Comment construire soi-même une machine CNC à partir de zéro pour les débutants

Dernière mise à jour: 2025-02-10 Par 10 Min Lire

Comment construire une machine CNC à partir de zéro ? - Guide de bricolage

Apprendre à construire une machine CNC à partir de zéro est plus facile que vous ne le pensez. Nous avons décomposé le processus de bricolage en une série d'étapes faciles à suivre pour les débutants. De l'achat de pièces à l'installation de logiciels, notre guide de bricolage vous expliquera comment fabriquer facilement votre propre machine CNC.

Qu'est-ce qu'une machine CNC ?

Une machine CNC est un outil électrique automatisé qui utilise un programme informatique pour contrôler le moteur afin d'entraîner les 3 axes X, Y et Z pour se déplacer d'avant en arrière le long du parcours de l'outil généré par le logiciel de CAO/FAO selon les commandes du code G. Enfin, l'outil sur la broche complète les résultats de sculpture, de découpe et de fraisage.

Choses à considérer

En ce qui concerne les machines CNC, tout le monde pense à leur coût élevé et à leurs opérations de programmation complexes, ce qui nous rend incompréhensibles. En fait, nous connaissons et apprenons la CNC en réalisant des opérations simples et machines CNC à bas prix, ce qui nous a permis de passer du statut de débutant à celui d'expert en technologie CNC moderne. La difficulté de fabriquer soi-même une machine CNC réside dans le coût élevé des kits de machines et dans la difficulté d'usinage, et le réglage et l'utilisation du logiciel sont relativement simples. Après un mois d'étude et de recherche sur la CNC, j'ai décidé de construire mes propres kits de machines CNC à commande Mach3 en utilisant des matériaux disponibles localement.

Difficulté de construction : Modérer.

Durée du chantier : Jours 16.

Outils de bricolage : Étaux d'établi, perceuses électriques, scies à main, poinçons d'échantillons, tarauds, alésoirs, pieds à coulisse, cintreuses et vis.

Pour commencer

Ce guide concerne la création d’une machine CNC fonctionnelle avec les fonctionnalités suivantes.

1. La structure du portique a une bonne stabilité, un grand format de traitement, une conception de bureau compacte et légère, légère et facile à transporter.

2. Il peut être utilisé pour couper et fraiser des PCB, du PVC, de l'acrylique, du MDF, du bois, de l'aluminium et du cuivre.

3. Sa précision d'usinage peut atteindre 0.1 mm, ce qui peut répondre aux exigences de la plupart des cartes PCB, moules, tampons et enseignes.

4. Son coût est inférieur à 1,000 XNUMX USD et l’assemblage est pratique et facile.

5. Les pièces et matières premières utilisées peuvent être trouvées ou achetées localement, ce qui réduit les soucis.

6. Le processus de bricolage ne nécessite pas d’outils trop compliqués.

7. Contrôleur Mach3, facile à utiliser.

8. La broche est entraînée par un moteur pas à pas de haute précision.

Comment construire une structure de machine CNC ?

Cette machine CNC adopte une structure de portique fixe. L'ensemble de la machine est divisé en une table de base, un cadre de portique, un chariot d'axe X, une table de travail d'axe Y et un chariot d'axe Z. Le moteur pas à pas d'entraînement de la table de travail d'axe Y est fixé sur la plaque inférieure. , vis et 2 barres lisses et portique comme guide coulissant de la table d'axe Y.

Sur le portique sont fixés le moteur pas à pas d'entraînement du chariot de l'axe X, la vis mère et les 2 barres lisses servant de guides de coulissement du chariot de l'axe X. Sur le chariot de l'axe X sont fixés le moteur pas à pas d'entraînement du chariot de l'axe Z, la vis mère et les 2 barres lisses servant de guides de coulissement du chariot de l'axe Z.

Il existe des supports de fixation en L et des anneaux de retenue en U pour fixer la broche sur le chariot de l'axe Z.

L'écrou associé à la vis mère est soudé sur le chariot des axes X, Y et Z.

Comment réaliser un circuit de machine CNC ?

