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Usinage numérique

CNC 3040z


Introduction
Phase préparatoire
Premiers essais
Automate Arduino rajouté
Conclusion

Maj : 22/02/16

Abstract :
I'm preparing installation of my CNC (computer numerical command). Many things are to be put in place before the first check. I'm a complete newbie.

 

Résumé :
Je prépare l'installation de ma CNC (commande numérique par ordinateur). Beaucoup de choses doivent être mises en place avant la première utilisation. Je suis un débutant complet.

 

cnc  Introduction

Mais pourquoi s'embarquer sur une CNC ? C'est très simple, je n'y connais absolument rien et je ne voulais pas laisser ce trou béant. J'ai tout à découvrir, des bases de l'usinage à l'apprentissage de tous les outils logiciels inconnus.
Mon utilisation future sera de modéliser diverses pièces inutiles (par exemple des engrenages "en bois", sur MDF, panneau de fibres à densité moyenne)  pour commencer, évidemment des circuits imprimés avant d'attaquer les blocs d'aluminium sous lubrification.
J'ai choisi un modèle au puissant moteur de 800 watts refroidi par eau pour préparer l'avenir.
J'ai beaucoup hésité entre les deux modèles 3020 et 3040 (cela représente la taille utile usinable, 30*20 cm ou 30*40 cm).
La petite était plus facile à ranger dans le bureau, mais j'ai fini par choisir la grande, même si je n'ai aucune idée pour de si grandes pièces.
La phase préparatoire consiste à réaliser un meuble à roulette sur mesure pour poser tous le matériel.
La première pièce est encore bien loin de sortir !

 

 

arduino  Phase préparatoire

Arrivée du colis par DHL 3 jours après paiement Paypal, fin mars 2014. J'ai choisi la solution "envoi depuis le dépôt d'Angleterre" qui a déjà toutes les taxes et douane acquittées. L'envoi direct de Chine est une loterie pour le prix final.
La sélection du vendeur s'est faite d'après les offres de Alibaba, ce site offre une bonne sécurité, les vendeurs enregistrés sont réputés fiables. J'ai contacté tous les vendeurs potentiels et fait ma sélection après de longs échanges de mails pour sélectionner celui qui me paraissait offrir le meilleur produit et disponible en dépôt européen.
Le choix est délicat car chacun propose des produits légèrement différents sous des appellations voisines. Il faut voir la puissance moteur, son refroidissement, la qualité des vis à billes, l'unité de commande entre autres.

Il n'y a pas tous les modèles disponibles, je voulais le quatrième axe, cela n'a pas d'importance, je complèterai plus tard quand je commencerai à savoir utiliser les trois premiers.

Mon prix final rendu, sans surprise, un peu plus de 1000 €. La machine a été livrée en trois jours, fin mars 2014.

Ouverture du carton de 40 kg, très bon emballage, renforcé par des panneaux de contreplaqué, servos emballés à part. Aucun choc.

Déballage sur un coin d'un bureau libre.

Tout est bien emballé, il n'y a aucun papier ou dvd, mais l'assemblage est totalement intuitif.

Installation des servomoteurs, nettoyage et découverte pendant deux heures. Très bonne impression du produit, mais surprise, la machine pue horriblement, cela doit provenir de la graisse chinoise des trois vis à billes. Il faut l'éliminer au maximum pour regraisser guides et vis avec de la graisse inodore de qualité, mais les billes ne sont pas accessibles sans un gros démontage.

Mon bureau sent maintenant le vieux garage !

Le meuble à roulette est construit sur mesure (3 panneaux Bricodépot, Epicéa massif lamellé collé 200*60*1.8).
Il reste des chutes pour réaliser le sur-meuble anti poussières à venir. La largeur de 60 cm est un peu faible, il aurait fallu 65 pour que la chenille ne touche pas en position extrême, mais  elle est imposée par le format normalisé des panneaux choisis. Cela compliquera la réalisation de la partie supérieure

...

L'unité de commande

L'alimentation

(je n'ai pas trouvé la documentation)

L'interface DB25

YOOCNC-450JKB (Je recherche le schéma !)

Le contrôleur de spindle (moteur 800 W refroidi par eau, entrainant la fraise)

Nowforever D100S1S5B

Il est facile de trouver sur le net la documentation complète (121 pages) du modèle E100 qui semble très voisin, mais pas celle du D100 ?

