Fraiseuse CharlyRobot A4

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Charly robot.jpg

Précautions d'usage, habilitation

Précautions à observer

Cette fraiseuse, comme toute machine de ce type, peut s'avérer dangereuse si mal utilisée.

C'est pourquoi l'attitude de l'utilisateur doit être adaptée à l'utilisation de cette machine.

Il est, entre autre, nécessaire :

  • de rester concentré tout au long du processus ;
  • d'être posé, pas d'empressement ;
  • de rester à proximité immédiate de la fraiseuse tout au long de l'usinage ;
  • de faire appel à son bon sens concernant toutes autres mesures de sécurité à observer lors de la manipulation de machines-outils.

Garder à l'esprit

Une mauvaise manipulation de la fraiseuse ou un mauvais fichier Gcode peut amener à une casse de la fraise ou de la machine, voir à des blessures graves pour l'utilisateur.

Habilitation

Seules les adhérents habilités sont autorisés à utiliser la fraiseuse. Pour être habilité, il est nécessaire de connaitre :

  • le fonctionnement général de la machine
  • les précautions à prendre concernant la sécurité des personnes et des biens
  • les règles d'utilisation de la fraiseuse

Seul un permanent peut habiliter un adhérent.

La fraiseuse et ses accessoires

Historique

Le funLAB avait récupéré d’un établissement scolaire une « fraiseuse » CNC en panne.
L’alimentation électrique et la partie électronique commandant les moteurs des axes
avaient été entièrement remplacées, permettant ainsi la remise en fonction de la machine,
pilotée via « LinuxCNC », installé sur un ordinateur dédié.
Ce dernier a plus tard été mis au rebut.
La machine est de nouveau opérationnelle en octobre 2019 suite à l’installation d’un nouvel ordinateur dédié.

Descriptif fraiseuse

  • marque : « Charlyrobot », partenaire de l’Éducation nationale, filiale de Mécanuméric
  • modèle : « Charlyrobot A4 » précisément « CR.A4 type 1 », sorti vers 1996, pas de notice disponible
  • type : portique, 3 axes guidés par vis à billes
  • utilisation : usinage par retrait de matière => fraisage, perçage, gravure
  • domaine d’utilisation : !!! matériaux (bois, plastiques) TENDRES uniquement !!! Acier interdit
  • course de l’axe X : 320 mm
  • course de l’axe Y : 250 mm
  • course de l’axe Z : 105 mm
  • vitesse maximum d’avance : 1200 mm/min
  • diamètre maximum d’outil de coupe : 15 mm
  • broche assurant la rotation de l’outil de coupe : 600 W, de 8000 à 24 000 tr/min, de 70 à 87 dB
  • liaison ordinateur-machine : port série (RS-232) via connecteur 25 broches (DB-25)
  • logiciel d’origine : « Charlygraal » (logiciel propriétaire orienté CFAO), non disponible
  • logiciel de remplacement pour le pilotage : LinuxCNC (gratuit)
  • pour mieux comprendre les spécificités de cette machine :
    https://www.usinages.com/threads/recuperation-dune-charlyrobot.68006

Documents sur la "cousine génération supérieure" de notre fraiseuse,
la fraiseuse CR.A4 type 2, sortie 3 ans plus tard en 1999 :
http://www.meca-line.com/charlyrobot/sav-charlyrobot-charlyrobot-cra2-cra4-2u-4u-outils-fraise-gravure-fraise-cnc-usinage-javelot-pointe-diamante-isel-rack-sav-charlyrobot2013-10-01-12-19-02/depannagecharlyrobot-depannage-mecanumeric-maintenance-mecanumeric-maintenance-charlyrobot-procedures-documentations-exercices-tutorial-machines-charlyrobot-4u-2u-cra2-cra4-tour-4t2014-05-28

Accessoires

  • Ordinateur, type PC dédié au contrôle de la machine, fonctionnant uniquement sous Linux ( pas de dual boot)
  • Boîte contenant brides, pince(s) de broche et clé(s) de serrage
  • Fraises et « brut » (matériau à usiner) à demander au FunLAB
  • Capteur d’outil (sonde) pour le « homing » selon l’axe Z, pour utilisateur expérimenté
  • Aspirateur dans l’armoire « ménage »


