Sciences pour tous vous propose des réalisations en électronique, optique, astronomie...

CNC 3040 3 axes

English version

(Difficulté : ** moyen)

Vidéo de la gravure d'un texte sur la tôle d'aluminium

Vidéo de la gravure d'une plaque de contreplaqué

Vidéo de la découpe d'une face avant tôle d'aluminium et composite

Pour réaliser une CNC (fraiseuse numérique) 3 axes, nous avons acheté chez AliExpress (pour 380€) la mécanique nue d'une CNC 3040 avec 3 vis à billes, avec les coupleurs mais sans moteurs, sans broche, sans câbles ni le boîtier de commande :
cnc01.jpg

La machine (montée) rentre dans une boîte de 610 x 485 x 395 mm.
Son volume de travail annoncé est de 400 x 300 x 55 mm.
En pratique, il fait 390 x 288 x 55 mm.

Nous avons rajouté :

robot42.jpg (Rappelons que le Gcode est le code standard en format texte utilisé en CAO pour piloter les machines outils numériques, il décrit les déplacement en X, Y, Z...)

cnc02.jpg
.
Sur la photo ci-dessus :
Nous utilisons la version gratuite (réservée aux amateurs) de Fusion 360, le logiciel de CFAO d'Autodesk pour la conception 3D.
Attention : la version gratuite est limitée : certaines opérations : Orientation d'outil, Enrouler le parcours d'outil... les vitesses élevées... sont réservées à la version payante.
Fusion 360 permet la conception d'objet en 3 dimensions. (Extrusion, Révolution, Soustraction...) et permet la fabrication de ces objets : par exemple, en fraisage, on définit le bloc dans lequel on veut découper notre pièce, l'axe de l'outil...
On peut découper en 2D (contour d'une tôle ou d'une planche). On peut sélectionner un outil (métrique ou pouce) : diamètre...
On définit la hauteur du bas du modèle.
On définit la profondeur des passes.

1er Exemple de conception :
cnc03.jpg Le code machine est généré !

Nous rappelons que le code machine est du G-code et qu'il peut être facilement consulté ou modifié avec un éditeur de texte comme Notepad.

cnc04.jpg


2e Exemple de conception : Détourer une façade en alu de 10x52e2 et y percer 2 trous Ø8 et 2 trous Ø9.2 avec méplats 8 pour BNC avec une fraise Ø3
Astuce : dans Fusion 360, il est plus facile de générer des contours non débouchants :  si la face avant fait 2 mm d'épaisseur, il est plus facile de la régler à 3 dans Fusion 360 et d'y faire des trous non débouchant de 2.5 qui vont donc déboucher...
Création de la tôle :
Nota :
    Zoom molette
    Pan : appui molette
    Orbite : Shift + appui molette

Création des trous Ø8 : Création des trous avec méplat : cnc07.jpg
.
Fabrication :

Fraisage :
cnc08.jpg
Vidéo de la découpe d'une face avant tôle d'aluminium et composite


3e Exemple de conception : Créer un Masque de Bahtinov dans un octogone l=300, grille largeur 6 pas 12, angle 20 °, masque Ø260, Ø60 avec une fraise Ø3 (épaisseur forfaitaire pour l'usinage : 5)

Astuce : dans Fusion 360, il est plus facile de générer des contours non débouchant :  si la face avant fait 2 mm d'épaisseur, il est plus facile de la régler à 3 dans Fusion 360 et d'y faire des trous non débouchant de 2.5 qui vont donc déboucher...
Création du polygone :
Nota :
    Zoom molette
    Pan : appui molette
    Orbite : Shift + appui molette

Création d'un trou central Ø6 : (repère) Création des esquisses :

Création d'une rainure verticale : Création des rainures verticales :
Les rainures verticales sont créées
Création des rainures inclinées :
En option, on peut rajouter des rainures inclinées entre les deux paquets de 10
cnc12.jpg
.
Fabrication :

Fraisage :


Fabrication du masque de Bahtinov par découpe laser :

Fabrication :



Pour graver un texte sur une façade aluminium avec Mach3 seul (sans utiliser Fusion 360) :
Attention : par défaut si on relance Write, le X repart depuis la fin du texte précédent (sans espace)
cnc05.jpg

Vidéo de la gravure d'un texte sur la tôle d’aluminium



Finalement, nous avons trouvé une solution assez simple pour protéger des poussières le dessous de l'axe X : nous avons percé 4 trous Ø2.5 dans les profilés aluminium verticaux de chaque côté de l'axe Z, tout en bas, tout près du bord. Nous avons ensuite inséré 2 tiges acier Ø2 avec des bouchons bleus (difficiles à voir sur la photo). Nous avons installé à peu près le même système que sur le dessus : une bande de plastique qui fait l'aller-retour et qui est reliée à la partie mobile par 2 fils acier. Quand la partie mobile se déplace, elle tire et pousse la bande dont le haut, qui circule entre et à l'intérieur des profilés alu, protège assez bien l'ouverture en partie basse de la poussière.
A noter que pour que la bande ne "pendouille pas", la partie basse passe par-dessus la bande de protection en Z qui est tendue par un ressort.
Au passage, nous avons retendu la bande de protection X supérieure...

La bande se voit bien, les bouchons bleus des axes sont plus difficiles à percevoir sur la photo (pas terrible). (Flèches rouges) :
cnc06.jpg
.
cnc09.jpg


Vidéo de la découpe d'une face avant tôle d'aluminium et composite


Une petite amélioration sur la CNC : sur chacun des 3 moteurs d'axe (et sur l'écrou avant de l'axe des Y), j'ai rajouté une étiquette imprimée et plastifiée avec les distances au 1/10 correspondant à un tour complet (4 mm/tour). Ce vernier permet de vérifier le déplacement, mais il permet surtout, pour les usinages très simples, de déplacer précisément les axes à la main, moteur déconnecté.

