundamentais em uma máquina­ferramenta e 
constituem uma parte delicada da mesma, sendo responsável por guiar a ferramenta 
na  região  de  corte.  Sua  construção  deve  ser  suficientemente  rígida  para  que  as 
21 
 
 
variações  de  forma  provenientes  dos  carregamentos  estáticos  e  dinâmicos  não 
venham  a  exceder  limites  estabelecidos,  prejudicando  o  dimensional  da  peça. 
(STOETERAU, 2004) 
Existem diversas formas de guias, o qual estas ainda podem ser classificadas 
quanto à sua secção, ao movimento, aos graus de liberdade e à restrição a rotação 
ao longo do eixo em translação. 
As  guias  lineares  aliam  o  conceito  dos  rolamentos  ao  movimento  linear 
permitindo um sistema de movimentação baseado no princípio de rolamento, possui 
contato  de  ponto  (esferas),  gerando  diversas  vantagens  como  redução  de  atrito, 
suavidade  na movimentação,  alta  precisão de posicionamento,  alta  capacidade de 
carga, trabalhoem alta velocidade, além de outros benefícios. As Figura 7 e Figura 8 
apresentam os principais exemplos de guias quanto a classificação de posição dos 
elementos rolantes internos e externos respectivamente. 
 
Figura 7 ­ Principais guias de elementos rolantes internos. 
 
Fonte: Adaptado de Stoeterau (2004). 
 
22 
 
 
Figura 8 ­ Principais guias de elementos rolantes externos. 
 
Fonte: Stoeterau (2004, p. 77). 
 
2.8 Conversores de Movimento 
Grande  parte  dos  acionamentos  em  máquinas­ferramentas  são  de  ação 
rotativa. Exceto pelo movimento de rotação da árvore, a maioria dos deslocamentos 
tanto  da  peça  quanto  da  ferramenta  segue  um  padrão  linear.  Essa  diferença 
característica  entre  os  movimentos  necessários  e  os  acionamentos  requer  a 
conversão do movimento rotativo em linear, o que é realizado por meio de elementos 
de  máquinas  específicos,  como  pinhão/cremalheira,  fusos  trapezoidais,  fuso  de 
esferas recirculantes, fusos epicicloidais, fusos hidrostáticos, polias e rodas de atrito. 
(STOETERAU, 2004) 
As  Figura  9  e  Figura  10  apresentam  alguns  exemplos  de  elementos 
conversores de movimento. 
 
23 
 
 
Figura 9 ­ Classificação dos elementos de conversão de movimento. 
 
Fonte: Adaptado de Stoeterau (2004, p. 84) 
 
Figura 10 ­ Classificação dos elementos de conversão de movimento. 
 
Fonte: Stoeterau (2004, p. 85) 
  Os fusos podem ser classificados quanto a forma do atrito entre a castanha e 
o  fuso  de  escorregamento.  As  máquinas­ferramentas  controladas  numericamente 
mais modernas não admitem que haja  folgas ou atrito excessivo nas castanhas do 
fuso. A escolha do fuso mecânico ideal pode ajudar a eliminar folgas da máquina. A 
qualidade  e  desempenho  da máquina é proporcional ao  investimento  aplicado  e a 
criatividade aplicada. 
 
24 
 
 
2.9 Acoplamentos 
Para  projetos  de  máquinas­ferramentas  e  instrumentos  de  precisão,  é 
fundamental  garantir  o  alinhamento  correto  entre  o  eixo  e  acionamento.  O 
acoplamento  é  um  componente  mecânico  responsável  por  absorver  pequenos 
choques e desalinhamentos na utilização de transmissão de rotação e torque. Assim, 
reduzem as  vibrações  e  aumentam  a  vida útil  de  outros  componentes  ou  motores 
durante a operação. (SHIGLEY, MISCHKE e BUDYNAS, 2005) 
  Os  acoplamentos  mecânicos  são  classificados  entre  acoplamentos  rígidos, 
acoplamentos  flexíveis  e  acoplamentos  por  atrito.  Além  destes,  existem  outros 
acoplamentos  denominados  de  embreagens,  nos  quais  são  os  hidráulicos, 
magnéticos e de forma (STOETERAU, 2004). A Figura 11 apresenta a comparação 
de alguns acoplamentos utilizados em máquinas­ferramentas.  
 
Figura 11 ­ Classificação dos elementos de acoplamentos de movimento. 
 
