Une CNC est une fraiseuse numérique, donc commandée par un ordinateur, qui constitue le rêve de tous ceux qui veulent faire de jolies pièces, précises et de look professionnel. Dans le modélisme, la petite taille des pièces permet d’envisager de s’équiper pour arrêter de se faire ch… à faire des trous au bon endroit ou pour découper des pièces en série, et sur un oktokopter, il y en a des pièces en série!
La CNC la moins chère du marché à ma connaissance et au moment où j’écris ces lignes est la CNC en bois de ID-Conception. D’une précision annoncée de 3/100ème de mm, elle suffit à nos besoins, car il n’est pas question d’usiner de l’acier. L’alu, le carbone et l’époxy seront les matériaux les plus durs que nous auront à travailler, ce qui réduit un peu les contraintes sur la machines. Par ailleurs, nous utiliserons des outils de petit diamètre.
Il reste que l’utilisation d’une CNC, avant de simplifier l’usinage, implique d’être capable de dessiner ses plans sur un logiciel capable ensuite de générer des fichiers compréhensibles par la fraiseuse, ou du oins par son système électronique de pilotage de la broche (c’est-à-dire le dispositif tournant qui tient la fraise). tant qu’il s’agit de 2D, c’est-à-dire de découpe à plat, c’est assez simple, mais ça se complique avec la 3D, variant les épaisseurs. Et je ne vous parle pas des 4D et 5D. Voici deux exemples extrêmes:
Il faut ensuite définir la meilleure stratégie de découpe: si vous découpez d’abord l’extérieur, vous risquez d’avoir des problèmes pour tenir la pièce travaillée. Puis ajouter les décalages nécessaires pour tenir compte du diamètre de la fraise, qui va enlever de la matière sur au minimum 2 mm. Enfin, définir ce que l’on appel les condition des de coupe, c’est-à-dire la combinaison type de fraise, régime de rotation, profondeur de la passe et vitesse d’avance la plus adaptée au matériau.
Ensuite, la magie s’opère, sauf si on a des soucis. J’ai glané sur le site http://www.rcpilot-online.com/ une liste de problèmes que l’on peut rencontrer et leur solution. On constate aisément que la découpe numérique est une technique évoluée qui demande à acquérir des compétences spécifiques:
Problèmes rencontrés et mesures correctives
![Le fichier DXF est obtenu à une échelle ridicule une fois importé en G code dans le logiciel de pilotage de la fraiseuse]i : il s’est produit à la conversion du format DXF une modification de l’échelle. Retournez dans votre logiciel de dessin et corrigez la taille du dessin pour l’obtenir à l’échelle 1 en G code.
Le tracé avec un feutre est impeccable mais la pièce fraisée est obtenue plus petite : une imprécision mécanique est généralement à l’origine de cette déconvenue. Vérifiez le serrage de toute la mécanique.
La pièce n’est pas parfaite, son contour est déformé : il y a des pertes de pas des moteurs et/ou des points durs. Réduisez la vitesse ( la fraise avance trop vite dans le matériau), revoyez la vitesse de rotation de la fraise qui est peut être insuffisante.
Comment contrôler la précision de la machine : découpez dans différents matériaux des pièces étalon. Un rectangle, un diamètre, à la vitesse maximum supportée par la fraise et en fonction du couple disponible avec vos moteurs. Ensuite, mesurez avec un pied à coulisse digital les cotes obtenues. L’écart entre le dessin et la pièce obtenue caractérise la précision de découpe de votre machine. Idéalement si la pièce obtenue représente 100% des cotes du dessin, votre machine est parfaite… Bien entendu c’est utopique ! Il y aura des écarts, ceux ci vous indiqueront, avec tous le jeux de fonctionnement réduits au maximum et une fois tous les paramètres logiciel optimisés, la précision de la fraiseuse.
Les moteurs chauffent : c’est normal, mais le temps de fonctionnement est peut être trop long et/ou le courant réglé sur l’interface trop élevé. Faites des pauses (fonction offerte sur le soft de pilotage) et éventuellement réduisez le courant sur la platine interface.
La fraise brunie : le régime de rotation est inadapté et/ou vitesse d’avance trop élevée. Réduisez la vitesse de travail et simultanément le régime de rotation
Dans le Dépron une boule de plastique se forme sur la fraise : réduisez le régime de rotation de la fraise et augmentez au maximum la vitesse d’avance.
Le bois s’échauffe et fini par prendre feu : la fraise est probablement usée ou inadaptée. Mais vérifiez également que le régime de rotation n’est pas trop élevé. Réduisez la vitesse de travail.
La perceuse émet un bruit métallique en fonctionnement : les roulements à billes de la perceuse/meuleuse manquent probablement de lubrifiant. Démontez la perceuse et injectez sous pression (bombe) un lubrifiant pour roulement haute vitesse.
