Microorganisme 3D Brass Carving Using Industrial Amana Tool® CNC Router Bits
Part 1 of 2 : Tool Path Simulation

Bonjour à tous, nous allons usiner cette pièce de micro-organisme. Les gens de ToolsToday, pour qui nous avons déjà réalisé des vidéos, voulaient savoir si nous pouvions l'usiner. Il s'agissait d'un fichier STL comportant 600 000 faces ou facettes et c'est quelque chose que je ne fais pas habituellement, à la fois pour le type de fichier, mais aussi pour la stratégie d'usinage générale et le résultat. Je vais vous parler de certaines des choses que nous avons apprises, des stratégies de came, de la manière dont nous avons configuré cette pièce et de la manière dont vous pouvez la fabriquer. Nous nous sommes donc trop appuyés sur les stratégies adaptatives 3D.

J'ai vraiment adoré cette stratégie lorsque j'ai commencé à utiliser HSMWorks et maintenant Fusion 360, car elle permet de maintenir une charge de copeaux constante, ce qui est vraiment, vraiment utile et constitue une stratégie de parcours d'outils très puissante, qui peut évidemment vous éviter de casser des outils, vous donner une meilleure finition, vous aider à régler votre machine, qu'il s'agisse d'une très petite machine d'établi ou d'une énorme machine d'usine. Le problème, c'est qu'il s'agit d'un outil informatique incroyablement puissant, ou qui nécessite beaucoup de puissance de calcul. J'ai appris pourquoi en discutant avec des gens de l'Université AutoDesk, et il se peut que je ne comprenne pas les détails exacts ou le jargon, mais en gros, il crée un modèle solide en arrière-plan pour chaque passe ou de temps en temps, puis il fait une comparaison, comme un avant et un après. Il crée donc un petit chemin d'outil, l'érode, crée un modèle solide, en fait plus et compare ensuite ce qui a été enlevé par rapport à ce qu'il pensait avoir enlevé. C'est donc une sorte d'itération, une méthode de force brute, ce qui est vraiment cool et vous savez que les ordinateurs d'aujourd'hui peuvent faire beaucoup de ces choses très rapidement, mais le modèle ici, j'ai fait un parcours d'outil adaptatif en 3D avec une fraise à bille d'un millimètre, c'est-à-dire environ 40 millièmes pour la passe finale et j'ai dû laisser mon ordinateur faire le rendu de la came pendant la nuit, cela a duré environ 12 heures. Et si vous avez besoin de faire cela, c'est bien, il n'y a rien de mal à cela, mais vous allez voir ici que vous pouvez générer un parcours d'outil en spirale morphe en quelques secondes, et c'est ce qui est vraiment cool.

Alors, comment faire cette pièce ? Nous avons un morceau de laiton 360 à usiner gratuitement, ça devrait être très bien. Nous utiliserons certainement la 440 car nous disposons d'une broche de 10 000 tr/min. Pour commencer, nous allons utiliser l'outil numéro 51402 de ToolsToday, il s'agit d'une fraise à simple cannelure d'un quart de pouce. Nous l'utilisons pour dégrossir le stock autour du morceau de laiton que nous avons, puis nous utilisons l'outil RC3400, une fraise à surfacer à quatre cannelures d'environ deux pouces et demi. Elle nous donnera une très belle finition sur le dessus de la pièce, puis nous utiliserons une fraise à bout sphérique de 3,16 pouces et vous pouvez voir ici que nous pouvons vraiment extraire beaucoup de matière.

Je fais maintenant des ébauches adaptatives ici et j'aime les faire en deux passes différentes, c'est la même opération. Dans la première passe, je vais un peu plus lentement, 20 pouces par minute, et je fais un peu plus de pas ici, environ 75 millièmes de pouce dans une profondeur de coupe plus généreuse. Je veux en quelque sorte l'utiliser comme une opération de dégrossissage, de débroussaillage. Ensuite, je duplique le même outil, nous allons un peu plus vite et nous prenons un pas beaucoup plus fin, nous laissons toujours deux pouces de profondeur radiale et axiale, car n'oubliez pas que les stratégies d'ébauche adaptatives ne sont pas des stratégies de finition. Et parfois, elles peuvent en fait, je ne veux pas dire couper les coins, mais elles ne sont pas destinées à épouser le contour final parfait, c'est pourquoi vous devez effectuer une passe de finition.

