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Choisir une fraise pour le plexiglas

dimanche 30 janvier 2011, par Eric P., Stephan

Voici les notes d’un échange concernant le choix d’une fraise pour travailler le plexiglas. En effet, cet outil existe en différentes formes qu’il faut savoir sélectionner en fonction du résultat attendu.

Nous n’avons pas pour objectif de trancher définitivement la question, mais d’apporter des arguments et un retour d’expérience concret, à défaut d’être exhaustif.

 Le problème

On souhaite graver du plexiglas qui sert de support à une démonstration robotique, afin d’y afficher des informations utiles (le nom des éléments par exemple) ainsi que le nom de nos sponsors. Le plexiglas est transparent et des lumières colorées disposées sur sa tranche le traversent, illuminant les gravures.

 Les possibilités

Pour percer du plexiglas selon une forme précise, on pourrait percer une multitude de trous et ajuster le résultat à la lime... mais c’est pénible et le fini risque de laisser à désirer. On va donc "fraiser".

Le travail de fraisage consiste à utiliser une perceuse équipée d’un outil particulier, la fraise, qui permet de travailler la matière selon des déplacements latéraux : contrairement au foret, les côtés d’une fraise sont équipés de lames. Ces fraises sont les éléments indispensables pour un travail "en trois dimensions" (perçage en Z, fraisage en X et Y).

Il existe différentes formes de fraise, nous allons parler ici des suivantes :
- la fraise sphérique
- la fraise javelot (conique)
- la fraise droite (cylindrique)

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Ceci est une fraise.

 Point de vue sur différents aspects

Pour Eric, concernant le choix de profil de fraise, la fraise sphérique apporte une meilleure dispersion optique :

La raison de la forme de fraise que je suggère n’est pas liée au travail de la matière, mais à des considérations optiques du résultat produit. Le profil des gravures étant alors courbe, il y aura toujours une portion correctement orientée vers le spectateur pour que l’illumination soit perçue. Cela risque de ne pas être pareil si on utilise une fraise javelot. Quant à la fraise cylindrique, elle est à mon avis à écarter totalement. Si on utilise une fraise droite, on va obtenir des gravures
dont les faces seront soit perpendiculaires, soit parallèles à la face de la plaque. Du coup, la diffusion de la lumière émise par les lumières placées sur la tranche de la plaque ne sera pas aussi bonne et surtout pas aussi répartie dans toutes les directions que si le profil des flancs de la gravure est un arc de cercle, tel que généré par une fraise sphérique ; et dont la profondeur de gravure doit donc être réglée au maximum à la même valeur que le rayon de la fraise.

Pour Stephan, il faut également s’adapter au matériau et si on retient la fraise droite le choix doit se porter vers une fraise à une seule dent :

On trouve des fraises à 1 dent parmi les fraises droites (j’en ai). La fraise 1 dent diminue l’échauffement de la matière et améliore l’évacuation des copeaux, ce qui évite de faire fondre le plexiglas. C’est en général ce qui est utilisé pour travailler le plastique.

 Passage à la pratique

Il n’y a pas de "théorie" absolue dans nos activités : il est toujours préférable de se fier à l’expérience. Faire des essais préalables permet de vérifier le rendu.

La profondeur

La forme de la fraise n’est pas la seule qui influe sur le résultat : il faut définir la meilleure profondeur de gravure pour un rendu optimal.

Il n’y a pas besoin de graver profond. Juste de quoi capter et diffuser une partie suffisante de la lumière injectée par l’éclairage latéral de la plaque. Là encore, il faut faire des essais pour trouver l’optimum.

L’état de surface

De même concernant la vitesse de la fraise qui va avoir un impact sur l’état de surface des gravures. Intuitivement, un état de surface dépoli donnerait le meilleur résultat, mais c’est à tester. A noter que l’état de surface dépend aussi de la lubrification utilisée pendant l’usinage. L’usinage à sec risque de produire des résultats décevants, ou en tout cas pas constants. Mais dans tous les cas, il faut essayer toutes les combinaisons.

De plus la nature du plexiglas (son niveau de diffusion de la lumière) peut modifier l’effet final de manière assez significative.

Idée alternative

On peut aussi essayer de fixer le plexiglas sur un plan incliné, avec le coté destiné à recevoir les lumières positionné de telle sorte qu’il soit le plus éloigné de la fraise. De ce fait, au plus le dessin sera éloigné des lumières, au plus les rainures seront profondes, afin que les rainures les plus près ne fassent pas ombrage aux rainures les plus éloignées.

 Le résultat

Des premiers tests ont eu lieu, pour l’instant avec une fraise javelot et une fraise droite à 1 dent.

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fraise javelot contre fraise droite
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une dent contre deux dents

Après plusieurs tests sur une chute, nous constatons qu’une fraise javelot fait une fente dont la luminosité apparait plus grande que celle paraissant pour une fente réalisée avec une fraise droite. Cependant sa finesse et son profil en V ne permettent pas de la nettoyer aussi bien que la fente à angle droit faite par la fraise droite. De minuscules éclats vont rester, bien visibles mais donnant moins de régularité à l’ensemble. Si elle est moins intense, la découpe large de la fraise droite (à profondeur identique) donne un aspect plus régulier, plus net.

Nous avons quand même opté pour une gravure au javelot pour la gravure, et conservé la fraise droite à une dent pour les découpes.

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parlez dans l’hygiaphone !
en fait ce sont les trous pour laisser passer le son du haut-parleur.

Nous n’avons pas encore testé l’idée de Stephan concernant le plan incliné, car nous avons eu d’autres soucis...

Ce sera pour la prochaine fois, de même que le test ultime concernant l’intensité perçue par l’œil, en utilisant une fraise sphérique.

A suivre !

Vos commentaires

  • Le 2 février 2011 à 21:42, par Antonin En réponse à : Choisir une fraise

    Personnellement ,j’opterais pour dépolir une face ,et ensuite faire les rainures avec une fraise droite ,il suffirait de remplir les rainures d’encre de chine avec une seringue pour les faire apparaitre. reste a savoir si la surface dépolie doit être du coté des rainures ou non.

    • Le 1er mars 2011 à 13:53, par Julien H. En réponse à : Choisir une fraise

      L’objectif est que ce soit la lumière qui fasse apparaitre les fentes. L’encre de Chine va être trop opaque.

    • Le 5 mars 2011 à 12:43, par Eric P. En réponse à : Choisir une fraise

      Merci pour cette suggestion, mais... a-t-elle été essayée avant proposition ?

      J’ai quelques doutes sur l’adhérence à long terme de l’encre de Chine sur le plexi, même sur une surface dépolie par le passage de la fraise. On va juste obtenir un effet de salissure qui ne sera pas très esthétique.

      Et ce n’est pas juste une supposition, car j’ai déjà essayé par le passé ce genre de solution pour des faces avant en ABS blanc, et avec des encres indélébiles par dessus le marché (l’encre de Chine se dissout à l’eau elle...). Le résultat n’était pas vraiment présentable, et tenait plus du machin pas propre que de la gravure à l’eau forte.

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