Comment fabriquer une CNC DIY 3 axes – WIP

DSC02588 (Medium)Une machine CNC est actuellement en cours de réalisation dans notre garage. Elle est plutôt simple de conception et ne nécessite pas de coupes très précises. L’outillage nécessaire pour fabriquer la partie mécanique est trouvable en magasin de bricolage et autres boutiques locales.

L’électronique peut être réalisée soi-même mais j’ai préféré choisir une électronique clé en main pour des raisons pratiques.

Comptez une cinquantaine d’heures pour ce projet.  Ma source d’inspiration est buildyourcnc.com Je n’ai rien inventé – mise à part que j’ai choisi de ne pas acheter leurs plans, ni de m’en servir. J’avance donc en tâtonnant, de manière complètement empirique. Rien de tel pour apprendre en s’amusant :-)

Attention : Le tutoriel n’est pas terminé. Il sera complété au fur et à mesure de mes avancées. J’ai prévu de terminer la machine d’ici la fin de l’été.

Outillage nécessaire :

  • Une scie sauteuse et une lame pour bois.
  • Une défonceuse et les fraises suivantes
  • Une fraise à chanfrein de 45°
  • Une fraise de 16mm
  • Une fraise de copie
  • Une règle de 100 cm
  • Une perceuse
  • Un foret à bois de 8mm
  • Un foret métal de 6.5
  • Un foret métal de 3.5 ou 4 mm
  • Une équerre
  • Un jeu de clés (j’ai eu besoin de clés de 13 et 17)
  • Un taraud de 8mm
  • Des serre joints. 2 minimum pas plus n’est pas un luxe.

Matériel nécessaire :

  • Un établi ou deux tréteaux plus une tablette agglo assez épaisse, bien rectiligne, à angles droits.
  • Deux planches de MDF de 16mm à 20mm d’épaisseur de 1200x600mm. (Vous pouvez doubler deux épaisseurs de 10mm avec de la colle à bois si vous ne trouvez pas autre chose)
  • 3 ML (mètre linéaire) de cornière aluminium de 25×25
  • 2 ML (mètre linéaire) de cornière aluminium de 15×15
  • 24 roulements à billes 608 zz
  • 24 vis M8 de 20mm à tête 6pans.
  • 24 écrous M8
  • 2 écrous longs M8 (des manchons M8 feront l’affaire à défaut, 4 écrous normaux dans le pire des cas.)
  • 2 ML de tige filetée M8
  • 8 vis M4x20
  • 8 écrous M4x20

Le concept

L’idée est de réaliser un porte broche qui monte et descend sur l’axe Z. Ce chariot évoluera sur un portique en suivant l’axe Y. Le portique glissera le long d’un berceau sur l’axe X.

Le guidage linéaire, quant à lui, est assuré par des roulements à billes qui glisseront le long de cornières en aluminium.

Etape 1 : Construction des guides linéaires

Commençons par fabriquer les guides linéaires. Il faut dans un premier temps enfiler un roulement à billes sur une vis M8 de 20mm de long et le maintenir grâce à un écrou M8. Ne prenez pas de vis de 25mm sinon vous ne pourrez pas assembler vos guides sur le bâti.

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Faites vos 24 assemblages avant de poursuivre.

Dans une cornière de 25×25, coupez deux morceaux à une longueur de 20cm. Conservez le morceau de 60cm restant. Ne tenez pas compte de l’épaisseur de votre outil de coupe, on n’est pas au millimètre près.

Reproduisez l’opération avec une deuxième cornière d’un mètre. Chaque cornière doit vous faire :

  • 1 x 60cm
  • 2 x 20cm

Ensuite, utilisez la perceuse pour percer des trous de 6.5mm de diamètre. Au minimum à 10/15mm des bords. Percer à 10mm de l’angle intérieur donne de bons résultats. Ce n’est pas grave si vous n’avez pas de perceuse à colonne, un trou en biais n’est pas problématique vu l’épaisseur d’une cornière.

Décalez les trous comme sur la photo, ne les faites pas en regard sinon vous aurez des problèmes au moment de l’assemblage.

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Taraudez les trous à l’aide du taraud de 8mm et vissez les assemblages réalisés précédemment. Vous pouvez dès maintenant faire joujou avec vos guides en les faisant rouler sur les morceaux de cornière de 60 cm de long.

Voici un bon tuto video pour apprendre à tarauder à utiliser le « tourne à gauche » :

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Etape 2 : Fabrication de l’axe X

Dans cette seconde étape, nous allons utiliser la défonceuse. C’est un super outil de menuisier qu’on trouve à partir de 20€ dans les magasins de bricolage discount. Comptez 20 à 30€ de plus pour les fraises. Pour apprendre à vous en servir, regardez cette video de copaindescopeaux :

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A l’aide de la scie sauteuse (ou scie circulaire), coupez votre première planche de MDF à 22cm du bord pour vous fabriquer une pièce de 60x22cm.