Nous passons ici à une fraise conique en carbure d'un seizième de pouce, nous allons l'utiliser pour entrer et encore une fois, nous essayons juste d'enlever ce matériau au fur et à mesure que nous arrivons à des morceaux de plus en plus petits. J'aime la stratégie d'ébauche adaptative parce que j'ai l'impression qu'elle m'aide à m'assurer que je ne vais pas plonger cet outil dans un tas de matériau non coupé et potentiellement le charger en copeaux ou le casser, ou simplement avoir un impact négatif sur la finition de la surface parce que nous avons eu une déviation parce que nous l'avons poussé trop loin. Voilà pour ce qui est de l'aspect attrayant. Celui-ci prend quelques minutes à calculer, ce qui ne me dérange pas, mais il commence à devenir inefficace. Dix mille tours/minute, 21 pouces par minute, et nous allons faire un pas de 30 millièmes de pouce et un pas de plus de 0,1 pouce vers le bas si possible, mais le pas fin vers le bas sera de 0,01 pouce ici.

Et vous pouvez voir que le chemin d'outil est plutôt cool. Vous pouvez maintenant voir tous ces petits triangles autour de la pièce, n'est-ce pas ? Nous reviendrons sur une simulation dans une seconde. Ici, vous pouvez voir les pas de 0,01 pouce dont je parlais, donc il descendra jusqu'à 0,1 pouce, je le remonterai ici, s'il le peut, mais s'il commence à voir la conicité, il dira, "D'accord, l'opérateur ne veut pas que j'aille plus loin que 0,01", de sorte que je puisse faire ces marches d'escalier aussi petites que je le veux ici, 0,01 pouce. Mais il est évident que cela ne créera pas de marches d'escalier ou ne descendra pas de 0,01 pouce s'il s'agit d'un mur droit de haut en bas. Et enfin, nous allons faire une spirale morphe, j'adore ce chemin d'outil.

Comment ai-je choisi la spirale morphe ? Eh bien, j'aurais aimé faire tout cela dans Fusion 360. Apparemment, Fusion 360 ne peut pas encore gérer le fichier STL, mais il peut certainement gérer le côté came, alors j'espère qu'ils vont s'occuper du côté STL. Mais j'ai utilisé Fusion 360 parce qu'il y a de superbes fenêtres contextuelles et que si vous passez par les différentes opérations de camouflage, vous verrez la spirale morphe. Cette stratégie permet généralement d'obtenir un parcours d'outil beaucoup plus fluide que le scalpage.

Il est très utile pour l'usinage de formes libres ou de surfaces organiques. Je ne vois pas de meilleur exemple de surface organique. Littéralement, les gens de ToolsToday l'ont fait fabriquer à partir d'un micro-organisme, une sorte de chose biologique, qui me fait penser à des cratères de lune. Mais c'est plutôt cool. C'est donc une spirale morphe.

Nous allons faire la première avec cette même fraise d'un seizième de pouce, et mon Dieu, c'est tout simplement magnifique, la façon dont elle l'épouse et la dépasse, et elle se génère très rapidement. La dernière stratégie est la même spirale morphe, mais avec cette fraise à bout sphérique d'un millimètre ou d'environ quarante millièmes de pouce de ToolsToday, référence 46471. Toutes ces informations se trouvent dans la description de la vidéo ci-dessous, et mon Dieu, regardez cette trajectoire d'outil, n'est-ce pas magnifique ? Ce qui est génial, c'est que nous pouvons utiliser la simulation de stock comme un outil très utile, mais regardons simplement la simulation normale et nous pourrons voir... j'espère que cela fonctionnera bien avec la carte graphique. Je vais donc ralentir et changer la trajectoire de l'outil pour ne montrer qu'une queue, et si vous ralentissez encore un peu, vous pouvez vraiment voir, en zoomant, c'est fou, vous pouvez juste le regarder passer et vous pouvez voir à quel point cette pièce est finement détaillée.

Si nous jetons un coup d'œil à notre simulation de stock, il est encore une fois dommage que le logiciel d'enregistrement d'écran rende difficile la fluidité de l'exécution. Ce que je voulais souligner cependant, c'est que vous voyez les couleurs ici et qu'elles correspondent à l'opération, de sorte que vous pouvez réellement regarder la pièce se former et vous pouvez voir quelle opération a enlevé de la matière et vous pouvez voir à la fin, par exemple, la fraise de nettoyage n'a pas eu besoin d'aller là où les fraises plus grandes plus tôt ont pu tout couper suffisamment. Ici, vous commencez à voir le violet, j'aimerais que vous puissiez le voir plus facilement... ils le décriront ici à gauche, je suppose que... oui, vous pouvez voir la spirale morphe, alors voici l'avant-dernière opération, c'est la fraise d'un seizième de cette sorte de vilaine couleur de soupe de pois et la dernière sera de couleur verte, ce qui est la morphologie de la fraise à billes d'un millimètre. Vous pouvez donc voir ici qu'il n'est pas nécessaire de couper partout, il suffit de couper là où... ou de ne pas couper de matériau supplémentaire, je suppose que vous devriez dire, parce que, encore une fois, certaines des plus grandes zones sont accessibles à l'ensemble de l'outil. Sur ce, j'espère que vous avez appris quelque chose. Alors, asseyez-vous, détendez-vous et profitez des images de la découpe de cette pièce en laiton sur la Tormach 440.

