Fraiseuse CNC sous Linux, « Do It Yourself »

Après quelques tests sur ma précédente fraiseuse, je me suis rendu compte que le manque de précision était fatal à ce genre de machine. Bien décidé à ne pas laisser tomber, j’ai décidé d’en reconstruire une nouvelle beaucoup plus précise.

Le cahier des charges est assez simple:

  • La machine doit rester bon marché
  • Il s’agit d’une petite fraiseuse de bureau et non d’un routeur de 2x3m
  • Elle devra fonctionner sous EMC2 (Linux Ubuntu 8.04)
  • Elle devra être suffisement précise pour réaliser des gravures de circuits imprimés.
  • La conception se fera au feeling, je suis incapable de concevoir une telle machine sur plans.

J’ai choisi des matériaux faciles à trouver, il s’agit de tube carré en aluminium vendu en barres de 1 mètre chez LeroyMerlin, de tige filetée de 6mm, de boulons de 6mm et de roulements à billes de roller et d’autres récupérés dans des imprimantes ainsi que du tube de 25mm en acier pour la potence de l’axe Z.

La motorisation est assurée par 3 moteurs pas à pas unipolaires 4.1V 1.1A acheté chez Technimaniacs, les prix sont très corrects et le service parfait :-) à recommander. Je n’ai pas réutilisé les anciens moteurs, ils nécessitaient d’être démultipliés ce qui me faisait perdre en précision, de plus, leur puissance était vraiment limite.

Pour ce qui est de l’électronique, il s’agit de la même carte que ma première fraiseuse, un kit de chez HobbyCnc. Elle a le mérite de bien fonctionner et d’être très bon marché par rapport à la concurrence. Le pilotage ce fait cette fois sous linux avec EMC2. Un excellent logiciel opensource de pilotage de fraiseuse.

La chaine logiciel (opensource)utilisée est la suivante:

  • Qcad pour le dessin des pièces. Les fichiers sont enregistrés en DXF

  • Gcnccam pour générer le GCODE

  • Ensuite c’est axis qui est utilisé comme interface à EMC2.

EMC2 est installé sur une ubuntu 8.04 avec un noyau temps réel RTLinux. C’est absolument nécessaire sur ce type de machine afin de garantir la précision du fraisage.

Pour la gravure de circuits imprimés, il y a Eagle et un script de génération du Gcode. Je ne suis pas certain que ce soit facilement faisable avec Kicad :-(

Voici quelques photos de la machine construite. Le seul gros problème rencontré: un axe des Z trop souple donc une machine très imprécise. Je l’ai donc entièrement refait en acier soudé au chalumeau. Il est maintenant très rigide. Pour le reste, c’est assez simple, un châssis rectangulaire en aluminium dans lequel vient coulisser le mobile de l’axe des Y. C’est sur ce mobile Y que vient glisser le plateau de fraisage. L’axe des Z qui porte la dremel est guidé par des rails en alu. Des roulements de roller maintiennent le chariot Z en place.

Voilà une petite vidéo de test avec le fichier de démo d’Axis. Le fraisage ne se termine pas la course de ma machine étant trop limitée. Pour un premier test, la précision est au rendez-vous.

27 réflexions sur “ Fraiseuse CNC sous Linux, « Do It Yourself » ”

  1. Bonjour,

    Pour le cout, en gros:
    électronique: 100€
    Moteurs: 30€
    Matériaux: + ou – 100€ suivant la récup.

    Tu peux usiner du bois sans problème mais sur des petites tailles.

  2. Bonjour,

    Bravo pour la réalisation et les photos de qualité qui illustrent bien le montage!

    Petite question: combien de temps as-tu passé pour finaliser l’ensemble? ;-)

  3. @Xavier,

    J’ai mis a peu près une quinzaine d’heures je pense. Finalement c’est assez simple comme « montage », il faut juste être très précis dans les découpes et les assemblages.

  4. bonjour,
    superbe réalisation
    petite question le support du dremel vient d’ou? c’est exactement ce que je cherche

  5. Bonjour,

    Le support provient d’un ancien accessoire dremel (défonceuse) que je n’utilisais plus. Depuis j’ai opté pour un support en métal. Le support plastique n’étant pas assez rigide pour les fraisages de circuits imprimés.

  6. bonjour équinoxe,; tout d’abord beau travail, je suis bon bricoleur mais nul en électronique , j’aurai voulu savoir comment la machine prend ces origines et quel carte pour faire bouger tes axes et avec de la tiges filetée tu na pas d axes qui grippes et comment la machines ces ou elle est
    merci pour tes renseignement je vais bientot me lance

  7. Si tu regardes bien les photos, tu apercevras des contacteurs de fin de course sur chaque axe.
    Je ne l’ai pas vu mais comme il recherche la précision, il doit y avoir un palpeur pour la hauteur de l’outil.
    Une fois que l’origine est connue du logiciel, sa position est calculée, un système avec retour de position est exorbitant.
    Pour l’électronique, tu as plein de cartes disponibles sur le net/eBay, les deux points à vérifier sont la compatibilité avec tes moteurs (uni/bipolaire…) et ton logiciel

  8. Exact, c’est moi qui détermine le 0 de l’axe des X et Y manuellement en fonction de l’endroit ou j’ai positionné ma pièce.

