Découpe CNC

[Armand]

Cet AM, après la découpe réussie d'une plaque de dural 3 mm citée plus haut, suite des essais pour chercher les limites de la machine.

On pourra qualifier cet essai de "massacre à la tronçonneuse" , voici pourquoi ...

Ayant conclu il y a 2 jours qu'on pourrait aller plus vite et plus profond par passe, j'ai refait mon calcul d'avancement avec une fraise 2 dents cette fois, toujours de 3.17 mm.
La formule me permet d'avancer à 300 mm/mn (Normal, on passe de 1 à 2 dents)
Ayant lu quelque part que la profondeur de passe pouvait être comprise entre 0.1 et 0.5 x le diamètre de la fraise, je suis donc passé de 0.5 mm à 1 mm, qui se situe au milieu de cette plage.

Résultat : une fraise cassée et une découpe digne de l'appellation citée ci-dessus.
Sur la photo on voit à droite la découpe d'avant-hier avec la fraise 1 dent et à gauche celle d'aujourd'hui, avec la fraise deux dents

Au moment du fraisage, qu'on verra sur une vidéo ci-dessous, on constate qu'il n'y a presque pas de copeaux, mais du déchirement de l'alu qui fait des bavures en bordure de coupe.
L'examen d'une seconde fraise (après casse de la première), qui a travaillé dans des conditions progressives (voir vidéo) montre qu'elle était complètement bouchée par de l'alu

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que j'ai eu beaucoup de mal à enlever

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La plaque de dural chauffait aussi très fort. Que des signes que je ne travaillais pas avec les bons paramètres

Après nettoyage de la fraise j'ai voulu m'assurer qu'elle coupait toujours. J'ai donc découpé la même pièce test dans du CTP aviation 3 mm. Le résultat est Ok Oufff

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Pour ceux que cela intéresse davantage, voici un montage vidéo avec le fraisage d'avant-hier, bon; et ceux d'aujourd'hui avec différents paramètres, plutôt catastrophiques. C'est un peu long et on ne voit pas très nettement les différences, je n'ai pas mieux.

Je n'ai pas vérifié entre deux réglages à quel moment la fraise s'est bouchée. Si cela s'est fait à l'essai juste après la casse il est probable que si je l'avais nettoyée à l'issue le dernier essai aurait été meilleur (je ne suis pas encore rôdé pour des procédures très rigoureuses de tests )

Ne possédant qu'une fraise 1 dent, et maintenant plus qu'une deux dents également, je vais arrêter les frais.
La prochaine découpe de dural se fera avec la fraise une dent à 150 mm / mn et 0.5 mm de profondeur de passe, comme avant-hier.

voici le lien : https://youtu.be/6V5v-QklVDs

[Jeanmi]

Hello Armand, étant intéressé par une CNC, je suis naturellement ce post avec beaucoup d'intérêt. J'utilise de temps à autre les fraises, tours et autre planeuses de l'entreprise familiale lorsque j'ai besoin de pièces, notamment pour mes véhicules anciens. Expérience faite, je suis toujours en dessous des prescriptions de vitesse de coupe ou de profondeur de passe, même si avec les bons outils, la bonne matière, il n'y a normalement pas de souci, mais n'étant pas un pro, notamment en ce qui concerne les matières, je préfère garantir une belle finition et préserver mes outils en prenant un peu plus de temps .

[Armand]

Encore un peu de retour d'expérience en matière de découpe.

Pour le Hopper présenté par ailleurs certaines pièces ne me plaisaient pas (balsa trop tendre) j'ai donc rallumé ma CNC pour en refaire des exemplaires (c'est là que la CNC montre ses avantages)
Comme la dernière fois j'ai découpé ces pièces dans du balsa 2 mm avec une fraise diamant de 1 mm à une vitesse d'avance en matière de 1000 mm/mn, broche tournant à 14 000 t/mn. C'est rapide mais ça passe pour des pièces assez grandes et sans trop de détails (encoches par exemple).
Les cheveux d'ange qui se dessinent le long des découpes disparaissent facilement avec un coup de poncette sur la planche avant séparation des pièces.
Pour des nervures avec encoches je réduis la vitesse de moitié, la propreté de la découpe est la même. Les différences de qualité de découpe proviennent davantage de la qualité du balsa que des paramètres.
J'ai aussi fait récemment des découpes de nervures avec encoches à 500 t/mn avec une fraise 1 dent 1 mm gauche (qui pousse les copeaux vers le bas). Le résultat est plus propre sur le dessus mais on retrouve alors des bavures en-dessous

Voici la vidéo de cette découpe à 1000 mm/mn
https://youtu.be/NWtVbZuXZwA

Autre expérience :
Pour les nervures que je viens d'évoquer il me fallait des encoches de 3x3 mm. J'en ai faites dans du balsa de 1.5 mm et du CTP de 1.5 mm. Mon dessin était bien entendu précis avec ces cotes pour les encoches.
Là surprise
Si pour le CTP les découpes étaient parfaites (j'ai découpé lentement à 150 mm/mn), pour le balsa les encoches étaient trop petites pour recevoir une baguette pin de 3x3.
J'ai donc redessiné mes nervures avec des encoches de 3.2 x 3.2.
cette fois-ci c'était OK pour le balsa, mais pour le CTP elles étaient trop grandes !!!

