Corona : activités d'éveil n°2

Fin de la deuxième semaine de confinement. C'est évident, cette situation libère du temps. L'occasion d'en profiter pour finaliser quelques montages en souffrance, et rationaliser l'espace et les pratiques.

Cette semaine, finalisation de la CNC Elektor :

Cette 'petite' machine semblait assez prometteuse et je me disais que la possession d'une telle CNC allait m'apporter quelques facilités dans la réalisation de mes projets. En fait, tout à commencé pour moi en janvier 2007 lors de la publication dans la revue Elektor, d'un article concernant sa description :

A cette époque, la mondialisation 'heureuse' n'était pas encore celle que l'on a connu par la suite. Il n'était alors pas encore possible d'acquérir ce type de fraiseuse pour 300 ou 400€ sur Banggood. En 2007, c'était plutôt 2400€ (version full options), et une des façons les moins aléatoires de se lancer dans un tel projet était (encore) de faire confiance à un magazine renommé qu'était Elektor. Bon, depuis... Mais c'est une autre histoire. 

Après avoir passé commande, j'ai donc reçu quelques temps plus tard un carton assez grand et surtout très lourd contenant le kit de la machine.

Et puis ce fût :

la crise financière de 2007 qui débuta en août avec la crise des 'subprimes'. Ajouter à cela le fait que je dus à cette même période me mettre en recherche d'un nouvel appartement, et les ingrédients étaient réunis pour mettre ce projet en dormance (profonde). Le gros paquet resta posé dans un coin un certain nombre d'années.

En 2016 ou 2017, je ne me souviens plus bien, j'ai entrepris la construction de cette machine : 

Source Elektor

Evidemment, toute documentation sur son assemblage avait disparu des radars du Web. J'ai donc du me débrouiller seul pour le montage de toutes la partie mécanique. Cela m'a pris un bon bout de temps mais j'y suis arrivé sans trop de difficulté. C'est alors que je me suis intéressé à l'aspect logiciel. La encore, toutes les ressources n'étant plus disponibles, je me suis retrouvé coincé et voilà de nouveau ce projet relégué dans un coin de l'appartement en gros sous cet aspect :

Je viens de commencer le câblage de la machine.

Le kit d'origine était livré avec une carte contrôleur propriétaire : 

Cette carte présente deux défauts majeurs. Le premier est que la communication avec l'ordinateur se fait par l'intermédiaire d'un port série. Même en 2007, cela faisait pratiquement 10 ans que le bus USB existait. Cette carte aurait donc du en être équipée. Et surtout, elle ne fonctionne qu'avec le logiciel propriétaire du fabriquant. Je n'ai jamais creusé la question de savoir si le protocole utilisé était du G-code ou pas et me suis dit qu'il valait mieux repartir sur une base 'saine' avec un ensemble carte électronique/logiciel de commande plus ouvert. Je me suis toujours demandé d'ailleurs si ce kit proposé par l'intermédiaire d'Elektor n'était pas en fait une promotion de fin de vie. Une façon d'écouler un matériel obsolète à bon compte. 

Il y a quelques semaines de cela, j'ai donc entrepris la construction d'un nouveau module de commande. Plusieurs options étaient disponibles. Soit se servir de la partie de puissance de la carte d'origine et y greffer un nouveau 'cerveau' de type Arduino comme sur cet exemple : 

http://arduinocnc.blogspot.com

Soit partir sur un nouvel ensemble. C'est cette dernière solution que j'ai choisie en me tournant vers la carte TinyG de Synthetos :

https://github.com/synthetos/TinyG/wiki

J'ai acquis cette carte pour 190€, les frais de ports en provenance des U.S.A. n'étant pas négligeables.

Cette carte dispose donc d'un port USB, lit les commandes de type G-code et propose 4 commandes d'axe. Seuls trois axes seront utilisés dans la machine. Le câblage de la carte est suffisamment explicite pour que la documentation, même succincte, suffise. Des entrées sont aussi disponibles pour des capteurs de position min/max sur chaque axe. Les circuits de puissance sont à un format assez petit, comparés à ceux équipant la carte de commande d'origine. La dissipation thermique sera donc moindre. Il est conseillé de ventiler cette carte. C'est ce que j'ai prévu de faire.

