MrDUS31
Compagnon
Bonjour,
Il y déjà pas mal de sujets sur la construction de CNC, mais je voudrais en commencé un un peu différent des autres.
Mon idée et de présenter la construction en donnant la provenance des pièces, leur prix, et en expliquant le pourquoi et le comment des choix que j’ai fait. C’est en fait le sujet que j’aurai aimé trouver avant de commencer afin de « mûrir » plus rapidement mon projet.
Je ne prêtant pas être l’inventeur des solutions que je vais présenter ! Beaucoup d’idées ont été glanées sur ce forum !!! Simplement je vais essayer de faire la synthèse des dizaines de pages que j’ai pu lire ici et ailleurs dans le but d’aider un débutant (que je suis encore !) à faire ça première machine.
Première chose, la spécification de besoin :
Comme je l’ai déjà dit dans mon post « présentation », j’ai fabriqué une CNC pour découper les pièces d’un robot participant à la Coupe de France de Robotique. J’ai défini les caractéristiques suivantes :
- Matériaux à usiner : bois, PVC, Pléxi. PAS D’ALU ! Il faut être raisonnable, il y a un fossé entre une CNC « matériaux tendres » et une machine capable de faire de la « prod » en AU4G.
- Précision : le dixième (0,1mm). Pour atteindre cette précision, des vis trapézoïdale sont suffisantes, mais le jeu fonctionnel vis/écrou laiton va induire des petites erreurs partout. Il faut être conscient que la fonction rattrapage de jeu des logiciels de FAO ne fait pas de miracle. Le mieux reste quand même la vis à billes. Je reviendrai sur ce point plus tard.
- Répétabilité : Là, je sais pas trop quelles sont les facteurs les plus importants. D’instinct je dirait : une bonne marge de puissance sur les moteurs PaP pour garantir qu’on ne perd pas de pas.
- Dimensions de travail : le besoin est de 500x500x22mm au minimum. Mais finalement pour le même prix, ma machine fait 750x750x40mm.
- Degrés de liberté : 3 axes donc capable de faire de la 2D1/2. Au départ, on croit naïvement qu’avec 3 axes on peut faire de la 3D. Ce n’est pas si facile !! La vrai 3D c’est par exemple usiner un buste de statue. On comprend vite que pour cela il faut un quatrième axe faisant tourner la pièces selon un axe parallèle au plan de la table ou plan (X,Y). Il y a aussi des machines ou c’est l’outil qui possède des degrés de liberté supplémentaires, mais là ce n’est vraiment pas à la portée d’un amateur débutant.
- Vitesse de travail : Sans grande importance dans mon cas puisque je ne fait que de la pièce unique pour mes propres besoins.
- Rigidité : J’ai très clairement sous estimé ce point, pensant que pour des matériaux tendre cela n’était pas très important. FAUX et ARCHI FAUX. Le PVC ou un bois exotique ce n’est pas si « tendre » que ça. Si on veut des passes et des vitesses d’avance correctes, la rigidité est indispensable. Je l’ai compris trop tard
- Budget : Initialement j’avais évalué à 1200€, aujourd’hui j’approche 1500€ ! Attention à l’escalade ! On a du mal à estimer au départ tous ce qu’on aura besoin d’acheter. Moi par exemple j’avais oublié de compter la visserie alors que c’est loin d’être négligeable ! L’augmentation de budget s’explique aussi par la tentation d’acheter « un peu mieux » parce que c’est « pas beaucoup plus cher ». Et aussi, je l’avoue, j’ai commis l’erreur d’acheter trop vite des pièces qui semblaient faire l’affaire et j’ai finalement due en racheter d’autre plus adaptées à mon besoin. Mon conseil pour pas trop se planter : faire un fichier Excel avec tous les prix que l’on trouve puis sélectionner les composants pour arriver au budget fixé.
Deuxième chose fondamentale, faire le bilan des outils dont on dispose pour faire les premiers choix d’architecture (dans mon métier on appelle ça la phase de « faisabilité ). En effet, on peut imaginer des choses très complexes ou chercher à imiter une machine Pro vu sur le web. Sauf que si on a juste une scie égoïne et un tournevis tordu… autant acheter une CNC en kit, ce sera moins cher que d’acheter les outils
Dans mon cas, j’ai tout l’outillage à main classique, une bonne perceuse à colonne et des machines à bois. Mais même pour une machine « légère » comme la mienne, il est difficile de se passer complètement de tour et/ou fraiseuse. Du coup, soit on achète tout fait, soit on connaît quelqu’un qui a ce qu’il faut, soit on se débrouille avec les moyens du bord. J’ai fait un peu des trois !!
