Routeur CNC professionnel et abordable pour la découpe et la gravure de la pierre

La pierre, don de la nature, est soigneusement sculptée par des artisans et se transforme en œuvre d'art exquise. Seuls les artisans ayant une véritable expérience de la sculpture sur pierre comprennent le temps et l'énergie nécessaires pour métamorphoser une simple pierre en un objet d'artisanat parfait. La sculpture traditionnelle à la main est un travail ardu et épuisant. La dureté de la pierre la rend également dangereuse, et la grande quantité de poussière générée lors de ce processus peut avoir un impact sur la santé. Aujourd'hui, grâce à la technologie CNC, la sculpture sur pierre est devenue plus simple. Qu'il s'agisse de réaliser des reliefs décoratifs, des sculptures, des figures, de fraiser des plans de travail ou de graver des pierres tombales, les machines CNC pour la pierre peuvent effectuer ces tâches de manière entièrement automatisée.

Les fraiseuses CNC pour pierre diffèrent des autres types de machines. Les pièces gravées sont lourdes et le matériau est d'une grande dureté. Un système de refroidissement par eau est nécessaire. CATEKCNC Nous avons été les premiers à concevoir un plan de travail épais, entièrement soudé et à trois couches, d'une grande robustesse, supportant aisément plus de 7 tonnes. Il est disponible en versions à double rail simple face et à quatre rails double face. Sur les modèles haut de gamme, nous utilisons une conception à trois rails simple face, usinée en une seule pièce par un centre d'usinage à portique de grande taille, garantissant ainsi précision et stabilité. Par ailleurs, le traitement de la pierre nécessitant un refroidissement par eau des outils, l'humidité ambiante est relativement élevée. De ce fait, les méthodes de lubrification traditionnelles des rails et crémaillères de la fraiseuse CNC pour pierre ne suffisent plus. Nous avons donc opté pour la technologie d'immersion dans l'huile, permettant au système de transmission de fonctionner dans un bain d'huile lubrifiante. Ce procédé prévient efficacement la rouille et la corrosion, et améliore considérablement la stabilité et la durabilité de la machine.

Qu'est-ce qu'une fraiseuse CNC pour pierre ?

Du fait de sa nature particulière, la pierre présente une dureté relativement élevée. Les fraiseuses CNC pour pierre doivent effectuer de nombreuses coupes lors du processus, ce qui exige une grande rigidité de la machine et une puissance de broche élevée. Par ailleurs, le traitement de la pierre étant indissociable du refroidissement par circulation d'eau, l'étanchéité de l'ensemble de la machine doit être particulièrement rigoureuse. De plus, le revêtement de surface nécessite un traitement spécifique afin d'améliorer la résistance à la corrosion et de garantir la durée de vie de la machine, ainsi que la stabilité et la précision de l'usinage. La principale différence entre les fraiseuses pour pierre et les autres fraiseuses réside dans la conception de leur structure mécanique ; les différences au niveau du système CNC sont minimes.

• Lit: Contrairement aux fraiseuses CNC qui usinent des matériaux plus tendres, le bâti d'une fraiseuse CNC pour la pierre est généralement constitué d'une table encastrée. Cette conception permet de réduire considérablement la hauteur du support du portique, d'améliorer la rigidité de la poutre du portique et d'assurer la stabilité de l'usinage. Par ailleurs, la plateforme de chargement des matériaux est entièrement soudée en trois couches afin de garantir sa capacité de charge élevée et d'éviter toute déformation due aux chargements et déchargements répétés de pierres lourdes. La poutre du portique est fabriquée en acier carré sans soudure de 10 mm d'épaisseur, ce qui lui confère une grande stabilité, réduit considérablement les vibrations lors de la gravure sur pierre et prolonge la durée de vie de l'outil. Enfin, le bâti et la tôle sont traités par électroplacage avant peinture afin d'améliorer leur protection contre la rouille et la corrosion.

