Travaux pratiques 2 - Usinage 3D et 3D double face

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dh42
dh42
Compagnon
Bonjour à tous,

Ce tutoriel à pour but de montrer comment utiliser les fonctions d'usinage 3D de CamBam et comment faire de l'usinage double face à l'aide des fonctionnalités intégrées du logiciel.

Le but de l’opération va être de fabriquer un tuyau conique et courbé à 45°.

L'objet 3D (.stl) à été dessiné sur 3D Studio Max à l'aide d'une opération d'extrusion par chemin avec sections multiples, suivi d'une opération "coque" et d'une découpe booléenne pour créer la coupe en arc de cercle au petit bout du tube.

tubasp10.jpg


la pièce est ensuite coupée en 2 pour obtenir 2 demi-pièces pour l'usinage puis ouverte dans CamBam.

bruttr11.jpg


Positionnement de la pièce dans CamBam.

Pour pouvoir créer cette pièce, nous allons devoir usiner la partie intérieur en premier, en ne creusant pas autour de la pièce.

Le but est de garder de la matière pour tenir la pièce, de plus dans cette position il est évident que la fraise ne peut pas allez usiner "sous" la pièce pour faire la courbure externe.

Nous allons voir en vidéo comment positionner nos 2 demi-pièces rapidement dans CamBam.

Note: pour voir les vidéos avec une bonne définition, passez sur 720HD en bas à droite de la fenêtre vidéo


Préparation pour le retournement.

Maintenant, nous allons créer un "brut" afin de pouvoir simuler nos usinages sous CutViewer le simulateur d'usinage 3D, un outil très utile pour la 3D, car il évite bien des essais long et couteux en matière et en outils.

Nous allons aussi préparer ce qui va nous permettre de repositionner notre pièce précisément après retournement.

Le principe utilisé est simple ; 2 trous sont percés à travers la pièce, et ces trous continuent de quelques mm dans le martyre en dessous de la pièce.

Ces trous doivent être alignés sur l'axe de retournement, autrement dit l'axe autour duquel on vas faire tourner la pièce pour usiner la deuxième face.

Ici, j'ai choisis de faire tourner la pièce autour de l'axe X (horizontal) ; je vais donc aligner mes trous sur cet axe.

Après retournement de la pièce autour de X, 2 goupilles seront insérées dans les 2 trous de la pièce, et viendront se loger dans les 2 trous correspondants du martyre (ceux qui ont été créés par un usinage plus profond que la hauteur de la pièce). Il va de soit que le martyre ne doit absolument pas bouger au cours de l'opération de démontage/remontage de la pièce.

Les coordonnées en X, Y et Z de la machine ne seront pas modifiée, c'est la pièce qui se retrouvera à la bonne place (et alignée) grâce aux goupilles

Nous allons donc définir un brut d'une taille suffisante pour découper nos deux pièces.

Attention, si vous travaillez sans 4ieme axe, donc en posant la pièce sur la table comme ici, il est impératif que votre brut ai la hauteur correcte car la référence en Z est définie par rapport à la surface de la pièce, et cette surface deviendra celle qui sera en appui sur la table après retournement.

Ici les demi-pièces font 24 mm de haut, le brut devra avoir la même hauteur, sinon il y aura des problèmes après retournement de la pièce et elle n'aura pas la bonne épaisseur.

Dans le cas ou l'on utilise un 4ieme axe, on travaille avec le 0 en Z au centre de rotation et la taille en Z du brut n'a pas d'influence pour le positionnement correct en hauteur des deux faces car elles ne servent pas de référence.

Pour connaitre la hauteur de votre objet 3D, sélectionnez le et utilisez la fonction "Afficher taille des objets" du menu outil ; vous obtiendrez les infos nécessaires dans la fenêtre du bas de CamBam.

Cette image montre un brut de 250 x 90 x 24 mm, ainsi que 2 cercles alignés sur l'axe X (et donc dont la coordonnée en Y est à 0) et qui serviront à percer les 2 trous pour les goupilles de positionnement.

bruttr10.jpg


Assurez vous que pour chaque cercle, sa position Y soit bien à 0, pour cela sélectionnez le cercle, et contrôlez ses coordonnées dans le panneau de propriété. Si besoin est, éditez directement la coordonnée Y dans la ligne "centre". (sur l'image le centre est à X=-115 Y=0 Z=0)

pos_ce10.jpg


La position sur l'axe X n'a pas d'importance, ici les deux trous sont à égale distance du point milieu, mais ce n'est pas obligatoire.