Regardez la partie 2 de 2 ici.

Le maître mécanicien John de NYC CNC montre les avantages de l'utilisation de différents types d'opérations de parcours d'outils 3D lors de la configuration des fichiers d'art pour sa fraiseuse CNC.

Nous avons fourni à John l'oeuvre d'art en format .STL représentant un micro-organisme agrandi au microscope. Ce fichier a été créé par Pierre-Luc Arseneau de CNCcraze.com et comporte plus de 600 000 facettes !

Dans cette démonstration, John présente les avantages et les inconvénients des opérations 3D Adaptive, Rough Adaptive et Morphed Spiral Tool Paths.

Étape 1.
La mèche en spirale à cannelure en O en carbure massif d'Amana, d'un diamètre de 1/4", coupe le rond de laiton en un carré de 1". La fraise de toupie CNC #51402 en carbure massif à cannelure en O de 1/4" de diamètre coupe la partie supérieure de 1/4" du rond de laiton en un carré de 1" de diamètre.

Étape 2.
Amana's Insert Solid Carbide Face Milling Aluminum End Mill 2-31/64" Dia. CNC Router Bit #RC-3400 Fraise à surfacer le dessus du laiton pour obtenir une surface plane.

Étape 3. (Passe d'ébauche)
Carbure monobloc revêtu de ZrN Spirale 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 3/16" Dia. CNC Router Bit #46298 pour une passe d'ébauche.

Étape 4 (passe de finition)
Carbure monobloc revêtu de ZrN Spirale 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 3/16" Dia. CNC Router Bit #46298 pour une passe de finition.

Étape 5.
Solid Carbide ZrN Coated Spiral 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 1/16" Dia. CNC Router Bit #46282 permet de sculpter les détails les plus fins.

Étape 6.
Spiral 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 1mm Dia. La mèche de toupie CNC #46471 permet de sculpter les détails les plus fins.

Informations techniques sur l'alimentation, la vitesse et le ralentissement :

Carbure Monobloc Spiral 'O' Flute 1/4" Dia. Aluminum Cutting CNC Router Bit #51402

Vitesse d'avance (IPM) : 20"
Vitesse (RPM) : 10,000
Charge de copeaux par dent : 0.001"
Abaissement (par passage) : 0.3"
Largeur de coupe (par passe) : 0.1"

Fraise à surfacer en carbure monobloc pour aluminium 2-31/64" Dia. Embout de toupie CNC #RC-3400

Vitesse d'avance (IPM) : 11"
Vitesse (RPM) : 1,400
Charge de copeaux (par dent) : 0.002"
Abaissement (par passe) : 0.01"

Carbure solide revêtu de ZrN Spiral 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 3/16" Dia. CNC Router Bit #46298 (Roughing Pass)

Vitesse d'avance (IPM) : 20"
Vitesse (RPM) : 10,000
Charge de copeaux par dent : 0.001"
Abaissement (par passe) : 0.12"

Carbure monobloc revêtu de ZrN Spiral 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 3/16" Dia. CNC Router Bit #46298 (Finishing Pass)

Vitesse d'avance (IPM) : 30"
Vitesse (RPM) : 10,000
Charge de copeaux par dent : 0.001"
Abaissement (par passe) : 0.02"

Carbure solide revêtu de ZrN Spiral 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 1/16" Dia. CNC Router Bit #46282

Vitesse d'avance (IPM) : 21"
Vitesse (RPM) : 10,000
Charge de copeaux par dent : 0.001"
Abaissement (par passe) : 0.0625"
Largeur de coupe (par passe) : 0.03"

Spiral 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 1mm Dia. CNC Router Bit #46471

Vitesse d'avance (IPM) : 25"
Vitesse (RPM) : 10,000
Charge de copeaux par dent : 0.001"
Abaissement (par passe) : 0.001"

Regardez la deuxième partie pour voir l'incroyable petit micro-organisme sculpté à partir d'un morceau de laiton de 2" de large x 5" de haut en une œuvre d'art de 1" de large x 1/8" de haut .

Microorganisme conçu par Pierre-Luc Arseneau, visitez les sites web de Pierre http://www.pla3d.com et http://www.CNCcraze.com

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Micro-organisme construit avec des fraises CNC Amana Tool®, par ToolsToday.