Le circuit se compose de 3 parties identiques d'entraînement de moteur pas à pas de l'axe X, de l'axe Y et de l'axe Z. Prenons maintenant l'axe X comme colonne pour illustrer son principe de fonctionnement.

Circuit de commande de moteur pas à pas avec L297/L298

Circuit de commande de moteur pas à pas avec L297/L298

Le circuit est principalement composé de 2 circuits intégrés dédiés à l'entraînement de moteurs pas à pas L297 et L298. La fonction principale du L297 est la distribution d'impulsions. Il génère des impulsions logiques de sortie sur ses bornes de sortie A, B, C et D pour piloter le L298. Le L297 dispose également de 2 hacheurs PWM pour contrôler le courant d'enroulement de phase et réaliser un contrôle de hacheur à courant constant pour obtenir de bonnes caractéristiques de fréquence de couple.

L'impulsion de l'axe X de HDR1 (broche 2) entre dans l'HORLOGE (broche 18) de U1 (L297) et est traitée par U1 à ses bornes de sortie A, B, C, D, C (broches 4, 6, 7, 9) pour générer L'impulsion logique de sortie entre dans U2 (L298) pour piloter le double pont en H à ses bornes de sortie (broches 2, 3, 13 et 14) pour produire des impulsions de pas pour entraîner le moteur pas à pas en rotation.

Le L298 est un pilote de circuit intégré de puissance haute tension et courant élevé à double pont en H.

L297 et L298 sont utilisés pour former un système d'entraînement complet, qui peut piloter des moteurs pas à pas biphasés avec une tension maximale de 2 V et un courant de 46 A par phase.

La SYNC (broche 1) de U1 est la broche de synchronisation connectée à la broche 1 de U3 et U5 pour réaliser la synchronisation de plusieurs L297.

Carte de contrôle du pilote du moteur pas à pas

Carte de contrôle du pilote du moteur pas à pas

La broche ENABLE (broche 10) de U1 permet à la broche de contrôle de contrôler la logique de sortie. Lorsqu'elle est basse, INH1, INH2, A, B, C, D sont tous forcés à un niveau bas pour empêcher le pilote L298 de fonctionner. CONTROL (broche 11) est utilisé pour sélectionner le contrôle du signal du hacheur. Lorsqu'il est de niveau bas, le signal du hacheur agit sur INH1, INH2, et lorsqu'il est de niveau haut, le signal du hacheur agit sur les signaux A, B, C, D. Le premier est adapté au mode de fonctionnement à un étage et les 2 modes peuvent être utilisés pour le moteur pas à pas du mode de fonctionnement bipolaire.

Le VREF (broche 15) de S1U1 est la broche de réglage de la tension de référence, et la tension de cette broche est ajustée pour définir le courant de crête de l'enroulement de phase du moteur pas à pas.

Kits de pilotes de moteurs pas à pas

Kits de pilotes de moteurs pas à pas

La broche cw/ccw (broche 17) de U1 est la broche permettant de spécifier le sens de rotation du moteur pas à pas de l'axe X, et le signal de spécification de direction pour l'axe X de HDR1 (broche 6) est connecté à cette broche.

HALF/FULL (broche 19) est la broche de contrôle du mode d'excitation. Lorsqu'elle est haute, il s'agit d'un mode de pilotage demi-pas, et lorsqu'elle est basse, il s'agit d'un mode de pilotage pas complet. RESET (broche 20) est un signal de réinitialisation asynchrone et sa fonction est de réinitialiser le distributeur d'impulsions.

D3-D26 sont les diodes de roue libre du pont en H du driver L298.

Comment configurer le contrôleur CNC Mach3 ?

Mach3 est le contrôleur CNC le plus couramment utilisé pour les machines CNC. Son installation est simple. Tout d'abord, insérez la carte de mouvement Mach3 sur la carte mère de l'ordinateur. Dans le système d'exploitation Windows, le pilote Mach3 sera installé par défaut.

Kit de contrôleur CNC USB Mach3 à 3 axes

Kit de contrôleur CNC USB Mach3 à 3 axes

Vous pouvez également choisir DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC et d'autres contrôleurs CNC.