Fonte: Stoeterau (2004, p. 86) 
  Dentre  os  diversos  tipos  de  acoplamentos  apresentados  na  Figura  11,  os 
acoplamentos do tipo flexíveis são geralmente aplicados em automação de máquinas. 
Seu sistema flexível favorece na utilização de projetos que demandam movimentos 
bruscos, permitindo assim, uma suavidade maior na transmissão mecânica. Este tipo 
de acoplamento trabalha compensando os quatro tipos de desalinhamento do eixo: 
angular; deslocamento, a combinação dos dois e movimento axial. 
   
Rígidos Flexíveis Por Atrito
Requisitos
Custo baixo Médio médio
Rigidez alto alto médio
Erro de segmento baixo médio médio
Compensação do desalinhamento baixo alto baixo
Hidráulico Magnéticos Por Forma
Requisitos
Custo médio Alto médio
Rigidez médio alto médio
Erro de segmento médio baixo médio
Compensação do desalinhamento médio médio médio
Tipo
Tipo
Acoplamentos Permanentes
Embreagens
25 
 
 
2.10 Motores 
Uma máquina elétrica é uma  ligação entre um circuito elétrico e um sistema 
mecânico. O processo de conversão de energia de uma dessas formas em outra é 
chamada de conversão eletromecânica de energia. 
Motores  elétricos  são  utilizados  para  mover  máquinas  e  equipamentos 
mecânicos. Em pequenos sistemas, como as máquinas­ferramentas de baixo custo, 
os motores mais utilizados são os servomotores, os motores de passo e os motores 
CA ou CC.  
 
2.10.1 Servomotores 
Servomotores são conjugados de um motor, que pode ser de corrente contínua, 
corrente alternada síncrona ou alternada assíncrona, e são projetados para responder 
as elevadas dinâmicas, de modo preciso, e necessidades de diversas máquinas. 
Os servomotores são especialmente desenvolvidos e construídos para o uso 
em  sistemas  de  controle  de  retroalimentação.  Esses  sistemas  precisam  de  altas 
velocidades de retorno, que os servomotores conseguem atingir devido à baixa inércia 
no rotor. Em comparação aos motores típicos CA e CC, os servomotores são menores 
em diâmetro e mais  longos. Eles trabalham em uma velocidade muito baixa, o que 
geralmente  os  torna  maiores  do  que  os  motores  convencionais  com  potência 
semelhante. (LAMB, 2015) 
Os  servomotores  são  acionados  por  meio  de  servoacionamentos,  que 
fornecem velocidade, torque e controle de posição ao utilizar um encoder, um resolver 
e  sinais  de  corrente  que  compõem  os  componentes  de  retroalimentação  de  um 
servomecanismo. 
A  Figura  12  mostra  um  servomotor  CA  típico  com  as  conexões  de  cabos 
elétricos. 
 
26 
 
 
Figura 12 ­ Servomotor AC 
 
Fonte: Lamb (2015, p. 44) 
O encoder é uma peça fundamental que proporciona ao sistema um valor a ser 
interpretado  como  erro.  As  operações  lógicas,  como  velocidade  ou  posição,  são 
obtidas  por  meio  do  sensoriamento  deste  componente.  Os  encoders  usados  em 
servomotores  podem  ser  estruturalmente  classificados  como  incrementais  e 
absolutos. A principal diferença entre estes dois tipos, é que o encoder absoluto nunca 
perde a posição real em que se encontra. A posição de um encoder  incremental é 
dada pela contagem de pulsos a partir de uma referência. (PENEDO, 2014) 
O  encoder  absoluto  produz  a  posição  absoluta  do  ângulo  de 
rotação. Normalmente, as informações de rotação múltipla são transmitidas ao servo 
amplificador quando a  fonte de alimentação é  ligada, e essa  informação é enviada 
para os dados de posição atual. A Figura 13 apresenta um esquema do princípio de 
um encoder absoluto rotativo. 
 
27 
 
 
Figura 13 ­ Princípio de encoder absoluto rotativo. 
 
Fonte: Capelli (2013, p. 199) 
O  encoder  incremental  emite  o  pulso  em  relação  à  porção  de  mudança  do 
ângulo  de  rotação. Normalmente,  a  saída  da  forma  de  onda  de  detecção  é  sem 
modificação e, portanto, a posição atual é perdida quando a energia é desligada. O 
princípio de um encoder incremental rotativo é apresentado na Figura 14. 
 
Figura 14 ­ Princípio de encoder incremental rotativo. 
 