Par rapport à la carte d'origine, l'adaptation de la tension d'alimentation doit être effectuée. En effet, le transformateur d'origine fournit une tension trop élevée. Il est conseillé de ne pas dépasser les 30V sur la TinyG. J'ai donc acheté un nouveau transformateur. J'ai aussi récupéré les deux gros condensateurs de la carte d'origine pour filtrer la sortie de ce nouveau transformateur. Le résultat final donne ceci : 

C'est propre et bien moins encombrant que la carte d'origine. Hormis le transformateur et le pont de diodes, tout est collé à l'Araldite. J'ai utilisé un connecteur DB9 pour relier le câble USB vers l'extérieur, je n'avais pas envie de passer de temps à rechercher un connecteur USB type B pour face avant. La seule 'contrainte' étant dans ce cas d'éviter de débrancher ou de brancher ce connecteur à chaud puisque le pré-établissement de la tension d'alimentation de la partie USB du composant intégré à la carte TinyG n'est plus effectué AVANT l'établissement de la connexion de communication. Le bus USB n'est pas sensé fonctionner de cette façon. J'ai collé le ventilateur dans l'axe des composants de puissance. Je n'ai pas bouché l'orifice prévu à l'origine sur le boitier pour la prise DB25, cela permettra un petit échange d'air avec l'extérieur. J'ai utilisé les trois prises DB9 d'origine pour y câbler les sortie de commande vers les moteurs/capteurs.

Voici ce qui reste de la carte de commande d'origine une fois les condensateurs retirés : 

Direction les détritus électroniques, hélas!

Et voici ce que cela donne lors du réglage du courant de fonctionnement des moteurs : 

A noter que le réglage de courant se fait de façon très simple grâce aux potentiomètres de la carte. Pour effectuer ce réglage, il suffit de lancer le déplacement d'un moteur, de vérifier le point bas à partir duquel n'ayant pas assez de courant, il n'arrive pas à déplacer la partie mécanique, et le point haut à partir duquel il génère un bruit de casserole (au vrai sens du terme). Positionner le curseur au milieu de cette plage et c'est fait.

Il ne reste plus qu'à monter le boitier de commande dans la machine : 

C'est propre et efficace. La machine totalement montée donne ceci :

Machine équipée du moteur de broche version haute puissance.

Pour l'instant je n'ai encore effectué aucun travaux sur cette CNC. Les tests de déplacement ont été effectués à l'aide du logiciel libre GrblGru qui dispose nativement du driver permettant la communication avec la carte TinyG. L'utilisation du port USB ne pose aucun problème, même en utilisant une rallonge (de qualité) de deux mètres. La machine est maintenant prête à effectuer les premiers tests de réalisations, 13 ans après son achat. Comme quoi : ne rien lâcher!

Conclusion :

• Lorsque que j'ai déballé la première fois le carton, j'ai trouvé un mégot de cigarette parmi le kit. Très mauvais effet! Je pense que cela m'a quelque peu incité à ne pas m'engager dans l'aventure. Je n'avais pas totalement tort.
• Le mécanisme du support de tête n'est pas très bien conçu. Il est difficile à monter et à régler, Et surtout ne semble pas assez rigide pour supporter des déplacements dans des matériaux durs. J'espère pouvoir quand même découper de l'aluminium de faible épaisseur.
• Bien évidemment, même si j'ai trouvé assez de vis pour monter l'ensemble, j'ai du monter le boitier de commande avec ce qui me restait, c'est à dire trois sortes de vis différentes. Je pense donc que la quantité de vis par type n'était pas respectée.
• Le joint d'accouplement moteur/vis sans fin est trop rigide et ne permet pas un serrage adéquate. J'ai donc du agrandir la fente de 'faiblesse' à la scie à métaux.
• Enfin les éléments d'accouplement entre les parties mécanique mobiles et les vis sans fin sont en plastique et donc sujettes à une usure plus rapide que des éléments métalliques. 

Joint dont j'ai du agrandir la fente de 'faiblesse'.

Je ne m'attends pas à des miracles avec cette machine. Pour le prix, je suis aujourd'hui en mesure de considérer que c'était un mauvais achat. Cependant, ne serait-ce que pour le moral, en ces temps de nouvelles crises (plus fortes et multiples), il est bon d'aller au bout du concept et de finaliser avec succès un bon nombre d'heures de travail. Et de toute façon, cela reste une bonne expérience pratique sur ce type de machine. Expérience qui me permettra de choisir ou de construire une meilleur CNC la prochaine fois!

Pour l'heure, il me reste à configurer correctement le logiciel et à effectuer mes premiers tests...

[update-29-03-2020] : J'ai installé GrblGru V3.45 sur deux autres portables eux-aussi sous Windows 7. Sur ces deux portables, GrblGru plante après l'envoi de quelques commandes de déplacement. J'ai donc essayé de nouveau sur le PC de bureau avec lequel j'ai effectué l'installation initiale ainsi que les tests de la CNC, le logiciel fonctionne sans problème. A priori rien ne différencie ces trois machines. Le driver de port USB s'est correctement installé ainsi que la version 64bits de GrblGru.

La version béta V3.45.8 plante de la même façon!

Ce genre de problème arrive avec du logiciel libre, mais la quand même c'est bien étrange!
Et bien évidemment, aucune possibilité de contacter les développeurs de façon simple par l'intermédiaire du site GrblGru.com, ne serait-ce que pour leur faire part du problème!
Cela n'augure rien de bon lorsqu'il faudra tenter les premiers fraisages!