Construisez votre propre machine CNC universelle – Guide DIY complet

Objectif : une plateforme multi-outils

Imprimante 3D, fraiseuse CNC, graveuse laser, fraiseuse PCB… Au lieu de machines dédiées, ce projet propose une structure modulaire à portique (gantry) sur rails V-Slot, pilotée par GRBL sur Arduino Uno, capable d'accueillir différents outils sur l'axe Z.

Composants mécaniques (axes X, Y, Z)

• 3 × Moteurs pas-à-pas NEMA 17 (DFRobot)
• 3 × Fins de course microswitch (homing)
• 1 × Coupleur 5-8 mm (axe moteur → vis/broche)
• Poulies + courroie crantée GT2 (axes X, Y)
• 10 × Roulements 8-16 mm (roues V-Slot, poulies)
• 3 × Roues V-Slot (chariots)
• Extrusions aluminium 2020 : 500 mm (lit Y) + autres longueurs selon course souhaitée
• Pièces imprimées 3D : chariots X/Z, supports moteurs, tendeurs courroie, plaque Z à poulies (fichiers Thingiverse)

Électronique de commande

• 1 × Arduino Uno
• 1 × Shield CNC GRBL (pinout standard)
• 3 × Drivers pas-à-pas DRV8825 (réglage courant via potentiomètre)
• Alimentation 12V 6A (ou 24V si drivers/moteurs compatibles)
• 3 × Fins de course (COM → GND, NO → broches shield X/Y/Z-min)
• Note : broche Z-min sur D12 (pas D11) sur ce shield

Architecture mécanique

Axe Y (lit) :

Deux rails V-Slot 500 mm (ou 800 mm) parallèles. Lit porté par 4 chariots à 2 roues chacun. Courroie GT2 tendue sous le lit, entraînée par moteur Y fixe sur le cadre.

Axe X (portique) :

Un rail V-Slot transversal porté par le lit. Chariot X à 4 roues, courroie GT2 fixée sur les flancs du chariot, moteur X sur le portique.

Axe Z (outil) :

Système à poulies : moteur Z fixe sur chariot X, courroie/poulie actionne un bloc Z vertical (guidage par 2 tiges lisses + roulements linéaires ou 2 rails V-Slot verticaux). Permet de monter fraise, laser, stylo, extrudeur, seringue…

Logiciel : GRBL + Universal G-Code Sender

1. Flasher GRBL sur l'Uno via Arduino IDE (exemple GRBL → téléverser)
2. Installer Universal G-Code Sender (UGS) (Java, multiplateforme) : GitHub UGS
3. Connecter via USB, ouvrir UGS, configurer port/speed (115200 bauds)
4. Commandes de base : $H (homing), $X (unlock), G0 X10 Y10 (déplacement), etc.

Calibration (steps/mm)

Par défaut GRBL : 200 steps/mm. Procédure :

1. Homing ($H)
2. Mesurer déplacement réel : envoyer G0 X5 (ou Y/Z), mesurer distance réelle au pied à coulisse
3. Calculer : nouveau_steps = (ancien_steps × distance_commandée) / distance_réelle
4. Appliquer : $100=XXX (X), $101=XXX (Y), $102=XXX (Z)
5. Sauvegarder : $$ pour vérifier, $ pour voir tous les paramètres

Génération de G-code

• Fusion 360 (CAM) : usinage 2.5D/3D, gravure, perçage → post-processeur GRBL
• Inkscape + extension Gcodetools : vectoriel → gravure laser/stylo, découpe fine
• FlatCAM : fichiers Gerber → fraissage PCB (isolation, perçage, découpe)
• Slic3r/PrusaSlicer : si extrudeur monté sur Z → impression 3D (expérimental, rigidité limitée)

Exemples d'applications démontrées

• Gravure laser sur bois/acrylique (module laser 5W+ sur Z)
• Fraisage PCB (fraise 0,2-0,3 mm, pointe diamant)
• Dessin au stylo (plotter)
• Découpe fine balsa/cartonne (fraise 1-2 mm)

Achats recommandés (Banggood/Autres)

Liens fournis dans le projet original : profilés 2020, poulies, roues, moteurs, Arduino, shield, drivers, alimentation. Privilégier fournisseurs EU pour livraison rapide et SAV.

Fichiers CAO et schémas

• Pièces 3D : dépôt Thingiverse (lien dans projet)
• Schéma câblage : section « Schematics » (shield GRBL + DRV8825 + fins de course + moteurs)

Précautions sécurité

• Lunettes de protection obligatoires (laser, copeaux, bris d'outil)
• Enceinte close pour laser (classe 4) + interlock porte
• Aspiration copeaux/fumées (shop vac + cyclone)
• Arrêt d'urgence accessible (bouton champignon coupant l'alim 12V)
• Ne jamais laisser la machine tourner sans surveillance