Fonte: Capelli (2013, p. 200) 
 
2.10.2 Motores de Passo 
Os motores de passo geralmente são utilizando em aplicações que exigem alta 
precisão.  Permitem  controlar  diversos  fatores,  tais  como  ângulo  de  rotação, 
velocidade, posição e sincronismo. Este tipo de motor tem é largamente utilizado na 
área da informática, robótica e automação industrial e operações cotidianas em função 
28 
 
 
de seu baixo custo, da alta confiabilidade, do elevado torque em baixas velocidades e 
da construção simples e reforçada. 
Um motor de passo é um motor CC que gira em um dado número de graus com 
base em sua construção, isto é, o número de polos. Ele converte entradas de pulsos 
digitais em rotação do eixo, o que permite que a posição seja controlada precisamente, 
sem um mecanismo de retorno. No mercado, valores típicos para o ângulo de passo 
estão disponíveis de 7.5°, 3.6° e 1.8°, correspondendo para 48, 100, e 200 passos 
(pulsos) por revolução do motor. Eles podem seguir passos de até 1.200 pulsos por 
segundo e ser avaliados em até cavalos de potência. (LAMB, 2015) 
O acionamento de um motor depasso se dá por meio de bobinas alinhadas 
duas a duas que, ao serem energizadas, geram um campo magnético que faz atrair o 
rotor, dando origem a uma variação do ângulo (produzindo um passo). O sentido de 
rotação e sua velocidade são controlados de acordo com a forma como as bobinas 
são acionadas. O número de passos é dado pelo número de alinhamento entre o rotor 
e as bobinas. (STOETERAU, 2004) 
Groover (2017) define que ângulo de passo está diretamente relacionado ao 
número de passos para o motor de acordo com a seguinte relação: 
  360
sn


=   (1) 
onde, 
 = ângulo de passo [em graus]; 
sn = número de passo. 
   A rotação angular total que o motor gira é dado por: 
  m pA n =   (2) 
 onde, 
mA = rotação angular [em graus]; 
pn = número de pulsos. 
A  velocidade  angular  e  a  velocidade  de  rotação  são  dadas  pelas  expressões: 
(GROOVER, 2017, p. 433) 
  2 p
s
f
n

 =   (3) 
  60 p
s
f
N
n
=   (4) 
onde,  
29 
 
 
  = velocidade angular [rad/s]; 
N = rotação [rpm]; 
pf = frequência de pulso [Hz ou pulsos/s]. 
  A  relação de  torque­velocidade  típica para motores de passo é mostrada na 
Figura  15.  Como  nos  servomotores  CC,  o  torque  diminui  com  o  aumento  das 
velocidades de rotação. Isto ocorre, pois, a velocidade de rotação está relacionada à 
frequência de pulso do motor de passo, o torque é menor quanto maior for a taxa de 
pulso por segundo. (KALATEC, 2021)  
 
Figura 15 ­ Curva de torque dinâmico de um motor de passo. 
 
Fonte: Kalatec (2021) 
A zona sombreada representa a  faixa de  rendimento que o motor consegue 
atingir dependendo das configurações de parâmetros e das condições de operação. 
Existem  diversos  tipos  de  motores  de  passo,  podendo  ser  caracterizados 
quanto à sua estrutura de relutância variável, ímã permanente e híbridos.  
Os motores de relutância possuem de 3 a 5 bobinas conectadas a um terminal 
comum. A Figura 16 mostra o esquema de um motor relutância variável.  
 
30 
 
 
Figura 16 ­ Motor de relutância variável. 
 
Fonte: Adaptado de Agnihotri (2011) 
O  eixo  deste  motor  é  feito  de  ferro,  e  não  possui  um  ímã,  onde  o  campo 
magnético  é  formado  pela  energização  das  bobinas  para  alinhar  o  eixo  ao  outro 
estator e desalinhando do estator anterior, originando os passos do motor. A resolução 
desse tipo de motor é aumentada por meio do aumento do número de fases e dos 
dentes no rotor. 
Os  motores  de  ímã  permanente  possuem  um  rotor  magnetizado  ou  ímã 
permanente.  Uma  vantagem  característica  desse  motor  é  o  fato  dele  ter  o  campo 
magnético permanente que se  isola ao campo magnético das bobinas, provocando 
um torque maior na partida. A desvantagem desse motor é possuir um passo maior, 
resultando  em  menor  precisão  (LAMB,  2015,  p.  144).  A  Figura  17  apresenta  um 
esquema de um motor do tipo ímã permanente. 
 
31 
 
 
Figura 17 ­ Motor de ímã permanente de duas fases. 
 
Fonte: Adaptado de Agnihotri (2011) 
O  motor híbrido  usa a  combinação  de  relutância  variável  e  técnicas  do  ímã 
permanente do eixo, fornecendo uma máxima potência em um tamanho compacto. 
Os  motores  de  passo  híbridos  são,  provavelmente,  os  motores  de  passo  mais 
utilizados  na  automação  industrial.  A  Figura  18  mostra  uma  representação  de  um 
motor de passo híbrido. 
 
Figura 18 ­ Motor de passo híbrido. 
 
