Depuis un petit moment, j’avais envie de faire l’acquisition d’une CNC avec une zone de travail adaptée à mon besoin mais également adaptée à la place que j’ai pour la ranger. Je voulais aussi qu’elle soit adaptée à mon budget, pouvoir passer d’un routeur à un laser assez facilement. Je voulais également qu’elle soit si possible pas trop « propriétaire » en étant constituée de pièces assez génériques et facilement remplaçables… bref, ça faisait beaucoup de conditions.

Un peu par hasard, je suis tombé sur deux modèles de CNC DIY sur des sites très connus de partage de modèles 3D à imprimer :

• La DIY Dremel CNC de NikodemBartnik
• La 3D Printed DIY CNC – Dremel CNC Remix, inspirée par la précédente, de Aviran_N

Elles se composent d’éléments imprimés en 3D (supports d’axes, supports moteurs, molettes…) et de pièces mécaniques couramment utilisées dans les imprimantes 3D (moteurs pas à pas, barre acier, vis sans fin, roulements à billes…) le tout sur une table réalisée en profilés aluminium 2020 tout ce qu’il y a de plus courant.

Mon choix s’est donc porté sur le modèle amélioré de Aviran_N qui semble plutôt robuste pour un modèle DIY, et qui, il faut l’avouer, a plutôt une belle gueule. Je l’ai élargie de 5cm sur l’axe X, ce qui ne modifie pas les pièces imprimées, uniquement les vis sans fin et barre inox. La base en profilés aluminium est également un peu modifiée par rapport à l’originale mais reste l’idée reste la même.

La page du projet fourni les .stl des éléments imprimés, un lien vers une liste du matériel nécessaire, une galerie photo aux différentes étapes d’avancement et un fichier 3D .step de la machine assemblée. Néanmoins, il n’y a pas plus d’explications des différentes étapes de la construction, c’est pourquoi j’ai eu envie de raconter un peu les étapes de ma fabrication de cette CNC. Ce n’est ni le tutoriel du concepteur, ni une vérité générale, juste la manière dont je l’ai assemblée avec des détails sur ce qui fonctionne ou qui était plus bloquant.

 

Préliminaires et shopping

En annexe, à la fin de cet article, il y a la liste complète du matériel que j’ai utilisé avec les prix d’achat.

La première étape a été d’étudier un peu les différents éléments à imprimer, comment il s’assemblent, puis de réaliser la liste du matériel à se procurer adaptée aux modifications que j’ai apportées à la CNC. C’était également l’occasion de faire les fonds de tiroirs pour voir ce que j’avais déjà en stock. Tout a été acheté chez différents vendeurs sur Aliexpress en dehors des profilés aluminium qui revenaient moins cher chez un fournisseur français. Une première salve de commande avec l’ensemble des parties mécaniques et moteurs, et une seconde avec la partie électronique et connectiques.

Impression 3D

Tout a été imprimé sur une Prusa i3 MK2s en PETG noir Sunlu, avec 5 ou 6 périmètres, et un remplissage de 25% à 50%. Les pièces sont très bien modélisées pour l’impression et la majorité d’entre elles ne nécessite pas l’utilisation de supports additionnels. En effet, beaucoup de pièces ont un genre de support intégré qui facilite l’impression, en particulier sur les passages d’axes ou de certaines vis lorsque le diamètre du trou se resserre. Il faudra en post-impression venir percer et découper ces supports.

Néanmoins, toutes les pièces ayant un angle au niveau d’un pont ont eu besoin d’un petit pilier de support au niveau de l’angle.

J’ai modifié les pièces des rails protecteur de poussière (*dust_protector*.stl) afin qu’il puissent être imprimés sur mon imprimante dont le bed est de 21x25cm (https://www.printables.com/fr/model/459799-dust-protector)

La pièce Y_drag_chain_top_holder.stl a été mise en pause en cours d’impression le temps d’insérer à chaud les inserts M3.

Au total, le temps d’impression ne doit pas être très loin des 150h.

 

Le cadre aluminium

• 2x Profilé 20x20mm, 550mm
• 1x Profilé 20x20mm, 350mm
• 3x Profilé 20x60mm, 350mm
• 1x Kit d’assemblage 2040 (10 angles, 40 vis, 40 écrous T)
• 14x Vis M5x10 à tête bombée
• 4x Vis M5x10 à tête fraisée
• 4x Écrous T M5 (je n’en avais pas, j’ai passé un coup de Dremel sur un écrou héxagonal pour qu’il rentre).
• 4x Vis M4x10 à tête bombée
• 4x Écrous T M4
• Taraud M5 et un tourne-à-gauche (si le trou centrale des profilé n’est pas taraudé)
• Perceuse et forêt métal

Préparation des profilés

Pour commencer, tarauder avec un diamètre de 5mm (les profilés sont déjà percé avec un diamètre de 4.2mm). Pour les 2060, étant donné que je les assemble avec 4 vis, je n’ai pas taraudé ceux du centre.