Utilisation détaillée

Rappels

• Une MOCN (Machine-Outil à Commande Numérique) ou Machine CNC (Computer Numerical Control) a l’avantage
d’automatiser les mouvements d’une machine-outil traditionnelle pour optimiser la production industrielle d’objets (en série).
Depuis son apparition dans les année 1950, le principe est toujours le même :
la commande numérique exécute un programme (en langage G-Code) d’instructions de déplacement de l’outil (via des moteurs pas à pas).
Cette commande peut être intégrée à la machine (cas des « imprimantes 3D ») ou exécuter son programme
depuis un ordinateur relié à la machine.
C’est le cas pour notre fraiseuse CNC qui sera pilotée par le logiciel LinuxCNC (gratuit) depuis un ordinateur.


• Pour mettre en œuvre une fabrication numérique, la préparation est plus longue que pour la fabrication manuelle
mais est compensée par la rapidité de la fabrication proprement dite. Cette préparation comprend généralement :

1) La conception de la pièce à fabriquer qu’on modélise, dessine (en 2 ou 3 dimensions) à l’aide d’un logiciel de CAO
(Conception Assistée par Ordinateur) (ou CAD pour Computer-Aided Design), voir de DAO (Dessin Assisté par Ordinateur)

2) La création et la simulation du parcours de l’outil puis la génération du programme G-Code correspondant, à l’aide
d’un logiciel de FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) (ou CAM pour Computer-Aided Manufacturing)

Pour l’utilisation de notre fraiseuse CNC, vous pouvez donc effectuer cette préparation chez vous ou au FunLAB avec,
par complexité croissante, les outils informatiques suivants :

- pour !!! la gravure uniquement !!!] :
Le logiciel de dessin 2D gratuit Inkscape CAD et CAM + le simulateur de parcours d’outil(s) gratuit Camotics
Inkscape : http://wiki.funlab.fr/index.php/Gcode_avec_Inkscape + doc officielle
Camotics : https://camotics.org/download.html#run

- pour tous types d’usinage :
Le logiciel 2D gratuit orienté CAD LibreCAD + le shareware CAM CamBam + le gratuiciel Camotics
LibreCAD : https://www.youtube.com/watch?v=gG6DRTIOyic&list=PLmpHZ-7C0qn2HJ9FanQEmQLibeBl0nrdf + doc officielle
CamBam, version de démonstration (génère 1000 lignes de programme G-code maxi. après 40 utilisations gratuites)
https://reso-nance.org/wiki/logiciels/cambam/accueil
https://wiki.tyfab.fr/doku.php?id=logiciel:cambam)
http://www.cambam.info/doc/fr/doc-cambam098l-fr-v1-34.pdf

- pour tous types d’usinage :
Un des logiciels CAD/CAM (CFAO) 3D gratuits, à utiliser en 2D ou 2,5D-bas-reliefs, Fusion 360 ou FreeCAD
Fusion 360 : http://wiki.funlab.fr/index.php/Fusion360 + doc officielle
FreeCAD : https://www.youtube.com/watch?v=SPFoXfEAufw&list=PL1P4z1vfrsq91UkGabWxHoFOtwdkJBITb + doc officielle
Bas-relief : https://fr.wikipedia.org/wiki/2,5D


• Une machine CNC « 3 axes » peut effectuer des mouvements selon trois axes (directions) :
- horizontal transversal (dans notre cas, la broche se déplace sur le portique : axe X sous LinuxCNC)
- horizontal longitudinal (dans notre cas, la table de fraisage avance ou recule : axe Y dans LinuxCNC)
- vertical (la broche monte ou descend : axe Z dans LinuxCNC)


• On ne peut démarrer l’usinage sans avoir procédé au « homing », c’est à dire défini l'origine machine et pièce :
Charly rappel base.jpg

- Origine machine : la commande numérique ou le logiciel de pilotage (LinuxCNC dans notre cas) calcule en permanence
la position de l'outil à partir d'une position de référence, c'est l'origine machine ou le zéro machine.