    Pour l’axe des Z, la précision est encore plus importante surtout pour la fabrication de circuits imprimés où il faut enlever juste la couche de cuivre. J’utilise pour cela un système très simple: une petite plaque en cuivre dont l’épaisseur est connue est déposée sur la pièce à fraiser. La carte électronique est reliée d’une part à cette plaque, d’autre part à une pince que je positionne sur la fraise. Je déclenche alors sur le logiciel la recherche du Zéro sur Z. La fraise descend jusqu’à toucher la plaque puis remonte de quelques millimètres. Le logiciel calcul le zéro en retirant l’épaisseur de la plaque à la hauteur de la zone de contact. Je n’ai alors plus qu’à retirer tout ça et lancer le fraisage. L’opération est à renouveler à chaque changement de fraise mais ça ne prend que quelques secondes.

    Pour la nouvelle fraiseuse qui est actuellement en construction je vais peut-être essayer d’automatiser cette phase de recherche du zéro sur l’axe Z.

  9. Bonjour, quel sont les vitesse maximum atteinte par votre machine a vide et en fraisage?

  10. Bonjour,

    a peu près 300 mm / min a vide ou dans des matériaux légers: bois, plastique… pour de l’alu a mon avis plutôt 100 mm / min. Pour l’alu je n’ai testé que de la gravure et pas de la découpe / fraisage.

  11. Bonjour, j’ aimerais me frotter à l’usinage CNC, et mes recherches m’on conduit fort heureusement sur votre site, ou j’ai trouvé déjà les softs qui vont bien sous Linux (je suis sous Ubuntu 10.04 sans pour autant être un Geek). Pour le matériel (je ne suis pas aussi bricoleur que vous) je possède une petite Proxxon MF70 avec laquelle je me suis déjà un peu amusé et j’ai trouvé sur le web un kit de matériel complet pour la transformer en CNC.
    Mes questions seront celles du profane absolu.
    Ma première serait :
    Peut on par exemple gravé un nom sur une surface non plane, disons légèrement bombée ou cylindrique.

    Félicitation pour votre Blog

  12. @Thierry, tu peux graver sur ce que tu veux, le problème c’est que la machine ne connait pas la forme de la pièce à fraiser. Le passage de la fraise est programmée par le logiciel, c’est donc à lui de définir le chemin. Personnellement je ne l’ai jamais fait mais je ne vois pas ce qui peut si opposer, mais ça n’est pas l’opération la plus simple ;-)

  13. Ok, je pensais qu’on pouvait grâce à des capteurs ou je ne sais par quel procédé, mémoriser la forme de l’objet à graver. Par exemple pour la gravure sur un objet cylindrique, avec une pige dans le mandrin mettre en mémoire le point bas, intermédiaire et haut de la trajectoire.

  14. Salut et bravo pour le travail
    j’ai l’intention de me faire une cnc aussi et je me demandais si il y avait moyen selon toi de la transformer en imprimante 3D (genre reprap) en changeant l’outil n’ayant pas de machine similaire je ne peux donc pas tester mais je ne vois pas de reel difficuleter ??

  15. Merci ;-)

    Oui il existe un moyen mais ce n’est pas aussi simple qu’un kit tout fait. D’abord parce que la carte de commande que j’utilise ne supporte pas l’extrudeur ensuite parce qu’avec EMC c’est moins facile à gérer qu’avec des outils spécialisés.

    Tu as des pistes ici: http://reprap.org/wiki/EMCRepRap

  16. Salut, super boulot !

    Pourrais-tu détailler les composants de ton alimentation (condo, transfo et pont de diode) ?

    Merci !

  17. Salut, j’utilise les même moteurs que toi ainsi qu’une carte hobbycnc et EMC2.

    Pourrais-tu détailler la configuration d’EMC2 ? Surtout « Maximum Velocity » et « Maximum Acceleration » pour les axes X, Y et Z ? Je ne sais pas trop quoi mettre.

    Merci !

  18. Bonjour,
    Je tenais en premier a te félicité pour ta belle réalisation.
    Cela fait un petit moment que j’aimerais bien m’équipe d’une fraiseuse à commande numérique. Pour l’instant de découpe de petites pièces à la main avec une dremel 300 mais le résultat n’est pas toujours au rendez vous..
    Étant donner qu’il n’existe pas de kit complet j’ai décider d’en construire un mais j’ai quelques doutes et inquiétudes de ne pas y arriver car à part ma dremel j’ai très peu d’outil et un espace de travail réduit (je suis en appartement).
    Aurais tu quelques conseil et plan à me donner ?
    Merci d’avance pour t’a réponse
    Guy

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