Par exemple, j’ai modifié ma perceuse à colonne pour pouvoir faire un peu de fraisage avec !!!!! (voir là : ma fraiseuse very low cost)
Troisième chose, faire un vrai plan. A l’extrême, je dirait que la CAO/DAO n’est pas indispensable, ce qui compte vraiment c’est de dessiner toutes les pièces (même à la main !) en gardant en tête la faisabilité de chacune. Inutile de se précipiter sur Solidworks ou similaire pour faire une magnifique vue 3D. La vue 3D aide dans certain cas, mais moi je me suis contenté d’un bon vieux plan 3 vues sur lequel j'ai mis l'essentiel…
Pour les curieux, j’utilise un logiciel DAO très ancien mais très pratique et efficace : AutoSketch 2.41 (1996). Qu’on ne me parle pas d’Autosketch 8, il n’arrive pas à la cheville de la version 2.41
Maintenant, rentrons dans le vif du sujet : la réalisation.
Pour le châssis, j’ai fait au moins cher et au plus simple avec mon outillage. Je l’ai fait en MDF 22mm (41€ le panneau 250x122 cm). Un grand plateau avec des rebords et des nervures en dessous pour rigidifier autant que possible. Les plaques sont collées et vissées. Avantage du MDF : c’est homogène, ça se désagrège moins que l’agglo et se déforme moins que le CTP. Par contre, ça craint l’humidité (il faut vernir) et ça éclate quand on visse dans la tranche (il faut des pré trous généreux). Je rappel que je ne prétend pas que c’est LA solution idéale, il s’agit seulement de MA solution en fonction de mes contraintes et possibilités…
Vue de dessus (NB : la défonçeuse c’était une idée que j’ai laissé tombé)
Vue de dessous
Pour l’architecture générale, j’ai fait classique : un portique. Mais là, le bois ne peut pas convenir vu les forces en jeu. Il est donc entièrement en alu AU4G. Une astuce est d’avoir acheté quelques pièces déjà aux côtes (ou quasiment) sur Qualichutes ! Pour les grands morceaux, j’ai trouvé ça chez un ferrailleur (Fournier Métaux à côté de Toulouse) dans un énorme tas de chutes vendu 2,5€ le kilo. Le portique est assemblé par vissage 6 et 8mm (inox A2 CHC et TFHC parce que c’est plus zolie )
Pour le guidage, j’ai commis l’erreur classique : je me suis précipité sur des barres en acier trempé supportées aux extrémités et des palier à billes (Ordinerf parlerait d’un ring de boxe…). A posteriori, je me bouffe les c… car j’ai compris trop tard l’intérêt des axes supportés sur toute la longueur sachant que c’est même pas plus cher . J’ai mis du diamètre 25mm sur Y et du diamètre 20mm sur X en 1m (240€ les deux sets complets sur eBay). Résultat : c’est incroyablement souple. Tant pis, pour l’instant je fait avec. Je remplacerai ça un jour.
Pour l’axe Z, j’ai acheté un bloc complet sur eBay (chez D_kwa2520, vendeur Thaïlandais de pièces d’occasion pour CNC). C’est de la très bonne qualité (guide à billes, vis à billes, aucun jeu). J’ai du changer le moteur PaP (qui était un 5 phases) et ajouter un support pour la « broche » (mini perçeuse Proxxon pour l’instant).
J’ai acheté ça (40€) :
Après modification :
Pour l’entraînement, j’ai pris des vis trapézoïdales avec écrou épaulé en bronze.