Comment installer et utiliser un logiciel de CAO/FAO ?

Les logiciels de CAO/FAO les plus courants pour les machines CNC incluent Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, qui peut concevoir 2D/3D dessins pour générer des parcours d'outils d'usinage.

Logiciel CAD / CAM

Logiciel CAD / CAM

Comment assembler des kits de machines CNC ?

La table inférieure, le chariot de l'axe X, la table de travail de l'axe Y et le chariot de l'axe Z sont fabriqués par une cintreuse de 1.52mm cold-rolled steel plates, which can ensure the most ideal machining accuracy. If there is no benders, it can also be manually bent with a hand hammer on a large vise. During hand hammer processing, a pad iron should be added to the work piece to avoid leaving hammer marks on the work piece. After bending, further shaping is required. None of the planes are warped and form a 90-degree angle to each other. In order to ensure the correct punching position, the needle point of the scribing needle that is parallel and perpendicular to the 1st scribing line should be thin, the scribing line should be accurate, and the sample punch positioning socket should be careful and accurate.

Kits de machines CNC

Kits de machines CNC

Par exemple, percez un trou d'un diamètre de 6 mm en 2 fois. Tout d'abord, utilisez un foret de 4 mm de diamètre pour percer le trou. Déterminez si le trou de 4 mm de diamètre est précis en fonction de la ligne de positionnement transversale. S'il n'est pas précis, utilisez une lime de jardin assortie pour le corriger. , et enfin alésez le trou avec un 6mm foret, de sorte que l'erreur de position du trou est relativement faible.

Le portique peut être découpé avec une scie à main à partir de la quille en fer du sol antistatique avec une épaisseur de paroi de 1.2mm selon le dessin, et il peut être plié, traité et façonné sur un étau. La barre lumineuse utilisée comme rail de guidage à 3 axes X, Y, Z nécessite une surface lisse avec un diamètre lisse de 8-10mm. Cela peut être résolu en démontant le rail coulissant de l'imprimante matricielle usagée et le rouleau en caoutchouc d'encrage de l'ancienne cartouche d'imprimante laser. Les 2 barres lisses dans chaque direction doivent être de longueur égale et les faces d'extrémité doivent être plates. Percez des trous au centre des faces d'extrémité pour tarauder le fil M5 et fixez-les avec 5mm boulons. L'exécution doit être horizontale et verticale, en particulier les 2 barres lumineuses dans chaque sens doivent être absolument Le parallélisme est très important, il détermine le succès ou l'échec de la production.

La vis mère des 3 axes est une vis mère d'un diamètre de 6mm et un pas de 1mm. Cette vis mère peut être utilisée pour couper la longueur requise à partir de la longue vis mère vendue dans la quincaillerie pour la décoration du plafond. La résistance et le jeu doivent être faibles et l'écrou est soudé dans le trou correspondant du chariot pour minimiser le jeu et améliorer la précision de la machine à graver.

Le manchon coulissant est un connecteur de tuyau en laiton acheté dans une quincaillerie. Il est nécessaire de sélectionner le diamètre intérieur légèrement inférieur au diamètre de la barre coulissante, puis d'utiliser un alésoir manuel pour tordre le diamètre intérieur pour correspondre précisément à la barre coulissante. Si nécessaire, polissez l'axe optique avec du papier de verre métallographique, coupez le manchon coulissant en sections de 6 mm de long, soit un total de 12 sections, puis utilisez un fer à souder haute puissance pour le souder dans le trou correspondant du chariot. Ne placez pas le manchon coulissant pendant le soudage. Si la soudure pénètre à l'intérieur, utilisez du chlorure de zinc comme flux pour assurer la qualité de la soudure. Lors de l'assemblage, veillez à ce que la résistance de la table coulissante soit faible et constante. Si la résistance est importante, le manchon coulissant peut être réchauffé avec un fer à souder pour répondre aux exigences.