Fonte: Adaptado de Agnihotri (2011) 
O eixo deste tipo de motor é construído com dois grupos de dentes, um com o 
polo sul e o outro com o polo norte, de forma que, os dentes de cada grupo fiquem 
alternados. (LAMB, 2015, p. 145) 
  Motores  de  passo,  geralmente  têm  duas  fases  e  podem  ser  unipolares  ou 
bipolares. Nos motores de passo unipolares são usados dois enrolamentos por fase e 
32 
 
 
costumam ter um contato em comum, resultando em 5, 6 ou 8 conexões como mostra 
a Figura 19. Em modelos onde a conexão comum dos dois polos é separada, são sem 
conexões externas e nos modelos onde a conexão comum é soldada internamente, 
são cinco conexões externas, o que facilita a ligação em série ou paralela das bobinas. 
Os  modelos  com  cinco  ou  seis  conexões  têm  as  bobinas  ligadas  em  série  e 
necessitam  da  capacidade  de  reverter  as  ligações  entre  as  bobinas.  (KOYANAGI, 
2019) 
 
Figura 19 ­ Motor de passo unipolar. 
 
Fonte: Adaptado de Koyanagi (2019) 
  A ligação reversa é um tipo de ligação entre os motores onde os polos A e B 
das bobinas podem ser ligados ao positivo e negativo, ou invertida, negativo e positivo 
respectivamente. 
  Os motores de passo bipolares utilizam uma ligação por polo e necessitam que 
o circuito de controle possa reverter o sentido da corrente para acionar as bobinas de 
forma correta. A Figura 20 mostra uma representação de um motor de passo bipolar. 
 
Figura 20 ­ Motor de passo bipolar. 
 
Fonte: Adaptado de Koyanagi (2019) 
 
33 
 
 
2.11 Sensores 
Um  sensor  é  basicamente  um  dispositivo  que  tem  a  função  de  detectar  e 
responder com eficiência algum estímulo, possibilitando a conversão de uma variável 
física  em  um  sinal  que  seja  capas  de  ser  interpretado  por  outros  dispositivos. 
(GROOVER, 2017) 
O  uso  de  sensores  nas  máquinas  CNC  é  de  extrema  importância  para  seu 
correto funcionamento. Existem diversos tipos e tamanhos de sensores que podem 
ser utilizados em máquinas, no entanto, a escolha adequada dos sensores depende 
da resolução desejada, das velocidades de movimentação, das funções da máquina 
que  serão  monitoradas  ­  incluindo  aquelas  relacionadas  à  segurança  ­  e  da 
necessidade de incorporação de sistemas ativos de monitoramento. (STOETERAU, 
2004) 
Alguns dos sensores encontrados são os sensores fim de curso, sensores de 
posição e sensores de velocidade. 
Os sensores fim de curso, como o nome já sugere, são interruptores ou mesmo 
chaves comutadoras que é acionado por meio de uma  força mínima e assim atua 
sobre o circuito empregado. Quando o  interruptor é movido, a mola  faz com que o 
comum e o normalmente aberto entrem em contato, permitindo assim a passagem ou 
interrupção do sinal elétrico (LAMB, 2015), conforme a Figura 21. 
 
Figura 21 ­ Diagrama de um sensor fim de curso. 
 
Fonte: Adaptado de Components101 (2018) 
Sua  finalidade  principal  é  detectar  quando  um  dispositivo  atinge  o  seu 
deslocamento máximo, evitando assim uma colisão ou sobrecarga do conjunto em 
operação.   
34 
 
 
Os sensores ópticos também podem ser utilizados como sensores fim de curso. 
Em resumo, este tipo de sensor funciona a partir de emissão e recepção de um feixe 
de luz. Quando esse feixe de luz é interrompido, abre­se o circuito como os sensores 
mecânicos. No entanto, os sensores mecânicos têm como principal desvantagem o 
facto de terem peças móveis sujeitas a desgaste, além da inércia natural que limita 
sua velocidade de ação. 
 
2.12 Placa Controladora 
Responsável por receber e interpretar os dados enviados pelo computador, as 
placas controladoras são quem coordena os movimentos executados pela máquina, 
como sentido, velocidade e qual atuador deve ser acionado. 
 
