Le fraisage CNC est plus manuel que vous ne le pensez

J'étais à Pasadena en Californie pour la superconférence Hackaday et j'ai pu passer du temps de qualité au Supplyframe Design Lab. L'ingénieur résident Dan Hienzsch m'a dit que je pouvais disposer de quelques heures et m'a demandé ce que je voulais faire. Les contraintes étaient qu'il devait être suffisamment petit pour tenir dans un bagage enregistré, mais qu'il devait être suffisamment cool pour justifier de prendre le temps de Dan, avec des points bonus pour m'aider à acquérir de nouvelles compétences. J'ai un atelier de menuiserie décent à la maison et, même si ma ferme d'imprimantes 3D n'est pas aussi professionnelle que celle du Design Lab, je connais les ficelles du métier. Cela laissait un choix évident : quelque chose de Jolly Screwer sur la fraiseuse à métaux industrielle CNC à trois axes Tormach.

Une fraiseuse CNC est un outil génial, mais ce n'est pas un robot mangeur de métal omniscient auquel vous pouvez simplement confier un fichier de conception. Si vous pensiez qu'avoir une fraiseuse CNC ferait de vous un monstre de l'usinage des métaux sans expérience, vous vous tromperiez lourdement.

Bien sûr, la machine est capable de découper des formes arbitraires avec une précision qui serait extrêmement exigeante si elle était réalisée à la main, mais le savoir-faire de l'opérateur n'est pas moins un facteur qu'avec une fraiseuse manuelle pour garantir que les choses ne tournent pas de travers. Le bon jugement, l'expérience et la contribution de Dan ont été nécessaires à chaque étape du processus. Honnêtement, j’ai été surpris de voir à quel point l’ensemble de la procédure ressemblait au fraisage manuel. Donc, si vous voulez savoir ce que cela signifie d'être assis sur l'épaule d'un opérateur d'usine CNC sérieux, lisez la suite !

J'ai dit "Dan, Jolly Screwer in Aluminum!" et quand je suis arrivé le lendemain matin, il travaillait déjà secrètement dans mon dos. Le fichier SVG qu'il possédait du Screwer était en fait composé de minuscules segments de ligne plutôt que de courbes de Bézier lisses. Tenter de faire correspondre tous les angles vifs infinitésimaux résultants rendrait le logiciel de CAO (Fusion 360) fou. Au lieu de cela, Dan a tracé l'image originale avec des courbes entièrement nouvelles et douces et a obtenu quelque chose d'indiscernable de l'original à mes yeux, mais beaucoup plus facile à gérer pour l'ordinateur.

Une fois le contour souhaité défini, nous avons dû choisir notre outillage. Ici, il y a un compromis entre être fidèle au fichier d'entrée et réaliser la pièce dans un court laps de temps. Si Dan choisissait une tête de coupe trop grande sur la fraiseuse, les détails les plus fins seraient impossibles à découper - en particulier les pointes des clés ont des coins intérieurs, et la netteté de ceux-ci est limitée par le diamètre de la mèche. Faire toute la pièce avec la tête la plus fine serait plus beau, mais cela prendrait une éternité. Ainsi, la stratégie habituelle consiste à effectuer une passe grossière pour extraire la majeure partie de l'aluminium, puis à effectuer des passes plus fines avec l'outil le plus petit. Mais quelle est la taille et quelle est la taille de la petite ? Et deux passes suffisent-elles, ou faut-il aller à trois ?

En fin de compte, c’est une question de jugement. Le changement des têtes d'outils est très rapide sur le Tormach, mais il ne le fait pas automatiquement. Cela signifiait que nous devions être là au bon moment pour les échanger. En ce sens, mieux vaut moins de changements d’outils que plus. Dan a choisi le moulin du premier étage pour qu'il s'insère juste entre les yeux du tournevis et le bord du crâne, mais il ne s'est pas soucié des petits détails des pointes des clés. Un deuxième passage avec un outil plus fin les gérerait. Une passe finale avec une mèche de chanfreinage a été ajoutée juste pour le spectacle : parce que j'aime l'aspect des bords chanfreinés incurvés et que je ne pourrais jamais le faire aussi bien à la main.

Le logiciel de FAO souhaitait également connaître un nombre considérable de détails sur la découpe réelle, mais la plupart d'entre eux avaient de bonnes valeurs antérieures en raison de l'expérience de Dan dans la découpe de l'aluminium avec ces têtes d'outils particulières. Pourtant, il a réglé cavalièrement la vitesse d'avance à environ le double de ce qu'elle devrait probablement être, et a dit que nous "utiliserions la molette de jogging" pour bien faire les choses.

Même avant que nous ayons actionné le gros interrupteur rouge de la machine, Dan avait déjà fait un certain nombre de jugements qui dépendent de sa connaissance du logiciel, de la machine, des outils et du matériau que nous découpons. Un débutant, comme moi, aurait déjà perdu la partie, au diable la CNC.

Nous avons téléchargé les fichiers CAM et démarré les procédures de préchauffage et d'autolubrification du Tormach. Dan s'est assuré qu'il envoyait un fin brouillard de liquide de coupe, puis nous avons commencé à chercher des barres d'aluminium. Le crâne devait mesurer environ 4″ (appelez-le 10 cm) de côté, et le magasin disposait de barres légèrement plus grandes qui avaient juste besoin d'être coupées. Une bonne lubrification et une lame métallique propre et tranchante sur la scie à découper permettaient de travailler rapidement une lourde barre d'aluminium, mais c'était essentiellement comme si vous le feriez à la maison avec du liquide de coupe et une scie à métaux. Seulement plus vite.