Avances et vitesses CNC pour débutants (bois, acrylique, MDF)
Avances et vitesses. Deux mots qui donnent des sueurs froides aux débutants en CNC.
Sur les forums, tout le monde vous dit de « bien régler vos avances et vos vitesses ». Dans les commentaires YouTube, tout le monde vous conseille de « vérifier votre charge de copeau ». Et chaque calculateur vous fournit des valeurs qui semblent soit trop agressives, soit trop prudentes, sans la moindre explication.
Bonne nouvelle : les avances et les vitesses ne sont pas compliquées. Quatre valeurs seulement comptent vraiment. Une fois que vous aurez compris le rôle de chacune, vous pourrez calculer les réglages adaptés à n’importe quel matériau et à n’importe quelle fraise. Si vous avez déjà lu notre guide de la CNC pour débutants, vous connaissez les principes de base du fonctionnement d’une fraiseuse CNC. Cet article détaille les réglages qui font toute la différence entre des coupes nettes et des fraises cassées.
Les quatre valeurs qui contrôlent tout
1. Vitesse de broche (RPM)
Il s’agit de la vitesse de rotation de votre fraise. Une affleureuse telle que la Makita RT0701C fonctionne entre 10,000 et 30,000 RPM. Une broche dédiée équipée d’un variateur de fréquence (VFD) offre un réglage plus précis.
RPM plus élevés = finition plus lisse, mais davantage de chaleur. RPM plus faibles = finition plus rugueuse, mais coupes moins chaudes.
Pour la plupart des travaux de CNC amateurs dans le bois, la broche tourne entre 16,000 et 24,000 RPM.
2. Vitesse d’avance (mm/min ou IPM)
Il s’agit de la vitesse à laquelle la machine déplace la fraise dans le matériau. C’est la vitesse de déplacement des axes X/Y pendant une coupe.
Avance plus rapide = chaque dent enlève davantage de matière = coupe plus agressive. Avance plus lente = chaque dent enlève moins de matière = coupe plus légère (mais avec un risque d’accumulation de chaleur).
Oui, aller trop lentement peut en réalité être pire qu’aller trop vite. Nous verrons pourquoi dans un instant.
3. Profondeur de coupe (DOC)
Il s’agit de la profondeur de chaque passe, également appelée « profondeur de passe ». Pour usiner une poche de 12mm, vous pouvez effectuer des passes de 3mm (soit quatre au total) plutôt que de tenter d’enlever toute la matière en une seule fois.
Passes plus profondes = davantage d’effort sur la fraise et de charge sur la machine. Passes moins profondes = moins d’effort, mais durée totale d’usinage plus longue.
La rigidité de votre machine détermine la profondeur que vous pouvez atteindre. Une robuste Onefinity supporte des passes de 3–4mm dans le bois dur. Une 3018 peu rigide devrait se limiter à 0.5–1mm.
4. Recouvrement latéral (pour l’usinage de poches)
Lorsque vous évidez une poche, la fraise ne se contente pas d’une seule passe. Elle effectue plusieurs passes côte à côte. Le recouvrement latéral indique la part de chevauchement entre chaque passe et la précédente ; il est généralement exprimé en pourcentage du diamètre de la fraise.
Un recouvrement de 40–50% est courant pour l’ébauche (enlèvement rapide de matière). Un recouvrement de 10–20% convient aux passes de finition (surface lisse).
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Charge de copeau : la valeur derrière toutes les autres
C’est ici que tout s’articule. La charge de copeau correspond à l’épaisseur de matière enlevée par chaque arête de coupe à chaque tour. Elle se mesure en millimètres (ou en millièmes de pouce).
La formule est simple :
Charge de copeau = Vitesse d’avance / (RPM x Nombre de dents)
Ainsi, avec une avance de 1500 mm/min, une fraise à 2 dents et une vitesse de 18,000 RPM :
1500 / (18,000 x 2) = charge de copeau de 0.042mm
Cette valeur vous indique si votre coupe s’effectue dans de bonnes conditions.
