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Et si nous parlions Usinage Commande Numérique !!

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Ecrit par Bernard Laplanche dans Activités communes le 11 août 2010

Au club, il y a deux ans de cela, un copain annonce : « J’ai un truc qui encombre mes placards, peut-être ça pourrait servir au club ». Dans ces cas là, en général, il s’agit d’un gars qui a envie de faire le ménage dans sa cave ou son garage. En fait il s’agissait d’un ensemble issu de la Sté StepFour, Sté autrichienne qui a été à l’origine de la fourniture de petites machines de fabrication pilotées par un contrôleur numérique et destinées à des artisans, des petites entreprises voire plus tard à des particuliers. Cet ensemble comprend une fraiseuse et une machine à découper au fil chaud. Bon ce n’est plus de toute jeunesse et c’est même un peu vieillissant à l’heure de l’Usinage Grande Vitesse et des PC pilotés sous Windows en multitâches mais quand même un grand merci à Olivier (Olivier Lepape pour le faire rougir un peu !!).

Cette machine (la fraiseuse, le fil chaud bof bof !) a été installée, configurée, réglée et même modifiée pour l’améliorer un peu. C’est-à-dire qu’elle est complètement opérationnelle, c’est avec elle qu’on a usiné toutes les pièces des 4 planeurs Harbinger, projet initialisé par Michel Malabat.

Elle a suscité de nombreuses remarques/questions, en fait toujours les mêmes et qui reviennent régulièrement :

  • Ouah, super je vais pouvoir faire des pièces au micron !
  • Beurk, y'en a marre de l’informatique !
  • C’est super pour faire des pièces en grandes séries !
  • Comment qu’on fait ?
  • J’ai envie d’un Tagazou en bois, tu t’y mets quand et tu me le livres quand ?
  • Oui, mais ma femme elle fait des cakes avec son robot de cuisine !!!

Ces quelques lignes pour préciser ce qu’on peut attendre d’une telle machine au club.

En premier lieu, il faut bien préciser que l’opérateur n’a pas été fourni avec, donc il faudra vous impliquer si vous souhaitez obtenir un résultat. Ce résultat étant normalement un ensemble de pièces usinées dans un matériau qui n’est évidement pas disponible au club, il faudra vous en munir en quantité suffisante.

1) Analyse globale :

La démarche à suivre peut être définie comme :

  • Idée, conception de l’objet.
  • Dessin, tracé aux cotes de la pièce.
  • Définition des conditions d’usinage (matière/outil).
  • Définition des contours à usiner.
  • Préparation de la machine (outil, initialisation, ...)
  • Préparation de la matière première.
  • Fixation de la matière.
  • Opération d’usinage.

2) Le rôle de la fraiseuse :

Si l’idée, la conception de la pièce (ou des pièces) vous appartient complètement au plan intellectuel, on passe par une étape de dessin qui doit rendre une géométrie aux cotes exactes de toutes les zones à usiner. C’est ce dessin qui est fourni à la fraiseuse et qui l’alimente en termes de formes et de dimensions. C’est à partir de là qu’elle intervient, en fait c’est uniquement un système d’usinage, pour réaliser les opérations suivantes citées.

3) Le système, ses composantes :

  • Et si nous parlions Usinage Commande Numérique !!Une table de fraisage C’est un plan de travail sur lequel on bride la matière à usiner et au dessus, une broche porte-outil qui est pilotée sur trois axes : X, Y, Z par des moteurs pas à pas.

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  • Un contrôleur numérique Il commande les trois moteurs pas à pas de positionnement des axes et peut aussi commander la broche si elle est équipée d’un moteur à courant continu.

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  • Un PC Il supporte le logiciel qui va servir à préparer tout l’usinage et à piloter le contrôleur.

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4) Plus concrètement :

Le dessin de la pièce est réalisé à l’aide de n’importe quel logiciel de dessin capable de fournir un fichier de dessin vectoriel en 2D et au format DXF (genre Autocad, TurboCad, ...).