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Comment interpréter celà ?
Je n'ai pas fait de test de découpe à vitesse égale dans les deux matériaux car par ailleurs le balsa se découpe bien et précisément (cote totale de la pièce) à vitesse plus élevée que le CTP.
J'ai plutôt tendance à attribuer cela à la souplesse du balsa qui pourrait se comprimer légèrement face à la fraise et se dilater à nouveau après son passage.
Je n'en ai cependant pas la certitude mais les faits sont bien réels

N'oublions pas que on commence à parler en en dixièmes de mm, et que pour des pièces courantes (mon Hopper par exemple) les découpes sont parfaites.

Là où j'ai bien bien pu visionner la précision de cette CNC c'est lors de la découpe du Dural (la première, la bonne ), j'avais une planchette de mélaminé en guise de martyr sur laquelle s'est donc reportée la forme de la pièce. Là le 1/10° de mm était garanti et visible à l'oeil nu, une netteté parfaite (on le voit 2 images plus haut, lors de la découpe du CTP)

Donc matériaux durs = résultats parfaits
matériaux tendres, un peu moins bon

[Armand]

Encore un peu de pratique :
découpe de CTP épais, du 9 mm CTP anti-dérapant noir (appellation Leroy-Merlin, produit destiné aux ridelles de remorques) et du CTP classique de 15 mm
Fraise deux dents de 3.17 mm, longueurs utiles 12, puis 22 mm.
vitesse de rotation 14 000 t/mn
avancement 500 mm/mn (le calcul donne entre 800 et 900 mm/mn)
profondeur de passe 2.5, puis 2.7 mm (je voulais initialement 3 mm mais il me fallait tomber sur un multiple de l'épaisseur pour ne pas trop descendre dans le martyr)

Je suis très satisfait du résultat.
Le CTP noir, très dur en surface donne un résultat quasiment parfait
Le CTP ordinaire de 15 mm est très bon au niveau des chants découpés, mais de légers arrachements en couche supérieure qui disparaissent après ponçage.
Je mettrai peut-être prochainement une vidéo, pour l'instant je suis en panne de logiciel de montage
(les trous font 3.17 mm pour donner l'échelle)

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A l'issue des découpes j'ai mesuré la température de la fraise avec mon thermomètre à palpeur cutané. On sent à peine une très légère tièdeur. Donc la fraise a travaillé dans de bonnes conditions

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[Armand]

Une autre CNC en construction

Comme je l'ai évoqué sur le post "achat/recherche", je vais développer ici la reconstruction de la CNC 3018 PRO que j'avais désossée pour réaliser celle décrite dans les pages précédentes et dont voici une photo avant qu'elle ne fut démontée

(je reprends ce que j'ai écrit sur l'autre post)
Avec cet ancien projet je n'ai finalement réutilisé que 1/4 environ du matériel de l'ancienne CNC 3018 PRO. Et en y regardant de près je me suis dit qu'il ne manque finalement pas grand-chose pour la faire fonctionner à nouveau.

Voici ce qui m'en reste:

Mais une fois qu'on a mis le pied dans l'étrier, la machine à idées se met à fonctionner et on veut aller un peu plus loin, puis encore un peu plus loin
Absolument pas rentable, j'en suis conscient , mais si la construction d'un avion peut apporter des satisfactions, je commence à retrouver ces mêmes plaisirs dans la construction mécanique.

Je pensais initialement la remonter simplement à l'identique. Il m'aurait suffi de découper dans du CTP de bonne qualité les pièces en bakélite d'origine que j'ai réemployées ailleurs et de racheter quelques pièces: 2 axes optiques de 10 mm pour l'axe x, ainsi qu'une tige filetée pour l'entrainement de cet axe.

Mais connaissant les caractéristiques limitées de cette machine, ce n'était pas très motivant.

Mis à part la surface de travail limitée c'était surtout la rigidité de l'axe z qui était pénalisante. C'est en découvrant sur une vidéo une solution qui semble satisfaisante pour contrer ce problème que l'idée d'amélioration est née.
(il a encore plus de jeu que j'en avais)

https://www.youtube.com/watch?v=2wmaL2CFXVI

On constate que la vis d'entrainement de l'axe z n'est absolument pas guidée en partie basse (elle est trop courte pour atteindre la base du chariot gris), Une vis plus longue et un guidage à cet endroit pourrait déjà compenser une partie du jeu dans les roulements linéaires de mauvaise qualité.

