Fraiseuse à Commande Numérique (CNC): L'ASPIRATION

1- L'ASPIRATION.

2- LA JUPE.

1- L'ASPIRATION.

Pourquoi?

Ayant réalisé quelques pièces avec hâte une fois la machine terminée, je me suis dit qu'il me suffirait d'être à côté avec l'aspirateur (d'atelier), et de le passer de temps en temps sur la pièce en cours d'usinage.

J'ai vite déchanté pour de nombreuses raisons: le bruit infernal de l'aspirateur, la durée de découpe des pièces qui parfois allait jusqu'à 30 minutes, le fait d'être bloqué à côté de la machine, le colmatage du filtre de l'aspirateur...

L'aspiration adaptée.

J'ai un temps installé une vieille aspiration de défonceuse, bidouillée autour de la fraise. Le résultat était un peu mieux, puisque je n'avais plus à tenir le tube de l'aspirateur, mais le bruit était toujours présent, et le colmatage...

J'ai donc décidé de concevoir 2 éléments:

Une jupe autour de la fraise, permettant de collecter les copeaux, et l'aspiration proprement dite.

Je me suis rappelé que j'avais dans mes trésors, un vieil extracteur d'air, qui me servirait un jour. Après 2h30 de lavage (il date des années 70, et était utilisé dans un vieil appart que nous avons rénové, dans une cuisine...), avec du decapfour, des détergents, et de l'huile de coude, il est redevenu comme neuf.

J'ai donc regardé un peu sur le Net les différents systèmes cycloniques. Mais qu'est ce que c'est?

La force du cyclone.

C'est l'utilisation d'une loi de la physique, qui dit que le débit reste constant, ce qui se traduit par la formule S1V1=S2V2. S1, étant la surface (disque) d'une canalisation par lequel circule le fluide (ici air aspiré avec les copeaux), et S2 la surface de la canalisation suivante, qui s'agrandit, ou rétrécit. V1 est donc la vitesse à laquelle arrive le fluide, et V2 la vitesse qu'il aura lorsqu'il pénètrera dans la section 2 (voyez ça comme un entonnoir à l'horizontal).

Comme S1V1=S2V2, si nous avons S1<S2 (l'air aspiré par un tube de 25mm, arrive dans un tube de 100mm) pour garder l'équilibre, V2 sera < V1. En un mot, la vitesse de l'air va chuter, les copeaux ne seront donc plus entrainés par le flux et tomberont par gravité dans un récipient.

D'accord pour la chute de vitesse, mais pourquoi un cyclone? Le système complet se compose de 3 éléments:

L'extracteur (le ventilo).

Le cyclone.

Le collecteur.(le bidon où seront collectés les copeaux).

Le tout est donc d'aspirer les copeaux (grace à la dépression créée par l'extracteur dans tout le circuit) par le tube qui sera relié à la fraiseuse. Il faut ensuite les faire "tomber" dans le récipient, c'est le cyclone qui se charge de ça. En effet, comme vous pouvez le voir sur les photos plus bas, l'air arrivant avec les copeaux rentre dans un plus gros tube, et ceci de biais. Avec l'inertie, l'air "rebondit" et commence donc à "tourner" en suivant la forme du gros tube.

Comme tout le système est en dépression, le bidon l'est aussi. Il aura donc tendance à "aspirer" l'air présent dans le gros tube. Le flux avec les copeaux arrive donc à grande vitesse dans le gros tube, ralentit, et commence à tournoyer, et ceci, vers le bas (certaines personnes ont créé le système avec des tubes transparents. Vous pouvez voir sur Youtube quelques réalisations en vidéo, et vous verrez nettement ce "mini cyclone" se créer). Et là est le dernier point, la partie basse a également un entonnoir, ce qui aura tendance à faire accélérer le flux une dernière fois avant d'arriver dans le bidon, présentant un volume si important que la vitesse du flux deviendra quasi nulle, et les copeaux tomberont par gravité au fond.

Ouf, c'est clair?

Juste un détail, mais qui a son importance, le système que j'ai conçu et décrit dans ces pages, sert UNIQUEMENT à la fraiseuse.

Il faut en effet savoir que le débit est ridicule (mais suffisant pour la CNC) mais ne peut pas être utilisé comme aspirateur d'atelier, ou d'autres outillages polluant plus (scie circulaire, défonceuse..). Il faut également noter que les calculs de pertes de charges doivent être faits si vous envisagez un système plus performant. Vu mes besoins, je ne les ai pas calculé, juste évité les coudes et autres trucs perturbant les flux.

