Fraiseuse CNC de table

Parce qu'il faut bien se jeter dans le grand bain, nous avons décidé lors d'une rencontre du lundi soir de fabriquer une machine CNC ensemble.

C'est donc notre projet 0, le point de départ

Au hasard des discussions, il est ressorti qu'une fraiseuse de table simple serait un bon point de départ, un investissement financier raisonnable, et la possibilité de l'utiliser pour fabriquer d'autres éléments assez rapidement, pouvant servir à fabriquer un routeur bois ou des éléments complémentaires pour une imprimante 3D par extrusion par exemple.

Pour favoriser la collaboration, et l'apprentissage, il est essentiel pour nous de ne pas acheter une machine 'prête à brancher', mais au contraire de mettre les participants à l'œuvre, aussi bien intellectuellement que dans la pratique.

Certains apprendrons à couper, d'autre à souder, ou encore à lire un plan en attendant de savoir le créer.

Quelques lectures de pages sorties d'un moteur de recherche avec les mots clef "open source milling machine" donne un aperçu de ce qui se fait.

Dans notre optique, il semble pertinent de fabriquer une machine par nous même, mais tout faire prend du temps, et nous n'en avons pas trop, et notre équipement est pour l'heure limité.

Aussi une des pistes serait de trouver un kit, mais ça reste délicat.

Dans les réalisations que l'on trouve sur le net, il y a des machines a base de contreplaqué épais, d'autre à base de profilés en aluminium.

Si la solution bois semble économique et nécessite un outillage minimaliste, en fait elle n'est pas si simple, car pour obtenir un système rigide et précis, il faut être particulièrement rigoureux et même en apportant un maximum de soin, il est difficile d'obtenir une machine performante.

La solution en profilé d'aluminium est quand a elle plus robuste, mais le mètre linéaire de profilé est plutôt coûteux.

Enfin, au début des machines CNC dans le milieux modéliste, une pratique courante était d'utiliser des règles de maçon en guise de rails.

La rigidité à la flexion est relative sur le plat, mais très bonne sur la tranche.

Pour l'heure, nous n'avons pas trouvé 'le produit ultime', mais il devra tenir compte de tout ces critères.

Cahier des charges

Dans les grandes lignes, la machine devrait avoir des caractéristiques s'approchant des critères suivants :

  • Surface de travail : A4
  • Hauteur de travail : 15 cm ou plus
  • Tenue des côte : 1/10mm attendu
  • Capable de travailler les métaux tendres
  • Solution logicielle Open Source (http://www.linuxcnc.org/ (obsolète))
  • Déplaçable !

Options technologiques

Châssis

  • bois :
    • avantages : facile à usiner ;
    • inconvénients : manque de précision, vieillissement ;
    • coût : ?
    • possibilité récup' : +++
  • contreplaqué ou assimilé :
    • avantages : facile à usiner ;
    • inconvénients : manque de précision important ;
    • coût : ~10 €/m² (aggloméré 18 mm), ~35 €/m² (contreplaqué 15 mm) ;
    • possibilité récup' : +
  • profilé d'aluminium :
    • avantages : solidité, précision, légèreté ;
    • inconvénients : difficile à usiner ?
    • coût : ~8 €/m (20 mm × 20 mm), ~12 €/m (30 mm × 30 mm)
    • possibilité récup' : -
  • Acier tubulaire :
    • avantages : rigide, même poids qu'une structure bois rigidifiée, sensibilité négligeable aux variations thermique et d'humidité, relativement facile à mettre en oeuvre ;
    • inconvénients : nécessite un poste à souder + baguette ;
    • possibilité récup' : +

Guidage

Entraînement

  • vis trapézoïdales :
    • avantages : précision de déplacement ;
    • inconvénients : vitesse de déplacement limitée ;
  • vis à billes :
    • avantages : vitesse, précision ;
    • inconvénients : coûteux ;
  • tiges filetées + bloc plastique fileté
    • avantages : économique, assez précis si bien réalisé ;
    • inconvénients : délicat à mettre en place, frottements non négligeables ;
  • courroie crantée :
    • avantages : vitesse de déplacement importante ;
    • inconvénients : précision (mais pour 1/10 ça se discute).

Motorisation

  • moteurs pas à pas

    • avantages : précision, pas d'usure ;
    • inconvénients : relativement coûteux ;
  • servo-moteurs

    • avantages : prêt rapidement ;
    • inconvénients : course limitée, mouvement rotatif (coûteux : retiré, voir hobbyking.com) ;

Commande

  • carte commerciale
  • RAMPS (Arduino + composants)
  • carte entièrement maison