Mais là encore, je me suis précipité bêtement. Les vis à billes chinoises ne sont pas beaucoup plus chères et très largement meilleures. Re-snif. J’ai pris les trapz sur eBay, 45€ pour une vis 14x3 en 900mm avec des supports d’extrémité basique (roulement classique). Attention pour ce prix, elle ne sont PAS usinées. Là, la seule solution c’est d’avoir un tour. Dans mon cas, c’est un collègue qui m’a fait les usinages (Merci Robert, et désolé pour les traces de baves autour de ta Gambin 1M )
Pour info, un ensemble VaB 1605 x 900mm avec usinage et supports BK12 BF12 coûte 69€ sur eBay (chez Linearmotionbearings). Sauf pour le plaisir de passer la journée dans l’atelier de Robert, ça ne valait vraiment pas le coup d’acheter les vis trapz…
Pour la motorisation, j’ai pris du moteur pas-à-pas. J’avoue humblement que je n’ai rien calculé, vu les prix j’ai généreusement surdimensionné. Mes moteurs sont des NEMA23 270oz.inch soit 1,9N.m en 200pas/tour (26€ pièce). Pour l’axe Y, j’ai mis (comme beaucoup d’autres avant moi) 2 vis pour avoir une géométrie X/Y réglable et robuste. J’ai également mis un moteur par vis. Deux raisons à cela : deux fois plus de puissance sur l’axe entraînant le portique (dont l’inertie n’est pas négligeable !!), et puis tous simplement un moteur avec son module de puissance n’est pas plus cher que deux poulies et une très longue courroie synchrone !!
Vue du moteur avec l’accouplement souple et la vis trapézoïdale :
A noter que les accouplement souple sont un coup de bol énorme : 2,5€ l’unité sur eBay alors que ce sont des pièces top qualité à ~40€ neuves. Mais vu que c’était un particulier, c’est « non-reproductible ».
Pour la partie commande, j’ai pris une carte « port imprimante » et des modules de puissance indépendants. La première raison est la fiabilité, ou plutôt la réparabilité puisque si un module de puissance crame, il est facile à changer. Avec une carte « tout-en-un » en cas de défaillance c’est direction poubelle. En plus, vu la puissance de l’ensemble, ce n’est pas plus cher. Chez Keling inc. Aux USA : module de puissance 40V 3A pour 30,45€ ; carte LPT = 17,44€ ; alim 36V 10A = 43,75€. ; Total = 183€). Pour ceux qui cherche la petite bête, je précise que j’ai réglé les trois moteurs X et Y sur 2,7A et celui de Z sur 1,9A.
L’électronique de commande se trouve sous la table, entre les renforts :
Pour le logiciel de FAO, j’ai choisi NINOS. C’est pas le plus performant ni le plus pro, mais il n’est pas cher (120€ en version 2 install), c’est une chaîne complète (DAO + FAO), il est parfait pour un hobbyiste (pas trop complexe à prendre en main) et puis c’est un p’tit gars bien d’chez nous qui l’a fait. Du coup, tous est en français (la doc et surtout le support aux utilisateurs !) et vu que ce n’est pas pour pro, les minuscules clients comme moi ne sont pas traité comme de la m… (je sais pas pour le monde des logiciels FAO, mais dans mon métier, en dessous d’un certain chiffre d’affaire, les fournisseurs raccrochent au nez…). En plus, c’est ma copine qui m’a offert la licence pour noël !! Vu que c’est un cadeau, on peut pas refuser
Le PC NINOS a côté de la machine :
Bon, je me doute que si vous avez eu la patience de lire jusque là, vous n’attendez qu’une chose : une photo de la première pièce fabriquée. La voilà en cours de découpe :
Finie, ça donne ça :
C’est une grille de ventilo pour la CNC elle-même, taillée à la fraise de 3mm dans du PVC épaisseur 3mm. Cette pièce est parfaitement réussie, mais j’ai ensuite essayé de tailler du PVC 6mm et là c’est un échec. La Proxxon n’est pas assez puissante. Ça coupe, mais il y a trop de vibration et l’état des arrêtes est dégueulasse(
J'ai donc prévu quelques améliorations, je vous les présenterai bientôt.
Pour conclure, je rappelle que tous les commentaires sont bienvenus, mais autant que possible essayez d’être didactique. Je veux bien qu’on me dise que telle ou telle chose est nulle (il y a des erreurs grossières vu que c’est ma première CNC), mais SVP expliquez POURQUOI c’est nul et surtout ce qu’il aurait fallu faire à la place. Les bonnes remarques seront prises en compte pour la version 2
A+
MrDUS
Il y déjà pas mal de sujets sur la construction de CNC, mais je voudrais en commencé un un peu différent des autres.