Il va de soit qui si l'on avait choisis de faire le retournement autour de l'axe Y, c'est sur cet axe Y qu'auraient dut se trouver les trous.

Mise en place de l'opération d'usinage d'ébauche de la première face.

Pour commencer, nous allons insérer une opération d'usinage 3D et la paramétrer en fonction de l'outil utilisé ; nous ferons comme si l'usinage devait être fait en une seule passe pour commencer. Le but et d'avoir un affichage clair des parcours d'outil, ce qui n'est pas le cas si nous avons plusieurs passes superposées. Lorsque nos réglages seront au point, il sera alors temps de déterminer une profondeur de passe raisonnable.

L'autre raison et que sur le simulateur 3D, les fraises ne cassent jamais :lol:, on peut donc se permettre de faire cela afin de gagner du temps en vitesse de simulation.


Mise en place de l'opération d'usinage de finition de la première face et ajustement des limites

Comme nous allons le voir sur cette vidéo, la mise en place de l'opération de finition en elle même est simple et rapide, ce qui est plus long c'est de s'assurer qu'il n'y aura pas de problème de limites d'usinage. En effet, la passe de finition se faisant en une seule fois pour prendre les 1.5 mm que nous avons laissé sur l'ébauche, il faut pendre garde à ce que la finition reste dans les limites qui ont été usinées par l'ébauche ; si on déborde la fraise va prendre les 24mm de matière d'un seul coup, en si ça passera peut être dans du bois, ça cassera dans de l'alu par exemple.

Le même problème peut se poser mais un peu différemment si la finition est faite avec une fraise de Ø inférieur à la fraise d'ébauche, ce qui est assez courant.

S'il y a des "cavités" ou des "rainures" d'une taille inférieure au Ø de la fraise d'ébauche, celle ci ne les usinera pas, car elle sera trop grosse pour passer, et la fraise de finition qui elle pourra passer risque aussi de prendre toute la profondeur de passe d'un seul coup.

Si nécessaire il faudra donc localiser ses zones "à risques" et leur faire une pré-finition en utilisant une opération séparée, utilisant des limites pour circonscrire une zone d'usinage délimitant uniquement ces "zones à risques" et qui sera faite avec les mêmes paramètres que l'opération de finition, mais en définissant des passes multiples via le paramètre Incrément de passe.


La vidéo suivante est un petit interlude qui a pour but de montrer comment économiser un peu de temps en simulation, et par la même occasion de découvrir un paramètre qui peut permettre d'économiser les fraises, ou au moins de les faire travailler dans de meilleurs conditions.


Un petit détail que je n'ai pas mentionné dans la vidéo, il est possible de faire varier la vitesse de simulation sur CutViewer à l'aide des touches + et - du pavé numérique. (cela change le "dwell" vu dans la fenêtre des paramètres de CutViewer)


Mise en place des opérations d'ébauche et de finition de la deuxième face

Pour créer les opérations d'usinage de la face arrière du modèle, nous allons simplement copier l'ensemble du groupe d'opérations afin de créer un nouveau groupe qui contiendra les deux opérations 3D ; bien sur nous retirerons l'opération de perçage qui n'a pas lieu d'être pour cette face.

Nous modifierons certaines valeurs dans ces opérations afin de tenir compte des particularités de l'autre face du modèle, ce qui inclus de nouvelles limites d'usinage, car cette fois ci nous devront couper tout le tour du modèle.

Nous allons également devoir créer des attaches afin que la pièce soit maintenue jusqu'à la fin de l'usinage.

Bien entendu, nous devrons également dire à CamBam que nous voulons qu'il usine la face arrière du modèle, et par conséquent lui préciser comment le modèle sera retourné et à quelle hauteur le positionner après retournement.

La vidéo suivante montre la création de l'opération de perçage que nous n'avions pas encore mise en place, ainsi que la copie et le début du paramétrage des opérations de la face arrière.


Création et mise en place des attaches 3D

Maintenant nous allons créer des attaches en 3D qui vont permettre de maintenir la pièce, puis nous définirons les limites d'usinage adaptées pour cette face.


L'usinage du modèle.

Face avant

Le brut en place ; il est vissé sur une plaque de MDF de 10mm qui sert de martyre et qui est elle même maintenue sur la table de la machine par des brides ; ce martyre servant aussi pour le positionnement après retournement, il ne devra pas être démonté entre les deux opérations afin de ne pas perdre l'alignement du goupillage.

tube_110.jpg


ici, matérialisé au crayon sur la pièce, c'est le point 0 en X et en Y. Il correspond au point 0,0 matérialisé par la croix de Cambam (si vous n'avez pas défini d'origine d'usinage spécifique).

