[Réalisation] CNC DIY Low-cost – Episode 1

Publié: 27 mars 2013 dans Réalisations
Tags:, ,

Bonjour à tous !

Ça faisait quelques semaines que le projet me trottait dans la tête, j’ai décidé de passer à l’acte : construire un fraiseuse CNC.

Qu’est-ce que c’est ?

Une CNC c’est en gros, une perceuse pilotée par des moteurs pas-à-pas.  Ça permet sans aucune connaissance en menuiserie et autres artisanats de matériaux de fabriquer des pièces au dixième de millimètre.
Il vous suffit de faire un tour sur Youtube et vous verrez à quoi ça ressemble et ce qu’on peut faire avec.

Problème principal : c’est cher. L’entrée de gamme (hors électronique)  tourne autour de 200€ grand mini, mais ça grimpe très vite, la plupart du temps c’est mini 500€.

Mais quel intérêt pour un DIYer ?

Fabriquer des façades de boitier ultra propres et engravées, des bâtis moteur, des supports, des pancartes, de graver des PCB et de les percer … Bref la encore c’est l’imagination la principale limite.

Ma mienne

Le cahier des charges dans mon cas était le suivant :

– Un coût très bas (<100 euros hors électronique).
– Une fabrication qui nécessite le moins d’outils possible pour que chacun puisse la faire sans être fraiseur-tourneur depuis 20 ans …
– Des matériaux et pièces facilement trouvables.
– Une fabrication la plus simple possible, en minimisant les coupes notamment (moins de coupes = moins de chances de ne pas être aligné)
– Pas de contrainte sur la vitesse de fraisage. Je suis un DIYer, pas un pro 😉
– Le plus open-source possible.
– Capable de travailler de l’alu (en basse vitesse s’il faut).

Afin de remplir le dernier point, je suis parti sur une défonceuse. Pourquoi ? Vitesse de rotation (3500-22000 tr/min pour la mienne), et mécanique prévue pour les mouvements latéraux.
Et oui, les perceuses par exemple sont prévues pour des mouvements axiaux et on peut flinguer les roulements très vite et vive le jeu … J’ai pris celle de Brico-dépôt : 20€, 1000W et vitesse réglable !

Du coup ça implique un certain poids à prendre en compte dans le design. Le design justement : pour le guidage, j’ai choisi des glissières de tiroir. Le système de guidage, c’est souvent ce qui coûte un bras. Après recherche, c’est chez « l’entrepôt du bricolage » que j’ai trouvé mon bonheur : prix et qualité (enfin quand c’est neuf). Et elles vont dans les deux sens, alors que chez Mr Bricolage elles ne vont que dans un sens, ce qui limite l’amplitude de mouvement.

Pour le choix du matériau de base, je suis parti sur du médium : « solide » et prix contenu. Je mets des guillemets parce que c’est rigide, mais comme c’est de la poudre de bois compactée, ça s’effrite facilement. Alors comme des planches de 2m c’est chiant à transporter, j’ai cherché des plaques plus petites (en plus si j’ai pas à découper en largeur c’est une grosse partie des coupes en moins, et droite qui plus est). Mais souvent, ça douille … Spéciale dédicace à Casto ! Et chez Mr Bricolage ils ont des planches de 120×60 pour 13€, et les 60 cm c’est ce que j’avais prévu 😉

Après tergiversation, je suis arrivé à ça :

3D_2 3D_1

Alors j’ai la chance d’avoir un papa pas mal équipé niveau bricolage ! Scie à ruban et perceuse à colonne notamment. En fait j’ai pas eu besoin d’un matos ultra évolué, et tout ce que j’ai eu à faire est réalisable avec du matos encore plus simple (scie sauteuse ou circulaire par exemple). Et une perceuse à colonne, ça démarre à 50€ et ici ça suffit.

Les photos (en vrac) :

_DSC7956 _DSC7955 ???????????????????????????????????? ???????????????????????????????????? ???????????????????????????????????? ???????????????????????????????????? ???????????????????????????????????? _DSC7944 ???????????????????????????????????? ???????????????????????????????????? ???????????????????????????????????? ???????????????????????????????????? ???????????????????????????????????? ????????????????????????????????????

Le vrai défi ça a été de tout couper/percer en prévision de l’alignement … Donc quand on peut, coller les pièces ensemble et faire un trou, comme ça après montage c’est forcement aligné 😉

J’ai choisi un montage cheville/encollage (surtout pour l’esthétique à vrai dire …) mais à refaire j’utiliserais de la bonne vieille vis (sans oublier les avants-trous néanmoins).

Pour les déplacements, ça sera une tige filetée avec des bagues qui serve en temps normale à les relier avec des moteurs pas-à-pas surporter grâce à des entretoises comme celles qu’on trouve dans les PC. Photos au prochain épisode.

Pour la défonceuse, il faut bricoler un peu ! Il faut virer toutes les parties métalliques pour alléger et by-passer le bouton poussoir (sur une défonceuse la mise en marche n’est pas verrouillable, en tout cas sur celle la) :

IMG_1318 IMG_1317 IMG_1316

Un peu de gaine thermo et hop tout propre 🙂 Au passage j’ai changé la prise « classique » pour compacter un peu.