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Comme dans la vidéo ce guidage sera réalisé par une bague laiton filetée repercée à 8 mm, c'est suffisant. Avec l'expérience précédente j'ai constaté qu'un guidage trop précis de cette vis par roulement à bille risque de créer des points durs si l'alignement n'est pas parfait avec les axes optiques.

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[Armand]

Un autre point me chagrinait
Le support de broche était fissuré au niveau de la vis de serrage

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Même si ça tient encore ou qu'un collier entourant l'ensemble aurait pu résoudre le problème, on ne peut pas se satisfaire d'une telle solution lorsqu'on parle amélioration.

C'est l'impression 3D qui va apporter la solution (la pièce d'origine sort aussi d'une imprimante 3D). J'ai facilement trouvé sur thingiverse un fichier pour cette pièce (un peu différente) et au bout d'une petite quinzaine d'heures elle était réalisée

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Dans la vidéo précédente on voit aussi le remplacement des roulements linéaires d'origine par des pièces plus longues pour limiter le jeu. C'est avant l'impression de cette nouvelle pièce que je m'étais assuré que les roulements entraient légèrement en force dans les logements. Pour ce j'ai d'abord imprimé une pièce simplifiée (en vert) pour m'en assurer, avant de lancer l'impression définitive

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Voici côte à côte en gris l'ancienne pièce avec ses petits roulement et en bleu la nouvelle pièce avec un roulement 10 mm plus long. il va dépasser de la pièces et limiter le débattement en z, donc nouveau point à corriger, même si ce n'est pas primordial pour la découpe de pièces plates.

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Un dernier point concernant cette nouvelle pièce que j'ai été obligé de créer à cause d'une faiblesse de l'originale, qui a généré la fissure.
Lorsqu'on a imprimé quelques pièces en 3D, on peut constater en surface que la pièce grise avait été imprimée avec des parois de 1 mm d'épaisseur et un remplissage inconnu, même vide par endroits. Elle pèse 50g
Pour la nouvelle pièce j'ai réalisé des parois de 3 mm avec un remplissage de 60%. Elle pèse exactement le double, 100 g, espérons qu'elle aura une meilleure longévité
La voici en cours d'impression, c'est presque plein tout autour des 2 futures vis de fixation

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[Armand]

J'évoquais hier un perte de débattement en z provenant d'un roulement linéaire plus long que l'original.
Une seule solution pour compenser cette perte : modifier le chariot x

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Il n'existe rien de satisfaisant sur le net, j'ai donc choisi de partir du modèle existant (disponible lui sur le net) et l'agrandir. D'où ma recherche récente pour m'aider à modifier un fichier téléchargé.
Alfred a pu modifier cette pièce de la manière suivante, encore merci à lui.

- augmentation de la hauteur de la pièce de 20 mm ce qui permettra même davantage de débattement qu'avant
L'écartement de 20 mm supplémentaire des roulements linéaires de ce nouveau chariot va par ailleurs contribuer à réduire le jeu (moindre) provenant de la souplesse relative des axes optiques de guidage.

Et puisqu'on en est aux modifications, autant en profiter pour augmenter le diamètre des axes de guidage et passer de 10 à 12 mm pour plus de rigidité. J'ai commandé des nouveaux roulements et axes à cet effet. Leurs logements passent donc de 19 à 21 mm de diamètre avec une augmentation équivalente de l'épaisseur de la pièce à cet endroit.

Voici donc cette nouvelle pièce, à côté de l'ancienne. Ici aussi j'ai largement dimensionné lors de l'impression les parois à 3.5 mm et le remplissage à 60 %. On atteint un poids de près de 200 g après 23 h d'impression

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Comme les axes de guidage x ont pris de l’embonpoint, je vais donc pouvoir augmenter leur portée afin d'augmenter le débattement. En restant raisonnable cependant afin de ne pas perdre tous les avantages de l'augmentation de diamètre.

La longueur sera finalement dictée par la capacité de ma CNC actuelle pour découper les flancs AV et AR. J'ai retenu 420 mm (360 mm sur la machine originale).
En jouant aussi sur la pièce d’accouplement qui limitait le déplacement, je compte obtenir une longueur de découpe de 355 mm contre 272 initialement

rappel sur la photo ci-dessous de la limitation par la butée contre la pièce d'accouplement bleue. Pour y remédier le moteur sera déporté sur la droite par des entretoises comme je l'ai fait sur la CNC que je viens de construire (photo lorsque j'en serai là)

