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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