Une fois l'outil de centrage, (ici une fraise cassée épointé pour servir de centreur) positionné manuellement à ce qui doit être le point 0,0 en X et Y de la pièce, on met les coordonnées de ces deux axes à 0 dans Mach3 (ou autre soft de pilotage). Dans le cas présent ça ne requière pas une grande précision, le tout et de ne pas trop être "à coté de la plaque" et de risquer d'accrocher une des vis avec la fraise (dont il peut être bien de simuler la position sur le dessin Cambam)

razxy10.jpg


Ensuite on monte l'outil, et on fait la mise à 0 en Z. Dans ce projet nous avons définis le 0 en Z à la surface de la pièce dans Cambam ; nous allons faire de même sur la pièce réelle.

On commence par s'assurer que la fraise est assez longue pour le travail à effectuer ; ici ma fraise doit pouvoir descendre à -30mm en dessous de la surface de la pièce ( 6mm en dessous de la base de la pièce, au niveau des trous de positionnement)

Ici j'utilise un simple bout de papier comme "pige" ; je descend le Z doucement fraise arrêtée tout en donnant un mouvement de va et vient au papier ; lorsqu'il commence à coincer légèrement je clique dans la visu de l'axe Z et je rentre la valeur de l'épaisseur de la feuille. La fonction d'avance pas à pas de Mach3 est bien utile pour ça.

On obtient une précision de quelques centièmes, ce qui est amplement suffisant pour cette utilisation, surtout dans du bois.

raz_z10.jpg


Ensuite on charge le Gcode et le travail peut commencer.

mach_f10.jpg


L'ébauche
ebauch10.jpg


et la finition.
finiti10.jpg


Retournement du modèle

Une fois la première face terminée, nous devons retourner la pièce.

Notez que dans le cas de cette pièce, j'ai fait 2 Gcode séparés pour la face avant et la face arrière ; il suffit de désactiver le groupe d'opération d'une des faces pour ne générer que celle que l'on veux. On peut aussi générer le Gcode du groupe d'opérations au lieu de générer tout le code, en utilisant la fonction "créer le fichier Gcode" du menu contextuel du Groupe plutôt que du menu du dossier usinage.

Si vous voulez tout faire en un seul Gcode, il vous faudra insérer une instruction d'arrêt afin que Mach3 vous laisse le temps de retourner la pièce, surtout dans ce cas ou le même outil est utilisé pour l'ébauche et la finition, sinon il n'y aura aucun arrêt ...

Pour cela, il suffit d'insérer un peu de Gcode dans le pieds de la dernière opération d'usinage de la première face comme on peut le voir sur l'image ci-dessous.

cb_m011.jpg


G0 Z5 -> on remonte 5 mm au dessus de la surface pièce
M5 -> on arrête la broche
M0 -> Pause dans le programme, il faudra cliquer sur Départ Cycle dans Mach3 pour continuer l'usinage.

En médaillon, on constate que la série de commande a bien été insérée dans le Gcode à la fin de l'opération de finition de la première face.

On peut maintenant démonter la pièce SANS toucher au martyre qui ne doit pas changer de place. Les trous de positionnement débouchants dans le martyre sont visibles sur l'image ci-dessous.

tube_310.jpg


On insère les tourillons sur la face avant de la pièce, puis on retourne la pièce autour de l'axe X et on insère les tourillons dans les trous correspondants sur le martyre.

tube_410.jpg


Il ne reste plus qu'à fixer la pièce et à lancer l'usinage de la deuxième face.

face2_11.jpg


Bien sur les coordonnées X, Y, Z sont toujours valables après retournement, il n'y a donc rien à modifier de ce coté la, sauf si vous utilisez une autre fraise, dans ce cas il faudra faire la mise à 0 du Z, comme lors de n'importe quel changement d'outil.

La pièce terminée

tube_510.jpg


tube_610.jpg


tube_710.jpg


tube_810.jpg


et une petite vidéo de l'usinage.