Les contrôleurs des 3 axes de chez YOOCNC

YOC335

 

 

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arduino  Premiers essais de mise sous tension


Pour me familiariser avec la machine, j'ai commencé par réaliser un support de crayon monté sur piston à ressorts, en remplacement des fraises. Sans cela j'aurai fait beaucoup de dégâts en tâtonnant. Le tracé du G-Code se fait sur une feuille de papier, la vraie gravure n'interviendra que quand j'aurai mieux compris les paramètres.
J'ai rajouté deux bandes en inox percées de trous sur les boulons du moteur, ce qui me permet d'installer en premier le crayon télescopique indispensable pour débugger.
Ces supports recevront aussi par la suite :
 Caméra pour un gros plan sur l'usinage.
 Laser de découpe (mes essais actuels sont insatisfaisants, je n'arrive à rien avec 300 mW)
 Tête d'impression 3D (problèmes : le plastique fondu sent mauvais, toutes les poussières sont attirées, le résultat n'est pas fameux sans enceinte hors poussières)
 Relevé de profil d'objets avec laser en rajoutant un quatrième axe pour faire tourner la pièce.
 Embout d'aspiration.
 Lubrifiant de coupe (ce n'est pas pour demain !)
 Tachymètre de contrôle pour déceler la charge du moteur,

J'ai installé un bon radiateur de wartercooling mis en série avec la pompe et le moteur.
Après les premiers paramétrages de Mach-3, essais en récupérant quelques exemples basiques et en écrivant le G-Code à la main.

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arduino  Automate Arduino rajouté


Surprise, j'ai bien paramétré les ports comme indiqué sur la documentation, les trois axes répondent aux commandes mais pas le moteur de broche dont je n'arrive à régler vitesse et sens qu'en manuel sur le boîtier de commande.
Devant ce mystère, démontage du boîtier et constatation que le VFD n'est absolument pas relié à l'interface DB25 !
Il était donc normal que les commandes G-Code de broche et de pompe à eau ne soient pas interprétées…

La lecture de la documentation Forever et un peu d'électronique pour relier l'interface DB25 au VFD permet de tout remettre en ordre.
Un Arduino fera le travail en veillant à la sécurité afin qu'un ordre de changement de sens de rotation ne soit pas envoyé au moteur lancé à pleine vitesse.
Des capteurs mesurent la température de l'eau en entrée et sortie de moteur. La vitesse de pompe est régulée et le programme lance la pompe avec la broche, en ne coupant la pompe que quand le moteur arrêté est bien refroidi.
D'autres capteurs mesurent les températures de composants électroniques afin de réguler les ventilations.
Il n'y a plus à se soucier de la pompe à eau dans le G-Code, la gestion est automatique.
Il serait inutile de faire tourner la pompe au débit maximum pour un très faible échauffement du moteur, par contre il ne faut pas l'oublier, et si le différentiel de température d'entrée sortie d'eau dépasse quelques degrés, ou que la température du liquide dépasse d'une dizaine de degrés la température ambiante, une alarme doit signaler le problème puis arrêter le travail au palier supérieur.

Je détaillerai la carte ultérieurement. En résumé, un Arduino affiche en 4 lignes 20 caractères les températures et se charge de piloter en sécurité moteur de broche et pompe à eau suivant les commandes du G-Code et règle aussi les ventilateurs.
Les capteurs sont des Dallas DS1307.

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arduino  Conclusion


J'utilise Eagle pour réaliser les circuits imprimés, mais je n'ai pas la pratique de Solidworks pour modéliser les pièces. Le dessin étant fait en DXF, il faut ensuite définir les parcours et actions des outils dans Cambam pour créer le fichier d'usinage vers Mach3.
Ces deux derniers éléments de la chaîne ont de multiples paramètres que je ne maîtriserai pas avant longtemps, mon parcours d'ingénieur en électronique ne m'ayant jamais confronté à l'usinage.

Tout reste à faire, mais nos nombreux voyages font que la première petite pièce ne sortira pas avant longtemps.

Ma motivation n'est pas de produire des pièces mais de découvrir des techniques que j'ignore, la fraise n'est pas encore à remplacer le crayon télescopique.

 

En 2018, j’ai revendue ma machine qui dormait sous la poussière et elle a enfin son nouveau maitre qui l’exploite enfin avec talent.

 

© Christian Couderc 1999-2019     Toute reproduction interdite sans mon autorisation


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