Outillage

CNCCNC

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:

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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.

Image de prévisualisation YouTubeEnsuite, 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 frai­sage génère inévi­ta­ble­ment des pro­blèmes aux­quels il faut ten­ter de remé­dier. J’ai listé les plus fréquents :

![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

• Tou­jours tra­vailler avec pré­cau­tion, une fraise est dan­ge­reuse pour les mains et les yeux en particulier

• 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

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