J’ai pas pris de photo mais la variation de vitesse se fait via un bête gradateur. Pas impossible que j’en rajoute un piloter par l’Arduino plus tard … 🙂

Bilan des dépenses (pour le moment)

– Bois 3 x planches = 3 x 13 = 39€ Mr Bricolage
– Roulements x 3 = 3 x 1 = 3€ Ebay (moi je les ai récup sur des moteurs 230V usagés, y’en a chez Décathlon aussi)
– tige filetée x 2 = 2 x 2 = 4€ Brico dépôt
– Glissières = 9 + 5 + 5 = 19€ Entrepôt du bricolage
– boulons cylindriques = 3 x 2 = 6€ Brico dépôt
– Chevilles bois = 3€ Brico dépôt
– Colle à bois = 4€
– Défonceuse = 20€ Brico dépôt
= 98€ Objectif complete !

Côté électronique (et oué quand même)

Pour l’électronique j’ai beaucoup réfléchi : il faut savoir que piloter des CNC nécessite de maîtriser parfaitement le temps réel. Et oui si les moteurs ne sont pas parfaitement synchro ça fait un ovale au lieu d’un rond … Et apparemment (la ça dépasse mes compétences) Windows est une vraie daube dans le domaine (merci aux trolleurs de linuxiens de s’abstenir :p).

De plus, on trouve très peu de freeware pour piloter une CNC sur cet OS. Enfin dernier problème : les électroniques de pilotage utilisent pour la très grande majorité le port LPT, qui tend à disparaître.
Bref côté DIY tout ça c’est pas jojo. Et la du coup, pourquoi pas utiliser une Arduino non d’un chien ? Et nous y voila ! Mais avant le détail la théorie : pour fabriquer une pièce il faut tout d’abord dessiner sa pièce en 3D (typiquement en open source, freeCAD).

Ensuite il faut convertir cette objet en 3D en G-Code. Le G-code est le langage universel : grosso modo c’est un fichier texte qui dit « axe des X bouge de 200 mm à 5mm/min, axe des Z … » chaque ligne correspondant à une étape. Donc la il faut un autre logiciel pour réaliser cette étape (faut que j’étudie les solution open source la).

Et enfin il faut convertir ce texte en pilotage réel. Et la, soit on utilise encore un autre soft (certains logiciels rassemblent toutes ces fonctions, la plupart coutent plus cher que l’appareil … je dis pas que c’est volé bien au contraire, mais pour un DIYer ça fait bizarre) qui va piloter le LPT (le LPT se comportant alors comme des simples sortie digitales) ou bien on passe un microcontrôleur sur lequel on streamer le G-code.

Cette dernière solution présentent d’énormes avantages : plus de problème de temps réel, le µC est parfait pour ça, USB, et enfin multi-plateforme (et oui les Apple-ien, jusqu’à présent ils l’avaient dans l’os dans le domaine !)

Deux solutions existent alors :

– GRBL : un excellent article dessus  http://www.civade.com/post/2011/06/15/piloter-une-CNC-avec-Arduino-GRBL-moteurs-pas-a-pas
Cette solution me pose un problème : il faut mettre les mains dans le cambouis, il faut passer par AVR Studio si on veut essayer de comprendre et/ou modifier le code … Bref c’est pas user-friendly et j’ai pas le temps pour le moment d’apprendre un autre environnement.

– Librairie RepRap : http://reprap.org/wiki/G-code   ahaaaaa !! La ça me plaît 🙂 Une vraie lib Arduino ! J’ai pas approfondi à fond mais ça semble correspondre à mes attentes. Pour l’instant je mets ça de côté, je verrais quand tout le hardware sera opérationnel afin de pouvoir vraiment tester mais il semble déjà que les développeurs ont pensé à utiliser une carte SD … Donc même pas besoin de PC 🙂

Sur ebay on trouve pour 30-40 euros des cartes à base de TB6560 :

$T2eC16ZHJGoE9nuQgj-zBQGKJLWCfQ~~60_12

On en trouve beaucoup de bleu, apparemment elles sont pas terribles … Alors que les rouges corrigent la plupart des défauts. Celle la en plus a un port pour une télécommande manuelle. Même si j’aurais pu hacker directement le LPT, je voulais garder les deux si jamais en cas de problème je devais me rabattre sur des solutions plus « traditionnelles ». Hier j’ai réussi a comprendre qui fait quoi sur ce port car aucune doc n’est dispo (WTF?!) et le marquage sur le PCB est totalement faux … Mais ça a l’air de fonctionner, au prochain épisode je vous montrerai ça et les systèmes de guidages 😉

Bilan 

C’est quand même pas simple … Beaucoup d’heures de travail, beaucoup de recherches … Ça coûte cher ces bestioles mais on se dit que c’est pas du luxe parce quand on doit le faire soi-même il faut s’attendre à cravacher. J’espère qu’à la fin de l’aventure je vous aurez donné toutes les clés pour que ça soit beaucoup plus simple pour vous, j’étudie déjà d’autres solutions pour un bâti certes plus cher (et encore) mais beaucoup plus facile à monter.

EDIT : suite des aventures ici

Publicités
commentaires
  1. marko dit :

    Bonjour,
    tu en es où de ta bécane car j’y reviens de temps en temps et je ne vois rien bouger… Pour tout te dire je suis intéressé par ta démarche mais c’est pour l’électronique que je pêche et j’étais pressé de voir ta solution…
    J’attends avec impatience que tu te remette sur ton projet en attendant je bosse sur ma mécanique…
    marko

  2. battooo dit :

    Avec ce week-end à rallonge je vais surement avoir le temps de pondre quelque chose 😉 en plus un forumeur Arduino est intéressé pour qu’on bosse ensemble sur une carte dédiée donc je vais me lancer.