Sur chaque moteur :

cnc10.jpg

.

Sur l'écrou avant de l'axe Y :

cnc11.jpg

Conclusion :

  1. Pour les usinages compliqués : Fusion360->Gcode->moteurs
  2. Pour un usinage simple : écriture directe du Gcode->moteurs
  3. Pour un usinage très simple : déplacement X Y Z à la raquette
  4. Pour un usinage ultra simple : moteurs déconnectés, déplacement manuel direct X Y Z avec lecture des distances sur les verniers

Après plusieurs mois d'utilisation, nous avons procédé à quelques changements et améliorations :

  1. Nous avons remplacé les 4 connecteurs DB9 femelle des moteurs du rack de contrôle par des connecteurs GX16 aviation finalement plus fiables et plus faciles à câbler
  2. Nous avons rajouté un connecteur GX16 aviation pour les butées fin de course : il est relié au bouton d'arrêt de sécurité de la raquette
  3. Nous avons rajouté un bouton d'arrêt de sécurité et une Led sur la partie avant de la CNC
  4. Nous avons rajouté 2 fins de course sur l'axe Y (le plus grand) : 2 microswitches installés à l'intérieur, sous le plateau, un microswitch à chaque extrémité, fixé par une équerre en aluminium : il bloque la machine 1 mm avant la butée mécanique
  5. Nous avons rajouté 2 fins de course sur l'axe X : des microswitches installés sur l'arrière du portique, un microswitch à chaque extrémité : il bloque la machine 1 mm avant la butée mécanique
  6. Nous avons rajouté 2 fins de course sur l'axe Z : des microswitches près du moteur Z : celui de la butée haute est déclenché par une vis posée dans un trou et soulevée par le chariot Z, celui de la butée basse est déclenché par un bouton gris qui se visse sur une tige filetée M4 : on peut le régler, selon la longueur de l'outil et la bloquer avec une entretoise filetée
  7. Tous ces microswitches et le bouton d'arrêt d'urgence sont câblés en // et reliés au bouton de sécurité de la raquette (si un microswitch est enclenché, il est nécessaire d'arrêter l'alimentation de la CNC, déplacer manuellement l'axe concerné pour libérer le microswitch et remettre sous tension (et refaire les zéros)
cnc13.jpg
.
Sur cette photo, gaine aspirateur débranchée :

cnc14.jpg

Une suggestion : ajouter, en face arrière du rack de contrôle, une embase femelle 230 V commandée par le relais de broche pour y brancher l'aspirateur (la taille de notre rack ne le permet pas).

Mais nous avons rajouté 2 bornes en face avant du rack de commande (et une Led rouge de contrôle entre les 2 bornes). Le relais qui commande la broche a été remplacé par un modèle 2RT 10A. Un des circuits connecte les deux bornes quand la commande de broche est activée (vitesse : au moins 10000 t/mn). Cela permet de commander notre laser de puissance 40W monté sur la CNC.


cnc15.jpg

.

Le laser monté sur la CNC (et relié à une alimentation 28V 5A via les 2 bornes du rack) :


bat03.jpg

.


Pour faire un ou plusieus trous à la fraise (dans de la tôle par exemple), plutôt que Fusion360, on peut aussi utiliser des sites web qui fournissent directement le GCode :

Comme :

https://www.intuwiz.com/circle.html

Exemple de trou circulaire D40 profondeur 2.5 à la fraise de 3 :

cnc16.jpg

  1. Compléter les données :
    1. Diamètre (Diameter of a circle D)
    2. Diamètre outil (Tool diameter)
    3. Profondeur trou (Total depth of cutting)
    4. Outil à l'intérieur du cercle (tool inside circle)
    5. Les autres paramètres conviennent dans la majorité des cas si on n'est pas trop pressé
  2. Clic sur GENERATE G-CODE
  3. Copier coller l'intégralité du code dans un fichier .txt (Notepad)
  4. Renommer : par exemple cercleD40d3.tap
  5. Mach3 : Posionner le 0 de la machine au centre du trou à percer, à ras de la tôle (En hauteur, on descend lentement la broche avec la raquette jusqu'à ce qu'un bout de papier que l'on déplace entre la fraise et la tôle, se coince)
  6. Clic sur Start Cycle
Nota : percer un grand trou profond peut être long : D60 dans la tôle de 2 peut prendre une vingtaine de minutes.
Si on veut percer plusieurs trous circulaires, on peut évidemment, après avoir percé le 1er trou, déplacer avec Mach3 la machine vers les coordonnées du centre du 2e, refaire les 0, charger le GCode suivant et Start Cycle et ainsi de suite...
On peut ainsi se constituer une bibliothèque des diamètres et des trous courants...

Nota : le même site propose aussi la découpe de rectangles, triangles, trapèzes, polygones réguliers, demi-cercles... (Mais il ne propose pas de cercles avec un ou deux méplats)

Exemple : 2h de découpe d'un cercle D60 de profondeur 10 à la fraise de 3 :

C'est long mais propre. Difficile de le faire proprement à la main dans ce genre de profilé

cnc17.jpg

.

https://ncviewer.com/ permet de visualiser en 3D un gcode et de le mettre au point...
cnc18.jpg

That's All, folks !

Écrivez-nous : 

email.gif


http://spt06.perso.libertysurf.fr

Commencé le 03/01/2022


 

A jour le 22/01/2023