Percer des trous latéralement dans les 2 profilés de 55cm en face des emplacements des vis qui vont les relier à 90° avec les 2060 et la 2020 de 35cm. Il faut que le diamètre du trou permette de passer le tournevis.

Assemblage

Commencer par visser pas complètement à fond les vis M5x10 (têtes bombées) dans les trous taraudés dans les profilé 2060, de manière à ce qu’ils coulissent dans les profilés de 55cm.

Bien aligner pour que l’ensemble soit bien à angle droit, et serrer les vis en insérant le tournevis dans les trous percés, qui devraient tomber pile en face des vis…

Attention à ne pas mettre le profilé 2020 de 35cm pour l’instant.

On peut maintenant ajouter les 10 équerres pour rigidifier l’ensemble.

Supports moteurs Y

On peut maintenant insérer les supports des moteurs de l’axe Y, en prenant soin de préalablement positionner un écrou T M5 au centre, car une fois le support totalement inséré dans le profilé, ça ne sera plus possible. N’ayant pas d’écrou T M5, j’ai pris des hexagonaux que j’ai un peu raboté au Dremel afin qu’ils rentrent dans le profilé.

Fermer l’ensemble en ajoutant le dernier profilé 2020 de 35cm de la même manière que les 2060 à l’étape précédente, puis finaliser en vissant le support moteur au niveau de l’équerre intégrée et du dessus.

 

Le chariot de l’axe Z

• 4x Roulement linéaire LM10UU
• 1x La partie à visser de l’écrou anti-jeu au pas de 2mm
• 4x Écrous frein M3
• 4x Vis M3x25 à tête cylindrique
• 4x Rondelle M3 étroite.

Pour insérer les roulements, j’ai du légèrement poncer l’intérieur de la partie imprimée avec l’outil rotatif du Dremel.

Le chariot de l’axe X

• 4x Roulements linéaires LM10UU
• 2x Roulements linéaires LM8UU
• 2x Roulements 608
• 1x La partie à visser d’un écrou anti-jeu au pas de 8mm
• 4x Écrous frein M3
• 4x Vis M3x35 à tête cylindrique
• 4x Rondelles M3 étroite.

Le chariot de l’axe Y

• 4x Roulements linéaires LM10LUU
• 2x Roulements 608
• 2x La partie à visser d’un écrou anti-jeu au pas de 8mm
• 8x Écrous frein M3
• 8x Vis M3x25 à tête cylindrique
• 8x Rondelles M3 étroite.

Attention, contrairement aux deux photos suivantes, j’ai ensuite inversé le sens des 8 vis afin que la tête soit vers l’arrière donc côté opposé à l’écrou anti-jeu afin que ça ne tape pas en fin de course.

 

Installation de l’axe Z sur le X

• 2x Écrous carré M3
• 2x Vis M3x20
• 2x Barres de 142mm (Je n’ai pas recoupé mes barres de 150mm).

 

Installation de l’axe X sur le Y

• 4x Vis M3x20 (fixation barres diamètre 10mm)
• 2x Vis M3x16 (fixation barre diamètre 8mm)
• 2x Vis M4x10 (fixation du profilé)
• 2x Écrous T M4
• 6x Écrous carrés M3
• Câble stop (UL1533-28AWG)
• 1x Profilé 2020 de 35cm
• 2x Barres acier de 35cm, diamètre 10mm
• 1x Barre acier de 35cm, diamètre 8mm

Insertion du câble de stop

Commencer par insérer le câble de stop dans le montant de l’axe X. On peut faire un petit nœud du côté de l’emplacement de l’interrupteur pour éviter de le retirer par erreur et devoir recommencer.

Assemblage de l’axe

Commencer par fixer les barres acier et le profilé sur un des montants du chariot. Insérer le chariot X, et fixer l’autre montant. Attention à ne pas coincer le câble de stop à l’intérieur.

Installation de l’axe Y sur la base

• 4x Roulements 608
• 4x barres acier 55cm, diamètre 10mm.
• 8x Vis M3x20 (fixation des barres acier)
• 12x Écrous carrés M3
• 2x Vis M5x25 (fixation support avant)
• 2x Vis M4x25 (fixation support avant)
• 4x Vis M4x10 (fixation support avant)
• 6x Écrous T M4 (fixation support avant)

Fixation des barres côté moteurs

Insérer 6 écrous carrés M3 dans les supports moteur. Deux d’entre eux serviront plus tard pour la fixation du par-poussière. Fixer les barres acier.

Insertion du chariot Y

Fixation avant des barres

Insérer 6 écrous carrés M3 dans les supports avant. Attention, il y en a un à l’intérieur caché sous le roulement qui servira au par-poussière. Insérer les roulement 608. Finaliser en fixant les barres sur le support et le support au cadre en aluminium.

Normalement, les axes doivent pouvoir bouger sans forcer les uns par rapport aux autres.

Dans la partie 2, on continuera avec la motorisation et le câblage.

