Michel Dagenais, ProfesseurDépartement de génie informatique et génie logiciel

Comment fabriquer une fraiseuse CNC

Sommaire

• Introduction, les différents types de fraiseuses

• La partie mécanique, acheter ou fabriquer

• Actuateurs et capteurs

• L'ordinateur et la commande numérique

• Conclusion

2

Les différents types de fraiseuses

• Fraiseuse de précision pour petits objets. Moins de

contraintes de rigidité et de puisance.

• Table avec toupie pour le bois. Rigidité moyenne, grande

taille, poussière.

• Fraiseuse de table pour métal. Très rigide, moteurs puissants,

très lourd.

• Fraiseuse sur pied. Encore plus lourd!

• Autres appareils CNC: imprimante 3D, bras de robot, plieuse,

poinçon...

3

Fraiseuse de précision

4https://www.coolcomponents.co.uk/roland-srm-20-desktop-milling-machine.html

Table avec toupie pour le bois

5http://joescnc.com/album/Joe's%2006%20Machines/index.html#cnc%20router%205.jpg

Fraiseuse sur table

6

http://www.grizzly.com/products/6-x-21-Mill-Drill/G0619

Fraiseuse sur pied

7

http://www.grizzly.com/products/Mill-9-x-42-1PH-Var-/SB1024

Imprimante 3D

8http://www.cnccookbook.com/CCDIYCNCMachineTypes.htm

La partie mécanique

• Déplacement de la tête (petite tête, grosse pièce) ou de

la pièce (grosse tête, petite pièce)?

• Base en bois (panneau de particules), en profilés

d'aluminium (8020), en profilés d'acier soudés ou en acier

coulé et usiné.

• Guides de mouvement linéaires: chariots à roulettes sur

tubes ou plaques, tubes et chariots cylindriques, queues

d'aronde coulissantes.

• Transmission du mouvement: courroies crantées, chaînes,

vis et écrou ou roulement, pignon et crémaillère.9

Exemple: profilés, tiges et roulettes, pignons, vis

10http://www.cncrouterparts.com/pro4896-4-x-8-cnc-router-kit-p-253.html

Exemple: bois, tubes, vis, courroie

11http://www.cnczone.com/forums/cnc-wood-router-project-log/112242-cnc-forum.html

Actuateurs et capteurs

• Moteurs pas à pas, commande simple mais limitée, plus

bruyants et gourmands en électricité.

• Moteurs DC avec encodeurs de position pour boucle de

rétroaction.

• Moteur AC avec encodeurs de position pour boucle de

rétroaction.

• Commutateurs pour détecter la position (référence,

dépassement de limite).

• Pompe à huile, pompe à liquide de coupe, pompe à vide,

aspirateur...12

L'ordinateur et la commande numérique

• Logiciels comme LinuxCNC et sa variante

MachineKit, ou Mach 3: lire le G code et langage

Ladder pour commander les mouvements.

• Ordinateur (peu coûteux, sans ventilateur, protégé

contre la poussière, sans disque mécanique).

• Carte avec entrées / sorties (inclus sur RPI ou

BeagleBoard Black, port parallèle, carte PCIe).

• Amplificateur pour commander les moteurs (pont

en H, signaux step et dir, ou PWM et dir. 13

Solution prête pour les moteurs pas à pas

• 4 axes

• 299$

• Prêt à connecter aux

moteurs pas à pas, à

l'ordinateur et aux

commutateurs.

14http://www.geckodrive.com/geckodrive-step-motor-drives/g540.html

Solution prête pour les moteurs pas à pas

• 1 axe, $120

• Commande un moteur

DC servo avec les

mêmes signaux que

pas à pas.

• L'information de

l'encodeur et de

l'intensité n'est pas

relayée à l'ordinateur.15

http://www.geckodrive.com/geckodrive-step-motor-drives/g540.html

Solution modulaire à assembler

• 72 GPIO et FPGA pour

$140. Permet de

commander plusieurs

moteurs pas à pas ou

servo.

• Ponts en H, deux

sorties de 20A (2KW)

pour $299.

16http://mesanet.com

Conclusion

• Apprentissage très intéressant!

• Attention aux coûts qui s'ajoutent et au temps pour

trouver toutes les pièces et fournitures (cables,

connecteurs, commutateurs, boitiers...).

• Acheter un CNC de qualité dont le module de commande

est désuet, pour le reconstruire, est un très bon

apprentissage et rapport qualité/prix.

• Vaste éventail de solutions selon les contraintes de prix,

complexité et performance.

• Plus utile et intéressant à faire dans le cadre de PolyFab :-)17