L'arbre du moteur pas à pas et la tige filetée sont reliés par un tube en cuivre d'un 6mAntenne tige de 1 m de diamètre. La tige filetée et le tube en cuivre sont solidement soudés et sont assurés d'être concentriques. L'autre extrémité du tube en cuivre est insérée dans l'arbre du moteur pas à pas, puis percée horizontalement. Une goupille est insérée dans un petit trou pour la fixer, et l'autre extrémité de la tige filetée est soudée avec un écrou sur le chariot.

Cette machine CNC peut être contrôlée de manière flexible en fonction de la taille et de la taille de ses propres matériaux, mais l'ensemble de la machine ne doit pas être trop grand pour éviter une mauvaise rigidité.

Comment utiliser une machine CNC ?

Avant l'usinage CNC, une liste de programmes d'usinage doit être préparée à l'avance :

1. Déterminez la procédure de traitement de la pièce ainsi que les outils et la vitesse de coupe utilisés pour le traitement.

2. Déterminez le point de connexion du contour de la pièce.

3. Définissez la position de démarrage et de fermeture du couteau et la position de l'origine des coordonnées.

Écrire l'ensemble d'instructions de commande numérique selon le format d'instruction prescrit, saisir l'ensemble d'instructions dans le dispositif de commande numérique pour le traitement (décodage, fonctionnement, etc.), amplifier le signal via le circuit de commande, piloter le servomoteur pour produire le déplacement angulaire et la vitesse angulaire, puis convertir les composants via le composant d'exécution. Le déplacement linéaire de la table de travail est réalisé pour réaliser l'alimentation.

Commençons par utiliser une machine CNC avec les 9 étapes suivantes.

Étape 1. Programmation CNC.

Avant l'usinage, la programmation CNC doit d'abord être analysée et compilée. Si le programme est long ou compliqué. Ne programmez pas sur la machine CNC, mais utilisez la machine de programmation ou la programmation par ordinateur, puis sauvegardez sur le système CNC de la machine CNC via une disquette ou une interface de communication. Cela peut éviter d'occuper le temps machine et augmenter le temps auxiliaire d'usinage.

Étape 2. Allumez la machine.

En règle générale, l'alimentation principale est d'abord mise sous tension, de sorte que la machine CNC soit sous tension. Démarrez un système CNC avec un bouton-poussoir et la machine-outil est mise sous tension en même temps, et le CRT du système de contrôle CNC affiche des informations. État de connexion de la pince et des autres équipements auxiliaires.

Étape 3. Définissez le point de référence solide.

Avant l'usinage, il faut établir la référence de mouvement de chaque coordonnée de la machine. Cette étape doit être effectuée en premier pour la machine du système de contrôle d'augmentation.

Étape 4. Démarrez la programmation CNC.

Selon le support du programme (bande, disque), il peut être saisi par un magnétophone, une machine de programmation ou une communication série. S'il s'agit d'un programme simple, il peut être saisi directement sur le panneau de commande CNC par clavier, ou saisi segment par segment en mode MDI pour un traitement de segment à distance. Avant l'usinage, l'origine de la pièce, les paramètres d'outil, le décalage et diverses valeurs de compensation doivent également être saisis dans le programme.

Étape 5. Édition du programme.

Si le programme saisi doit être modifié, le commutateur de sélection du mode de fonctionnement doit être placé en position d'édition. Utilisez la touche d'édition pour ajouter, supprimer et modifier.

Étape 6. Inspection et débogage du programme.

Tout d'abord, verrouillez la machine-outil et exécutez uniquement le système. Cette étape consiste à vérifier le programme. S'il y a une erreur, il faut la modifier à nouveau.

Étape 7. Fixation et alignement de la pièce.

Fixer et aligner la pièce à usiner et établir un repère. La méthode adopte un mouvement incrémental manuel, un mouvement continu ou un mouvement manuel de la roue de la machine-outil. Définir le point de départ au début du programme et définir la référence de l'outil.

Étape 8. Démarrez l’usinage CNC.