 

Annexe : Liste du matériel

J’en ai eu pour environ 385€ de matériel. Ce prix n’inclus pas ce que j’avais déjà en stock (le moteur Z, une alimentation 24V/5A, les roulements à billes et des inserts M3). Il n’inclus pas non plus le prix de la broche, car pour l’instant pour des découpes de bois tendre mon Dremel fonctionne très bien. J’ai eu un total d’environ 25€ de frais de port.

La majorité des éléments proviennent de divers vendeurs sur Aliexpress. Les profilés aluminium viennent de chez Systeal (en France).

Electronics
Part name	Quantity	Ordered	Price	Note
X Stepper motor – Nema 17 60mm	1	1	€23.51
Y Stepper motors – Nema 17 48mm	2	3	€35.00
Z Stepper motor – Nema 17 40mm	1	0	–	Already in my stock
Endstop	3	3	€2.96
Cable Chain – « 1000x10x20 mm »	1	1	€8.39
Twisted pair shielded cable 22AWG 4 Cores	5M	5M	€18.40
JST PH2 connectors 6pins	4	10	€3.02
Endstops Cable	5M	5M	€2.14
CNC shield	1	–		I will use another control board
Stepper drivers – TMC2208	4	–		I will use another control board
Arduino Uno	1	–		I will use another control board
Makerbase MKS TinyBee 3D + 5xTCM2209 + Heatsink	1	1	€30.32
GX16, 5 Sets (Male Female), 4 Pins	5	5	€6.65
10pcs XH2.54 connecting wire 10cm, 4 pins	4	10	€1.36
10pcs XH2.54 connecting wire 15cm, 3 pins	3	10	€1.26
ZB2-BE102C P172 220V 10A Red NC 22mm Emergency Stop	1	1	€1.83
Power supply – 12V 2-5A	1	–		I use the 24V instead
Power supply – 24V-5A	1	0
DC connector	1	0	–	Already in my stock
Jumpers	14	14
500W Spindle	1	0		Not yet buyed, I use my dremel
TOTAL			€134.84
Mechanics
Part name	Quantity	Ordered	Price	Note
SUNLU PETG 1KG 1.75mm Black	2	2	€34.61
Aluminium profiles 20x20mm 550mm long	2	2	€10.43
Aluminium profiles 20x20mm 350mm long	2	2	€7.27
Aluminium profiles 20x60mm 350mm long	3	3	€23.82
10mm rod 350mm	2	2	€12.46
8mm rod 350mm	1	2	€9.68
10mm rod 500mm	4	4	€17.22
10mm rod 142mm (150mm)	2	2	€5.85
Lead screw 365mm Lead 8mm – X (400mm ordered)	1	1	€4.72
Lead screw 500mm Lead 8mm – Y	2	2	€10.58
Lead screw 170mm Lead 2mm – Z (300mm ordered)	1	1	€4.14
POM Anti Backlash Nuts (3xLead 8mm + 1xLead 2mm)	4	4	€4.07
Strong springs for Anti Backlash Nuts	4	10	€3.31
10mm Long linear bearing – LM10LUU – Y	4	4	€9.50
10mm Linear bearing – LM10UU – X and Z	8	10	€8.66
8mm Linear bearing – LM8UU	2	2	€1.99
5 to 8mm coupler	4	4	€10.67
608 Bearing	8	0	–	Already in my stock
8mm Lock ring	8	10	€1.79
GT2 Pulley 20Teeth – B5mm	1	1	€0.35
GT2 Pulley 36Teeth – B8mm	1	1	€2.02
GT2 Closed Loop Timing Belt – 178mm	1	1	€1.06
2040 Aluminum Profile Connector Set: 10pcs Corner Bracket	1	1	€13.31
M3x4 Grub Screw	2	50	€0.83
M3x6	2	50	€1.73
M3x8	8	50	€1.81
M3x10	14	50	€1.64
M3x10 Countersunk	12	50	€1.31
M3x12	4	50	€1.99
M3x16	8	50	€1.89
M3x20	14	50	€2.05
M3x25	12	10	€1.25
M3x30	8	10	€1.15
M3x35	4	10	€1.59
M3x40	4	10	€1.43
M4x10	12	20	€1.06
M4x16	8	10	€1.14
M4x25	2	10	€1.34
M4x30	4	10	€1.40
M5x10	14	20	€3.12
M5x10 Countersunk	4	10	€1.06
M5x25	2	10	€1.89
M6X20	8	10	€1.89
M6X25	2	10	€2.05
M3 Hexagonal Self-locking Nuts	20	50	€2.02
M3 Square Nuts	32	50	€1.03
M6 Square Nuts	4	20	€1.99
T-Nut M5 2020	4
T-Nut M4 2020	20	40	€4.04
T-Nut M3 2020	8	20	€1.93
Roll in T-Nut M3 2020	18	20	€3.83
M5x10 Metal Hexagon Hex Socket Head Embedded Insert Nut	40	40	€4.04
M3 Brass insert	6			Already in my stock
M3 large Washers	4	25	€0.83
M3 Thick Washers	24	25	€0.50
TOTAL			€251.34