Que se passe-t-il lorsque la charge de copeau est incorrecte ?
Charge de copeau trop faible (frottement) : La fraise ne coupe pas, elle frotte. Le frottement produit de la chaleur. La chaleur émousse la fraise plus rapidement, peut brûler le matériau et, avec les plastiques, fait fondre le matériau qui vient alors se redéposer sur la fraise. Voilà pourquoi aller trop lentement est parfois pire qu’aller trop vite.
Charge de copeau trop élevée (surcharge) : La fraise enlève trop de matière à chaque dent. Il en résulte des vibrations, des coupes irrégulières et une flexion de l’outil, jusqu’à la rupture de la fraise. Votre machine gronde et la coupe est très mauvaise.
Charge de copeau idéale : La fraise produit des copeaux nets, la surface est lisse, la fraise reste froide et le bruit de coupe est régulier. Vous le reconnaîtrez à l’oreille.
Information
Le bruit de votre CNC est votre meilleur outil de diagnostic. Une bonne coupe produit un bourdonnement régulier et doux. Une mauvaise coupe vibre, stridule ou émet des claquements irréguliers. Éduquez votre oreille : elle vous signalera un problème avant même que vos yeux ne le détectent.
Charges de copeau recommandées selon le matériau
Voici les charges de copeau cibles à viser. Utilisez-les avec la formule ci-dessus pour calculer votre vitesse d’avance à n’importe quel régime.
Bois
| Matériau | Charge de copeau (mm) | Charge de copeau (pouces) | Remarques |
|---|---|---|---|
| Bois tendre (pin, cèdre, tilleul) | 0.04 – 0.06 | 0.0015 – 0.0025 | Tolérant, difficile de se tromper |
| Bois dur (érable, cerisier, noyer) | 0.03 – 0.05 | 0.0012 – 0.0020 | Nécessite plus d’effort, restez modéré |
| Contreplaqué (bouleau, bouleau de la Baltique) | 0.03 – 0.05 | 0.0012 – 0.0020 | Les couches de colle usent les fraises |
| MDF | 0.03 – 0.05 | 0.0012 – 0.0020 | Poussiéreux, densité homogène |
| Bambou | 0.03 – 0.04 | 0.0012 – 0.0015 | Dur, à traiter comme un bois dur |
Plastiques
| Matériau | Charge de copeau (mm) | Charge de copeau (pouces) | Remarques |
|---|---|---|---|
| Acrylique (coulé) | 0.05 – 0.08 | 0.0020 – 0.0030 | Fraise à une dent recommandée |
| Acrylique (extrudé) | 0.04 – 0.06 | 0.0015 – 0.0025 | Fond plus facilement que l’acrylique coulé |
| HDPE | 0.06 – 0.10 | 0.0025 – 0.0040 | Très tolérant, se coupe comme du beurre |
| Panneau de mousse PVC (Sintra) | 0.05 – 0.08 | 0.0020 – 0.0030 | Léger, utilisez une fraise à une dent |
Aluminium (CNC de loisir)
| Matériau | Charge de copeau (mm) | Charge de copeau (pouces) | Remarques |
|---|---|---|---|
| Aluminium 6061 | 0.02 – 0.04 | 0.001 – 0.0015 | Utilisez une fraise à une dent et ajoutez du lubrifiant |
Avertissement
Il est possible de couper de l’aluminium avec une CNC de loisir, mais l’opération est exigeante. Utilisez une fraise ascendante à une dent, conservez une charge de copeau modérée, employez un fluide de coupe (même du WD-40 peut dépanner) et effectuez des passes peu profondes. Si votre machine manque de rigidité, commencez par acquérir de l’expérience avec le bois.
Tableaux de réglages de départ
Vous ne voulez pas appliquer la formule ? Voici des réglages prêts à l’emploi pour les situations les plus courantes. Ils correspondent à une CNC de loisir de milieu de gamme (de la catégorie Shapeoko, X-Carve ou LongMill) équipée d’une affleureuse.