Si vous concevez votre système sur mesure, inutile de vous lancer dans des calculs savants comme je l'ai vu sur certains forums, ayez un esprit logique et sur-dimensionnez légèrement votre puissance pour compenser les pertes de charges. On ne conçoit pas le système hydraulique d'un avion!

Ca, c'est la théorie. En pratique, voici la composition du système:

Tous les éléments se trouvent rayon plomberie d'une brico surface, 50€ environ pour l'ensemble (hors extracteur, colle comprise). Il faut compter entre 50-100 euros pour l'extracteur, vu chez Castomachin, tout dépend de la puissance recherchée (m3/h). Quelques éléments sont disponibles côté électricité, au niveau des gaines.(une gaine elec de 25mm de diam de longueur 2M vaut 2€, la même côté plomberie vaut 13€...)

L'extracteur utilisé. 220V, 350W, extra silencieux.

La partie grande section S2.(PVC, diam 100mm)

La petite section S1(25mm) qui arrive dans la section S2 (100mm)

La partie "aspiration", qui est fixée à l'extracteur. Le tube central est

de diam 50mm, et permet de créer la dépression dans tout le circuit

sans être en contact direct avec la canalisation d'arrivée.

Le système complet. A gauche l'entonnoir récupère les copeaux dans un récipient (le tout hermétiquement fermé). à droite, le "bouchon" sera fixé côté aspiration de l'extracteur. En bas, le tube blanc est relié à un tuyau qui va jusqu'à la fraiseuse.

Vue d'ensemble, (bidon=collecteur de cendres, 24€).

Disque blanc du bidon: condamnation d'un des 2 orifices.(à la base, l'un va à l'aspirateur, l'autre à un tube pour nettoyer les cendres).

Tube blanc au dessus: gaine pour passage du cable qui va à l'interrupteur.Tube strié blanc, vers la fraiseuse.

Copeaux aspirés.

Note: Ce système aspire très correctement les "copeaux", mais les poussières ont tendance à passer au travers, et finissent donc...par sortir de l'extracteur sous forme d'un joli nuage. Deux choses doivent être prises en compte:

La vitesse de coupe de la machine, bien réglée, pour avoir un copeau nominal, "bien lourd", qui lui restera dans le bac. Voir [CONCEPTION].

La deuxième, lorsque l'on travaille du bois, la poussière est inévitable. Il faut alors ajouter à la sortie de l'extracteur, un filtre à poussières. (savamment nommé filtre à particules). Il en existe des centaines de modèles, et bien sûr, du moins cher...au plus cher...Ce qu'il faut garder à l'esprit, c'est que plus le filtre est fin, plus l'air aura du mal à sortir, et donc TOUT le système verra son rendement réduit. Il faut donc sur-dimensionner la puissance de l'extracteur.

Je suis en train de travailler sur un système en tissu, en forme de 2 chaussettes haute et basse verticales. L'air arrive au milieu, la poussière est piégée, et tombe dans la chaussette du bas. L'air sous pression s'évacue filtré essentiellement par la chaussette du haut.

2- LA JUPE:

Elle se compose de 2 éléments:

La "tête", avec sa lèvre en caoutchouc, et sa canalisation qui remonte le long de l'axe Z.

La tête est un tube PVC de diam 50mm, d'une hauteur d'environ 3cm. Ce tube a été ouvert pour pouvoir être serré sur le col de la défonceuse. J'ai également percé un trou ovale (que l'on aperçoit de part et d'autre derrière le mandrin), qui reçoit un tube de diam 25mm aplati.(à l'aide d'une bougie tout simplement).
Ce tube de 25mm part en un coude et remonte le long de l'axe Z.

J'ai réalisé la lèvre avec de la chambre à air, 2 lames d'environ 2cm, et ayant été ciselées à moitié tous les cm, en quinconce. Collées à la super-glue.

La tête comme vous pouvez le constater, est en 2 parties. Pourquoi? Pour pouvoir accéder au mandrin, changer la fraise, et surtout, avoir une visu sur l'outil lors des recherches d'origine pièce. (OP).
La 2ème partie est faite avec les même matériaux, le tube de 50mm ayant gardé 3/4 de sa circonférence originale, pour pouvoir être clipsée.

En images! :