  • Pas de fichier JPEG, BMP, ... ce sont des fichiers pixel.
  • En 2D, pas d’usinage 3D, le contrôleur travaille en 2 axes et demi. Les deux axes X et Y en simultané et l’axe Z indépendamment.
  • C’est le format DXF qui donne les meilleurs résultats pour transférer du dessin (Attention : le format DXF existe en différentes versions et certains logiciels génèrent du DXF de mauvaise qualité qui pose problème).

5) Le logiciel StepFour :

Il tourne sur un PC sous DOS 6.22 !!! Eh oui, ça existe encore. Logo2-8051c

Après import du fichier graphique, il détecte AUTOMATIQUEMENT TOUS LES CONTOURS du dessin. Il ne comporte aucune commande pour modifier le tracé et définir les éléments géométriques devant être usinés.

Les opérations à réaliser successivement sont :

  • Sélection de la matière et de l’outil. Le logiciel propose des conditions de coupe : Vitesse de rotation de la broche et Avance en contournage et en pénétration en Z.
  • Définition des points de référence : Origine absolue, Point de dégagement de l’outil et Origine de la géométrie pièce.
  • Caractérisation des contours : Extérieurs, Intérieurs, Perçage.
  • Définition du sens de parcours du contour :CW ou CCW. En français : Clock Wise ou Counter Clock Wise et en techno d’usinage en « Repoussant » ou en « Avalant ».
  • Définition de l’ordre d’usinage des différents contours.

Bien sur une commande permet de simuler l’usinage à l’écran et pour finir une commande lance l’usinage.

6) L’aspect matériel :

Choix et montage de l’outil fraise. On utilise des fraises 2 lèvres en carbure monobloc de diamètre 1mm à 3mm et à queue cylindrique de 3.17mm. Elles ont une taille « diamant » ou « hélicoïdale » suivant le matériau à usiner.

Montage de la matière à usiner. La broche (Proxxon pour l’instant) développe 100W, on est donc limité en terme de matière usinable :

  • Bois jusqu’à 8mm d’épaisseur
  • Epoxy jusqu’à 3.2mm
  • Alu jusqu’à 3mm
  • Laiton et autres aciers blindés ... ??? pas testé 

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Le porte-pièce est équipé de brides et est pré-percé pour fixer les formats standards de balsa et ctp : 100mm et 310 mm de largeur. Il est en bois, ce qui interdit toute forme de lubrification de l’usinage !

7) Les résultats obtenus :

En fait c’est un système de FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) qui met en œuvre une fraiseuse légère (très légère !!) donc classiquement, la production industrielle nous l’a appris, c’est un moyen orienté : fabrication unitaire ou petite série.

Les caractéristiques mécaniques de la machine laissent espérer une précision absolue et en répétition de l’ordre de 0.1 à 0.2mm voire pire.

Ce n’est pas très brillant mais c’est directement lié aux jeux de fonctionnement et surtout aux flexions qu’on trouve tout au long de la cinématique de la machine.

On obtiendra les meilleurs résultats en limitant les efforts sur l’outil pendant l’usinage. Cet effort est directement issu de la matière usinée, de son épaisseur et de l’avance de contournage. En diminuant l’avance, évidemment, c’est plus précis, c’est plus beau, mais c’est aussi plus long !! Il faut savoir ce que l’on veut !!

8) Donc :

Au club, on imagine que les personnes intéressées et/ou ayant un projet de construction qui pourrait passer par cette fraiseuse pourraient y accéder suivant les modalités :

  • Suivre la formation proposée par le club. Un samedi matin doit suffire si vous avez quelques notions d’usinage et de manipulation d’un logiciel.
  • Fournir les fichiers de dessin des pièces à usiner.
  • Fournir la matière première.
  • Être responsable vis-à-vis de la machine (casse, usure, nettoyage, ...)

 

Ca c’est l’outil de nettoyage qu’il ne faut pas oublier !!

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Pour être plus gentil et compréhensif, on pourra toujours vous aider (sauf dans la prise de responsabilité !!!) dans la mesure où vous vous impliquerez sérieusement.

N’hésitez pas, contactez nous, cette machine est disponible à l’ensemble des membres du club.

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