- Origine pièce : de la même manière, le référencement des coordonnées de la position de la pièce à usiner sur la table
est indispensable.


Si vous débutez, faites simple ! L’utilisation d’une fraiseuse CNC requiert des choix d’outils,
de matériaux et de réglages pour la génération du fichier G-Code (partie CAM)
basés sur des connaissances préalables plus ou moins complexes :
Paramètres de coupe (speeds and feeds, i.e. couple vitesse de coupe / vitesse d'avance), Profondeur de coupe,
Nombre de passes, Profondeur de passes, Vitesse de plongée et de dégagement, Hauteur de dégagement,
Parcours de ou des outil(s), Congés, Finition, Choix des fraises, Techniques de bridage,
Contrôle de planéité, surfaçage du martyr...cf liens ci-après

https://fablabo.net/wiki/CNC-SentierBattu/Parametrage
https://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_de_coupe
https://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_d%27avance
https://www.cncfraises.fr/content/16-fraisage-definir-les-parametres-de-coupe
https://www.cncfraises.fr/cloud/ParametresDeCoupe_V1.1.pdf
https://www.cncfraises.fr/cloud/ParametresDeCoupeCncFraises.xlsx
https://www.cncfraises.fr/content/18-mesurer-determiner-le-diametre-de-coupe-fraise
https://wiki.makilab.org/index.php/Biblioth%C3%A8queFraises
http://cours.education/dufacilitateur/2016/05/30/des-outils-de-coupe-de-la-fraiseuse

Installation de LinuxCNC

• En octobre 2019, LinuxCNC en Temps Réel (RT) a été (ré)installé sur un ordinateur NEC
équipé d’un port série à partir d’un CD bootable gravé via cette image disque
http://www.linuxcnc.org/binary.hybrid.iso
ou celle-ci http://www.linuxcnc.org/iso/linuxcnc-2.7.14-wheezy.iso

Il est interdit d'installer un nouveau logiciel sur cet ordinateur, de l'utiliser pour un autre usage
que la commande de la fraiseuse et de le connecter à Internet pour des mises à jour système
(cela risquerait d’écraser le noyau RT et de mettre en péril le bon fonctionnement de Linux CNC).


• Après un test de latence (http://linuxcnc.org/docs/html/install/Latency_Test_fr.html#cha:test-de-latence),
LinuxCNC Stepconf Wizard a été démarré (http://linuxcnc.org/docs/html/getting-started/index-fr.html#_assistant_graphique_de_configuration_stepconf)
pour paramétrer LinuxCNC avec notre fraiseuse Charlyrobot A4 type 1 afin de la commander.
Heureusement, ces paramètres sur l’ancien ordinateur avaient été photographiés ; ils sont désormais sauvegardés
dans cette archive : SvgConfCharlyNec.zip

CharlyConf1.jpg
CharlyConf2.jpg
CharlyConf3.jpg
CharlyConf4.jpg
CharlyConf5.jpg

Ressources : http://astuces.absolacom.com/logiciel/presentation-et-installation-de-linuxcnc
https://lecrabeinfo.net/creer-copie-sauvegarde-image-systeme-disque-dur-ssd-avec-clonezilla.html
https://lecrabeinfo.net/restaurer-image-disque-sur-disque-dur-ou-ssd-avec-clonezilla.html
http://linuxcnc.org/docs/html/getting-started/index-fr.html
http://linuxcnc.org/docs/2.7/html/gui/axis_fr.html


• L’interface graphique Axis du LinuxCNC de notre ordinateur de commande a été personnalisée par ajouts de
panneaux virtuels de contrôle en python via pyVCP, inspiré du travail d’un américain nommé Jerry Rutherford :
https://www.youtube.com/watch?v=kn_K8OpOzsQ
http://askjerry.info/FRANKENLAB
http://linuxcnc.org/docs/html/gui/pyvcp_fr.html
http://wiki.linuxcnc.org/cgi-bin/wiki.pl?Adding_Custom_MDI_Buttons
http://linuxcnc.org/docs/2.4/html/hal_pyvcp.html