2.12.1 Arduino 
Largamente utilizado em automação de projetos eletrônicos e/ ou robóticos, o 
Arduino  é  uma  plataforma  de  hardware  open  source 1 ,  projetada  sobre 
microcontrolador,  que  pode  ser  programado  por  meio  de  uma  linguagem  de 
programação  similar  a  C/C++,  permitindo  a  elaboração  de  projetos  com  um 
conhecimento mínimo ou mesmo nenhum de eletrônica. Foi criado com o objetivo de 
fornecer uma plataforma de fácil prototipagem de projetos interativos, unindo software 
e hardware. (OLIVEIRA e ZANETTI, 2015, p. 18) 
Possui  uma  conexão  USB  2.0  B,  a  qual  é  utilizada  como  porta  serial.  A 
alimentação  pode  ser  tanto  pela  entrada  USB  ou  por  uma  fonte  externa, 
preferencialmente entre 7a 12VDC. 
O Arduino UNO é o nome da primeira placa de Arduino com USB, e também 
uma referência quando se fala em Arduino, é a placa mais utilizada. Este dispositivo 
é uma placa baseada no microprocessador ATMEGA 328P­PU, a qual possui 14 pinos 
de  entrada/saída  digital,  6  entradas  analógicas,  um  cristal  oscilador  de  16  MHz. 
Internamente, ele possui um oscilador de 32 kHz que pode ser usado, por exemplo, 
em situações de baixo consumo. (JÚNIOR e SILVA, 2015, p. 127) 
 
1 Open  source  é  uma  filosofia  de  desenvolvimento  de  software  que  permite  acesso,  modificação  e 
distribuição livre do código fonte. 
35 
 
 
A  Figura  22  ilustra  as  principais  interfaces  da  placa  Arduino  UNO,  além  de 
apontar o microcontrolador. 
 
Figura 22 ­ Interface e alimentação do Arduino UNO. 
 
Fonte: Júnior e Silva (2015, p. 128) 
 
2.13 Software CAD 
Programas CAD (Computer­Aided Design) têm estado intimamente associados 
ao  desenvolvimento  do  conceito  de  computação  gráfica.  Essa  tecnologia 
computadorizada é  focada na documentação e no desenho de produto na  fase de 
projeto, sendo assim, essa ferramenta permite fazer desenhos gráficos bidimensional 
ou  tridimensional  de  um  projeto  ou  parte  dele.  Esse  desenho  técnico  fornece 
informações como largura, espessura e determinados detalhes como furos, ou cortes 
de  acordo  com  o  que  se  deseja.  Estes  softwares  também  permitem  desenhar  as 
curvas  de  forças  e  momentos  que  afetam  a  peça  de  engenharia  a  ser  produzida. 
(LAMB, 2015, p. 243) 
Os  arquivos  gerados  são  então  salvos  em  um  formato  apropriado  para  o 
entendimento do software CAD. Os softwares mais conhecidos no mercado são: 
▪  AutoCAD 
▪  SolidWorks 
▪  CATIA 
▪  Inventor 
▪  Creo 
36 
 
 
▪  Solid Edge 
A Figura 23 explica como é o processo genérico de um software CAD. Após a 
modelagem da peça, o software permite que o arquivo seja exportado para linguagens 
de programação para leitura de softwares CAM. 
 
Figura 23 ­ Processo genérico de software CAD. 
 
Fonte: Adaptado de Oyoun (2020, p. 6) 
 
2.14 Software CAM 
Programas  do  tipo  CAM  (Computer­Aided  Manufacturing)  se  utilizam  de 
projetos  em  CAD  ou  de  referências  geométricas  das  peças  disponíveis  em  um 
computador, o software gera os caminhos que a ferramenta de corte deverá seguir, 
de forma que, realize as etapas do processo de fabricação da forma mais eficiente e 
adequada. 
Estes comandos são criados por meio de pós­processadores, os comandos e 
coordenadas que a máquina deverá seguir, os quais serão enviados para a máquina 
CNC. Estes comandos são o que chamamos de Código G (do inglês G­Code), que é 
uma linguagem de programação que ordena a máquina a fazer algo. Este Código G é 
transferido  para  a  máquina  CNC  diretamente  do  software  via  cabo  de  rede  ou 
indiretamente via memória flash e a seguir determina os parâmetros da máquina CNC 
para o início da etapa de fabricação (OYOUN, 2020). Alguns desses softwares são: 
37 
 
 
▪  SurfCAM 
▪  PowerMill 
▪  Hsm 
▪  SolidCAM 
A Figura 24 resume o fluxo de trabalho típico de um sistema CAD. A ordem da 
definição  pode  ser  diferente  dependendo  do  sistema  utilizado,  mas  a  definição  de 
dados listados é necessária para cada trabalho. 
 
Figura 24 – Processo de programação em um software CAD. 
 
