Construction d'une CNC 100x150 cm, en bois

  • Auteur de la discussion Pierre Desvaux
  • Date de début
P

Pierre Desvaux

Ouvrier
Bonjour,

Il y a plus de 3 ans, j'avais commencé la construction d'une CNC en bois.

Le projet était resté en suspend. Je l'ai repris, modifié, je reprends donc un nouveau post.

Cette CNC est destinée à la découpe de panneaux de contreplaqué et un peu d'aluminium. La surface de découpe devrait être de 1mx1m. La structure est réalisée en bois. L'objectif de précision est le 1/10, bien suffisante pour des travaux sur bois.

Si je sais à peu près travailler le bois et ai quelques notions de mécanique, je n'ai aucune expérience en matière d'électronique et de motorisation.

Ce projet est donc réalisé en étroite collaboration avec le FABLAB du Creusot UTOPI, qui a bien voulu me suivre dans l'aventure et qui a beaucoup travaillé sur la partie électronique et pilotage.

https://utopifablab.wixsite.com/utopifablab

Le Fablab est en effet en train de remettre en route une ancienne cnc Charlyrobot, et vient de réaliser entièrement la carte de contrôle à partir d'un Arduino.



Principes généraux:

La forme générale est la plus ramassée possible, de manière à minimiser les flexions résiduelles.

La base cloisonnée fera 1,4 x 1,4 m et 20 cm d'épaisseur.
Les longerons en Y auront une section de 17x14 cm, la traverse en X (le portique), fera 28 x 25 cm

Comme la machine sera destinée à découper du cp, on n'a pas besoin de beaucoup de hauteur en Z.

La partie gris clair, au milieu, sera amovible, de manière à pouvoir éventuellement y placer des pièces plus épaisses que du cp.

De même à l'avant, la broche pourra s'avancer au delà du plateau, de manière à pouvoir usiner des pièces sur chant ou placées verticalement (par exemple, une mortaise ou des queues d'aronde ou des tenons). Un étau moxon pourra y être adapté.

(ne pas faire attention au positionnement des moteurs, car je suis passé d'une motorisation par courroies à un entrainement par vis à douilles).

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Dernière édition:
P

Pierre Desvaux

Ouvrier
Construction du bâti:


Le bâti est en contreplaqué de 15 mm. Tous les caissons sont réalisés comme des boites de torsion, avec cloisonnement à l'intérieur, collé/vissé.

L'ensemble fait 160 cm de large, 140 en profondeur.

Coût du bâti bois: 140 €

Les rails supportés SBR ont été trouvés en Allemagne pour un coût très raisonnable: 237 € fdp compris, pour les 2 rails de 140 mm et 2 rails de 120 mm en 20 mm de diamètre et les blocs de coulisse pour les axes X et Y

https://www.kampundkoetter.de/wellenunt ... hrung.html


L'entrainement se fait avec des vis à billes 12 mm:

Coût total: 200 € pour 3 jeux de vis 1500 mm et une de 350 mm (axe Z)

https://fr.aliexpress.com/item/40011230 ... 6c37MUUQXR


Pour l'instant, l'estimation des coûts est donc la suivante:

Bois: 140 €
rails SBR: 237 €
vis à billes: 200 €
Total: 577 €

Il restera:

4 Moteurs pas à pas: 100 à 200 € (en fonction de la puissance)
Electronique: 300 €
Le total devrait donc être autour de 1000 € pour une machine de 1mx1m de surface de travail (hors broche, pour laquelle il y a tous les prix, à partir de 200 €...)

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S

speedjf37

Compagnon
L'entrainement se fait avec des vis à billes 12 mm:

Bonjour,

Je met des VAB en 20mm à partir de 1.0 m pour éviter le flambage et en 16mm à partir 0.5 m.

Bien traiter le bois pour limiter les variations liées à l'hygrométrie.

A voir en fonctionnement !

Le Fablab est en effet en train de remettre en route une ancienne cnc Charlyrobot, et vient de réaliser entièrement la carte de contrôle à partir d'un Arduino.

Pilotage GRBL ?
Quels drivers ?

Cordialement JF
 
P

Pierre Desvaux

Ouvrier
Bonjour,

Merci pour ton commentaire, Speedjf37.

Pour les VAB, j'ai voulu limiter le coût. Il m'a semblé que du 12 suffisait. On peut toujours mettre plus, bien sur... Mais la portée n'est pas si énorme que cela, 1 m maxi. A ce que je vois une fois montées, les vis ne plient pas et cela tourne bien. Le flambage, c'est quand cela se tord tellement que cela casse. On en est très très loin... :wink:

Si vraiment ce n'est pas assez et si cela vibre trop, je mettrai plus gros.

