Fraiseuse CNC StepCraft 420 – L’Assemblage

Phase 1 – Assemblage

Le kit Stepcraft contient l’intégralité des pièces mécaniques, de la visserie et de l’accastillage en tout genre.

Pour le montage, il vous faudra vous munir des outils suivants:

  • Un jeu de clés allen (de 1.5mm à 5mm coudées)
  • Un jeu de clés plates (de 5.5mm à 10mm)
  • Une pince à bec
  • Un canif
  • Une paire de petits tournevis plats d’électricien
  • Un rouleau de scotch d’électricien
  • un tube de colle cyanoacrylate (Super Glu)
  • Un peu d’huile
  • Du temps libre

Le kit est fourni avec une notice de montage aussi détaillé que les notices de LEGO ! Ainsi équipé, le montage est réellement une partie de plaisir.

Pour plus de détails et d’informations, des clips vidéos explicatifs sont disponibles sur youtube.

Pour ne pas plagier la notice de montage, je vais plutôt mettre en valeur les points d’achoppement possible et toutes les erreurs que j’ai commises pour vous éviter de les imiter.

Tout d’abord, le montage ne pose pas de difficultés techniques majeures. Il suffit juste d’être attentionné et de suivre les étapes dans l’ordre:

1 – Le montage de la plaque de couplage des axes X et Z

Plaque de couplage des axes X et Z: côté face
Plaque de couplage des axes X et Z: côté face

Cette partie du montage commence par l’installation des deux capteurs de prise d’origine machine (la POM dans le jargon). Ils sont montés sur des entretoises, bien protégés au milieu de la plaque. La détection d’origine à lieu lorsqu’une glissière en aluminium entre en contact avec le bâtis de l’axe. La glissière transmet alors le mouvement vers le capteur. Penser juste à ne pas trop bloquer les vis qui maintiennent la glissière, bien que des rondelles soit présentes pour la laisser libre de ses mouvements.

Les capteurs sont câblés en série; il n’y a donc que deux fils à tirer. Ils sont logés dans des lumières taillées dans la masse de la plaque de couplage et maintenus en place par des plaques de plastique rigide autocollantes (visibles en blanc sur la photo). Une rotule en plastique permet de recevoir les deux gaines annelées qui guideront les câbles des capteurs et des moteurs.

La plaque de couplage reçoit les dispositifs de guidage pour les axes X et Z. Ils sont constitués de quatre galets en laiton montés chacun sur deux roulements à bille graissés à vie. Deux galets par axe son fixe, les deux autres sont montés dans des trous oblongs et munis d’une vis transversale de réglage. Cette vis permettra d’éliminer les jeux de guidage. Enfin, un écrou trapézoïdal par axe est monté au milieu de la plaque. Ils sont prévus pour recevoir les vis de 10mm chargées de transmettre les mouvements de rotation.

Cette phase de montage ne présente aucune difficultés. Il faudra simplement veiller à ne pas trop serrer les vis en prise dans les pièces en laiton. Ce dernier étant très tendre, un serrage trop intense détruira irrémédiablement le filet du filetage. Il faudra également essayer de « centrer » les écrous trapézoïdaux. Concrètement, il faut engager la vis à la main et vérifier à la louche que l’amplitude du jeux de cette dernière dans l’écrou soit réparti équitablement par rapport à l’axe de la plaque.

2 – Le montage de l’axe Z

L'axe Z au complet
L’axe Z au complet

La deuxième étape consiste à assembler l’axe Z de la machine. Elle commence par l’accouplement de la vis au moteur pas à pas. Une butée métallique doit être collée à la Super Glu sur le moteur. On veillera à ne se coller ni les doigts, ni l’axe du moteur. Un accouplement en laiton est bridé sur l’axe du moteur et sur la vis. Une goute d’huile ou de graisse sur la butée est nécessaire pour limiter les frottements: la butée va supporter tout le poids de l’axe Z… Les 4 fils du moteur pas à pas sont en vrac. Il sont à glisser dans une gaine annelée pour les protéger. Un morceau de scotch d’électricien fait parfaitement l’affaire pour aiguiller les fils dans la gaine. Le moteur est fixé par quatre vis sur une plaque elle-même vissée à l’une des extrémité du profilé de guidage. L’autre extrémité de l’axe est constitué de la plaque porte outil. La vis de transmission est montée sur roulement à bille au niveau de cette plaque. L’outil est prévu pour se monter dans un trou de 43mm fendu et serré par une vis.

Dans l’ordre, on glisse la plaque de couplage dans le profilé, on introduit la vis dans l’écrou et on approche au maximum la plaque de couplage du moteur. Ensuite, on serre les trois vis qui fixe le support moteur sur le profilé. On approche la plaque de couplage au plus près du porte outil, à l’autre extrémité de la vis, et on serre les trois vis de fixation dans le profilé. On s’assure ainsi du bon centrage du moteur et du porte outil. Sans cette précaution, la vis ne serait pas concentrique avec le profilé et l’axe pourrait méchamment gripper. Cette manipulation sera à mener pour chacune des vis de la fraiseuse.

Les deux vis montés sur deux des galets de la plaque de centrage permettent de supprimer les jeux.

3 – Le montage de l’axe X (la potence)

La potence supportant l’axe X est constituée de deux plaques d’aluminium massif et d’un profilé de guidage. La première étape est d’accoupler la vis au moteur. Le même principe que pour l’axe Z est employé.