Mon idée et de présenter la construction en donnant la provenance des pièces, leur prix, et en expliquant le pourquoi et le comment des choix que j’ai fait. C’est en fait le sujet que j’aurai aimé trouver avant de commencer afin de « mûrir » plus rapidement mon projet.
Je ne prêtant pas être l’inventeur des solutions que je vais présenter ! Beaucoup d’idées ont été glanées sur ce forum !!! Simplement je vais essayer de faire la synthèse des dizaines de pages que j’ai pu lire ici et ailleurs dans le but d’aider un débutant (que je suis encore !) à faire ça première machine.
Première chose, la spécification de besoin :
Comme je l’ai déjà dit dans mon post « présentation », j’ai fabriqué une CNC pour découper les pièces d’un robot participant à la Coupe de France de Robotique. J’ai défini les caractéristiques suivantes :
- Matériaux à usiner : bois, PVC, Pléxi. PAS D’ALU ! Il faut être raisonnable, il y a un fossé entre une CNC « matériaux tendres » et une machine capable de faire de la « prod » en AU4G.
- Précision : le dixième (0,1mm). Pour atteindre cette précision, des vis trapézoïdale sont suffisantes, mais le jeu fonctionnel vis/écrou laiton va induire des petites erreurs partout. Il faut être conscient que la fonction rattrapage de jeu des logiciels de FAO ne fait pas de miracle. Le mieux reste quand même la vis à billes. Je reviendrai sur ce point plus tard.
- Répétabilité : Là, je sais pas trop quelles sont les facteurs les plus importants. D’instinct je dirait : une bonne marge de puissance sur les moteurs PaP pour garantir qu’on ne perd pas de pas.
- Dimensions de travail : le besoin est de 500x500x22mm au minimum. Mais finalement pour le même prix, ma machine fait 750x750x40mm.
- Degrés de liberté : 3 axes donc capable de faire de la 2D1/2. Au départ, on croit naïvement qu’avec 3 axes on peut faire de la 3D. Ce n’est pas si facile !! La vrai 3D c’est par exemple usiner un buste de statue. On comprend vite que pour cela il faut un quatrième axe faisant tourner la pièces selon un axe parallèle au plan de la table ou plan (X,Y). Il y a aussi des machines ou c’est l’outil qui possède des degrés de liberté supplémentaires, mais là ce n’est vraiment pas à la portée d’un amateur débutant.
- Vitesse de travail : Sans grande importance dans mon cas puisque je ne fait que de la pièce unique pour mes propres besoins.
- Rigidité : J’ai très clairement sous estimé ce point, pensant que pour des matériaux tendre cela n’était pas très important. FAUX et ARCHI FAUX. Le PVC ou un bois exotique ce n’est pas si « tendre » que ça. Si on veut des passes et des vitesses d’avance correctes, la rigidité est indispensable. Je l’ai compris trop tard
- Budget : Initialement j’avais évalué à 1200€, aujourd’hui j’approche 1500€ ! Attention à l’escalade ! On a du mal à estimer au départ tous ce qu’on aura besoin d’acheter. Moi par exemple j’avais oublié de compter la visserie alors que c’est loin d’être négligeable ! L’augmentation de budget s’explique aussi par la tentation d’acheter « un peu mieux » parce que c’est « pas beaucoup plus cher ». Et aussi, je l’avoue, j’ai commis l’erreur d’acheter trop vite des pièces qui semblaient faire l’affaire et j’ai finalement due en racheter d’autre plus adaptées à mon besoin. Mon conseil pour pas trop se planter : faire un fichier Excel avec tous les prix que l’on trouve puis sélectionner les composants pour arriver au budget fixé.
Deuxième chose fondamentale, faire le bilan des outils dont on dispose pour faire les premiers choix d’architecture (dans mon métier on appelle ça la phase de « faisabilité
). En effet, on peut imaginer des choses très complexes ou chercher à imiter une machine Pro vu sur le web. Sauf que si on a juste une scie égoïne et un tournevis tordu… autant acheter une CNC en kit, ce sera moins cher que d’acheter les outils Dans mon cas, j’ai tout l’outillage à main classique, une bonne perceuse à colonne et des machines à bois. Mais même pour une machine « légère » comme la mienne, il est difficile de se passer complètement de tour et/ou fraiseuse. Du coup, soit on achète tout fait, soit on connaît quelqu’un qui a ce qu’il faut, soit on se débrouille avec les moyens du bord. J’ai fait un peu des trois !!
