CNC Mill

Ensuite, j’ai fabriqué la version actuelle, estampillée V2, tout à fait opérationnelle celle là.

Cnc mill

Cependant, avec l’expérience, elle souffre de quelques limitations:

• La première, la plus gênante est la surface de la table de fraisage, beaucoup trop restreinte ( 12 x 12 cm) alors que l’encombrement de la machine est assez conséquent. C’est essentiellement du à la conception de type fraiseuse avec une table X / Y mobile et un axe Z fixe.
• Le deuxième soucis vient de la précision, elle est très bonne, mais encore insuffisante. J’arrive sans problème à faire des circuit imprimés mais ils ne sont pas parfaits. On doit pouvoir faire mieux.

Partant de ce constat, j’ai décidé de me lancer dans une 3° version qui j’espère sera plus performante. Avec toutefois 2 contraintes:

• Le prix devra rester raisonnable
• La fraiseuse devra pourvoir rentrer dans le caisson anti-bruit que j’ai fabriqué pour la V2. Ça limite la surface totale de la table de fraisage à une taille de 40x40cm ce qui, si je ne fais pas d’erreur de conception, devrait donner une surface utile d’environ 30x30cm ce qui est bien plus grand que la précédente.

Pour arriver à un bon résultat, j’ai cherché du matériel me permettant d’obtenir des mouvements linéaires très précis sans pour autant êtres ruineux. Pour cela, j’ai trouvé sur Ebay des arbres de précision avec des paliers en aluminium équipés de douilles à billes. Pour la structure de la machine et les différentes pièces mécaniques, je me suis orienté vers du polyéthylène haute densité ou PEHD, moins cher que le DELRIN. C’est un plastique très dur, facile à fraiser / couper qui sert notamment dans le domaine alimentaire pour faire des planches à découper la viande. Je vais utiliser la fraiseuse V2 pour fabriquer les petites pièces plastiques de la V3. Concernant les entrainements, je pense rester sur des tiges filetées de 6mm, même si le rendement n’est que de 30%, elles sont d’un coût < à 1€ / m alors que les vis à billes sont de l’ordre de 100 € / m…

Les premières pièces:

DIY CNC Parts

Voilà deux exemples glanés sur le net de ce que pourrait être la machine finale:

Il ne me reste plus qu’à valider quelques « concepts » côté mécanique avant de me lancer dans la construction. La suite au prochain numéro.

Voilà la démo en video:

Pour ce qui est du fraisage de pièces, je n’ai pas trouvé sous linux de programme satisfaisant permettant de créer des « pocket », je ne sais faire que des fraisages simples. J’ai donc utilisé un freeware « Cambam » pour windows au travers de Virtualbox. Les dessins sont fait avec QCAD sous linux puis convertis en GCODE par Cambam. L’ensemble est ensuite usiné avec EMC2 sous Linux.

La forme à fraiser.

Le chemin de l’outil en vert.

Et voilà la séquence d’usinage. Vous remarquerez facilement qu’il y a une erreur dans mon test, j’aurais du commencer par le centre de la pièce et non par les bords… mais bon, pour un test, le résultat est très concluant, la machine a réalisé 6 passes de 1 mm pour découper la plaque de plastique.

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.

Et voilà, après quelques tests de calibrage, me voilà en train de lancer un premier test: un cercle en 2D. Le troisième axe étant réglé à la main ( il n’est pas encore correctement calibré ). C’est plutôt positif. La précision est au rendez-vous.

La carte de contrôle (Kit provenant du site www.hobbycnc.com). On distingue à droite un gros condo de filtrage et le redresseur. L’alimentation est du 24V 5A fourni par un transformateur de récupération.

Deux bras équipés de roulements à bille permettent de réduire le jeux sans provoquer trop de frottements.

Il ne me reste plus qu’à tester tout ça. Première étape: installer des interrupteurs de fin de course pour ne rien casser en cas de problème. Ensuite, la deuxième étape indispensable est le calibrage, pas simple sur ce type de machine. Pour les débuts j’utilise Turbocnc sous DOS qui est moins gourmand que EMC2 sous Linux (Mon seul portable ayant un port // est trop vieux…).

A très bientôt pour les premiers tests. Vous pouvez me souhaiter bonne chance parce que la moindre erreur d’alignement rendrait la machine totalement inutile

Ce sont les première photos de la bête. Les moteurs sont achetés d’occasion (5€) le châssis est un tiroir d’un meuble IKEA. Les axes sont des tubes d’aluminium et la vis sans fin une tige filetée M6 avec un pas de 1mm. Les engrenages proviennent d’imprimantes. Les roulements à billes sont des roulements de rollers, j’ai fait ce choix en raison de leur coût: 15 € les 16 roulements… Imbattable

La table vue de face.

Le bloc moteur. L’assemblage est plus droit que sur la photo. L’aluminium du support permet de garder de la souplesse.

La vue de derrière.

Cette fraiseuse tournera sous linux avec l’excellent EMC2

A bientôt pour la suite…