Session type sous LinuxCNC

Prenez connaissance de cette page http://linuxcnc.org/docs/2.7/html/gui/axis_fr.html
pour une prise de vue de l’utilisation de LinuxCNC

• Une fois LinuxCNC lancé, l’interface graphique Axis apparait et l’on peut, via le menu Fichier,
charger le fichier G-Code (extension .nc ou .ngc) de son usinage (voir 3.1 Rappels basiques)
en cliquant sur Ouvrir

http://linuxcnc.org/docs/2.7/html/gui/axis_fr.html#_boutons_de_la_barre_d_8217_outils
Relâcher le bouton d’arrêt d’urgence logiciel Bouton fermer.jpg enclenché par défaut
(croix blanche dans rond rouge) en cliquant une fois dessus. Évidemment, le bouton d’arrêt d’urgence physique Arret manuel.jpg (rouge)
de la fraiseuse aura toujours la priorité.

• Cliquer sur le bouton Marche/Arrêt Charly Axis OnOff.gif directement adjacent à droite du bouton d’arrêt d’urgence.
Les indications écrites dans la partie inférieure de la fenêtre de l’interface ne sont plus grisées.
Vous pouvez maintenant commander la fraiseuse.

• Cliquer tout de suite sur le bouton Prise d’Origine Machine générale :
les déplacements se font automatiquement jusqu’au zéro machine situé au coin inférieur gauche de la table de fraisage.
Il est obligatoire à ce moment là de fixer et serrer la fraise dans la pince de la broche
puis de brider (immobiliser) le « brut » à usiner sur la table de fraisage.

Charly linuxCNC nterface.jpg

http://linuxcnc.org/docs/2.7/html/gui/axis_fr.html#_raccourcis_clavier
Pour la prise d’origine Pièce, effectuer manuellement des déplacements (jog)
-selon l’axe X avec le raccourci clavier MAJ + flèche gauche ou droite jusqu’à l’origine en X souhaitée
-selon l’axe Y avec le raccourci clavier MAJ + flèche haut ou bas jusqu’à l’origine en Y souhaitée
-selon l’axe Z avec le raccourci clavier MAJ + flèche PgUp ou PgDn jusqu’à 1 cm du brut
-toujours selon l’axe Z, cliquer sur le bouton + ou - (avec un déplacement Continu ou par incréments fins
pour positionner l’extrémité de la fraise affleurant le « brut »

Cocher la case de l’axe X puis cliquez sur le bouton Toucher et valider la fenêtre qui apparait.
Renouveler le clic sur le bouton Toucher en cochant la case de l’axe Y puis Z.
Votre origine pièce est maintenant enregistrée.

Allumer manuellement la broche à la fréquence de rotation voulue.

Lancer votre programme G-Code, flèche bleue vers la droite Charly Axis RunGcode.gif « départ du cycle » :
!!! L’usinage démarre.!!!
!!! Ayez une main à proximité du bouton d’arrêt d’urgence physique (rouge) de la machine. !!!

En fin de session de travail, avant de débrancher électriquement la machine et d’éteindre l’ordinateur,
à l’aide des raccourcis clavier, repositionner la broche à peu près au milieu du volume utile d’usinage,
et surtout descendre la broche sur l’axe Z à peu près en milieu de course.
En effet, si vous éteignez la machine avec la broche en position d’origine machine,
et donc avec la broche relevée aux limites, il peut y avoir impossibilité de mise en marche de la machine depuis LinuxCNC/Axis à la prochaine session.

Remarques importantes ! : • !!! Si vous ne vous sentez pas sûr (*) de vous !!! :
Avant de lancer l’usinage, effectuez une origine pièce selon l’axe Z beaucoup plus haute que le brut
et lancer l’usinage « à vide » pour voir si tout se passe bien.
Si c’est le cas, refaite votre véritable origine pièce en Z (contact de la fraise affleurant le brut).
Lancez à ce moment l'usinage « réel  »

• Dans votre logiciel de CAM, pensez à choisir une hauteur de dégagement (de la fraise) confortable.