L'usinage continu utilise généralement des ajouts de programme en mémoire. La vitesse d'avance dans l'usinage CNC peut être ajustée par le commutateur de vitesse d'avance. Pendant l'usinage, le bouton de maintien de l'avance peut être enfoncé pour mettre en pause le mouvement d'avance afin d'observer la situation de traitement ou d'effectuer une mesure manuelle. Appuyez à nouveau sur le bouton de démarrage du cycle pour reprendre l'usinage. Pour s'assurer que le bol est correct, il doit être revérifié avant l'ajout. Pendant le fraisage, pour les pièces courbes plates, un crayon peut être utilisé à la place d'un outil pour dessiner le contour de la pièce sur le papier, ce qui est plus intuitif. Si le système dispose d'un parcours d'outil, la fonction de simulation peut être utilisée pour vérifier l'exactitude du programme.

Étape 9. Éteignez la machine.

Après l'ajout, avant de couper l'alimentation, veillez à vérifier l'état de la machine CNC et la position de chaque partie de la machine. Coupez d'abord l'alimentation de la machine, puis celle du système, et enfin celle de l'alimentation principale.

FAQs

Combien de types de machines CNC peut-on construire soi-même ?

Les types de machines CNC les plus courants à fabriquer soi-même comprennent les routeurs CNC, les tours CNC, les fraiseuses CNC, les meuleuses CNC, les perceuses CNC, les lasers CNC et les découpeuses plasma CNC.

Combien coûte la construction de kits de machines CNC ?

Le coût des kits de machines CNC DIY comprend l'ordinateur, la carte de commande, les pièces de la machine et les accessoires. La majeure partie du coût est concentrée sur le matériel, qui dépend de la précision dont vous avez besoin pour votre plan d'usinage CNC, et le coût moyen est inférieur à 1,000 XNUMX USD.

Que peut faire une machine CNC ?

Les machines CNC peuvent effectuer le fraisage, le tournage, la découpe, la sculpture, la gravure, le marquage, le meulage, le pliage, le perçage, le nettoyage, le soudage du métal, du bois, du plastique, de la mousse, du tissu et de la pierre.

Comment choisir un moteur de broche ?

Le moteur de broche est la pièce maîtresse des machines CNC. Il est nécessaire d'acheter le moteur de broche adapté à vos projets, tout dépend des matériaux que vous usinez et de la précision requise pour vos projets.

Comment choisir un système de transmission ?

La première question est de savoir s'il faut choisir une vis ou une vis à billes pour le choix du système de transmission. Ici, je suggère en fait qu'il est bien préférable de choisir une vis à billes. Bien que j'utilise une vis mère, je recommande quand même de choisir une vis à billes. La vis à billes a une haute précision et une faible erreur de rotation. Et dans le processus de transmission, le bruit est très faible. Le processus de transmission de la vis est le frottement entre le métal et le métal. Bien que le bruit ne soit pas très fort, l'erreur de rotation deviendra de plus en plus grande après un temps de frottement long.

Comment choisir un moteur pas à pas ?

Tant que la machine CNC fonctionne, le moteur pas à pas fonctionne. Si le moteur n'est pas sélectionné avec soin, il est très facile de chauffer. Le moteur est chaud lorsque la machine commence à fonctionner, ce qui ne devrait pas être ce que nous souhaitons. Le couple du moteur est également un problème à prendre en compte, et il est facile de perdre des pas si le couple est insuffisant. Ne soyez donc pas gourmand lorsque vous choisissez un moteur pas à pas.

Précautions

Que vous construisiez un routeur CNC abordable, or making the best budget CNC lathe machine, even working with DIY the cheapest CNC milling machine, the 1st caution is the power supply of the CNC machine. There are 3 stepping motors and one spindle motor on the machine. Therefore, the current of the CNC machine is very large in the process of use. When purchasing a DC power supply, a DC power supply with a larger rated current should be purchased. The determinant of the speed of the spindle motor is the voltage of the DC power supply. The higher the voltage, the faster the maximum speed of the spindle can rotate, so the voltage cannot be too small.

