Salut à toi jeune rider fougueux !
T’en as marre de tes boards ready to ride ? Tu veux une board DIY unique qui claque avec des pièces uniques ? Si oui il te faut une machine magique relativement facile à construire et qu’on appelle vulgairement une CNC.
Moi j’pense la question elle est vite répondu !
Préambule :
Suite à plusieurs demandes sur le groupe facebook pour le partage d’infos ici à ce sujet j’ouvre un nouveau sujet pour en discuter et laisser une trace pour de futurs intéressés. Je n’ai pas mis les liens des pièces que j’ai acheté car ça fait plus de 2 ans et les liens sont morts mais c’est vraiment facile à trouver.
Je n’ai pas la science infuse mais la conception mécanique c’est mon job et j’ai une certaine expérience en cnc amateur. Donc les infos suivantes sont fiables et résultent d’un mélange entre théorie mécanique et mise en pratique mais ça reste que mon point de vu, qui peut différer (légèrement) avec d’autres.
Intro :
C’est quoi une « CNC » ? Littéralement Computer Numerical Control… ça veut pas dire grand chose ! Juste que la machine est pilotée par ordinateur, une imprimante 3D est une CNC… Ici on va parler des machines que tout le monde imagine en parlant de CNC : la fraiseuses CNC.
On parlera ainsi des machines pour un usage mécanique, j’entend pas là que l’objectif est d’usiner des pièces de taille modestes mais dans des matériaux techniques. Donc pour fabriquer des pièces en plastique, aluminium, fibre de verre/carbone, acier si vous êtes motivés… je connais beaucoup moins le sujet des machines pour la découpe de panneaux en bois.
Bon alors pour commencer à quoi ça peut ressembler une fraiseuse CNC DIY ? Voici la mienne :
C’est une « petite » machine qui passe sur un bureau standard de 600mm de profondeur. Elle fait 500x700x700 en encombrement pour une zone utile d’usinage de 250x200x100. Elle peut faire sans problèmes des pièces en plastiques, fibre de carbone ou en alu, l’acier j’ai jamais essayé mais elle n’est clairement pas faite pour. Pour vous donner une idée ça vaut le prix d’un eMTB neuf soit environ 1500e. Les outils nécessaires sont : une perceuse, un jeu de tarauds, une scie à métaux, des clefs plates/ clefs allens et de la patience.
Pour ceux qui veulent une machine de ce genre une question importante pour commencer :
- Acheter ou fabriquer sa machine ?
A tarif égal les performances d’une machine DIY peuvent très facilement surpasser de très loin les perfs des machines Chinoises. C’est comme si on compare une evolve et un eMTB DIY, niveau perf y’a un monde entre les deux. Sauf que evolve propose un produit bien fini et un SAV, c’est pas le cas des CNC chinoises 
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Toutes les machines aliexpress de ce genre :
ou ce genre :
Sont un bon début pour de petits travaux dans du bois ou du carbone mais ne pensez pas faire une pièce un minimum propre en alu. Pour un budget inférieur à 5000e y’a pas trop de choix on est obligé de passer par la case fabrication. Avec un budget supérieur on peut commencer à convertir une vraie fraiseuse en CNC, ça donne la possibilité d’usiner des matériaux plus dur comme de l’acier.
Bon maintenant on veut fabriquer une machine qui tient la route, on va décomposer les différentes parties :
- Le châssis :
C’est la partie cruciale ! J’ai choisi une structure tout en aluminium pour limiter le poids final de l’engin, elle est sur un bureau ikéa donc une machine en acier de 300kg c’est non.
L’important est de choisir un matériaux le plus rigide possible c’est à dire un matériaux qui se déforme peu sous une charge. Sans rentrer dans les détails la rigidité d’un matériaux est donné par sont « module de Young » exprimé en GPa, pour donner quelques exemples le module le plus élevé est le diamant avec 1000GPa mais comme c’est pas envisageable on va retourner vers de l’acier à environ 210GPa ou de l’alu à 70GPa. L’aluminium n’est pas très bon par rapport à l’acier et est plus cher mais ça reste tout à fait correct pour une machine amateur, en tout cas ça reste largement supérieur au bois qui tourne autour de 10GPa (qui se déforme à l’humidité en plus) et au plastique qui tourne entre 0 et 5GPa.