Fonte: Adaptado de Oyoun (2020, p. 7) 
 
   
38 
 
 
3 METODOLOGIA 
O desenvolvimento deste presente projeto consiste basicamente no método 
de  pesquisa  exploratória  com  base  em  pesquisa  de  produtos  semelhantes  e  suas 
aplicações,  em  que,  de  acordo  com  Severino  (2014,  p.  90),  esta  modalidade  de 
pesquisa  é  caracterizada  apenas  por  levantar  informações  sobre  um  determinado 
objeto  ou  produto.  Seu  planejamento  é,  portanto,  bastante  flexível,  de  modo  que 
possibilita a consideração dos mais variados aspectos relativos ao objeto de estudo.    
Modelos  de  desenvolvimento  de  qualquer  tipo  de  produto  sugerem  que  o 
desenvolvimento  do  projeto  ocorra  em  etapas  sequenciais  e  claras.  Visando  boas 
práticas, a necessidade de uma estruturação de um projeto busca reduzir retrocessos 
e eliminar problemas desnecessários. A Figura 25 exemplifica o desenvolvimento de 
um projeto mecânico. 
 
Figura 25 ­ Exemplo de um projeto mecânico 
 
Fonte: Jack (2015, p. 6) 
Nesta  linha de considerações, faz­se o uso da Metodologia de Projeto, que 
segundo Ogliari (2020) pode ser definida em um procedimento dividido em três fases, 
conforme a Figura 26.  
 
39 
 
 
Figura 26 ­ Etapas para desenvolvimento do produto 
  
Fonte: Adaptado de Ogliari (2020) 
Primeiramente,  elabora­se  o  projeto  informacional,  onde  são  definidos  os 
requisitos  da  máquina  para  a  aplicação  em  prototipagem,  assim  como  modelos 
comerciais e suas principais características construtivas. A escolha das soluções é 
realizada na fase posterior, denominado de projeto conceitual, esta fase é de extrema 
importância pois é onde direciona­se a aplicação dos materiais, onde é utilizado um 
modelo funcional e algumas ferramentas para validar as possíveis soluções para se 
obter um modelo conceitual do produto. Com a definição do conceito, passa­se para 
a etapa do projeto detalhado, onde o modelo do produto se consolida por meio da 
utilização de  ferramentas como  softwares CAD e é definido a  forma completa dos 
componentes  do  produto,  especificação  de  materiais,  revisão  de  custos  e  a 
documentação  do  produto,  especialmente  os  desenhos  dos  componentes  e  do 
conjunto completo. (CARPES JUNIOR, 2015) 
 
   
40 
 
 
4 DESENVOLVIMENTO 
O projeto, a construção e os teste da máquina CNC seguiram a metodologia 
dividida  nas  três  fases  estabelecidas.  O  capítulo  está  dividido  em  projeto 
informacional, projeto conceitual e projeto detalhado. 
 
4.1 Projeto Informacional 
Este tópico apresenta o primeiro passo para o desenvolvimento da Router CNC 
de baixo custo. Nele são apresentados o problema e as necessidades básicas, na 
definição dos requisitos de projeto e na especificação do projeto. 
Segundo  Shigley,  Mischke  e  Budynas  (2005),  O  processo  de  projeto  é 
extremamente  inovador e  iterativo, porém exige  também uma  tomada de decisões 
constante. Essas decisões podem precisar ser feitas com base em pouca informação, 
em uma quantidade adequada de informações ou até mesmo diante de uma grande 
quantidade de dados contraditórios. 
 
4.1.1 Requisitos do projeto 
Todas as necessidades básicas do projeto da máquina foram levantadas tendo 
como  base  os  9  principais  atributos  básicos  de  um  projeto  mecânico  (não 
necessariamente em ordem de importância), sendo: 
1.  Funcionalidade: Fabricar produtos customizados a partir  de usinagem 
de materiais de fácil usinabilidade, como madeiras e plásticos. 
2.  Ergonomia:  A  máquina  deve  conter  espaço  suficiente  para  o  usuário 
realizar inspeções em todo o sistema mecânico e elétrico, e também a 
troca  da  ferramenta  sem  que  leve  o  usuário  a  praticar  postura  ou 
manobras prejudiciais à saúde. 
3.  Peso:  A  máquina  deve  possuir  um  peso  que  não  necessite  de  um 
sistema mecanizado para seu descolamento ou transporte. 
4.  Estética: A máquina deve ter suas partes pintadas da cor preta e verde 
fosco. 
5.  Economia:  Deve­se  realizar  um  levantamento  de  todos  os  custos 
envolvidos, desde o projeto conceitual até sua montagem final. O custo 
41 
 
