Fraiseuse CNC : Premiers pas, premiers copeaux

Et voila, profitant d’une semaine tout seul à la maison, j’ai terminé mon projet de fraiseuse CNC dans les cartons depuis bien trop longtemps. C’est ballot d’avoir attendu autant, car il restait finalement très peu de travail pour finaliser le projet. Bref, ça fonctionne, et c’est une immense satisfaction.

Retour d’expérience

Les spécifications de la machine sont :

Moteur NEMA 23 de 3A par phase, alimentés à 40V.

  • x exploitable : 640mm
  • y exploitable 1180 mm
  • z : ~100 mm

Je ne m’étend pas sur ce qui fonctionne bien, je pense que le plus intéressant c’est surtout ce qui va moins bien, les erreurs que j’ai commise et que j’espère vous éviter.

Rigidité et poids

Je n’avais pas saisi le sens des nombreuses découpes intérieures que l’auteur des plans à prévues et que j’avais mis sur le compte d’un souci d’esthétique.

J’ai donc construit « massif », d’abord pour me faciliter la vie, car je l’ai construit avec des outils électro portatifs de base, et en même temps parce que je pensais gagner ainsi en rigidité.

Le problème est que pour ce type de machine, le poids des parties mobiles conditionne directement les capacités d’accélération, ainsi que les vibrations engendrées par les changements de direction. En construisant plus massif que les plans originaux, j’ai un portique qui doit largement peser 50 ou 60 kg, ce qui explique pourquoi, même avec une alimentation très musclée (42V) et des moteurs relativement puissants, mes vitesses restent modestes. Je suis même contraint à brider l’accélération nettement en dessous des capacités des moteurs, pour limiter les secousses dans la machine.

La vitesse de déplacement linéaire de chaque axe est de 3000 mm/min avec des accélérations de 250 mm/s². Les moteurs supportent 3500 mm/min, mais j’ai préféré garder une marge de sécurité pour ne pas perdre de pas.

Les vis à billes chinoises assurent un fonctionnement fluide et sans jeu perceptible dans les mouvements hors matière, mais, la rigidité en revanche n’est pas totalement satisfaisante. C’est particulièrement le cas de l’axe Z qui est mal conçu et est beaucoup trop souple. La conséquence, c’est que je suis limité pour le moment à des profondeurs de passes de 0,5mm avec les fraises de 6 ou 2 mm avec les fraises de 3. Au delà, la précision des découpes se dégrade significativement. Une des premières taches sera donc d’usiner un nouvel axe Z, dans du MDF en changeant la conception, ou mieux, dans une plaque d’alu.

Fin de courses

Tout à ma joie de voir la machine bouger, j’ai lancé les premiers programmes de découpes, dès que cela à été possible, c’est à dire avant d’avoir pris le temps de câbler des switchs de fin de course. En pleine découverte de l’engin, entre les erreurs dans les parcours d’outil et les réglages des moteurs pas au point, la machine est venue chercher ses butées un peu trop souvent. Il y a eu pas mal de casse qui aurait pu êtres évitées. Sur des pièces en MDF que j’ai du refaire, et coupleurs de moteur Z pété. A l’avenir, on ne me reprendra plus à démarrer une machine à commande numérique sans la sécurité qu’apporte les switchs de limite.

Gestion de la poussière

Autre point que j’avais sous-estimé : la gestion de la poussière. Mes premières découpes ont été faites dans du médium, avec un aspirateur tenu à la main et un aspirateur sans sac. J’en ai mis partout dans le garage, et surtout, plein les vis à bille et les roulements… J’ai tenté de placer l’extraction de l’aspirateur à l’extérieur, et de retirer les filtres. Erreur qui a été fatale à l’aspirateur qui a rendu l’âme après quelques heures. J’ai donc du racheter un aspirateur, que j’utilise avec sac pour le moment et qu’il faudra vite que je l’équipe d’un séparateur cyclonique parce que les sacs, ça coûte cher et ça se rempli très vite… C’est une réalisation qui fera l’objet d’un futur billet.