Chaque montant de la potence est équipé de quatre galets de guidage et d’un écrou. En effet, l’axe Y sera muni de deux vis de transmission. Le réglage des galets de la potence et du centrage des écrou est à effectuer de manière préliminaire avant l’assemblage de l’axe Y. Une fois les réglage terminé, on peut insérer la plaque de couplage de l’axe Z dans le profilé et mettre la vis en place. Avant de serrer les montants de la potence sur le profiler, veiller à bien amener l’axe Z au plus proche du côté concerné, encore une fois afin de garantir un bon centrage de la vis de transmission. Enfin, il faut passer les câbles de l’axe Z dans une lumière le long d’un des montant. Ils sont maintenus en place par des plaques de plastique autocollant. Prenez garde en manipulant la potence, l’ensemble commence à peser un certain poids.

4 – Préparation de l’axe Y

L’axe Y représente le plus gros morceau de la machine: il en constitue la base. Avant de commencer son assemblage, il est nécessaire de réaliser quelques sous assemblages.

Le premier d’entre eux est le moteur de l’axe Y. Ce dernier est motorisé par un moteur pas à pas plus gros que les deux autres axes. Il est couplé sur les deux vis de transmission par une courroie crantée. Il faut donc commencer par monter la poulie crantée sur le moteur. Elle est bridée sur l’axes par une petite vis sans tête. Attention de ne pas la perdre !

Le deuxième sous ensemble est le troisième capteur de prise d’origine. Le switch est monté sur une équerre en aluminium à l’aide de deux vis.

Ensuite, il faut assembler les deux capots latéraux qui vont protéger les transmissions de l’axe Y. Ces capots sont constitués d’une longueur de profilé d’aluminium articulée autour de deux pionts en nylon montés à force dans deux rainures. Ils sont maintenus en position par deux billes montées sur ressort. Elles sont elles aussi montées à force dans deux rainures. Enfin, un joint plat en silicone est glissé dans une fente tout le long du profilé. Il empêchera les copeaux de se coincer dans la transmission.

5 – Assemblage de l’axe Y et de la base de la machine

La base de la machine est supportée par deux profilé de guidage. Ils sont maintenus à chaque extrémité par deux plaques d’aluminium massif. La plaque de derrière reçoit le capteur fin de course, le moteur pas à pas, le galet tendeur de courroie et la première partie du capot de dessous. Les deux profilés de guidage sont vissés sur cette plaque. On ne serrera pas les vis avant d’avoir mis les vis de transmission. Les deux profilés sont munis du même joint plat en silicone que les capots de protection.

Le fond de la machine se glisse dans deux rainures en bas des profilés afin de conférer à l’ensemble un début de rigidité.

La face avant reçoit elle le bouton d’arrêt d’urgence.

Vient maintenant la phase de l’assemblage final. On monte les deux profilés sur la plaque de derrière sans serrer les vis. On glisse la potence à sa place dans les deux rails de guidage de l’axe. On serre les quatre galets de guidage pour supprimer les jeux. On introduit les deux vis de transmission dans les écrous, sans les engager dans leur roulements à bille. Il faut contrôler le jeux des vis: en jouant avec cette dernière de haut en bas, l’écart par rapport à l’axe doit être réparti équitablement. Il est possible d’utiliser le roulement à bille comme point de repère. Ensuite, il est possible de monter les vis en position et de serrer le plaque de derrière, après avoir ramener la potence en butée sur la plaque de derrière.

La prochaine étape consiste à installer la transmission: une poulie crantée sur chaque vis, une courroie pour synchroniser le tout et un galet tendeur pour maintenir la courroie en place. Il est capital de s’assurer que les deux montant de la potence sont parfaitement alignés avant d’engager les crans de la courroie sur les poulies. Pour se faire, il est possible d’utiliser en guise de cale les pieds de la machine en plastique dur. Une fois la courroie bien en place, un capot en aluminium recouvre la transmission et la protège des chocs mécaniques.

On installe les deux capots de protection des vis en glissant les deux pions en nylon dans les trous idoines. On ajoute les deux butées à bille au bout des vis de transmission et on ajoute la face avant de la machine. Avant de serrer les vis, bien ramener la potence en butée sur la face avant.

La fraiseuse commence à ressembler à quelque chose. Plus que la dernière ligne droite: le câblage!

6 – Câblage des actionneurs et installation de la carte de commande

Il s’agit maintenant de ramener tous les câbles de la machine vers le logement prévus sous le fond du châssis. Ce logement accueil la carte de commande. Une face-arrière en plastique découpée selon les empreintes des différents connecteurs évite l’entrée de copeaux dans le logement de la carte. Cette dernière se monte sur six entretoises. Avant de monter la carte dans son emplacement, il faut lui brancher le module d’interface PC. Il en existe trois différents: port parallèle, liaison série RS232 ou USB. Il s’agit d’une petite carte électronique munie d’un connecteur à broches d’un coté et de la prise PC de l’autre. Dans mon cas, il s’agit d’un module pour port parallèle: le carte ne contient aucune électrique et se contente de router les signaux de commande vers un SUB-D 25. Chaque moteur pas à pas est prévu pour se brancher sur un bornier quatre broches à vis. Un bornier plus grand reçoit les capteurs de POM, l’arrêt d’urgence et le calibreur de hauteur d’outil (en option, mais indispensable). Un couvercle monté dans une rainure et fixé par deux vis vient refermer le logement de la carte de pilotage.

7 – Fignolage

Avant la première mise en route, il reste quelques détails à régler:

  1. Installer les pieds autocollants sous les profilés de guidage
  2. Glisser le plan de travail dans les rainures du châssis
  3. Monter la plaque de fixation du plan de travail (prévu pour être facilement démontée)
  4. Coller les stickers qui vont bien
  5. préparer les deux barres de bridage pour tenir vos pièces
  6. Graisser généreusement les parties en mouvement avec la graisse fournie

Vous voilà fin près à usiner !

Reste quand même à installer le logiciel, configurer la machine, dessiner des pièces, …

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