• Structure de transmission : Étant donné que de nombreuses pièces structurelles de la fraiseuse à pierre CNC sont fabriquées en tôle d'acier épaisse, les exigences relatives au système de transmission sont particulièrement élevées. Pour toutes les machines, nous utilisons des vis sans fin rectifiées afin de garantir la précision de la transmission, et toutes les crémaillères sont importées d'Allemagne et équipées de dentures hélicoïdales pour optimiser le couple. Concernant la disposition des rails de guidage, une conception multivoies est mise en œuvre afin d'accroître encore la capacité de charge.

• Entraînement moteur : Elle est entraînée par un servomoteur à courant alternatif de forte puissance et équipée d'un réducteur SHIMPO japonais pour garantir le couple de sortie de l'ensemble de la machine. Elle permet également la gravure sur pierre à grande vitesse. Outre une stabilité accrue, elle assure une précision d'usinage optimale et une productivité nettement supérieure aux fraiseuses traditionnelles.

• Broche de gravure : En gravure sur pierre, on utilise généralement une broche à puissance constante et une commande par variateur de fréquence, ce qui améliore considérablement la stabilité du processus. Concernant la puissance de la broche, à l'exception des petites machines à graver le jade, on utilise généralement des broches à grande vitesse, à fréquence variable et refroidies par eau, d'une puissance supérieure à 5.5 kW. L'utilisation d'un refroidisseur à eau et d'une régulation intelligente de la température garantit la durée de vie de la broche.

• Système de refroidissement: La sculpture sur pierre étant un procédé de meulage à l'aide d'outils diamantés, il est nécessaire, durant ce processus, de pulvériser de l'eau en continu sur les outils pour les refroidir. La machine est équipée de canaux d'eau en acier inoxydable épais, offrant une résistance à la corrosion extrêmement élevée. L'utilisation d'une technologie de soudage intégrale garantit l'étanchéité parfaite.

• Système de commande numérique par ordinateur : Le mode de commande de la fraiseuse CNC pour pierre est identique à celui des autres types de fraiseuses. Les systèmes de commande utilisés sont assez similaires. Parmi les systèmes courants, on trouve Mach3, DSP, NC-studio, Syntec, etc. Côté programmation, on utilise également des logiciels de CAO/FAO comme ceux-ci.

Configuration

Différents types structurels de machines à pierre

Routeur CNC à portique

La poutre présente une grande portée, une grande stabilité et une capacité de charge élevée (jusqu'à plusieurs tonnes). Elle convient au travail de la pierre de grande largeur (comme les grands panneaux décoratifs, les plans de travail en quartz pour meubles, les gravures funéraires, etc.).

Routeur CNC vertical

De structure verticale, avec un axe de rotation situé à la base, le matériau est fixé verticalement, ce qui lui confère une grande capacité de charge. Elle est adaptée au traitement de la pierre verticale et est fréquemment utilisée pour la sculpture 3D de grandes figures, sculptures, etc.

Petite machine à sculpter le jade

Convient pour le traitement et la gravure de petites pièces, telles que des poignées, des bracelets, des colliers, des ornements de bureau en pierre, etc.

Domaine d'application de la fraiseuse CNC pour pierre

• Gravure sur pierres tombales : utilisée pour graver des textes, des motifs, des portraits, des motifs religieux sur les pierres tombales, prenant en charge l’anglais et d’autres polices multilingues ainsi que des motifs complexes.

• Décoration architecturale : murs de fond en pierre, lignes de pierre, murs extérieurs de bâtiments, colonnes, mosaïques de carreaux de sol, éléments européens (tels que colonnes romaines, cadres de fenêtres), etc.

• Sculptures artistiques : sculptures sur pierre, statues, statues humaines, statues animales, sculptures abstraites, courbes complexes, etc.

• Décoration intérieure : motifs décoratifs ou ornements en creux et en relief sur les plans de travail de meubles, les vasques en pierre, les meubles en pierre (tels que les tables en pierre, les bancs en pierre), les tables basses, les paravents, les tables à manger, les bars ou les objets décoratifs.

• Production artisanale : utilisée pour fabriquer de petits objets en pierre, tels que des sceaux, des badges, des ornements de bureau, etc.

• Moules industriels : traitement des moules en pierre, utilisés pour le moulage ou le traitement de la sculpture en PRV.