 
final  deve  ser  relativamente  compatível  com  outras  máquinas 
semelhantes no mercado.  
6.  Operação: A máquina deve ser de fácil manuseio e possibilitar a troca 
de ferramenta. 
7.  Tamanho: Visando praticidade no transporte, a máquina deve caber em 
um envelope de no máximo 1m³. 
8.  Resistência/Durabilidade:  A  máquina  deve  ter  características  como 
rigidez, resistênciaaos esforços, resistência ao tempo e leveza. 
9.  Fabricação:  Os  materiais  deverão  ser  adquiridos  em  condições  já 
semiacabados  e  acabados.  O  uso  de  ferramentas  para  ajustes, 
montagem e manutenção da máquina devem ser minimizadas, ao ponto 
de  serem  utilizadas  somente  ferramentas  convencionais,  como 
parafusadeira elétrica, alicate, chaves de diversas formas e tamanhos, 
etc. 
Com os  requisitos estabelecidos do projeto, a próxima  fase deste  tópico é a 
realização de pesquisa de mercado. 
 
4.1.2 Pesquisa exploratória de mercado 
Este subtópico visa identificar alguns equipamentos existentes no mercado com 
o  objetivo  de  avaliar  as  características  existentes,  funcionalidades  e  operação.  A 
consulta  foi  realizada  de  maneira  online  em  sites  de  empresas  especializadas  na 
fabricação de máquinas dos requisitos similar ao do projeto. 
A seguir são apresentados 3 modelos de máquinas CNC de pequeno porte e 
suas fichas técnicas informada pelos próprios fabricantes. 
 
 
 
 
 
 
 
42 
 
 
Figura 27 ­ Router CNC Genmitsu PROVerXL 4030 
 
Fabricante  Genmitsu 
Modelo:  PROVerXL 4030 
Tamanho total  641x755,5x580mm 
Área útil  400x300x100mm 
Estrutura  Perfil e chapas em alumínio 
Guias lineares  Perfil v­slot com roldanas 
Conversor de movimento  Fuso trapezoidal (T10) 
Spindle  Spindle 300W, 12.000RPM 
Chave fim de curso  Incluso nos eixos X, Y e Z  
Motor de passo  NEMA 23 – 19kgf.cm 
Driver motor de passo  TB6560 
Firmware compatível  GLBR 1.1h 
Peso  26kg 
 
Fonte: Adaptado de Sain Smart (2023). 
A máquina fabricada pela Genmitsu, modelo PROVerXL 4030, é apresentada 
como uma ferramenta de bancada fácil de montar e pronta para usar. Tem capacidade 
de trabalhar com uma variedade de operações de corte, perfuração e escultura em 
diversos materiais, incluindo madeira, MDF, polímeros, espumas, vinil e alumínio. 
Devido  a  estrutura  rígida  e  atuadores  equipados  com  fusos,  os  fabricantes 
prometem estabilidade e precisão de corte, com uma resolução de 0,1mm. 
 
Figura 28 ­ Router CNC JDR A4040 
 
Fabricante  JDR  
Modelo:  A4040 
Tamanho total  750x750x650mm 
Área útil  400x400x90mm 
Estrutura  Chapas em alumínio 
Guias lineares  Eixos lineares retificados 
Conversor de movimento  Fusos de esfera 16mm 
Spindle  Spindle 1cv, 24.000RPM 
Chave fim de curso  Incluso nos eixos X, Y e Z  
Motor de passo  NEMA 23 – 20kgf.cm 
Driver motor de passo  DM542 
Firmware compatível  Mach3 
Peso  22kg 
 
Fonte: Adaptado de JDR (2022) 
O modelo A4040 da JDR apresenta uma construção mais simples,  fabricada 
com chapas de alumínio e guiadas por eixos lineares. Equipada com um spindle de 
1cv  refrigerado  a  ar,  essa  máquina  possui  grande  potencial  para  trabalhar  com 
43 
 
 
diversos materiais,  com  capacidade  de  usinar metais mais macios  como  alumínio, 
latão, cobre, zinco e outros. 
 
Figura 29 ­ Router CNC CompuInfo – CNC Hobby 755 
 
Fabricante  CompuInfo 
Modelo:  CNC Hobby 755 
Tamanho total  1100x1200x700mm 
Área útil  565x765x80mm 
Estrutura  Alumínio, aço e polietileno 
Guias lineares  Eixos lineares retificados 
Conversor de movimento  Correias e fuso trapezoidal 
Spindle  Spindle 500W, 15.000RPM 
Chave fim de curso  Incluso nos eixos X, Y e Z  
Motor de passo  NEMA 23 – 15 e 19kgf.cm 
Driver motor de passo  TB6600 
Firmware compatível  GLBR 1.1h 
Peso  58kg 
 
Fonte: Adaptado de CompuInfo (2022) 
O último modelo avaliado é a máquina CNC Hobby 755 da CompuInfo. Esta 
máquina possui uma área de corte bastante ampla comparada aos outros modelos. 
Ainda que equipada com um spindle de 500W, é possível adaptar o suporte para uma 
tupia,  ferramenta comumente usados no segmento da marcenaria. Sua estrutura é 
construída com 3 tipos de materiais, o que permite combinações de rigidez, leveza e 
redução de custo. 
Por meio da pesquisa de mercado foi possível analisar diversos conceitos de 
arranjo estrutural,  sistema dos atuadores e eletrônica. As máquinas disponíveis no 
mercado podem variar suas características construtivas de acordo com o fabricante 
ou o processo a que se destinam. 
 