En résumé, je suggère que la tension nominale de la machine CNC fabriquée par mes soins soit d'environ 30 V et que le courant nominal soit d'au moins 10 A pour assurer le fonctionnement normal de la machine. La tension de 30 V est principalement utilisée sur le moteur de broche, et le moteur pas à pas n'a pas besoin d'une tension aussi élevée. Comme le moteur pas à pas est entraîné par une vis, le couple peut toujours être important même avec une faible tension. Je suggère donc que seulement 12 V suffisent pour la tension fournie au moteur pas à pas. Le moteur pas à pas utilise 12 V, mais la tension fournie par l'alimentation CC est de 30 V. Ici, un transformateur doit être utilisé. La puissance de ce transformateur doit être élevée. Le courant des 3 moteurs pas à pas doit passer par ce transformateur. La dissipation thermique du transformateur ne peut pas suivre, ce qui entraîne une grave génération de chaleur.

Comment fabriquer un kit de routeur CNC à la maison ? - Guide de bricolage

2022-06-28 Précédent

18 meilleures façons d'éliminer la rouille du métal 2025

2022-07-14 Suivant

Lectures complémentaires

Comment construire une machine de découpe laser ? - Guide de bricolage
2025-02-10 15 Min Read

Comment construire une machine de découpe laser ? - Guide de bricolage

Vous envisagez de construire votre propre machine de découpe laser pour les amateurs ou de démarrer une entreprise pour gagner de l'argent avec ? Consultez ce guide pour apprendre à fabriquer vous-même une découpeuse laser et devenez un fabricant professionnel enviable.

2025 Meilleur logiciel de CAO/FAO pour machines CNC (gratuit et payant)
2025-02-06 2 Min Read

2025 Meilleur logiciel de CAO/FAO pour machines CNC (gratuit et payant)

Vous recherchez un logiciel de CAO et de FAO gratuit ou payant pour l'usinage CNC basé sur Windows, macOS, Linux ? Consultez ce guide pour découvrir les 21 meilleurs logiciels de CAO/FAO du marché. 2025 pour les machines CNC les plus courantes, notamment AutoCAD, MasterCAM, PowerMill, ArtCAM, AlphaCAM, Fusion 360, SolidWorks, hyperMill, UG & NX, SolidCAM, Solid Edge, BobCAD, ScultpGL, K-3D, Antimony, Smoothie 3D, DraftSight, CATIA, CAMWorks, HSM, SprutCAM.

2025 Meilleurs routeurs CNC pour l'aluminium
2025-02-05 7 Min Read

2025 Meilleurs routeurs CNC pour l'aluminium

Trouvez et achetez les meilleures machines de routeur CNC de 2025 pour 2D/3D Usinage de pièces en aluminium, fraisage de moules, sculpture en relief, découpe de tôles, tubes et profilés en aluminium.

Un guide pour acheter votre premier routeur CNC en 2025
2025-02-05 14 Min Read

Un guide pour acheter votre premier routeur CNC en 2025

Ce guide vous aidera à comprendre ce qu'est une machine de routeur CNC ? Comment ça marche ? Quels sont les types ? À quoi ça sert ? Combien ça coûte ? Comment choisir et acheter ?

Contrôleur CNC Weihong NcStudio V5.5.60 Configuration en anglais
2025-02-05 2 Min Read

Contrôleur CNC Weihong NcStudio V5.5.60 Configuration en anglais

Le contrôleur de vision industrielle CNC Weihong NcStudio V5.5.60 FRANÇAIS prend en charge les fonctions de démarrage anticipé, de reprise du point d'arrêt, d'assistant MPG, de découpe inversée, etc.

Top 10 des meilleurs fabricants et marques de machines CNC au monde
2025-02-05 18 Min Read

Top 10 des meilleurs fabricants et marques de machines CNC au monde

Nous avons répertorié les 10 meilleurs fabricants et marques de machines CNC à titre de référence uniquement, notamment Haas, Mazak, DMG MORI, Trumpf, MAG, AMADA, Hardinge, Okuma, EMAG, Makino dans le monde.

Postez votre avis

Évaluation de 1 à 5 étoiles

Partagez vos pensées et vos sentiments avec les autres

Cliquez pour changer le captcha