Fraise à bout plat de 1/4" (6.35mm), 2 dents
| Matériau | RPM | Vitesse d’avance (mm/min) | DOC (mm) | Recouvrement (%) |
|---|---|---|---|---|
| Bois tendre | 18,000 | 2000 | 3.0 | 40% |
| Bois dur | 18,000 | 1500 | 2.0 | 40% |
| Contreplaqué | 18,000 | 1500 | 2.5 | 40% |
| MDF | 18,000 | 1800 | 2.5 | 40% |
| Acrylique coulé | 16,000 | 1200 | 2.0 | 40% |
Fraise à bout plat de 1/8" (3.175mm), 2 dents
| Matériau | RPM | Vitesse d’avance (mm/min) | DOC (mm) | Recouvrement (%) |
|---|---|---|---|---|
| Bois tendre | 20,000 | 1200 | 1.5 | 40% |
| Bois dur | 20,000 | 1000 | 1.0 | 40% |
| Contreplaqué | 20,000 | 1000 | 1.0 | 40% |
| MDF | 20,000 | 1200 | 1.5 | 40% |
| Acrylique coulé | 18,000 | 800 | 1.0 | 40% |
Fraise en V à 60 degrés
| Matériau | RPM | Vitesse d’avance (mm/min) | DOC max. (mm) |
|---|---|---|---|
| Bois tendre | 18,000 | 1500 | 3.0 |
| Bois dur | 18,000 | 1200 | 2.5 |
| MDF | 18,000 | 1500 | 3.0 |
Fraise en V à 90 degrés
| Matériau | RPM | Vitesse d’avance (mm/min) | DOC max. (mm) |
|---|---|---|---|
| Bois tendre | 18,000 | 1800 | 4.0 |
| Bois dur | 18,000 | 1400 | 3.0 |
| MDF | 18,000 | 1800 | 4.0 |
Conseil
En cas de doute, commencez par les valeurs les plus prudentes de ces plages, puis augmentez-les progressivement. Une coupe un peu lente coûte bien moins cher qu’une fraise cassée pour cause de réglages trop agressifs. Augmentez la vitesse d’avance de 10% à la fois, jusqu’à ce que le bruit et l’aspect de la coupe soient satisfaisants.
Comment calculer vos propres réglages
Voici la méthode détaillée pour déterminer les avances et les vitesses adaptées à n’importe quelle combinaison de fraise et de matériau :
Étape 1 : Relevez votre charge de copeau cible dans les tableaux ci-dessus.
Étape 2 : Choisissez vos RPM. Pour le bois avec une affleureuse, 18,000 RPM constitue une valeur par défaut fiable. Pour les plastiques, essayez 16,000 RPM (moins de chaleur).
Étape 3 : Calculez la vitesse d’avance : Vitesse d’avance = Charge de copeau x RPM x Nombre de dents
Exemple : usinage de bois dur avec une fraise de 1/4" à 2 dents.
- Charge de copeau cible : 0.04mm
- RPM : 18,000
- Dents : 2
- Vitesse d’avance = 0.04 x 18,000 x 2 = 1,440 mm/min
Arrondissez à 1,400 ou 1,500 mm/min. C’est tout.
Étape 4 : Définissez votre profondeur de coupe. Voici une règle de départ prudente : la DOC doit être inférieure ou égale au diamètre de la fraise. Pour une fraise de 1/4", commencez à 3mm (environ la moitié du diamètre). Pour une fraise de 1/8", commencez à 1–1.5mm.
Étape 5 : Effectuez une coupe d’essai dans une chute. Écoutez le bruit, examinez les copeaux et observez la qualité de la coupe. Ajustez ensuite vos réglages.
Interpréter vos copeaux
Les copeaux (ou la poussière) produits par votre fraise vous en disent long sur la pertinence de vos réglages.
Minuscules particules de poussière : La charge de copeau est trop faible. Vous frottez le matériau au lieu de le couper. Augmentez la vitesse d’avance ou réduisez les RPM.