J’ai également équipé la broche d’une semelle aspirante pour venir attraper la poussière juste autour de la fraise. Un article viendra par la suite pour détailler ce chantier.

Vitesses de coupe

Ensuite, j’ai beaucoup tâtonné dans la recherche de vitesses de coupe convenables. Au début, de peur de faire des bêtises, j’ai eu tendance à vouloir faire fonctionner la machine lentement, et à régler la broche à fond. Mega boulette. La vitesse de coupe est liée à la vitesse de déplacement de la machine et à la vitesse de rotation de la fraise. Or, avec une défonceuse comme broche, on tourne nécessairement très vite, et donc, il faut bouger très vite.
Après avoir brûlé plusieurs fraises, et fait quelques recherches, j’ai fini par comprendre que dans du MDF, il faut régler la broche au plus bas et aller assez vite. Typiquement, mon réglage actuel est une vitesse de déplacement de 2000 mm/min pour une vitesse de rotation à 15.000 rpm pour des fraises de 6mm. Pour les fraises de 3, je pousse la vitesse à 2500/2800 mm/min.

En conclusion, il reste quelques petites choses à optimiser pour avoir une machine qui fonctionne de manière fiable, et sans nécessiter 30mn de préparation à chaque découpe, mais c’est déjà une belle réussite à ce stade.

Premières réalisations

Le blason de l’ASM (Club de rugby Clermontois), usiné dans une porte de cuisine de récupération. C’est du chêne de 25mm, donc un bois assez dur mais n’a pas posé de problème particulier pour l’usinage. Telle que vous le voyez sur la photo, il est brut d’usinage, avec une fraise helicoïdale de 3mm. Le résultat est beaucoup plus propre qu’avec le MDF pour lequel un ponçage est indispensable. Je prend des petites passes, il m’a fallu près de 45min pour usiner cet objet.

Rangement piles

Une plaque pour ranger des piles AA et AAA en position verticale. Usinée dans une planche de MDF de 15mm, avec une fraise hélicoïdale de 6mm.

Une maisonnette dont les plans peuvent être téléchargés sur le site de MakeCNC. Découpée dans du MDF de 6mm avec une fraise de 3. Les tuiles du toit sont faites avec une fraise à en V à 60°.  Un usinage qui a duré 2 bonnes heures.

 Des engrenages involutes . L’utilisation de fraises de 3mm limite le diamètre des roues dentées à un minimum d’environ 3cm. Le matériaux est du parquet flottant. C’est une matière qui me parait avoir des propriétés très intéressantes : la composition est similaire au MDF, mais avec une densité bien plus élevée, et donc une dureté importante. De plus, la présence des couches de PVC permet de réaliser des coupes très propres.La contrepartie est probablement une usure importante des fraises. A confirmer avec le temps.

  1. Qui ne saute pas n’est pas auvergnat !
    Vive l’ASM … et le travail du bois !

  2. Bonjour, je découvre aujourd’hui votre blog. Construire cette fraiseuse nous interesse beaucoup . Où vous êtes vous procurer les plans? et quel système de pilotage utilisez-vous.Merci de votre réponse. Daniel CORNU à Bormes les-Mimosas (Var) Allez le RCT) pour le club des petits bateaux de la pointe du gouron (maquettes) dc.mimosas@wanadoo.fr

  3. Thibault Dassier

    Bonjour cette machine a l’aire de faire de super découpe. Je suis actuellement a la recherche d’une cnc fraiseuse a acheter et je voulais savoir si vous la vendiez ?

  4. roussel Stéphane

    Bonjour l auvergnat je suis aussi cnciste… j habite issoire je suis tombe sur ton forum par hazard, j ai vu ta cnc qui est vraiment sympa de conception

    J ai vu aussi que tu construisait uneimprimante 3d chose que j envisage de faire

    Je suisd issoire et j aimerai te rencontrer pourechanger quelques idees…je te laisse mon mel rousselstephane@hotmail.fr

    J esperes a bientot

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