++
David
 
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O
oliv
Compagnon
Merci pour ce tuto, je vais regarder ça ce soir à tête reposée
 
Klystron
Klystron
Compagnon
Salut David,
tu aurais du faire prof. d'enseignement technique dans un CET :-D
bravo pour tes explications.
A+
 
sebastian
sebastian
Compagnon
whaooo, magnifique !
C'est pour ton système d'aspiration il me semble ?
Une belle leçon d'utilisation et de réglages des paramètres… et une bonne précision de la machine également :-D
question classique : le temps d'usinage recto/verso pour les 2 pièces ?
Merci et encore bravo !
Q'en j'en serais là, de l'eau aura coulée sous les ponts :mrgreen:
 
dh42
dh42
Compagnon
Salut,

C'est pour ton système d'aspiration il me semble ?

oui, la suite de la fabrication est la:
https://www.usinages.com/threads/bzt-pf750-p.29355/#p460047

question classique : le temps d'usinage recto/verso pour les 2 pièces ?

Moins d'une heure il me semble pour la totale ; quelqu'un avait déjà posé la question, soit ici soit sur MB ... mais je ne retrouve pas le message.

Une belle leçon d'utilisation et de réglages des paramètres… et une bonne précision de la machine également

Oui, l'usinage 3D parait simple à première vue, mais il y a tout un tas de petits détails à gérer qui nécessite de bien comprendre ce que font tout ces paramètres et surtout le fait que les méthodes d'usinage 3D ont des limitations pas toujours faciles à comprendre ... et la, il n'y a que l'usinage 3D par balayage ; l'autre méthode (lignes de niveau) nécessiterais le même genre de tuto.

PS ce tuto est également dispo dans la doc Web dans les tuto vidéo

Il faudrait aussi que je transfère de certains tuto improvisés au fil des questions dans les forum dans la doc elle même car certains d'entre eux sont difficiles à trouver à part avec un coup de chance .. :???:

++
David
 
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carlos78
carlos78
Compagnon
Bonjour,

En chargeant les modèles 1.STL et 2.STL j'ai les surfaces et le maillage. Comment peut-on supprimer l'affichage du maillage sur ces surfaces ?
Dans tes videos les recalculs des parcours d'outils ou du gcode sont quasiment immédiats. Sur mon portable c'est très loin d'être le cas. Soit j'ai un portable pourri ou tu as un PC qui est boosté.

Carls78
 
dh42
dh42
Compagnon
Salut,

En chargeant les modèles 1.STL et 2.STL j'ai les surfaces et le maillage

Je pense que c'est lié au mode de "shading" utilisé par la carte VGA ; j'ai eu les mêmes bizarrerie sur un PC.

regarde dans les options de Cambam et essais de changer le mode vidéo de OpenGL à OpenGL_legacy (ou inversement) ; tu peux aussi changer Version du GLSL shader sur 110 au lieu de 330 ... c'est très dépendant des cartes VGA et des drivers.

Il faut redémarrer CB pour que les changement prennent effet.

Sur mon portable c'est très loin d'être le cas. Soit j'ai un portable pourri ou tu as un PC qui est boosté.

C'est un core2 Quad à 3.2 Ghz ... rien de bien extraordinaire. Tu a quoi comme CPU sur ton portable ?

++
David
 
carlos78
carlos78
Compagnon
Salut,

Mon problème d'affichage est quasi résolu : le mode video GDI supprime le maillage. L'inconvenient de ce mode est qu'il n'affiche pas les aretes de la pièce (Pas facile alors de la voir). Je peux toujours commuter en affichage fil de fer. Avec ce mode video l'affichage des mouvements 3D est beaucoup plus rapide qu'en mode GLSL Shader.
Pour la rapidité des calculs : mon portable est un EasyNote ST86 avec un processeur Dual core T4200 2GHz et 4 Go de mémoire. Le temps de calcul pour regénerer le code + parcours est d'environ 1mn30. C'est pas énorme mais c'est pas instantané.

NB : Je n'ai pas de CP de 24mm. Je pense m'en rapprocher en collant 2 épaisseurs de 12.

Carlos78
 
dh42
dh42
Compagnon
Salut,

Alors en mode GDI, Cambam n'utilise pas du tout l'OpenGL pour gérer la 3D, et il n'y a aucun ombrage. Je sais que c'est un moyen de solutionner les problèmes VGA sur les portables, mais d'après ce que je vois de ton PC, c'est une Radeon 3650 .. vérifie que tes drivers VGA sont à jour ... et ne tente pas le shader 330, j'ai une ATI3870 et ça ne marche pas avec non plus.

