machine cnc DIY à 3 axes

machine cnc DIY à 3 axes

Pour beaucoup de bricoleurs passionnés, investir dans une machine-outil numérique peut s’avérer onéreux, c’est pour cela que les plus enthousiastes parmi eux préfèrent se lancer dans la construction de leur  propre machine cnc. Car pour quelques centaines d’euros, voire moins,  il tout à fait possible de fabriquer sa propre fraiseuse 3 axes, capable de travailler du bois et du métal. Dans ce guide on se propose de vous donner une idée sur les étapes et les difficultés à prendre en considération avant de vous lancer dans la construction de votre fraiseuse.

machine cnc diy

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    Principe de fonctionnement
Avant de se lancer dans la construction d’une fraiseuse numérique 3 axes(machine cnc), il faut d’abord commencer par comprendre son principe de fonctionnement. Comme son nom l’indique, une fraiseuse numérique 3 axes est capable de mouvements dans les 3 sens : l’axe X avant- arrière, l’axe Y gauche-droite, et l’axe Z haut-bas. La broche, élément qui assure la rotation de la fraise, est fixée sur un porte-broche et peut effectuer un mouvement vertical sur celui-ci (axe Z). Le porte-broche quant à lui repose sur un portique et peut se déplacer horizontalement sur ce dernier (axe Y). Le déplacement sur l’axe X peut être assuré de deux façons : le portique est fixé et c’est la table d’usinage qui  effectue le mouvement sur l’axe X, ou bien il est mobile et c’est lui qui se déplace sur l’axe X, cas de la plupart des fraiseuses numériques. Pour assurer ces déplacements dans le repère XYZ, trois moteurs sont utilisés en général. Les moteurs de type pas à pas sont les plus adaptés pour ce genre d’opérations nécessitant un contrôle de vitesse et/ou de position, peu rapides (3000 tours/min au maximum), ils  permettent d’effectuer un déplacement angulaire avec vigueur et précision. Pour ce type de moteurs on parle du nombre de pas par tour : le moteur tourne d’un angle précis à chaque impulsion,

par exemple, un moteur pas à pas capable de 300 pas par tour, tourne de 1.2° à chaque impulsion.   La rotation du moteur est transformée en translation à l’aide d’une vis à billes. La vitesse de rotation et le nombre de pas que peut effectuer le moteur déterminent ainsi  la vitesse de déplacement sur l’axe. Théoriquement,  plus le nombre de pas  par minutes est élevé, plus la précision est grande, et plus les erreurs dues aux « pertes de pas » sont petites. Les moteurs pas à pas peuvent être récupérés dans certaines imprimantes, photocopieurs, scanners…comme on peut les avoir pour une vingtaine d’euros chez la pluparts des magasins de bricolage. Aussi, les moteurs pas à pas requièrent la présence d’un contrôleur pour les commander : il existe des plans électroniques pour réaliser ces cartes soi-même, mais il est préférable d’acheter une carte déjà prête. Pour la partie commande numérique, un contrôleur CNC capable d’interpréter le G-code est indispensable. C’est ce système qui va commander les contrôleurs des moteurs pas à pas,  ainsi que d’autres tâches. Le G-code est le langage de programmation des machines CNC, qui définit les parcours que la fraiseuse doit faire. Le G-code est généré par un logiciel de CAM (conception Assistée par Ordinateur), après le dessin d’une pièce dans un logiciel 3D par exemple.  

La broche
La broche est tout simplement le moteur qui va tourner la fraise. Selon ce que vous voulez faire avec votre machine, il vous faudra tel ou tel type de broche. Certaines sont faites pour travailler du bois, ou du métal…etc. Par exemple, si vous avez l’intention de travailler sur du plastique, il vous faut une broche capable de tourner à basse vitesse, pour éviter de fondre le matériau. Outre que la vitesse de rotation (RPM), d’autres paramètres sont à prendre en considération comme  les capacités de charge, les besoins en alimentation, le diamètre de la douille…mais  également  le niveau de bruit. Aussi, si vous disposez déjà d’une fraiseuse, il est possible de la transformer en CNC.  

Les logiciels
Cette partie inclue aussi bien le logiciel responsable de la « commande numérique » que les logiciels utilisés pour générer du code que la machine peut comprendre. Pour la CAO (Conception Assistée par Ordinateur), il existe pas mal de solutions gratuites et assez faciles d’utilisation. FreeCAD, QCAD, LibreCAD…sont parmi les exemples à citer. Les fichiers doivent être exportés au format DXF ou PLT. La transformation du dessin en commandes de déplacements utilisable par la machine se fait grâce à un logiciel de FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) ; c’est ce dernier qui va générer le G-code, en prenant en considération les caractéristiques de votre machine. Là encore, on peut trouver pas mal de logiciels gratuites: Gcnccam, HeeksCAD avec plugin HeeksCNC, RP-FMS, FreeMill…et même s’ils sont loin de concurrencer les logiciels payants, ils conviennent parfaitement aux débutants en CNC. Enfin,  LinuxCNC ou EMC2est la solution la plus utilisée pour interpréter le G-code et envoyer les commandes à la machine. Il existe pas mal d’interfaces graphiques pour LinuxCNC, notamment Axis ou Halui. LinuxCNC dispose d’une documentation  très complète sur le site officiel.
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