Pour le traitement du bois, on verra. Je travaille le bois et le cp depuis 15 ans. Je sais un peu comment cela se comporte. Une finition, même 7 couches de vernis marine n'a jamais empêché un bois de se rétracter s'il le veut, et ne protège pas des changements d'hygrométrie.

Le cp se rétracte au maximum de 1mm sur 1M, soit 1/1000ième. D'autre part, la rétractation sera globalement homothétique. Donc, toutes les pièces découpées en même temps et qui devront s'imbriquer seront compatibles. C'est ce qu'li me faut. Je ne recherche pas une précision absolue.

Avec le montage électronique actuellement développé par le Fablab (Arduino), le pilotage se fera par GRBL. La encore, on verre s'il est nécessaire d'upgrader.
 
E

enguerland91

Compagnon
Il y a très longtemps à une époque où il fallait savoir écrire ses programmes en "assembleur" j'avais un collègue informaticien et mélomane qui "s'amusait" à écrire des programmes pour que le "son" des moteurs pas à pas d'un plotter soit une imitation de pièces de musique classique. Avec "ces caisses de résonance" vous pourrez faire de même en usinant de l'aluminium car "ça va sonner fort". D'autres informaticiens "sortaient" des portraits de gens connus avec leur imprimante à "marguerite"
 
P

Pierre Desvaux

Ouvrier
Merci Enguerland91 pour ton commentaire.

Je ne suis pas le premier à utiliser le bois et des caissons de torsion pour faire une cnc.

J'ai par exemple découvert récemment ce site:


Il semble que nous ayons développé en parallèle la même idée et le même type d'architecture (utilisation de caissons, forme ultra-compacte, etc). J'ai un peu discuté avec le monsieur. Il est très content de sa machine, il l'a fait pas mal travailler, et ne m'a jamais parlé de "musique" trop bruyante à son goût.

On verra! :)
 
Dernière édition:
E

enguerland91

Compagnon
C'est quand même sur ce principe que depuis des centaines d'années on fait sur tous les continents des instruments de musique.
 
P

Pierre Desvaux

Ouvrier
ça va être génial, une cnc "boite à musique"! :wink: Bon, si la "musique" est trop forte, je remplirai les caissons avec de la mousse expansive. Cela devrait pas mal absorber.
 
H

Hubert86

Compagnon
Bonjour, au vu de ta machine qui semble être du costaud, c'est pas pour t'initier. je te deconseille l'arduino et Grbl, prend plutôt linuxcnc, ou alors mach3, que beaucoup utilisent. j'ai eu une expérience avec arduino et Grbl, pas top, de plus grbl est quand même limité, il s'agit d'un langage basique, pas d'appel a des sous programmes, pas de fonction repeat, pas de boucle type While etc... en fait pas de Ocode. j'utilise linuxcnc sous un débian, pour guère plus cher, c'est le jour et la nuit. C'est mon avis, d'autre ont un autre avis, mais bon j'ai des arguments.
 
V

vibi27

Ouvrier
Bonjour,
Vraiment sympa ta machine.
Cela risque de faire effectivement beaucoup de résonances ces caissons creux.
Attention la mousse expansive risque de te créer des déformations lors de l'expansion, je ne connais pas la force de pression au cm2 (et elle doit dépendre de la marque et du type) mais c'est tout sauf négligeable, j'en ai déjà fait les frais.
Des idées en vrac, non vérifié: remplir les caissons avec du copeau de bois, de la chènevotte, ou de la laine de roche en flocons, de la ouate de cellulose, de la mousse d'emballage, des chips d'emballage, idéalement un matériau peu sensible à l'hygrométrie ambiante.
Bon courage pour la suite.
 
P

Pierre Desvaux

Ouvrier
J'ai une question pour l'axe Z qui n'est pas terminé.

Pour l'instant, je suis parti sur un montage où les "patins" sont sur la partie fixe, et les rails sur la partie mobile, derrière la broche.
Comme je vais surtout travailler du cp, et qu'il y aura un sur-plateau épais, la partie Z sera la plupart du temps relevée, et de ce fait, j'ai l'impression que l'on réduit les portes à faux (les patins seront alors juste derrière la broche).

Mais je vois que beaucoup de cnc procèdent à l'envers: patins sur la partie mobile, et rails sur la partie fixe. Dans ce cas, j'ai l'impression que la broche est toujours en porte à faux, quelle soit relevée ou abaissée. Cela me semble étrange.

Mon raisonnement serait-il vicié ?
 