La structure est faite avec des profilés alu en taille 45x45 et 45x90 et des tôles de 500x500x12mm visibles sur cette 3D :
La 3D n’est pas 100% conforme à la réalité mais la structure est fidèle.
La structure en caisson permet de contenir les copeaux dans la machine et d’avoir une grande résistance aux efforts dans toutes les directions mais contraint à une zone utile d’usinage assez faible. Cette forme permet aussi de ne pas avoir à usiner précisément quoi que ce soit. J’ai tout fais avec une perceuse portative très bas de gamme. Au final j’obtient un cube très rigide de 500x500x500, la poutre de l’axe transversale fait 250mm de haut avec des flanc vraiment courts. C’est souvent ces flancs trop hauts et trop fins qui font que la machine vibre et se déforme.
- Guidage et entrainement : ~300e
Il n’y a aucun débat, il faut des rails prismatiques HGR15 (ou 20 ou 25 ou plus)
Il y en a pour 50e sur aliexpress par axe avec 2 rails de 500mm et 4 chariots. Ce sont des rails avec une précontrainte théoriquement donc avec un jeu égale à 0. C’est sans comparaison avec ces autres rails :
Pire encore :
Pire encore :
Dans la série DIY mais mauvaise idée il y a les roulements de skates qui roulent direct sur le profilé.
Pour l’entrainement les vis à billes sont largement supérieures à tout le reste aussi, on trouve même des kits avec les rails + les vis à billes pour vraiment pas grand chose :
Il n’y a aucune question à ce poser sur ce point, c’est ce qui est utilisé sur les machines pro (avec une qualité différente évidement). J’ai un défaut de linéarité de 0.02mm sur les 2 grands axes, pour le prix rien à dire c’est parfait.
Ca donne ça pour ma base et la poutre transversale :
La qualité des photos n’est pas ouf désolé elle ont plus de 2 ans.
- Electronique : ~200e
J’ai pris un kit aliexpress avec des moteurs nema 23 de 3A, pour 200e il y a tout ce qu’il faut. La carte de contrôle rouge est une merde qui crame trop vite et avec un logiciel propriétaire trop vieux à 100e. Il suffit de la remplacer par un arduino uno avec GRBL dessus, gratuit, efficace… au top pour de l’amateur.
- Broche : ~250e
J’ai une broche carré de 1.5kW avec des pinces porte outils en er11. Une puissance de 1.5kW c’est suffisant mais le er11 c’est chiant ça limite au Ø6mm pour les fraises, du er20 permet d’avoir un choix infiniment plus grand avec le Ø12mm mais le prix est un peu plus élevé et la puissance est de 2.2kW en général.
Il existe des versions refroidies par air ou par eau. La première version est moins contraignante car pas de pompe et pas de réservoir d’eau mais est plus bruyante à vide sans être insupportable non plus, une défonceuse est pire au niveau de bruit. Se sont des broches qui tournent très vite (24000tr/min au maximum), c’est donc tout indiqué pour des matériaux à basse de fibre de verre/carbone ou les matériaux plastique. Ca passe aussi sans trop de problème pour l’alu mais l’acier nécessite des vitesses de rotations moins élevées et à basse vitesse ces broches n’ont pas beaucoup de couple.
Une fois qu’on a tout ça pour environ 750e + le prix de la structure très variable et quelques accessoires on peut assembler une machine vraiment sympa.
Il ne reste plus qu’a faire preuve de créativité, dessiner sur fusion 360 par exemple et créer les parcours d’outils.
Ensuite on installe le brut de matière, ici de l’alu 7075 de 15mm d’épaisseur et on lance de cycle via un logiciel qui communique avec GRBL, j’utilise UGS (Universal Gcode Sender) gratuit.
D’autres exemples avec de la fibre de carbone et du plastique (du POM).
En bref c’est pas plus compliqué qu’une imprimante 3d, c’est juste beaucoup plus solide et beaucoup plus fiable, les pièces foirées sont beaucoup plus rares. Rien de sorcier pour fabriquer ce genre de machine une fois la conception figée.
Avant qu’on me pose la question, non je n’ai pas de plans à jours. je vais peut être me motiver pour les corriger mais je préfère ne rien promettre y’en a pour pas mal d’heures de boulot.
