CNC-SentierBattu/Modedemploi

Un pad est en cours pour documenter les étapes d'utilisation de la CNC : http://etherpad.pingbase.net/recapRouteurCNC

Cette machine peut faire deux types de tâches :

du fraisage ou de la découpe

Produire du gcode pour la CNC

Préparation des fichiers svg

• Attention à prendre en compte le diamètre de l'outil qu'on va utiliser pour l'usinage. Voir la page Inkscape
• On peut optimiser l'ordre d'usinage des pièces en "rangeant" les formes dans l'ordre que l'on souhaite avec différent calques ou à partir de l'éditeur XML d'inkscape. Voir la page Inkscape
• Laisser une marge au moins équivalente au diamètre de l'outil autour des formes à fraiser (propriétés du document > redimensionner la page au contenu > marges)
• Pour les perçages on pourra les simuler via des cercles de rayon 0.1mm.

Créer le gcode

On a plusieurs outils à notre disposition pour générer un Gcode, sont répertoriés par préférence.

L'outil bCNC

bCNC est le logiciel multifonction, il travail le gcode, l'envoie à la machine, permet le contrôle de la machine à distance.
Bref c'est maintenant LE logiciel incontournable pour l'utilisation de la CNC.

• Utilisation: 2D, 2.5D, 3D
• Il lit: du gcode, du dxf, du png, du midi (le svg et le stl sont en cours de développement)
• Il sort: du gcode, un usinage

Voir la page bCNC

Les solutions de rechanges

L'outil Dxf2gcode

C'est un logiciel écrit en python plutôt ergonomique il est plutôt efficace et simple d'utilisation.

• Utilisation: 2D
• Il lit: le dxf
• Il sort: du gcode

Voir la page Dxf2gcode

L'outil GcodeTools

C'est un plugin directement associé à inkscape.

• Utilisation: 2D
• Il lit: du svg
• Il sort: du gcode

On attend un mise à jour pour l'utilisation des gcodetools pour la CNC
Il peut servir à générer des gcodes particuliers sur inkscape.

L'outil Fabmodule

Il sert principalement pour faire des objets en 3D, via une lecture en niveau de gris d'une image png.
Il est obsolète pour la découpe et la gravure (on préférera bCNC ou dxf2gcode).

• Utilisation: 2D et 2.5D
• Il lit: Le png et le svg
• Il sort: du gcode

Voir la page Fabmodule pour la fabrication

Utilisation de Cura

L'idée était d'adapter un gcode prévu initialement pour l'imprimante 3D à la fraiseuse.

• Utilisation: 3D
• Il lit: du stl
• Il sort: du gcode

Le process est plutôt complexe, et les paramétrages de l'usinage sont plutôt compliqués, cela demande une bonne prise en main de la fraiseuse initialement.
Il est préférable de travailler avec les fabmodules.
Il demande l'utilisation des programmes: Cura, Sed et bCNC

Voir la page Cura pour Sentier Battu

Nettoyer la grille de l'aspirateur à copeaux

A l'entrée de celui-ci, déboiter le flexible pour s'assurer que rien ne fasse obstacle à l'aspiration

Allumer et connecter la machine

• Les boutons rouges sur la machine et sur l'armoire circuit doivent tous être relevés
• Appuyer sur le bouton rouge sur la façade de l'armoire.

On peut préparer notre découpe.

Lancer une découpe

La première étape, c'est d'ouvrir bCNC ou Pronterface, qui sert à piloter la machine et lui envoyer le gcode

Pronterface pour manipuler Sentier Battu

1. Une fois Sentier Battu allumé, on connecte la machine en appuyant sur le bouton "connecter" en haut.

Ensuite, on va chercher les zéros des axes X et Y

Faire les zéros

1. Aller chercher les fins de courses en X et Y (home de ces deux axes) avec le "joystick" de pronterface. On ne fait pas encore le home de l'axe Z, parce qu'on le détermine en fonction du matériau qu'on utilise.

Fixer la planche sur le martyr

1. Fixer la planche à usiner sur le martyr, la visser au moins au 4 coins.

Définir son point de départ, son zéro

1. A l'aide du joystick, on va positionner la fraise en x et y à l'endroit où on veut démarrer.
2. Mesurer à l'aide d'un mètre de combien on doit descendre en Z approximativement pour toucher la planche
3. Ensuite, envoyer la commande M05 pour dire à la broche qu'elle s'arrête (sinon elle ne voudra pas démarrer)
4. Puis envoyer M03 S255 pour faire démarrer la fraise à la vitesse de 24000t/m (=255 pwm)
5. Une fois la allumée, on positionne la fraise en Z petit à petit, le but : effleurer la surface de la planche.
6. Quand on y est, on appuie sur le bouton "get position" ou on envoie la commande M114 pour savoir où on se trouve en X,Y,Z
7. On peut arrêter la fraise en envoyant M05
8. Puis, notre Z étant maintenant positionné, on valide ce zéro/point de départ dans pronterface en envoyant la commande G92 X0 Y0 Z0.

Lancer le gcode

Maintenant qu'on a le zéro, que la fraise est montée et que notre planche est fixée sur le martyr, on peut se lancer !

1. On charge le gcode avec "charger un fichier"
2. On démarre la broche avant le lancement en envoyant M3 S255,
3. Puis on appuie sur imprimer pour lancer le gcode !
4. La découpe est lancée, on va maintenant à droite de la machine pour lancer le démarrage de l'aspirateur

Et c'est parti...