Retaillez la en deux dans le sens de la longueur pour faire  2 pièces de 60x11cm. Ce seront vos pieds.

Rectifiez vos découpes à l’aide de la défonceuse et de la fraise de copie si nécessaire.

Toujours avec la défonceuse, chanfreinez les 4 angles les plus longs sur la planche de 98×60.

Prenez deux cornières de 15x15x1000 et placez les de chaque côté. Nous appellerons cette pièce le « Plateau X »

Etape 3 : Fixation des pieds

Votre plateau X ne peut pas être posé au sol. Vous devez lui fixer les pieds que nous avons réalisé à l’étape précédente. Ils seront placés tout au bout du plateau X. A l’aide votre perceuse et de la mèche à bois de 8mm, faites trois trous dans chacun des pieds.

Répartissez les perçages sur toute la longueur. En partant du bord, percez à la moitié de l’épaisseur du plateau X.

Par exemple, percez à 8mm du bord pour un plateau Xayant une épaisseur de 16mm.

Sur votre , faites trois trous de chaque côté, en regard des trous que vous avez percé dans les pieds.

Enfin, prenez une mèche à bois de 16mm et percez le plateau X de haut en bas, pour aménager un logement.

Vous pourrez y glisser les écrous et boulonner vos pieds au plateau.

PHOTOS A PRENDRE ET PUBLIER

Etape 4 : Fabrication du portique

L’outil sera fixé sur un chariot qui va évoluer le long d’un portique qui lui, glissera tout le long du plateau X.

 

Commençons par fabriquer deux petits guides en aluminium de 20cm de long, avec leurs roulements à billes. Ils glisseront le long du plateau.

Les deux guides sont fixés dans l’intérieur du portique, en bas des deux côtés. Coupez deux pièces en MDF de 40x20cm.

Utilisez ensuite la défonceuse pour aménager à 1.5cm du bord un logement pour vos guides.

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Fixez les guides dans le MDF avec deux vis à bois afin de contraindre les liaisons en translation et en rotation.

Enfin, vous n’avez plus qu’à couper les deux planches les plus longues.

Pour avoir les bonnes dimensions, « couchez » la machine sur le côté :

Une joue à plat, le plateau à la verticale, l’autre joue par dessus et mesurez la distance située entre chaque joue. Essayez d’être précis au millimètre.

Utilisez de préférence du MDF en 16 ou 20mm d’épaisseur. Le MDF de 10mm est un peu trop souple à mon goût.

A peu de chose près, ça devrait faire environ 5cm de plus que la largeur du plateau.

Ressortez la défonceuse pour chanfreiner les 4 bord d’une des deux pièces longues. Ce sera votre guide linéaire pour l’axe Y, sur lequel roulera le chariot.

Coupez les cornières aux bonnes dimensions en fixez les le long.

Enfin, assemblez le tout en utilisant la même technique que pour les pieds du plateau :

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Etape 5 : Fabrication du chariot

Pour fabriquer le chariot qui évoluera le long de l’axe Y, vous devez construire une boite sans fond, utilisant des guidages linéaires similaires à ceux du portique. Le porte-outil, qui fera office d’axe Z, sera fixé sur cette boite à l’aide de boulons M8.

Du MDF de 10mm d’épaisseur suffira. Commençons par couper les pièces :

  • Deux plaques de 7x15cm (Le haut et le bas)
  • Une plaque de 23.5x15cm (Appelée « Platine » ci-dessous, sur la quelle sera fixé le porte outil.)
  • Deux tiges filetées de 25cm

Faites les rainures dans les pièces haut et bas, construisez des guidages linéaires à l’aide des roulements et cornière, en suivant la méthode expliquée plus haut.

Percez les deux pièces haut et bas comme sur la photo. Les tiges filetées auront pour mission de maintenir la boite « fermée » autour de l’axe Y.

Fixez les plaques haut et bas sur la platine. Ces deux pièces doivent s’appuyer sur les tranches de la platine. Pour l’assemblage, utilisez la même méthode que pour les pieds du plateau. Utilisez des boulons M3 ou M4 si vous utilisez du MDF de 10mm.

Montage sur l’axe Y :

  1. Montez un seul des deux guidages
  2. Passez le chariot du l’axe
  3. Montez le deuxième guidage
  4. Verrouillez la boite en utilisant les tiges filetées.

PHOTOS A PRENDRE ET PUBLIER

Etape 6 : Fabrication du porte outil

Le porte outil fera office d’axe Z. Le guidage linéaire peut être réalisé selon le même principe que précédemment mais j’ai choisi d’utiliser des roulement LM8uu et des barres lisses de 8mm pour cette fois.