Tu a tenté OpenGL_legacy + shader 110.

http://www.atelier-des-fougeres.fr/Cambam/Aide/Configuration.htm

++
David
 
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carlos78
carlos78
Compagnon
Salut David,

dh42 a dit:
Salut,

Alors en mode GDI, Cambam n'utilise pas du tout l'OpenGL pour gérer la 3D, et il n'y a aucun ombrage. Je sais que c'est un moyen de solutionner les problèmes VGA sur les portables, mais d'après ce que je vois de ton PC, c'est une Radeon 3650 .. vérifie que tes drivers VGA sont à jour ... et ne tente pas le shader 330, j'ai une ATI3870 et ça ne marche pas avec non plus.

Tu a tenté OpenGL_legacy + shader 110.

http://www.atelier-des-fougeres.fr/Cambam/Aide/Configuration.htm

++
David
J'ai essayé OpenGL_Legacy + shader 110 et c'est pareil.
Ce problème d'affichage des surfaces STL1 et STL2 avec le maillage est dans mon cas spécifique à Cambam. Par exemple, je n'ai pas le même affichage avec Freecad.
Capture356.JPG
Je ne pense pas que ce soit un problème de driver.

Sinon, j'ai fait l'exercice jusqu'au bout :
IMG_3296.JPG

Grace à ton tuto je me sens maintenant un peu moins bête en usinage 3D avec Cambam.

L'usinage a été très très très long : pas loin de 4h ... J'ai utilisé une chute de planche de coffrage de 27mm d'épaisseur brute. Dans cet exercice il faut impérativement avoir une ébauche matière avec des faces bien parallèles à cause du retournement. Ce n'était absolument pas mon cas, résultat des variations d'épaisseur du tube d'environ 1mm.
Pour l'usinage, la vitesse d'avance était de 1600 mm/mn mais dans la réalité on s'aperçoit qu'on est presque tout le temps en dessous de 500 mm/mn.
J'ai utilisé une fraise hémisphérique de 3.175 pour l'ébauche et la finition, avec des passes de 3mm en ébauche et une surépaisseur de 1mm pour la finition.
Le recouvrement était de 40% en ébauche (passe de 1.2mm) et 10% en finition (passe de 0.32mm).
La longueur de la fraise etait très juste (38mm de longueur totale dont 22mm de coupe) pour une profondeur en Z de 30mm. C'était très chaud.
J'ai respecté le sens du balayage suivant X, ce qui fait que j'ai usiné suivant la fibre du bois. C'est pas terrible ça fait des gros copeaux .
En ébauche, à force de balayer la surface à chaque niveau j'avais obtenu une belle surface. La passe de finition a complètement dégradé cette surface. Il aurait fallu refaire une 2ème passe de finition pour ébavurer. J'aurais aussi peut-être du balayé suivant l'axe Y pour couper les fibres.

Si c'était à refaire, je changerais bien l'orientation des surfaces de sorte que l'axe de l'embouchure soit parallèle à l'axe X, avec ensuite un balayage suivant Y.
Capture56666r.JPG


Carlos78
 
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sebastian
sebastian
Compagnon
waoooo !
Salut Carlos, tu touches ta bille :supz:
Moi j'en suis encore à la 2D :mrgreen: pour des besoins particuliers… mais j'essayerais bientôt la 3D, ça doit être vraiment le pied !
Encore beaucoup d'apprentissage dans l'air :lol:
 
dh42
dh42
Compagnon
Salut,

Tu a bien avancé 8-)

Pour ma part l'usinage avait pris 1 heure ; en 3D, avec des mouvements importants en Z, c'est souvent la V maxi du Z qui ralentis tout l'ensemble. Bien sur, ça dépend aussi des accélérations maxi de la machine ; si elle accélère mollement, ça rame à chaque "changement de ligne"

++
David
 
carlos78
carlos78
Compagnon
J'ai remarqué effectivement que le mouvement du Z ralentissait beaucoup le déplacement en Y qui chutait quasiment tout le temps en dessous de 500 mm/mn, alors qu'en Z fixe il atteignait facilement le double. X et Y etaient pourtant programmés à 1600 mm/mn, et le Z en 600 mm/mn.
Pour les accélerations, je viens de vérifier sur la machine : je suis en 500 mm/s 2 sur X et Y et 300 mm/s 2 sur le Z. Un test vite fait sur le Z me montre qu'il est hors de question de pousser plus fort son accéleration. Il bloque illico. Il faut dire que mon Z est plutot assez lourd : probablement plus de 15 Kg non compensés.

Carlos78
 

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