Par exemple, j’ai modifié ma perceuse à colonne pour pouvoir faire un peu de fraisage avec !!!!! (voir là : ma fraiseuse very low cost)
Troisième chose, faire un vrai plan. A l’extrême, je dirait que la CAO/DAO n’est pas indispensable, ce qui compte vraiment c’est de dessiner toutes les pièces (même à la main !) en gardant en tête la faisabilité de chacune. Inutile de se précipiter sur Solidworks ou similaire pour faire une magnifique vue 3D. La vue 3D aide dans certain cas, mais moi je me suis contenté d’un bon vieux plan 3 vues sur lequel j'ai mis l'essentiel…
Pour les curieux, j’utilise un logiciel DAO très ancien mais très pratique et efficace : AutoSketch 2.41 (1996). Qu’on ne me parle pas d’Autosketch 8, il n’arrive pas à la cheville de la version 2.41
Maintenant, rentrons dans le vif du sujet : la réalisation.
Pour le châssis, j’ai fait au moins cher et au plus simple avec mon outillage. Je l’ai fait en MDF 22mm (41€ le panneau 250x122 cm). Un grand plateau avec des rebords et des nervures en dessous pour rigidifier autant que possible. Les plaques sont collées et vissées. Avantage du MDF : c’est homogène, ça se désagrège moins que l’agglo et se déforme moins que le CTP. Par contre, ça craint l’humidité (il faut vernir) et ça éclate quand on visse dans la tranche (il faut des pré trous généreux). Je rappel que je ne prétend pas que c’est LA solution idéale, il s’agit seulement de MA solution en fonction de mes contraintes et possibilités…
Vue de dessus (NB : la défonçeuse c’était une idée que j’ai laissé tombé)
Vue de dessous
Pour l’architecture générale, j’ai fait classique : un portique. Mais là, le bois ne peut pas convenir vu les forces en jeu. Il est donc entièrement en alu AU4G. Une astuce est d’avoir acheté quelques pièces déjà aux côtes (ou quasiment) sur Qualichutes ! Pour les grands morceaux, j’ai trouvé ça chez un ferrailleur (Fournier Métaux à côté de Toulouse) dans un énorme tas de chutes vendu 2,5€ le kilo. Le portique est assemblé par vissage 6 et 8mm (inox A2 CHC et TFHC parce que c’est plus zolie
)
Pour le guidage, j’ai commis l’erreur classique : je me suis précipité sur des barres en acier trempé supportées aux extrémités et des palier à billes (Ordinerf parlerait d’un ring de boxe…). A posteriori, je me bouffe les c… car j’ai compris trop tard l’intérêt des axes supportés sur toute la longueur sachant que c’est même pas plus cher
. J’ai mis du diamètre 25mm sur Y et du diamètre 20mm sur X en 1m (240€ les deux sets complets sur eBay). Résultat : c’est incroyablement souple. Tant pis, pour l’instant je fait avec. Je remplacerai ça un jour.Pour l’axe Z, j’ai acheté un bloc complet sur eBay (chez D_kwa2520, vendeur Thaïlandais de pièces d’occasion pour CNC). C’est de la très bonne qualité (guide à billes, vis à billes, aucun jeu). J’ai du changer le moteur PaP (qui était un 5 phases) et ajouter un support pour la « broche » (mini perçeuse Proxxon pour l’instant).
J’ai acheté ça (40€) :
Après modification :
Pour l’entraînement, j’ai pris des vis trapézoïdales avec écrou épaulé en bronze.
