Banc d'essai : La graveuse CNC de bureau Anet 4540

Comme les imprimantes 3D et les machines de gravure au laser, les machines CNC se sont également démocratisées. Alors qu'elles coûtaient autrefois des milliers d'euros, on trouve aujourd'hui des machines CNC d'entrée de gamme comme l'Anet 4540 pour moins de mille euros. Évidemment, ces machines ne disposent pas de toutes les fonctionnalités d'une machine CNC de qualité professionnelle, mais elles sont utiles pour le fraisage de matériaux tendres tels que le bois, l'acrylique et l'aluminium. Certaines sont même assez précises pour fraiser des circuits imprimés.

La Anet 4540 desktop CNC est une machine très abordable. Elle est suffisamment grande pour permettre de fraiser des objets utiles plutôt que seulement de minuscules objets décoratifs, mais elle est suffisamment petite (et légère, 11,5 kg) pour être rangée dans un coin lorsque vous n'en avez pas besoin.

L'Anet 4540 offre une grande surface utile

Sa surface de travail utile (ou volume) est spécifiée comme étant de 430 mm × 390 mm × 90 mm (XYZ). La machine sans alimentation ni contrôleur occupe une surface d'environ 600 mm × 600 mm. L'unité d'alimentation/de commande n'est pas fixée au châssis de la machine, elle peut donc être placée à côté, derrière ou même sous la machine.
 

Le moteur de la broche est un modèle de 500 W, refroidi à l'air, avec une vitesse maximale de 11 000 tr/min. Malheureusement, aucun autre détail technique comme le couple, les vibrations ou le niveau sonore n'est fourni.

USB et commande à distance 

Un ordinateur peut contrôler la machine via USB avec, par exemple, l'outil open-source Candle (inclus sur la clé USB dans le kit). Le fonctionnement autonome est également possible grâce à la petite télécommande (câblée) qui peut lire et exécuter des programmes en G code à partir d'une carte SD (incluse). L'alimentation est équipée d'un bouton d'arrêt d'urgence. 

Un cadre en aluminium rigide 

La machine elle-même se compose d'un cadre en aluminium robuste et rigide sur lequel est fixé une plaque de bois (MDF) de 12 mm d'épaisseur. Les guides de l'axe Y se trouvent à gauche et à droite du cadre. Le guide de l'axe X relie les deux guides de l'axe Y. La broche avec le moteur et la commande de l'axe Z est montée sur l'axe X. Le guide de l'axe X est un profilé carré en aluminium de 40 mm de côté, ce qui garantit sa rigidité. Les axes X et Y sont tous deux dotés de chaînes porte-câbles, qui maintiennent les fils du moteur et de l'interrupteur d'arrêt d'urgence à l'écart.

La surface de travail comporte une grille imprimée d'une résolution de 10 mm × 10 mm, qui est pratique pour aligner les objets. Elle est également parsemée de trous filetés (M6) destinés à fixer des pinces de serrage pour maintenir l'objet à fraiser.

Assemblage de l'Anet 4540

L'Anet 4540 est livrée partiellement assemblée ; il appartient à l'utilisateur de la monter. Bien que cela ne soit pas sorcier et ne nécessite pas d'outils spéciaux, cela doit être fait avec soin et attention. Le manuel est succinct, les images sont petites et pas toujours claires.
 

L'origine se trouve au point "0" (ou presque) sur la plaque de base ; l'axe X est devant vous et va de gauche à droite. L'axe Y s'éloigne de vous. La broche est orientée vers vous.

Les écrous en T utilisés pour fixer plusieurs pièces peuvent être un peu gênants car ils ne tournent pas toujours dans la position voulue, ce qui rend les choses compliquées.

Insertion de la courroie crantée

Insérez la courroie crantée de l'intérieur de l'ensemble Z de la broche vers l'extérieur. Assurez-vous qu'elle passe sur la roue dentée du moteur pas à pas de l'axe X. Les extrémités de la courroie peuvent dépasser car elles peuvent passer à travers des trous spéciaux dans les supports verticaux de l'axe X. La connexion des câbles de l'axe Z est plus facile si vous retirez d'abord le guide-câble (ou si vous connectez les câbles avant de monter le guide-câble).