(*) Le foret d’une perceuse domestique tourne sur lui-même jusqu’à 30 à 50 fois / s.
Une fraise (outil très coupant) fixée à la broche de notre machine tourne sur elle-même jusqu’à 400 fois / s.
D’où la présence bienvenue du capot (carter) de protection à utiliser sans modération.
Pour rappel sur la dangerosité d’un outil rotatif à haute vitesse,
cette vidéo https://www.youtube.com/watch?v=eLXHLRa37_g montre ce qu’une lame !!! DE PAPIER !!! peut couper
dans la même gamme de vitesses de rotation de notre broche
Or, notre broche tourne avec des fraises !!! TRANCHANTES EN MÉTAL !!! jusqu’à 24 000 tr / min !

Guide de démarrage rapide de la Fraiseuse

Checklist

Une checklist sous forme d'une feuille A4 est rangée dans le meuble de la machine.
Elle doit obligatoirement être consultée à chaque utilisation même si vous pensez la connaître par coeur
Ceci afin d'être certain de ne pas oublier d'étapes.

Voici le contenu de la checklist dans son intégralité :

  • 1. Renseigner la feuille d'utilisation machine (nom, prénom, date d'utilisation)
  • 2. Vérifier le Gcode sur votre ordinateur  : erreurs éventuelles, respect des limites machines, prise en prise des sauterelles / brides...
  • 3. Brancher le cordon d'alimentation générale (fraiseuse + ordinateur) au secteur
  • 4. Copier le fichier Gcode dans l'emplacement "home/funlab/VOTRE_DOSSIER"
  • 5. Lancer LinuxCNC et ouvrir votre Gcode
  • 6. Faire la prise d'origine machine en veillant à ce qu'il n'y ait pas de fraise déjà installée
  • 7. Installer la fraise dans la pince, ATTENTION : s'assurer du bon serrage de celle-ci
  • 8. Installer votre matériau brut, l'immobiliser par bridage correctement
  • 9. Faire la prise d'origine pièce pour les trois axes X Y Z
  • 10.  Vérifier dans LinuxCNC l'absence d'erreurs sur le visuel et que les dimensions de votre usinage sont cohérentes
  • 11.  Si vous être prêt à lancer votre fraisage, ALLUMEZ IMPERATIVEMENT LA BROCHE à la vitesse de rotation voulue
  • 12.  Un fraisage lancé broche arrêtée (à l'exception de la gravure de surface avec une pointe à graver spéciale) PEUT CASSER LA FRAISE EN PLACE
  • 13.  Fermer le capot de la machine, ne l'ouvrir qu'après le fraisage terminé
  • 14.  Surveiller constamment le fraisage : restez à proximité de la fraiseuse pour être en mesure d'arrêter l'usinage d'urgence
  • 15.  En cas de changement d'outil, revenir à l'étape 8
  • 16.  Une fois le fraisage terminé, arrêter la broche et retirer la fraise
  • 17.  Arrêter l'ordinateur et débrancher le cordon d'alimentation générale
  • 18.  Nettoyer la machine, les accessoires, les abords immédiats de la machine (meuble, ordinateur...)
  • 19.  Ranger scrupuleusement le matériel utilisé dans les boîtes prévues à cet effet (pinces, fraises, clés (ultra) plates)
  • 20.  déclarer le temps d'utilisation machine

Martyr et bridage des pièces

Différents martyrs sont disponibles, en fonction de l'usinage à effectuer.
Ils sont munis d'inserts dans lequel il est possible de placer des tiges filetés (M6) avec boulons pour brider sa pièce.
Nous disposons également de deux brides en métal.
Il est aussi possible d'utiliser de l'adhésif double-face entre le martyr et le matériau brut.
L'utilisation d'un martyr n'est pas obligatoire dans le cas d'usinage non traversant, mais il est fortement conseillé
d'en utiliser un pour parer à toute casse de fraise ou détérioration de la table de fraisage.


Projets

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