Construire un routeur CNC imprimé en 3D :précision de 0,05 mm sur le métal et le bois – Guide étape par étape

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Mise à l'échelle de la CNC – Taille de la zone de travail personnalisée

Si vous souhaitez augmenter la zone de travail de la CNC, vous pouvez simplement augmenter la taille des extrusions d'aluminium, des rails linéaires et des vis à billes pour un axe particulier.

Par exemple, afin d'augmenter la zone de travail dans l'axe Y, de 450 x 350 mm à 450 x 750 mm, nous devons augmenter la longueur de l'extrusion d'aluminium de l'axe Y, du rail linéaire et de la vis à billes. La différence est de 750-350 =400 mm, nous devons donc ajouter 300 mm aux longueurs de base de cette machine CNC pour les pièces de l'axe Y. Ce serait :

• Extrusion d'aluminium 2 080 – 600 mm + 400 mm =1 000 mm
• Rail linéaire HGR15 – 600 mm + 400 mm =1 000 mm
• Vis à billes SFU1605 – 500 mm + 400 mm =900 mm

Le même principe est utilisé pour mettre à l'échelle la zone de travail de la machine sur l'axe X. Cependant, il y a une différence ici :si nous augmentions la taille du portique, nous devrons ajouter un autre élément de structure en treillis.

Veuillez noter qu'augmenter la taille de la machine dans l'axe X ou le portique entraînerait une réduction de la rigidité de l'ensemble de la machine, par rapport à l'augmentation de la taille dans l'axe Y qui n'affecte presque pas la rigidité de l'ensemble de la machine.

Assemblage

Vous pouvez suivre la vidéo suivante pour un guide complet, étape par étape, sur la façon de construire cette machine CNC imprimée en 3D.

Présentation de l'électronique

J'ai décidé de diviser ce guide de construction CNC et d'expliquer l'électronique et comment réaliser le câblage et le boîtier de commande de cette machine CNC, ainsi que comment configurer la machine et effectuer vos premières coupes avec, dans ma prochaine vidéo. 

Très rapide, cette machine CNC est basée sur Arduino et GRBL. J'ai utilisé un Arduino UNO en combinaison avec un blindage CNC pour tout connecter facilement et pour piloter les moteurs pas à pas NEMA23, j'ai utilisé des pilotes pas à pas DM542.

Le micrologiciel de contrôle de mouvement est GRBL, et pour contrôler la machine et lui envoyer des codes G, j'ai utilisé l'expéditeur Universal G-code, ils sont tous deux open source.

Je veux dire, il n'est pas nécessaire que ce soit Arduino et GRBL ; nous pourrions utiliser n'importe quel autre contrôleur CNC avec cette version CNC, comme par exemple LinuxCNC, grblHAL, Mach 3 ou Mach 4 et autres. Ce combo Arduino et GRBL est l'option la plus simple et la moins chère pour un contrôleur CNC, mais bien sûr, il lui manque certaines fonctionnalités avancées telles que le contrôle en temps réel et une meilleure configurabilité. Si vous n'êtes pas à l'aise pour fabriquer le boîtier de commande vous-même, il existe des boîtiers de commande CNC prêts à l'emploi même avec les câbles pour les moteurs pas à pas inclus.

Quoi qu'il en soit, pour un guide détaillé sur la façon dont j'ai construit le boîtier de commande pour ce routeur CNC imprimé en 3D et sur la façon de configurer le GRBL et de contrôler la machine, regardez la vidéo suivante. Il y aura également une vidéo séparée dans laquelle je vous montrerai comment fabriquer la planche à déchets et le sabot anti-poussière pour cette machine CNC, ainsi que vous expliquerai en détail comment commencer et effectuer vos premières coupes sur la machine CNC et comment j'ai réalisé ces projets de démonstration que nous voyons ici.

Avant de terminer ce didacticiel, j'aimerais vous montrer quelques éléments supplémentaires, ou à quel point cette machine est rigide et précise, et combien cela coûte pour la construire. 

Rigidité et précision

Pour démontrer la rigidité de cette machine CNC, j'ai inséré un arbre 6 mm sur le routeur et, à l'aide d'un indicateur à cadran, je mesurerai l'ampleur de la déviation de la machine lorsqu'une force lui sera appliquée. J'utilise un dynamomètre et un comparateur à cadran à cet effet.

Les outils de mesure :
Forcemètre :Amazon | AliExpress
Indicateur à cadran numérique :Amazon | AliExpress

Tout d’abord, je teste la rigidité de l’axe X. À une force de 50 N, la fraise dévie d'environ 0,16 mm, ou 0,24 mm à une force de 70 N. D'un autre côté, la déviation dans l'axe Y était d'environ 0,22 mm à une force de 50 N et d'environ 0,32 mm à une force de 70N.

C'est un résultat un peu pire, mais c'était prévu car il s'agit d'une machine CNC de type portique qui a généralement moins de rigidité dans l'axe Y par rapport à l'axe X. 

Quant à la rigidité de l'axe Z, j'ai mesuré une déviation d'environ 0,18 mm à une force de 50 N et 0,25 mm à une force de 70N.

Cette rigidité du routeur CNC a permis une précision de 0,06 mm lors de la découpe de l'aluminium en utilisant des avances et des vitesses appropriées.

J'ai réalisé cette pièce de test en aluminium avec les réglages suivants. Pour l'ébauche, 4 mm DOC, 1,2 mm WOD et 1 200 mm/min. Le décalage était de 0,3 mm. Ensuite, pour la passe de contour finale, 2 mm DOC avec une avance de 500 mm/min. J'ai mesuré la pièce avec un indicateur à cadran numérique et toutes les formes dans toutes les directions avaient une précision de 0,06 mm.

Je le répète ; Je pense que c'est un résultat assez décent étant donné qu'il s'agit d'un routeur CNC entièrement imprimé en 3D, utilisant un routeur de coupe et un Arduino et GRBL pour le contrôle de mouvement.

Vitrine

Voici quelques-uns des projets que j'ai réalisés avec cette machine CNC DIY.

• Relief 3D

• Sculpture et ébauche à embouts en V

• Incrustation CNC

• Gravure sur aluminium

• Gravure sur laiton

• Usinage d'une hélice en aluminium

Néanmoins, restez à l’écoute car d’autres contenus liés à la CNC arriveront. Je créerai également un Discord ou similaire pour que tout le monde partage son expérience de construction de cette machine CNC et crée une communauté autour d'elle pour résoudre les problèmes et améliorer la machine.