 

Le changement d'outil est compliqué

L'insertion de la pince de serrage dans le mandrin de la broche, c'est-à-dire le maintien de la bague de serrage, à l'aide d'une clé, puis le serrage de la mèche, se sont avérés très difficiles. Cela pourrait bien être le point le plus faible de la machine CNC. Peut-être que cela deviendra plus facile lorsque la machine sera utilisée ? Faites très attention, car les dix fraises incluses sont coupantes comme un rasoir.

Serrez tous les écrous et les boulons autant que possible pour éliminer tout jeu éventuel. Ne serrez pas trop, cependant, car la broche et l'axe X doivent pouvoir se déplacer avec le moins de frottements possible.
 

Les pièces superflues

Après avoir assemblé la machine, il me restait quelques pièces en acrylique qui n'apparaissent ni dans la liste des pièces ni dans le manuel. Le site web d'Anet mentionne des têtes de gravure laser en option, peut-être que ces pièces servent à cela ?

Mise-en-route inaugurale de l'Anet 4540

Une fois l'assemblage de la machine CNC terminé, vous souhaitez bien sûr l'essayer immédiatement. C'est tout à fait possible car la carte SD branchée sur la télécommande contient quatre programmes de test en G-code (également inclus sur la clé USB). Je recommande vivement le programme MyCNC.nc car il est court et ne nécessite pas beaucoup de matériel (66 mm × 21 mm). Il permet de graver le texte "MyCNC" à une profondeur de 2 mm, ce qui est parfaitement réalisable dans une chute de bois ou de plastique.
 

Ne lancez pas le programme PCB.nc car il fonctionne pendant environ une heure et ne produira rien de satisfaisant. 

N'oubliez pas le martyr

Placez d'abord une autre plaque de bois, le martyr, sur la plaque de base et placez l'objet par-dessus. Le martyr sert à éviter d'endommager accidentellement la plaque de base si Z s'enfonce plus profondément que prévu. Visser deux pinces de serrage dans la plaque de base pour maintenir l'objet fermement en place. Veillez à ce que la broche puisse se déplacer librement, sans heurter les pinces ou d'autres éléments que vous avez oublié de retirer de la plaque de base.

Alignement de la broche 

Déplacez la broche jusqu'au coin inférieur gauche de l'espace que vous avez réservé pour la gravure. Le programme en G-code commencera la gravure à partir de ce point. La tête gravera jusqu'à 66 mm vers la droite et jusqu'à 21 mm de distance par rapport à vous. Abaissez la tête (avec une fraise, bien sûr) de manière à ce que la fraise soit juste au-dessus de la surface. Idéalement, il ne devrait pas être possible de glisser un morceau de papier ou de film fin (journal ou cigarette) sous la tête, mais la fraise ne devrait pas non plus toucher la surface. Le programme en G-code utilisera cette hauteur comme Z=0.

L'Anet 4540 peut fonctionner de manière autonome

Branchez l'alimentation et mettez-la sous tension, puis attendez que la commande déportée affiche un menu. Sélectionnez l'option Fichier à l'aide des touches Y- et Y+ et appuyez sur OK/Spindle. Sélectionnez MYCNC.NC et appuyez sur OK. Appuyez une nouvelle fois sur OK pour lancer la gravure. La tâche dure environ 80 secondes.
 

L'Anet 4540 dispose d'un bouton d'arrêt d'urgence

En cas de problème, appuyez sur le gros bouton rouge d'arrêt d'urgence de l'alimentation ou sur Exit/Step de la commande déportée.

La CNC, ce n'est pas si simple 

Si vous êtes arrivé jusqu'ici, vous êtes prêt à aller encore plus loin. Mais ce n'est pas facile. Le problème n'est pas l'Anet 4540, mais votre manque de compétences en matière de CNC et de G-code. La commande numérique n'est pas aisée. Il faut de la patience et de l'expérience pour obtenir de bons résultats. Il ne s'agit pas simplement d'extraire un modèle CNC d'un site web et de l' « imprimer » . Vous devez y consacrer du temps. Installez également la machine sur une surface stable, horizontale et plane, absorbant les vibrations, afin de réduire les tremblements au minimum.