4.2 Projeto Conceitual 
Com a entrada da  lista de  requisitos do projeto, é  iniciada a  fase conceitual. 
Nessa segunda fase da metodologia de projeto tem por finalidade gerar os conceitos 
ou princípios de solução viáveis que atendem os requisitos da máquina CNC. 
O resultado dessa fase é um conjunto hipóteses de solução que são avaliados 
de  acordo  com  os  critérios  técnicos  e  econômicos.  Desta  forma,  a  metodologia 
aplicada consiste em identificar problemas essenciais, dividir a composição do projeto 
44 
 
 
em parte  ou  subsistemas,  buscar  por  soluções  alternativas  e  selecioná­las.  Nesse 
caso,  são  utilizados  procedimentos  simples  e  diretos  que  devem  ser  executados 
buscando o conceito do produto em desenvolvimento. (CARPES JUNIOR, 2015) 
 
4.2.1 Função global 
O primeiro passo para estabelecer o método de estruturação da seleção das 
soluções para o projeto é determinar a função global da máquina CNC. Essa função 
descreve ou sintetiza a  finalidade do produto. Como  já apresentada nos  requisitos 
necessários do projeto (0 acima), ocorre pela finalidade, a função global da máquina 
CNC  é  fabricar  produtos  customizados  a  partir  de  usinagem  de  materiais  de  fácil 
usinabilidade. A Figura 30 apresenta um esquema das entradas e saídas do processo 
de fabricação dos produtos. 
 
Figura 30 ­ Função global. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
4.2.2 Estruturação do projeto em parâmetros 
A  partir  da  visão  geral  da  função  global  da  máquina,  pode­se  nomear  os 
elementos do projeto como subsistemas,  este princípio auxilia na  identificação dos 
conjuntos necessários para que o produto cumpra a sua função global. Desta forma, 
consegue­se  destacar  como  os  principais  subsistemas  de  uma  máquina  CNC  os 
seguintes componentes: 
•  Estrutura 
•  Guias lineares 
•  Conversor de movimento 
•  Spindle 
45 
 
 
O próximo passo é analisar algumas soluções para os subsistemas baseadas 
nos requisitos pré­estabelecidos e nas referências de máquina similares no mercado, 
de tal forma que seja possível aplicar as tecnologias disponíveis em cada subsistema. 
  
4.2.3 Princípios de soluções 
Uma  vez  identificado  os  subsistemas  do  projeto,  pode­se  trabalhar  nas 
concepções alternativas a solução das funções identificadas ao longo do projeto. 
Para atender as solicitações identificadas, optou­se como princípio de solução 
o processo de matriz morfológica, esta ferramenta se restringe a elaboração de uma 
tabela onde as funções necessárias do produto a ser projetado são listadas. 
Este  processo  requer  o  maior  número  possível  de  soluções  técnicas  para 
atender  as  funções  estruturais  e  global,  de  forma  que  as  soluções  apresentadas 
possibilitem  a  visualização  das  diversas  combinações  em  estudo,  permitindo  a 
concepção de inúmeras ideais para o projeto. 
A Figura 31 apresenta a matriz morfológica dos princípios de solução de cada 
subsistema, as  ilustrações dos esboços 3D são  reproduções de uma biblioteca de 
arquivos STEP2 que podem ser baixadas no site GrabCAD. 
 
 
2 Arquivo de imagem 3D suportado por vários programas de projetos CAD. 
46 
 
 
Figura 31 ­ Matriz morfológica. 
 
Fonte: Próprio autor. 
O  desenvolvimento  da  matriz  morfológica  permite  encontrar,  por  meio  de 
concepções  alternativas,  a  melhor  configuração  para  o  produto  por  intermédio  de 
informações essenciais ligadas aos requisitos do projeto. 
 
4.2.4 Seleção das concepções alternativas 
A seleção das alternativas encontradas visa selecionar os subsistemas mais 
adequadas ao projeto, para isso, Carpes (2015) apresenta uma ferramenta de análise 
de cada subsistema  relacionado critérios de avaliação  baseados nos  requisitos do 
projeto.  Em  geral,  os  critérios  estão  relacionados