Petits copeaux réguliers et bien formés : Vous êtes dans la bonne plage. La fraise coupe correctement et évacue efficacement la matière.
Gros copeaux irréguliers ou arrachement : La charge de copeau est peut-être trop élevée, ou votre coupe est trop profonde. Réduisez la vitesse d’avance ou la profondeur de coupe.
Copeaux fondus ou collants (plastiques) : Il y a trop de chaleur. Réduisez les RPM, augmentez la vitesse d’avance ou adoptez une fraise à une dent pour mieux évacuer les copeaux.
Nombre de dents : pourquoi est-il important ?
Le nombre d’arêtes de coupe (dents) de votre fraise influe directement sur la charge et l’évacuation des copeaux.
1 dent : Idéale pour les plastiques et l’aluminium. Très grand canal d’évacuation des copeaux. Moins de risque de recouper les copeaux et de produire de la chaleur.
2 dents : Le choix idéal pour le bois. Bon compromis entre l’évacuation des copeaux et l’état de surface. C’est l’option par défaut pour la plupart des travaux de CNC dans le bois.
3 dents : Meilleur état de surface, mais canaux d’évacuation plus petits. Convient bien aux matériaux plus durs et aux RPM plus élevés. Peu adaptée aux matériaux tendres ou collants.
Coupe ascendante, descendante ou à compression
Puisque nous parlons des fraises, cette question revient sans cesse :
Coupe ascendante : Tire les copeaux vers le haut et hors de la coupe. Surface inférieure nette, bord supérieur plus rugueux. Idéale pour l’usinage de poches (les copeaux doivent pouvoir s’évacuer).
Coupe descendante : Pousse les copeaux vers le bas dans la coupe. Surface supérieure nette, dessous plus rugueux. Convient à la gravure de surface et aux coupes traversantes lorsque l’aspect de la face supérieure est important.
Compression : Coupe ascendante sur la partie inférieure, descendante sur la partie supérieure. Bords nets sur les deux faces. Parfaite pour la découpe traversante du contreplaqué et des panneaux, mais elle ne fonctionne que si votre profondeur de coupe engage à la fois les zones de coupe ascendante et descendante de la fraise.
Erreurs fréquentes
Régler les RPM trop bas. Les fraiseuses CNC de loisir sont conçues pour fonctionner à des RPM élevés avec de faibles charges de copeau. Choisir 8,000 RPM « parce que cela semble plus sûr » aggrave en réalité la situation : vous devez réduire la vitesse d’avance dans les mêmes proportions, ce qui allonge considérablement l’usinage et émousse la fraise.
Ne pas adapter les réglages au diamètre de la fraise. Une fraise de 1/8" ne peut pas supporter la même profondeur de coupe qu’une fraise de 1/4". Son diamètre est deux fois plus petit ; sa rigidité est donc approximativement divisée par deux. Réduisez votre DOC en proportion.
Ignorer les limites de votre machine. Les formules peuvent indiquer une avance de 3,000 mm/min, mais votre CNC de bureau 3018 ne peut pas réellement se déplacer aussi vite sans perdre des pas. Connaissez la vitesse d’avance maximale de votre machine et restez en dessous.
Utiliser les mêmes réglages pour différents matériaux. Le pin et l’érable sont tous deux du « bois », mais leur comportement est très différent. Le pin est tendre et résineux. L’érable est dense et dur. N’utilisez pas les mêmes vitesses pour les deux.
À vous de faire des copeaux
Voici votre plan d’action :
- Choisissez dans les tableaux ci-dessus les réglages les plus proches de votre situation
- Prenez une chute du matériau que vous souhaitez couper
- Effectuez une coupe d’essai
- Écoutez. Observez les copeaux. Vérifiez la qualité de la surface
- Ajustez les réglages par paliers de 10% jusqu’à obtenir le bon bruit
- Notez les réglages qui ont fonctionné
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Les valeurs de ce guide vous aideront à démarrer. Votre oreille et vos coupes d’essai vous permettront d’affiner vos réglages.
Bonnes créations.
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