Jipihorn's Blog

juillet 18, 2010

Faites du copeau !

Filed under: Bricolage, Pavillons — jipihorn @ 2:33

Y a quelques mois, nous avions investi dans une petite fraiseuse à commande numérique (CNC), une Sieg KX3 avec le logiciel Sieg (une autre version existe avec le soft Match plus complet) que Sidermo (ou Siderméca) (1) proposait comme une promotion avec des options sympa (4ème axe et manivelle). C’est une petite machine, d’une course de 280x140x250, de  300 kg quand même, ce qui pose quelques problèmes de manutention à la livraison : les livreurs laissent ça sur le trottoir. Il a fallu les services d’une entreprise de déménagement car on ne s’improvise pas manutentionnaire comme ça, surtout avec des escaliers.

Ce qu’on oublie avec l’usinage, ce sont tous les accessoires qu’il faut avoir pour commencer à travailler dans des bonnes conditions : fraises, étau, pinules de centrage et autres matériels de métrologie, pinces et porte pinces (ici des pinces ER40), accessoires de bridage, mandrin de tour et … matières premières (essentiellement du laiton, du bronze ou de l’alu). Sans tous ces trucs, qu’il faut choisir d’une qualité suffisante, c’est même pas la peine de compter faire quelque chose. Un groupe d’arrosage pour est aussi la pour le jour où on devra usiner de l’aluminium qui colle (le cauchemar à usiner).

La CNC ne peut pas vraiment  être utilisée comme ça, comme une machine conventionnelle. Il faut un logiciel de CAO/FAO pour générer les  parcours d’outil dans le langage approprié, ici une variété de langage ISO proche de NUM ou FANUC. Dont acte.

Une fois le tout réuni, y a plus qu’à :  commençons par une paire de petits pavillons pour des TAD ET-703. Ce sont des petites pièces pour un diamètre de 8cm. La choix ici est un simple tractrix d’une coupure de l’ordre de 1500Hz. Au départ, il était prévu une forme guide d’onde à la Geddes, mais le problème avec la TAD est qu’il y a une semelle qui impose une ouverture trop étroite pour ce type de pavillons. La structure interne de l’ET-703, avec cette semelle, complique la fixation d’autant plus qu’il y a volonté de ne pas avoir de vis apparente en face, comme le pavillon d’origine. Contrairement à ce que l’on penserait, la partie pavillon est la plus facile. Le reste (fixation, pièce intermédiaire) est beaucoup plus contraignant, et c’est cela qui prend l’essentiel du temps. La précision est indispensable pour un bon centrage, une absence de jeu et une finition de qualité.

Et donc, à partir d’un rondin de 8cm en laiton, creusé d’un coté et de l’autre puis d’un rondin de bronze de 7cm pour la pièce de fixation interne, la conception et l’usinage peuvent commencer, histoire de voir jusqu’où une telle machine peut aller. Dans l’ordre, ça donne ceci :

Découpe des rondins (scie à ruban horizontale quasi-indispensable).

Les blocs bruts prêts pour l'usinage.

Ébauche arrière : pour alléger le pavillon et permettre le passage de la pièce de fixation, le pavillon est évidé dans une forme en gros parallèle au pavillon lui-même. Le bloc est pré-percé en son centre en diamètre 10 pour mieux évacuer le copeau quand l'avant sera usiné, surtout au fond. L'ébauche se fait à la fraise deux tailles de 10.

Semi-finition arrière pour enlever le gros des escaliers de l'ébauche et laisser une sur-épaisseur de 0.5 pour la finition. Fraise hémisphérique de 10.

Vue de la semi-finition : l'usinage se fait à Z constant.

Finition radiale, pas de 0.5 mm, fraise hémisphérique de 10. Le cylindre a une dépouille de 2°, il est risqué d'usiner des parois verticales. Pour l'arrière, l'état de surface n'est pas critique. Le laiton est probablement le matériau le plus facile à usiner et l'état de surface est très bon. La machine ne vibre pas et n'a pas de jeu.

Vue de la finition arrière.

Ébauche-vidage à z constant avant à la fraise de 10.

Semi-finition à z constant, fraise hémisphérique carbure de 6.

Finition radiale, pas de 0.1 à la fraise carbure de 6, 6 dents à 4500 tours/minute. Ici, à la moitié du parcours. L'état de surface est proche d'un matériau presque brossé. Les conditions sont pratiquement les plus extrêmes disponibles pour essayer d'avoir le fini d'une qualité maximale. En fait, c'est le type d'usinage qui limite plus qu'autre chose, l'idéal serait d'avoir un usinage hélicoïdal en Z à crête constante, ce qui serait beaucoup plus rapide. Malheureusement, je ne l'ai pas sous la main...

Vue une fois sorti de la machine. Remarquer le trait du au premier passage pleine matière qui a laissé une rayure visible (facilement effaçable) car les conditions de coupe sont très différentes des passages suivants qui prennent très peu de matière. Un usinage hélicoïdal n'aurait laissé aucune marque. Ce type de défaut de surface existe aussi durant les changements brutaux de direction. L'importance du type d'usinage est fondamental quand on recherche une perfection de surface, quelque soit la machine utilisée.

Usinage de la pièce de fixation dans un bloc de bronze.

Les pièces une fois usinées.

Deux pièces assemblées avec un léger jeu au cas où des ajustements seraient nécessaires au montage final.

Étape de polissage. Fait à la Dremel avec des feutres, il nécessite une étape légèrement abrasive pour les rayures et 3 étapes de polissages pour atteindre un poli quasi-miroir.