Comment choisir une fraiseuse CNC économique pour le traitement de la pierre ?

Les fraiseuses CNC pour pierre peuvent être utilisées dans divers contextes, tels que les ateliers personnels, les petites entreprises ou les grandes usines, et leur utilisation se divise en deux catégories : domestique et industrielle. Les exigences en matière de puissance, de taille et de précision varient selon l’application. Quels sont donc les aspects à prendre en compte lors du choix d’une fraiseuse ?

capacités de traitement des machines

Le choix d'une machine à trois, quatre ou cinq axes dépend des produits à usiner. Différents types de machines sont adaptés à des tâches de gravure de complexité variable. Pour une découpe 2D ou un relief 2.5D, une fraiseuse trois axes standard suffit. En revanche, pour graver un relief courbe ou réaliser une gravure 3D, il est nécessaire d'opter pour une machine à plus de quatre axes.

Puissance de la broche

La puissance de la broche influe sur l'efficacité de l'usinage. La pierre étant généralement dure, elle nécessite un moteur de broche puissant. De manière générale, plus la puissance de la broche est élevée, plus l'efficacité est grande, ce qui est particulièrement adapté à l'usinage de pierres dures. Pour les petites machines ou un usage domestique, il est recommandé d'opter pour une broche refroidie à l'eau d'une puissance de 3.5 kW ou plus ; pour les grandes machines à graver, il est conseillé d'utiliser une broche d'une puissance de 5.5 kW ou plus afin de garantir une force et une vitesse de gravure suffisantes.

Gamme de traitement

La capacité de traitement de la machine est également primordiale. Il est essentiel de choisir la machine adaptée à la taille des pierres que vous travaillez habituellement. Pour les machines à graver à plat classiques, il faut tenir compte non seulement de la longueur et de la largeur de traitement, mais aussi de l'épaisseur. L'épaisseur de gravure du modèle standard est de 200 mm. Vous pouvez opter pour une machine surélevée sur mesure afin de graver des pierres plus épaisses.

Structure de la machine

Le choix d'un châssis léger ou lourd dépend de la dureté de la pierre à travailler. Pour graver une pierre dure comme le granit, la rigidité d'une machine légère sera insuffisante et les vibrations importantes, empêchant une précision optimale. Le type de rails de guidage et de vis-mères influe également sur la durabilité et la précision de la machine. Une vis rectifiée offre une meilleure stabilité et précision qu'une vis laminée à froid, mais son coût est généralement plus élevé. Il est donc essentiel de choisir la configuration adaptée à vos besoins. N'hésitez pas à consulter le fabricant pour connaître les avantages et les inconvénients des différentes configurations et faire votre choix.

Système de contrôle et logiciel

Le logiciel et le système de contrôle sont également des points essentiels. De nombreux utilisateurs ne sont pas familiarisés avec la programmation, et la question de la formation et de l'assistance technique peut se poser après l'achat, notamment pour les nouveaux utilisateurs. En règle générale, lors de l'achat d'une nouvelle machine, le fabricant propose une formation et une assistance technique gratuites pour l'utilisation et la programmation du système CNC.

Budget

Il est important de trouver le meilleur compromis entre performance et coût en fonction de votre budget. Les machines utilisant des composants de grandes marques internationales seront plus chères, mais offriront de meilleures performances et une fiabilité accrue. Si votre budget est limité, vous pouvez opter pour des pièces détachées d'autres marques aux performances similaires, ce qui n'affectera pas excessivement le rendement de la machine tout en réduisant les coûts.

Enfin, lors de l'achat d'une machine, il est essentiel de prendre en compte vos besoins futurs, notamment la possibilité d'une mise à niveau en cas d'expansion de votre activité, ou encore le traitement de pierres spéciales de dureté différente, comme le marbre et le granit. Il est recommandé d'acquérir l'ensemble des équipements en une seule fois afin d'éviter des problèmes tels que des résultats de traitement médiocres, voire une incapacité de production due à une configuration inadéquate après une expansion de votre activité.