En plus d'investir du temps, il faut aussi acheter d'autres mèches et fraises. En raison de leur forme en V, les fraises fournies ne conviennent qu'à la gravure (même si j'ai réussi à couper du bois avec). J'ai également fabriqué de meilleurs pinces de serrage, car le repositionnement des pinces à vis est laborieux.

La gravure des circuits imprimés n'est pas facile non plus

 

Comme promis, un mot sur la gravure des circuits imprimés. Il s'agit d'une tâche particulièrement difficile, car elle nécessite une cible parfaitement alignée, 100 % horizontale dans le plan de déplacement de la fraise. Bien que l'Anet 4540 soit une machine stable et bien construite, elle n'est pas parfaite. La plaque de base n'est pas parfaitement horizontale et la pointe de la fraise ne se déplace pas dans un plan parfaitement horizontal. Les axes X et Y ne sont pas non plus parfaitement alignés. Candle peut compenser les imperfections de l'axe Z grâce à sa fonction « mapping ». Sa réalisation prend un peu de temps, mais elle vous évitera quelques déconvenues. Les programmes de gravure de circuits imprimés sérieux disposent d'une fonction permettant de créer un support de nivellement qui se glisse sous le circuit imprimé pour compenser ces imperfections.

En plus des imperfections de la machine CNC, le matériau du circuit imprimé présente lui aussi des soucis, le plus important étant le manque de planéité. Un bon serrage est nécessaire pour l'aplatir autant que possible, mais vous ne pouvez pas serrer au milieu de votre future carte à graver.

Utilisez la sonde-Z souvent

Le changement de mèche ou de foret sur l'Anet 4540 est manuel et compliqué, et l'origine Z doit être recalibrée (heureusement, la machine est livrée avec une sonde-Z ou le PCB lui-même peut être utilisé comme sonde-Z). Il est impossible de repositionner manuellement la broche à l'origine après un changement d'outil. Par conséquent, utilisez toujours l'origine de la machine comme référence pour votre carte, afin de vous assurer que les trous sont percés là où ils doivent l'être.
 

De même, il est difficile de retourner la carte dans le cas d'une carte double face, car il est compliqué de la réaligner exactement comme elle l'était auparavant. C'est pourquoi je vous recommande vivement de commencer vos expériences de gravure de circuits imprimés par des conceptions de cartes à faible pas, faible densité, simple face et uniquement avec des composants en surface (SMT).

Conclusion

La machine CNC de bureau Anet 4540 est une machine bon-marché et peu encombrante. Elle est facile à assembler et à installer et, grâce à son boîtier de commande, elle n'a pas besoin d'un ordinateur à côté d'elle. Bien qu'elle semble destinée à la gravure - elle prend même en charge les têtes de gravure laser - elle peut également être utilisée pour couper, percer et fraiser des matériaux plus tendres tels que le bois et l'acrylique en utilisant d'autres outils de fraisage.

La machine est costaud, solide, rigide et robuste, et elle est suffisamment lourde pour rester en place. Pour moi, son point faible est la difficulté de changer de mèche ou de fraise, car le mandrin de serrage est trop serré. Je recommande également de fabriquer d'autres pinces de serrage, car les pinces à vis sont difficiles à utiliser.

Apprenez de nouvelles compétences pour tirer le meilleur parti de votre Anet 4540

La machine CNC de bureau Anet 4540 constitue une introduction abordable dans le monde fascinant du fraisage et de la gravure CNC. Cependant, avant de franchir le pas, assurez-vous que vous êtes prêt et capable d'investir le temps et les efforts nécessaires pour apprendre la programmation en G-code et la modélisation 3D. Si ce n'est pas le cas, la seule chose que vous obtiendrez de cette belle machine - ou de toute autre machine CNC d'ailleurs - est la frustration et la déception.

Traduction : Laurent RAUBER