Vues des deux pièces polies (au niveau du pavillon). L'extérieur est laissé brossé. Le flash fait ressortir considérablement les rayures résiduelles qui sont quasi invisibles. Ça permet de voir si on est parfait ou pas : on y est presque, mais ça ira comme ça. Le polissage, ça me gave au bout de deux heures. Il y a eu une deuxième session de polissage par rapport à la photo précédente.

Montage des pièces pour les perçages sur le coté. Les deux pièces sont fixées avec 3 vis à 120°. Ça permet de régler le centrage final grâce au léger jeu résiduel entre les deux pièces (quelques dixièmes de mm). Le 4ème axe, c'est vraiment pratique pour ça...

Un tweeter TAD démonté avec une pièce de fixation vissée. Ces pavillons sont un peu plus hauts que celui d'origine qui est moulé.

Vue sur le coté du TAD avec sa pièce de fixation. On peut voir la semelle qui limite la forme du début du pavillon sur laquelle est vissée la pièce de fixation.

Un tweeter assemblé : ça en jette ! Si j'avais été équipé pour faire des pas de vis , j'aurais évité les vis sur les coté (le seul défaut visuel) en vissant le pavillon sur la pièce de fixation qui serait, en quelque sorte, une gosse vis. C'est possible avec le 4ème axe,mais il faut des outils particuliers. Si je devais faire d'autres montages de ce genre, je pourrais investir, mais c'était un peu trop pour une seule paire de pavillons.

Les deux pavillons assemblés. J'avoue que c'est super joli. Et ça marche !

Voila en gros le travail que ça représente, hors toutes les étapes de perçage, bridage, ajustage qui prennent un temps fou. L’usinage en lui-même, c’est le plus facile : ça se fait tout seul. Le reste, brider, régler, ajuster, ébavurer, polir … représente 95 % du boulot (soit en gros trois  jours à plein temps, sachant qu’il n’y a pas de volonté particulière de gagner du temps à tout prix). Mais le résultat est la : avec ces « petites » machines CNC, l’amateur peut se fabriquer en gros n’importe quoi pour un investissement impensable il y a encore 5 ans !

Jipi.

(1) : Même si cette société n’est pas la moins chère, nous la conseillons sans réserve sur le service, le sérieux et la rapidité. Ce sont des gens qui connaissent parfaitement leur matériel et qui suivent leurs clients sur la durée. Ils n’hésitent pas à envoyer en DHL une clé qui manque pour l’avoir le lendemain !

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7 commentaires »

  1. Bonjour,

    Très belle réalisation!
    Petite question concernant ce tractrix: quelle fréquence de coupure a été utilisée pour son calcul?
    Avez vous eu l’occasion de faire des mesures hors-axe?

    Merci

    Commentaire par pos — août 5, 2013 @ 2:46

  2. En fait, il n’y a pas eu de fréquence de coupure fixée au départ, mais des dimensions géométriques (diamètre et longueur). Comme la coupure d’utilisation est de 8kHz environ, un tractix à cette fréquence est minuscule, bien inférieur à ce que j’aurais usiné. Donc, comme ma fréquence d’utilisation est bien plus grande que celle de tout ce que j’usinerais, c’est un paramètre secondaire car de toute façons bien inférieur à ce que j’ai besoin.

    J.

    Commentaire par jipihorn — août 11, 2013 @ 11:16

  3. Bonjour

    Oui je comprends que le diamètre fixé a également fixé la fréquence du pavillon, qui était de toutes façons bien au dessus de la bande visée, mais connaitre la fréquence finale résultante m’intéresserait tout de même.
    Elle permettrait de « deviner » un peu le comportement directif de ce pavillon. Par exemple j’ai pu constater que les tractrix présentaient une directivité plutôt bien controllée (et de l’ordre de 60°) dans la bande située entre 5x et 15x la fréquence du pavillon (par exemple 2kHz-6kHz pour un tractrix 400Hz).
    Donc par exemple si ce petit pavillon suit une courbe tractrix 1200Hz, cela donnerait une directivité relativement constante de 60° entre 6kHz et 18kHz, ce qui parait pas mal pour un supertweeter.

    Cordialement

    Commentaire par pos — août 12, 2013 @ 7:10

  4. La coupure selon les formules est de l’ordre de 1250 Hz avec les dimensions finales (80mm de diamètre et 40mm de long).
    J.

    Commentaire par jipihorn — août 12, 2013 @ 7:35

  5. Ok merci
    Si par hasard vous envisagiez de produire d’autres pavillons sur ce modèles (pas forcément avec une finition aussi soignée), ou bien de vendre ceux-ci, cela m’intéresserait!
    J’aimerais bien tester la chose en relais à 6kHz avec un tractrix 400Hz (et un paquet d’EQ pour aplanir la réponse de l’ET703 évidemment…)

    Commentaire par pos — août 13, 2013 @ 3:11

  6. Bonjour,
    Je suis professeur de productique et j’aurais été interressé pour avoir les plans (Modèles 3D) de vos pièces pour en faire avec mes élèves
    Merci d’avance
    Cordialement
    Mr fourcade

    Commentaire par fourcade luc — octobre 21, 2014 @ 4:04

  7. Bonsoir,

    Quel type de pièce ? La majorité de ce que j’usine est très classique et n’utilise pas de 3D. J’en ai tout de même quelques unes, mais j’utilise un très vieux logiciel surfacique. Le seul export standard que je peux faire est l’Iges avec des limitations possibles.

    J.

    Commentaire par jipihorn — octobre 22, 2014 @ 8:12


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