Types et sélection d'outils de sculpture sur pierre

Les outils utilisés sur les fraiseuses CNC pour la pierre sont généralement des outils diamantés ou en carbure. La dureté relativement élevée de la pierre ne permet pas d'utiliser des outils ordinaires. Il existe de nombreux types d'outils sur le marché, que l'on peut principalement classer en trois catégories.

Couteau fritté à la pierre

Fabriquée à partir de corindon et de poudre métallique comme liant, la lame est frittée en plusieurs couches à haute température et haute pression. Elle présente une dureté élevée et une excellente résistance à l'usure. L'assemblage de la tête de coupe est robuste, résistant à l'usure et aux dommages, et garantit une bonne tenue de forme, des dimensions précises, une résistance à l'usinage intensif et une grande robustesse face aux risques de casse ou de combustion.

Les couteaux à fritter sont principalement utilisés pour la gravure de textes, de motifs, de lignes, le creusement, la gravure en relief, la découpe, le fraisage de fond, etc., sur du granit, du grès ou d'autres pierres dures. Pour la gravure de pierres tendres comme le marbre, il est recommandé d'utiliser des couteaux à diamant fondu. Ces derniers offrent en effet une meilleure qualité de gravure, une vitesse de gravure plus élevée et un prix plus abordable. Nous conseillons toutefois de choisir les couteaux adaptés au matériau. Opter pour un outil bon marché dans le seul but de réduire son coût peut engendrer des dépenses supplémentaires, notamment en électricité et en main-d'œuvre, dues à une diminution de la vitesse de gravure. Au final, le coût sera supérieur à l'économie réalisée. En pratique, dans le domaine de la gravure en relief sur pierre, le coût de l'électricité est généralement plus élevé que celui du couteau.

En raison de la dureté élevée de la pierre, la lame frittée s'use et se déforme à l'usage. C'est pourquoi la plupart des bas-reliefs en granit disponibles sur le marché sont principalement des reliefs simples de grande taille. Les lames utilisées sont généralement des lames sphériques à angle droit prononcé. Pour la gravure de reliefs complexes sur granit, si vous devez utiliser des lames sphériques coniques à angle droit de 3 à 4 mm, il est conseillé de réduire les paramètres de traitement, notamment la vitesse, afin d'éviter une déformation excessive de la lame et une dégradation de la qualité de la gravure.

Couteau à diamant fondu

Le procédé de fabrication des lames à diamant fondu consiste à fixer des grains de diamant artificiels à la surface de la lame après cuisson dans un four électrique. Ce type de lame est économique, mais sa résistance à l'usure est inférieure à celle des lames frittées. Les lames à diamant fondu sont généralement utilisées pour la sculpture en relief de pierres tendres comme le marbre et la pierre bleue, grâce à leur rapidité et à la qualité de la gravure.

Trois paramètres importants déterminent la taille de ce type de couteau : le diamètre du manche, le diamètre de la pointe et la longueur de la lame. Par exemple, « 1/2 6X100 » signifie que le diamètre du manche est de 12 mm, le diamètre de la pointe de 6 mm et la longueur de la lame conique de 100 mm.

Concernant le choix du diamètre de la tige, il s'agit principalement de choisir une lame suffisamment robuste pour éviter sa casse. La profondeur et la vitesse de gravure varient en fonction de la dureté des pierres. De plus, les différentes défonceuses présentent des différences de conception, notamment en termes de rigidité structurelle et de verticalité de la broche, ce qui implique des exigences différentes en matière de résistance de la tige. Généralement, pour la gravure en relief, le diamètre de tige le plus courant est supérieur à 8 mm. Pour les reliefs inférieurs à 20 mm, un diamètre de 8 mm est préférable ; pour les reliefs supérieurs à 20 mm, un diamètre de 10 mm est recommandé. Si la défonceuse offre d'excellentes performances et que l'utilisateur a besoin d'une gravure à grande vitesse, il est possible d'opter pour une tige de grand diamètre afin de répondre aux exigences d'un traitement rapide.

Concernant le choix de la pointe de l'outil, si les exigences de précision de gravure le permettent, il est préférable d'opter pour un modèle doté d'une pointe plus large. En effet, plus la pointe est large, plus sa durée de vie est longue. Par exemple, une pointe de 6 mm répond aux exigences de précision de gravure ; il est donc déconseillé de choisir une pointe de 3 ou 4 mm.