Vous aurez besoin de découper ces pièces :

  • Un fond de 15×23.5cm
  • Deux côtés de 6×25.5cm
  • Deux plaques haut et bas de 15x7cm
  • Un plaque pour le chariot, de 13x15cm

Pour réaliser un guidage linéaire à l’aide de tiges lisses, vous devez tout d’abord vous assurer qu’elles soient parfaitement parallèles. Placez les pièces haut et bas l’une sur l’autre et percez de part en part. Ainsi, vous serez  sur que les trous soient en regard.

Préparation des guides :

  1. Coupez les tiges à une longueur de 25.5cm,
  2. Ébavurez les extrémités à l’aide de votre meuleuse.
  3. Enfilez les roulements, ça ne doit pas forcer
  4. Il en faut deux d’un côté et un de l’autre.
  5. Emboutissez les barres lisses dans les pièces haut et bas.
  6. Pour empêcher toute translation, vous pouvez enduire de colle les trous ou bien doubler ces pièces sans percer.

Comment appairer le chariot ?

Vous devez fabriquer une pièce qui tiendra les roulements et qui se fixera sur le chariot. J’ai la chance d’avoir une imprimante 3D, j’ai donc imprimé ces pièces. Si vous n’avez rien d’autre qu’une perceuse et une scie, voici comment fabriquer ces supports dans un bloc de bois :

Fabrication de support lm8uu

  1. Coupez deux carrés de MDF à ces dimensions : 30x30x10mm.
  2. A l’aide d’un serre joint, plaquez les carrés l’un sur l’autre.
  3. Percez l’assemblage de part en part avec une meche à bois de 14mm.
  4. Défaites l’assemblage et enduisez de colle neoprène les goutières.
  5. Pour aider le collage, vous pouvez utiliser votre meuleuse et faire des marques perpendiculaires à l’axe, sur le corps des roulements.
  6. Placez les roulements entre les deux pièces, comme un sandwich.

Voilà, il ne vous reste plus qu’à percer autant de trous d’assemblage qu’il vous semble nécessaire. (Deux ou trois trous suffisent à mon humble avis.

Appairage du chariot

  1. Les roulements sont montés sur les barres lisses
  2. Les barres lisses sont montées sur les plaques Haut et Bas
  3. Les roulements sont montés sur leurs supports
  4. Pour éviter qu’ils ne bougent pour la suite des opérations, mettez un point de colle sous chaque support.
  5. Placez la plaque de chariot sous les supports de roulement (Côté colle)
  6. Percez la plaque de chariot en utilisant les trous des supports comme guide de perçage.
  7. Boulonnez le tout.

Montez le reste de la boite

Ajoutez le fond et les côtés. Vous pouvez utiliser la même technique que pour les pieds de la machine, ou bien utilisez simplement des vis à bois. Dans ce cas, prépercez pour éviter d’éclater le MDF.

PHOTOS A PRENDRE ET PUBLIER

Etape 7 : Pose de l’entrainement du portique

Réalisé, à photographier et rédiger.

Etape 8 : Pose de l’entrainement du chariot

Construit, photos prises, à rédiger.

Etape 9 : Pose de l’entrainement du porte outil

Réalisé, à rédiger et photographier

Etape 10 : Câblage de l’électronique.

C’est fait, à rédiger.

Etape 11 : Paramétrage du logiciel

C’est fait, à rédiger.

 

5 comments

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  1. Demonter.net

    Le tutoriel est en rédaction continue, je posterai régulièrement de nouvelles infos à ce sujet ;-)

  2. Cerioum

    Bonjour, super tutoriel, qui aide énormément ceux qui, comme moi, décident de se lancer dans cette aventure sans connaissance.
    On trouve beaucoup d’informations sur internet, mais jamais rien qui réunisse autant d’information au même endroit.
    Pensez-vous terminer ce tuto?

    Cordialement.

  3. Roger

    très bon travail , personnellement j’attends la suite, et je vous souhaite beaucoup de courage et de motivation, avec beaucoup du temps libre bien sûr , chapeau ;)

  4. Catherine

    Bonjour,
    je voudrais savoir si on remplace certains matériaux genre le MDF pour acier ou aluminium et qu’on mettrait une torche au plasma comme outil de coupe… le résultat serait-il semblable selon vous? Tres hâte à la suite !!!!

  5. julink

    Bonjour,
    j’aime vraiment votre projet, j’ai consulter la page du premier lien.
    ils ont de bonnes idées, mais je préfère votre version, j’attend avec impatience des nouvelles de votre machine.
    Je vous pique votre machine, enfin les bases, j’en cherchais une comme la votre.
    Bonne continuation

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