E

enguerland91

Compagnon
La plupart des concepteurs ont eu ou auraient du avoir ce genre de raisonnement. Il y a les deux écoles. Moi et quelques autres je préfère les patins fixes et les rails solidaires du support de broche car justement on peut dans des cas spécifiques travailler avec un porte à faux(bras de levier) minimal
Comparaison Axe Z (2).jpg
 
Dernière édition:
P

Pierre Desvaux

Ouvrier
Enguerland, merci! Il semble que nos grands esprits se rencontrent! :wink:
 
P

Pierre Desvaux

Ouvrier
Voila, ça marche!

Après de nombreuses années d'efforts, de doutes et d'enthousiasmes, le -Comité-Spécial-Intercompétences-pour la Construction-d'une-CNC-en-Bois a l'immense honneur et la joie de pouvoir annoncer que la Machine CNC en bois fonctionne et qu'elle a réalisé ses premiers copeaux!

La machine n'explose pas en plein travail, ne perd pas de pièces, ne se tord pas sur elle-même. Elle ne vibre quasiment pas, ne joue pas du tambour ou de la percussion, les mouvements sont fluides et doux.

Le premier essais, un grand triangle gravé, montre que l'équerrage et le calibrage des déplacements sont bons.

Il restera bien sur à peaufiner tout cela, mais une grande étape a été franchie!

Voici donc une grande CNC, de 1m x 1 m, qui a coûté moins de 1000 €!

Merci aux Grands Bidouilleurs du Fablab L'Alternative, à Montceau les mines, pour leur grande et sympathique implication dans ce projet!

Video de la machine au travail:



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F

Fred69

Compagnon
Ça me plait bien, mais dommage qu'on ait pas d'infos sur l'électronique !
 
P

Pierre Desvaux

Ouvrier
L'electronique a été réaliseé maison avec un arduino, pilotage par GRBL. N'ayant pas participé au chapitre électronique, je n'ai pas trop d'info mais je vais essayer de faire en sorte d'avoir un tutoriel.
 
F

Fred69

Compagnon
En fait, il faudrait connaitre :
le type de moteur pap utilisé
les drivers
la carte (arduino) utilsée
 
M

mpvue91

Ouvrier
Moi je serais curieux de savoir ce que coûtent des panneaux de CTP de bouleau en 19 mm d'épaisseur par exemple et où n'importe qui peut s'en procurer ?
 
E

el patenteux

Compagnon
Rendu la je ne crois pas que ce soit une question de couts mais plutot avec quelle matiere le concepteur se sent le plus a l'aise(ou est équipé pour) de travailler
 
P

pascalp

Compagnon
Il pratique le bois depuis fort longtemps, il connait ses avantages et ses limites. Du coup, il a estimé que c'était "jouable", le résultat est là.
Des CNC en bois, il y en a un nombre important, à l’œuvre de part le monde.
Perso, pour tester un équerrage, je préfère un carré et ses 2 diagonales, si elles ne sont pas de longueur égale, c'est qu'il y a un loup et ce quelque soit le carré. La différence de longueur va même indiquer vers où ça penche. Dans la foulée, les différentes longueurs permettent de vérifier le ratio step/mm.
Le couple arduino cnc-shield est (juste) suffisant pour animer une CNC mais dans le cas d'une grande CNC c'est surtout la vitesse max de déplacement qui va être pénalisante, mais si on n'est pas pressé ... Une carte à base de 2560 et des drivers externes améliorent un peu.
Je discute en ce moment avec un "collègue", une solution envisagée est basé sur un espduino (esp32) sous le shield à la place de l'arduino. Peu de fonctionnalités en plus à part le wifi, mais une puissance d’échantillonnage sans commune mesure (vitesse de déplacement), de même que les possibilité de paramétrage.

Ceci-dit, c'est une très belle machine. Il ne manque plus que de proteger rails et VAB contre la poussière de bois.
 
Dernière édition:
P

pascalp

Compagnon
Une première CNC, ça peut se faire avec du CTP, une égoïne et une perceuse. Plus on a d'équipement plus on peut sophistiquer la machine. Sinon, au pire, les premières pièces qui seront usinées serviront à améliorer la machine qui sera rapidement capable de produire les pièces de la V2 avec des découpes dépassant les possibilités de l’égoïne de base.
Si on envisage le métal, c'est tout de suite plus compliqué et/ou cher.
La destination de la machine et les matériaux envisagés sont aussi des critères de choix.
 
M

mpvue91

Ouvrier
Des beaux diseurs il y en a sur ce forum, sauf que je ne vois qu'une ou deux CNC en bois et l'une a été achetée en pièces détachées (même pas besoin d'égoïne), alors qu'il y a des centaines de cnc en métal.
Des prix, des prix ... du CTP de bouleau.............;svp
 
V

vax

Modérateur
Ben tu vas sur le site de Dispano, je crois qu'ils mettent leurs prix en ligne...
Certes, ce sera les prix public, mais rien ne n'empêche d'aller en agence ensuite et de négocier un peu le prix si tu en prends plusieurs feuilles.