Pour avoir une idée de la taille de cette machine reconstruite, voici en comparaison les anciennes pièces bakélite, épaisses de 10 mm et les nouvelles qui seront en CTP 9 plis de 15 mm. Elle sera plus haute à cause des 20 mm de débattement z évoqué mais j'ai aussi rajouté 5 mm de passage sous la broche pour tenir compte de l'épaisseur souvent importante des martyrs qu'on utilise.
J'ai aussi élargi la base des flancs latéraux comportant les 6 vis de fixation sur les profilés V-Slot afin d'avoir une meilleure résistance au couple de renversement

Le chantier est maintenant en pause en attendant la livraison des pièces commandées

[Armand]

Mon matériel complémentaire n'est toujours pas arrivé, mais avec les pièces de l'ancienne machine et celles que je dois découper, j'ai de quoi avancer un peu.
Je voulais d'abord faire un essai de découpe de flanc latéral dans une chute de mélaminé de 16 mm pour tester les fonctions nouvelles de EstlCAM que j'allais utiliser, notamment la découpe de poches à mi épaisseur de matière.
En voici le résultat.

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Les poches en question servent à noyer les écrous dans l'épaisseur de la matière sur l'intérieur des flanc pour permettre au chariot X de venir en butée contre ce flanc, optimisant ainsi sa course.
De même on constate une grande poche rectangulaire en limite avant du flanc. C'est pour permettre le débattement du chariot Z, légèrement plus large que le chariot X, lorsque ce dernier vient en butée

Le résultat est concluant.
Pour les pièces définitives j'utiliserai finalement du CTP coffrage 18 mm 13 plis et non le CTP 15 mm évoqué initialement. Compte tenu des désoupes propres que j'arrive à obtenir avec ce matériau je sauterai la case peinture, tout en augmentant encore la rigidité (matériau vendu chez Leroy-merlin sous l'appellation CTP anti dérapant en 9 ou 18 mm d'épaisseur)
J'en parlerai un peu plus loin.

Mais auparavant j'ai commencé par réaliser le plateau coulissant. L'ancien en profilé alu de 15 mm d'une dimension de 300 x 180 mm (CNC 3018) est trop petit pour l'augmentation de la zone de découpe que je vais atteindre. J'ai donc choisi du mélaminé de 16 mm, comme je l'ai fait sur la CNC que je viens de réaliser. Ces panneaux ont l'avantage de garantir une surface bien plane et propre.
Ci-dessous l'ancien en alu et le nouveau

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Pour les percements dans ce plateau j'ai collé un plan imprimé à la surface pour une bonne précision

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Le voici vu de dessus

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et vu de dessous avec un montage provisoire des guides

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Le 6 trous en bordure de plateau recevront les mêmes inserts filetés que Jipé a utilisés afin de pouvoir y fixer facilement un second panneau mélaminé, de 13 mm celui-là, qui servira de martyr amovible. On pourrait aussi utiliser du MDF, mais je possède assez de mélaminé et ce matériau a fait ses preuves sur la CNC en service (voir vidéo plus loin).

[Armand]

J'attaque maintenant le châssis sur lequel va être fixé ce plateau coulissant.
Il est constitué latéralement des deux profilés V-Slot 2040 de l'ex 3018 et les flancs avant et arrière vont être découpés dans le CTP coffrage que j'évoquais. En les rallongeant par rapport aux flancs bakélite initiaux je vais gagner de l'ordre de 9 cm en course X.

Voici la découpe des ces deux pièces, dont la longueur est limitée par les capacités de l'actuelle CNC, mais aussi du fait qu'il fallait trouver un compromis de rigidité entre l'augmentation du diamètre de 10 à 12 mm des futurs guides X et leur longueur.

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et une petite vidéo (évitez de mettre le volume à fond, c'est bruyant )
https://youtu.be/h3U_6b8AFK8

Comme déjà évoqué ce matériau se découpe très proprement, sans bavures et ne nécessite plus de peinture.

Voici donc ce châssis assemblé

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Puis le plateau coulissant posé. J'ai rajouté 3 mm de CTP sous les guides pour avoir davantage de jeu entre le haut du châssis et la base du plateau (de l'ordre de 5 mm maintenant). Avec les 2 mm initiaux c'était un peu juste au vu des nombreux copeaux générés par les découpes.

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fixation du moteur Y

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J'ai mis des patins feutre sous les pieds pour absorber les vibrations

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Et comme rien n'est jamais parfait, j'ai constaté un décalage de 1.5 mm à une des jonctions flanc CTP - profilé V-Slot. Après vérification il s'agit d'une erreur de dessin de cette pièce en CTP, à qui il manque ce 1.5 mm sur un côté . Il n'y a pas d'autre conséquences qu'esthétique car les trous sont au bon endroit. Je vais donc m'en contenter.

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Le 3° CNC que je construirai sera parfaite, promis

[Jeanmi]

Si j'ai bien compris Armand, il faut être muni d'une CNC pour construire sa CNC ??? Je sens que mon projet va devenir un tantinet compliqué