La fraise se déforme pendant le fraisage : réduisez la vitesse de travail. La découpe du matériau est plus lente que la vitesse d’avance réglée, cela conduit à des imprécisions et à un risque de rupture de la fraise (dépassement de la limite élastique de l’acier, voir dossier biplans du MRA de janvier).
La fraise ne retourne pas exactement à son point de départ : il y a eu des pertes de pas. Des points durs, des poussières dans les glissières ou roulements, ou également une vitesse d’avance trop élevée. Tout nettoyer et réduire la vitesse de travail. Vérifier aussi le retour X=0 Y=0 dans la fenêtre correspondante du logiciel.
Dans du métal la fraise s’use rapidement : l’acier employé de la fraise est probablement de qualité insuffisante. La lubrification a peut être aussi fait défaut. Choisir une fraise pro (Otelo ou autre ) et lubrifiez abondamment pendant le fraisage (burette d’huile, white spirit, pétrole ).
Le fonctionnement pendant le fraisage est notablement saccadé : le fichier du dessin converti en G code comporte certainement trop de doublons ou de points, vérifiez avec CNC simulator les doublons, mais aussi reprenez votre dessin et limitez le nombre de points en utilisant un claque par dessus le dessin original.
Sur l’axe Z, la descente est parfaite mais une perte de pas est observée à la montée : le moteur de l’axe z ne développe pas assez de couple pour remonter le poids de l’ensemble. Changez le moteur pour un autre doté d’un couple élevé ou démultipliez cet axe pour augmenter mécaniquement le couple, mais il y aura une perte de vitesse dans la même proportion.
Il n’y a pas de limites pour les axes X, Y, Z dans le logiciel CNC 3 axes. Dessiner des pièces de taille inférieures aux courses maxi et centrer le dessin (0,0) évite des déconvenues.
Comment obtenir la meilleure précision : limitez les jeux en réglant de manière optimale la machine, changez les roulements ou douilles à billes usagées, disposez l’ensemble Y/Z au plus près d’un profilé vertical, cela limitera la flexion des arbres de l’axe Y. (cf paragraphe la méthode informatique)
Comment régler le rapport vitesse de rotation de la fraise et l’avancement : par essais successifs mais aussi en calculant la vitesse d’attaque du matériau par les dents de la fraise (voir MRA 792 page 19).
Choisir une fraise en fonction du matériau : il faut impérativement acheter des fraises en fonction du matériau que l’on envisage de travailler. Les catalogues Pro (Otelo, Lestamps, etc) offrent un choix considérable de fraises, on n’a que l’embarras du choix, attention à prendre une fraise avec une queue d’un diamètre en rapport avec le porte broche de la perceuse/meuleuse !
Le déplacement sur un axe est inversé : il suffit, soit d’inverser les fils sur le moteur respectif (voir rubrique câblage sur damencnc.nl), ou plus simplement dans le soft de pilotage, d’aller dans le menu de paramétrage et d’inverser le sens du moteur.
Comment fixer un matériau sur la table pour le fraiser ensuite : une feuille de Dépron collée au double face peut servir d’entretoise jetable, le matériau à découper est lui aussi collé au scotch double face pour moquettes. Il est nécessaire de faire un dispositif vissé ( profilés en U) pour les matériaux durs comme les métaux ou les composites.
Je souhaite fraiser une pièce d’une longueur supérieure à la course « X » de la machine : procédez en deux fois. On déplace le matériau en utilisant une règle de maçon pour conserver l’alignement, puis on reprend le fraisage. Il y a nécessairement une perte de précision (pendant le nouveau positionnement), mais sauf dans le cas de la réalisation d’un moule, cette solution est envisageable.
Je souhaite obtenir une plus grande finesse de réglage : passez en mode ½, ¼ step ou plus sur la platine interface si elle offre cette possibilité. Mais attention cela demande alors une plus grande puissance de calcul.
Je souhaite obtenir une vitesse de travail plus élevée : alimentez en 24 V (jusqu’à 40 v sur l’interface Hobby CNC ) vos moteurs et éventuellement passez sous DOS avec Turbo CNC comme logiciel de pilotage.
A retenir
• Bien anticiper vos besoins ultérieurs avant d’acquérir les moteurs, les arbres de guidage et la perceuse/fraiseuse porte broche
• L’utilisation d’une fraiseuse numérique est tributaire de la précision du dessin initial
• Un entraînement par vis trapézoïdale, très rigide, est à préférer pour fraiser les métaux
• Contrôler régulièrement le bon serrage de la visserie
• Contrôlez régulièrement la propreté des arbres de guidage pour évitez tout point dur ultérieur