Mais là encore, je me suis précipité bêtement. Les vis à billes chinoises ne sont pas beaucoup plus chères et très largement meilleures. Re-snif. J’ai pris les trapz sur eBay, 45€ pour une vis 14x3 en 900mm avec des supports d’extrémité basique (roulement classique). Attention pour ce prix, elle ne sont PAS usinées. Là, la seule solution c’est d’avoir un tour. Dans mon cas, c’est un collègue qui m’a fait les usinages (Merci Robert, et désolé pour les traces de baves autour de ta Gambin 1M
)Pour info, un ensemble VaB 1605 x 900mm avec usinage et supports BK12 BF12 coûte 69€ sur eBay (chez Linearmotionbearings). Sauf pour le plaisir de passer la journée dans l’atelier de Robert, ça ne valait vraiment pas le coup d’acheter les vis trapz…
Pour la motorisation, j’ai pris du moteur pas-à-pas. J’avoue humblement que je n’ai rien calculé, vu les prix j’ai généreusement surdimensionné. Mes moteurs sont des NEMA23 270oz.inch soit 1,9N.m en 200pas/tour (26€ pièce). Pour l’axe Y, j’ai mis (comme beaucoup d’autres avant moi) 2 vis pour avoir une géométrie X/Y réglable et robuste. J’ai également mis un moteur par vis. Deux raisons à cela : deux fois plus de puissance sur l’axe entraînant le portique (dont l’inertie n’est pas négligeable !!), et puis tous simplement un moteur avec son module de puissance n’est pas plus cher que deux poulies et une très longue courroie synchrone !!
Vue du moteur avec l’accouplement souple et la vis trapézoïdale :
A noter que les accouplement souple sont un coup de bol énorme : 2,5€ l’unité sur eBay alors que ce sont des pièces top qualité à ~40€ neuves. Mais vu que c’était un particulier, c’est « non-reproductible ».
Pour la partie commande, j’ai pris une carte « port imprimante » et des modules de puissance indépendants. La première raison est la fiabilité, ou plutôt la réparabilité puisque si un module de puissance crame, il est facile à changer. Avec une carte « tout-en-un » en cas de défaillance c’est direction poubelle. En plus, vu la puissance de l’ensemble, ce n’est pas plus cher. Chez Keling inc. Aux USA : module de puissance 40V 3A pour 30,45€ ; carte LPT = 17,44€ ; alim 36V 10A = 43,75€. ; Total = 183€). Pour ceux qui cherche la petite bête, je précise que j’ai réglé les trois moteurs X et Y sur 2,7A et celui de Z sur 1,9A.
L’électronique de commande se trouve sous la table, entre les renforts :
Pour le logiciel de FAO, j’ai choisi NINOS. C’est pas le plus performant ni le plus pro, mais il n’est pas cher (120€ en version 2 install), c’est une chaîne complète (DAO + FAO), il est parfait pour un hobbyiste (pas trop complexe à prendre en main) et puis c’est un p’tit gars bien d’chez nous qui l’a fait. Du coup, tous est en français (la doc et surtout le support aux utilisateurs !) et vu que ce n’est pas pour pro, les minuscules clients comme moi ne sont pas traité comme de la m… (je sais pas pour le monde des logiciels FAO, mais dans mon métier, en dessous d’un certain chiffre d’affaire, les fournisseurs raccrochent au nez…). En plus, c’est ma copine qui m’a offert la licence pour noël !! Vu que c’est un cadeau, on peut pas refuser
Le PC NINOS a côté de la machine :
Bon, je me doute que si vous avez eu la patience de lire jusque là, vous n’attendez qu’une chose : une photo de la première pièce fabriquée. La voilà en cours de découpe :
Finie, ça donne ça :
C’est une grille de ventilo pour la CNC elle-même, taillée à la fraise de 3mm dans du PVC épaisseur 3mm. Cette pièce est parfaitement réussie, mais j’ai ensuite essayé de tailler du PVC 6mm et là c’est un échec. La Proxxon n’est pas assez puissante. Ça coupe, mais il y a trop de vibration et l’état des arrêtes est dégueulasse
(J'ai donc prévu quelques améliorations, je vous les présenterai bientôt.
Pour conclure, je rappelle que tous les commentaires sont bienvenus, mais autant que possible essayez d’être didactique. Je veux bien qu’on me dise que telle ou telle chose est nulle (il y a des erreurs grossières vu que c’est ma première CNC), mais SVP expliquez POURQUOI c’est nul et surtout ce qu’il aurait fallu faire à la place. Les bonnes remarques seront prises en compte pour la version 2
A+
MrDUS