Aller, vu que pour certains en ce moment c'est compliqué, je te laisse le lien direct vers la bonne page !


Dispano, Chausson, Tanguy et j'en passe, tous proposent ce genre de qualité de C.P.
 
F

Fred69

Compagnon

Propriétés physiques et caractéristiques mécaniques du contreplaqué


"Le bois est un matériau naturellement hygroscopique : en fonction des conditions hygrothermiques environnantes (température et humidité relative de l’air (vapeur d’eau)), le bois va « s’équilibrer » : il va donc reprendre de l’humidité ou en restituer. Ces variations d’humidité peuvent se traduire par des variations dimensionnelles du matériau. Ce phénomène est toutefois réversible et n’affecte pas les caractéristiques mécaniques des produits.
Le comportement hygroscopique du contreplaqué est relativement similaire à celui du bois massif. Cependant, du fait de la présence de colle, la teneur en humidité du contreplaqué varie moins rapidement. L’équilibre hygroscopique du contreplaqué est inférieur de 1 à 2 % à celui du bois massif, et situé entre 7 et 13 %.
Pour les panneaux contreplaqués, les variations dimensionnelles sont anodines et largement inférieures à celles du bois massif, ce qui lui confère des hautes performances en terme de stabilité dimensionnelle.
Cette stabilité est liée à deux facteurs :
  • la présence de colle, qui fait écran à la reprise d’humidité
  • le croisement des fils du bois qui contrarie le retrait tangentiel naturel du bois (contrariant ainsi la déformation occasionnée)."
 
P

Pierre Desvaux

Ouvrier
Bonjour,

Désolé pour le délai de réponse.

- Prix du bois: La construction du bâti a couté 140 € en contreplaqué (ce n'est pas du cp de bouleau). La prochaine cnc, V2, elle, est en cp de bouleau, mais a nécessité moins de matière.

- Choix du bois:

Je sais que je suis sur un forum de métalleux, que l'argumentation n'est donc pas évidente et que je ne vais pas convaincre beaucoup de monde, mais voila comment j'ai raisonné:

- Je travaille le bois, je sais comment cela se comporte. C'est très facile pour moi. Je travaille un peu l'alu, mais c'est plus compliqué L'acier, c'est beaucoup plus compliqué.

- En mettant les bonnes sections pour les poutres, on arrive à des résistances/rigidités équivalentes à celle de l'alu.

- C'est quelque chose qui n'est peut-être pas évident pour un métalleux, mais le bois absorbe beaucoup plus les vibrations que le métal. Le résultat montre en fait que le bâti vibre très peu, une très légère vibration est perceptible à la main, c'est tout.

- Si on additionne les coûts pour tous les profilés alu nécessaires, avec des sections significatives, les goussets, cornières, la visserie, etc, on s'aperçoit que le bois est bien plus intéressant. Même après l'explosion récente des prix.

- Equarrage: On fera un vérification ultime avec un très grand rectangle, dont on vérifiera les diagonales.

- Précision: pour l'instant, on est au 1/10. On verra si on peut faire mieux, mais ce n'était pas l'objectif de départ. 1/10, c'est parfois pour nous.

- Vitesse: ce n'est pas une machine professionnelle. Pour l'instant, les vitesses obtenues nous conviennent très bien.
 
M

mpvue91

Ouvrier
- Vitesse: ce n'est pas une machine professionnelle. Pour l'instant, les vitesses obtenues nous conviennent très bien.

Ce que je traduis par (en extrapolant) cette machine me convient très bien à moi Pierre Desvaux
Et moi j'ajoute mon point de vue : "on prend note de votre satisfaction mais ce n'est pas à conseiller à un débutant avec un cahier des charges un peu exigeant L'acier reste la matière la plus appropriée pour une telle réalisation par son prix et sa masse volumique (un grand principe de mécanique se résume en ACTION<<>>REACTION)
 
Dernière édition:
F

Fred69

Compagnon
on prend note de votre satisfaction mais ce n'est pas à conseiller à un débutant avec un cahier des charges un peu exigeant
Pas tout à fait d'accord. Quand on est débutant, on a pas un cahier des charges "exigeant".
Deuxièmement, c'est plus sécurisant de construire en bois, ça permet de se familiariser et d’appréhender les différentes difficultés.
Quand on est satisfait et que tout marche bien, on peut passer au métal (si on veut).
 

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