Comment construire une fraiseuse à commande numérique (CNC)

Ce dont vous aurez besoin

• Ensemble broche (headstock)
• Table XY
• Moteur pas-à-pas (ou plusieurs)
• Contrôleur de moteur pas-à-pas
• Ordinateur

Instructions

1. Planifiez l'assemblage. Deux approches existent : convertir une fraiseuse existante en ajoutant moteurs et contrôleur, ou construire la machine de zéro pour qu'elle soit CNC dès le départ. La première profite de la précision d'une machine éprouvée mais coûte plus cher et demande plus d'adaptation. La seconde est moins coûteuse et sur mesure, mais sa précision dépend de l'habileté du constructeur. Si vous convertissez une machine existante, passez à l'étape 4. Sinon, continuez à l'étape 2.

2. Fabriquer le porte-broche (headstock). C'est le moteur qui entraîne la broche porte-outil. Plusieurs méthodes existent, mais toutes nécessitent un support solide pour le moteur et la broche, ainsi qu'un système de transmission (courroies, engrenages). Le moteur peut provenir de récupération (broyeur, fauteuil roulant). Pour bois tendres et plastiques, 1/4 ch suffit ; pour bois durs et métaux, il faut 1 ch ou plus. La broche est un cylindre métallique monté sur un bloc massif, tournant sur roulements (de préférence à rouleaux coniques pour supporter les efforts radiaux et axiaux). Le porte-outil (pinces ER ou mandrin) se fixe sur la broche. Le support maintient la broche parfaitement perpendiculaire à la table (90°) et supporte le moteur et la transmission.

3. Installer la table XY. Elle permet les déplacements avant/arrière (X) et gauche/droite (Y). Les bricoleurs utilisent souvent des vis trapézoïdales et des écrous : la rotation de la vis déplace l'écrou latéralement. La table doit aussi maintenir solidement la pièce. Des tables préfabriquées offrent une précision de 0,005 pouce (≈0,13 mm) ou mieux. Il suffit de fixer le porte-broche sur la table en veillant à ce que l'axe de la broche soit parfaitement perpendiculaire au plan de la table.

4. Modifier une fraiseuse existante. Méthode plus simple. Les fraiseuses d'atelier vont du petit perçage sur colonne aux grandes machines sur pied de 2 à 2,5 m. Elles offrent une précision intégrée et des dispositifs de sécurité professionnels. Mais elles sont coûteuses : au moins 500 $ pour la plus petite, 10 000 $ et plus pour les modèles sur pied. C'est le prix de la précision et de la stabilité.

5. Installer les moteurs pas-à-pas et leur contrôleur. Ce sont les interfaces entre l'ordinateur et la machine. Les moteurs pas-à-pas tournent par petits pas angulaires précis. Ils sont couplés aux vis de la table (X, Y) et à la broche (Z). Le contrôleur peut être fait maison ou acheté ; les modèles modernes, bien que chers, sont plus fiables. Il se branche sur l'ordinateur et les moteurs, et traduit les commandes de l'ordinateur en impulsions pour les moteurs.

6. Trouver et installer le logiciel. Il pilote les moteurs et donc la machine. De nombreux logiciels existent (Mach3, LinuxCNC, GRBL, etc.). Fonctions clés : import/export 3D, génération automatique de parcours d'outils (rastering), multiples formats d'entrée/sortie. Certains sont gratuits, d'autres payants. Une recherche approfondie est nécessaire.