Suivi pendant l'usinage

• A tout moment, on peut faire pause en cliquant sur pause !
• Si on constate que la vitesse est trop élevée et qu'on risque de casser la fraise, on peut envoyer : M220 S50 (S50 pour 50%) pour réduire la vitesse d'usinage de tant...
• Porter un casque, ça préserve les oreilles

Exemple de Paramètres de coupe

Matériaux	Épaisseur	Opération	Passe(s)	Outil	V [mm/s]	RPM (tours par minute)	Remarque
SPRUCE CP épicéa	12mm	Découpe	1	531-0300	5	2350	Un peu juste par rapport à la profondeur utile de la fraise
CP Bouleau 15mm	15mm	Découpe	2X7.55	531-0300	10	24000	Vitesse experimentalement ajustée...plus rapide possible?
Aggloméré	18mm	Découpe	2X9	531-0300	10	24000
CP (bouleau?)	8.5mm	gravure	1 x -3mm	531-0300B(fraise de coupe)	10	24000
CP (bouleau?)	8.5mm	découpe	1 x -9mm	531-0300B(fraise de coupe)	10	24000
CP bouleau dispano	15mm	gravure	1 x -1.5mm	802-0600B(fraise de finition)	5	24000	bords très sales

SPRUCE Contreplaqué épicéa 12mm : V = 300 mm/min

Réglage des Paramètres Machine

Comment ça marche: Globalement on fait tourner une fraise très vite pour venir "gratter" le matériel avec une sorte de lame aiguisé (la fraise). Ce qui fait la découpe est ce qu'on appelle la vitesse de coupe: c'est la vitesse linéaire d'une dent. Sois la vitesse de rotation multiplié par le rayon de la fraise. Cette vitesse va générer des concentrations de contraintes dans le matériel, qui vont déclencher la rupture de ce dernier. On va donc chercher à optimiser cette vitesse, puisque plus elle est grande mieux c'est, contrepartie ça chauffe, donc ça casse la fraise... (D'où l'utilisation de lubrifiant dans l'usinage des métaux)

Point sur l'état de surface: c'est l'état global des petites découpe de la fraise (cf photo). Il est donné directement en fonction du nombre de dent et du diamètre de la fraise. (diamètre plus petit => plus petit creux entre les coupes et nombre => plus petit intervalles de temps entre les coupes)

Plusieurs paramètres dépendants sont disponibles, il est important de les maitriser pour une bonne utilisation de la machine, on les choisis dans cet ordre:

• Le choix de la fraise
  • Le Type: Définit par sont nombre de dents et sa forme géométrique.
    • Le nombre de dents caractérise l'état de surface au détriment de la température. (on remarquera que les fraises une dent ont généralement des micro-dents sur les côtés,ce qui est bien utile).
    • Sur la forme il existe autant de fraise que de procédé de fabrication. A plateforme C nous utilisons des fraises dites d'ébauche qui sont adaptés à beaucoup de procédés, mais donc de moins bonne qualité dans des domaines précis. Pour la découpe il est préférable d'utiliser des fraises à rainurer droites mais qui coutent cher. Il convient de faire plusieurs passes surtout avec des outils d'ébauches (la lame étant à la base de l'outil et non sur les bords).
      
  • Le Diamètre: d (mm): En général un diamètre grand est très utile (cas particulier pour les composites donc le bois), il augmente mécaniquement la vitesse de coupe (cf plus haut), donc facilite la coupe en général, de plus l'outil est plus résistant à l'usure et à la flexion (cf plus bas) car plus gros, il aussi tient mieux à la chaleur.

  Cas des composites (bois, fibre de verre ...) : Un diamètre trop grand peut arracher les fibres du bois. Et le sens de coupe par rapport à la fibre influe aussi le résultat. En effet *:il peux modifier sensiblement l'état de surface et créer des vibrations ou coefficients de contraintes supplémentaires sur l'outil et donc le fragiliser lors de la coupe.

• La vitesse d'avance : V (mm/min) (max: 3 000 mm/min)

  Elle caractérise la vitesse d'avance de l'outil dans le matériel. Il est important de bien la régler en fonction de la vitesse de coupe.

  Une vitesse trop faible, demande à l'outil de couper de plus gros copeaux et donc fatigue l'outil voir l’empêche de tourner.

  Une vitesse trop grande, effectue plus de petites coupes et donc chauffe plus (c'est aussi valable pour un nombre de dents élevés). De plus lors de l'avance, l'outil travaille en flexion (appui entre le matériel et le bas de l'outil) ce qui est susceptible de casser l'outil !!

un tableur listant des problèmes et les solutions associées

• La vitesse de rotation : N (tr/min) (max: 24 000 tr/min)

  Elle se calcule généralement avec la formule suivante.

  N = 1000 * Vc / (d * Pi)

  La vitesse de coupe varie suivant le matériaux les passes, voir ce fichier

  Si vous diminuez l'avance, il faut diminuer la vitesse de rotation, pour éviter de brûler le bois.

Après ces points théoriques, la pratique peu en être différente, c'est pourquoi suivant les problèmes rencontrés des démarches peuvent être faites.

Voir tableur =>

Formule pour les calculs

D'après le fabriquant des fraises taptools on a File:calculsVitesse.ods.zip

Ressources

Site dédié sur le bois

Comportement à l'usinage du bois de clones de peupliers