Pour le choix de la longueur de la lame, il est essentiel de tenir compte de la planéité de la pierre et de la profondeur de gravure. Il convient de prévoir une marge de longueur afin d'éviter d'endommager le manche. Par exemple, pour une profondeur de gravure de 26 mm, il est recommandé d'utiliser un outil avec une lame de 30 mm ; pour une profondeur de 15 mm, un outil avec une lame de 20 mm sera plus approprié.

Couteau en diamant polycristallin PCD

Le carbure de silicium polycristallin (PCD), un acier rapide, est composé de poudre de diamant et d'un liant métallique frittés à haute température et haute pression. Sa fabrication, qui utilise le soudage sous vide et le micro-rectification, optimise le tranchant et la résistance de la lame. Sa dureté peut atteindre 8 000 HV, soit environ dix fois celle du carbure cémenté ; sa conductivité thermique est de 700 W/mK, soit cinq fois celle du carbure cémenté. Son coefficient de frottement est de 0.1 à 0.3, et son adhérence aux métaux non ferreux et aux matériaux non métalliques est très faible.

Cet outil, souvent utilisé pour la gravure, se caractérise par une grande dureté, une longue durée de vie, une précision de gravure élevée et un excellent rendu. D'après les retours de nombreux utilisateurs, sa durée de vie moyenne permet de graver plus de 10 000 caractères.

Causes fréquentes et solutions aux dysfonctionnements des routeurs CNC pour la pierre

L'axe de déplacement de la fraiseuse CNC ne répond pas ou est bloqué.

• La carte de contrôle est mal fixée ou défectueuse. Dans ce cas, coupez l'alimentation électrique de la machine, nettoyez l'intérieur de l'armoire électrique et vérifiez le serrage des connecteurs et du bornier. Si nécessaire, resserrez-les.

• Panne du lecteur. Vérifiez si le voyant ou l'écran du lecteur est normal. Si ce n'est pas le cas, vérifiez à nouveau après avoir éteint et rallumé l'appareil.

• Panne du moteur d'entraînement. Inversez le moteur d'entraînement de l'arbre fonctionnel avec celui de l'arbre défectueux. Si le problème persiste, vérifiez la connexion du câble ou du moteur entre le moteur et le variateur.

• L'accouplement est cassé ou desserré. Après avoir coupé l'alimentation électrique, ouvrez le capot de protection de la machine pour vérifier si les vis de la liaison entre le moteur et la vis-mère sont bien serrées ou non. Si elles sont cassées, remplacez-les immédiatement.

• La vis mère est cassée ou l'écrou est défectueux. Après avoir mis l'appareil hors tension, poussez manuellement le plateau coulissant pour vérifier si la vis mère est bloquée ou cassée, et assurez-vous qu'elle n'est pas desserrée ou mal positionnée.

• Le curseur est défectueux. Vérifiez s'il est endommagé ou obstrué par de la poudre de pierre en raison d'une lubrification insuffisante. Il convient de le vérifier et de le nettoyer soigneusement.

• Réglage des paramètres d'entraînement. Vérifiez que les paramètres de chaque axe dans les paramètres système du logiciel correspondent aux paramètres initiaux et assurez-vous qu'ils n'ont pas été modifiés. Ajustez-les aux valeurs correctes conformément au manuel d'utilisation.

La machine ne peut pas traiter le chemin défini.

• Le chemin d'accès au fichier est incorrect. Vérifiez si le code du chemin saisi comporte des erreurs, si la simulation du chemin est correcte et si du code est complet ou corrompu.

• Interférences électrostatiques. Vérifiez si le câblage de la machine est endommagé et si le fil de terre est correctement connecté.

• Des problèmes ont été détectés au niveau des paramètres logiciels. Veuillez vérifier ces paramètres afin de déterminer si des erreurs de manipulation ou des manipulations accidentelles ont perturbé les paramètres du système CNC.

• Panne du lecteur ou paramètres incorrects. Vérifiez que l'alimentation et l'affichage du lecteur sont normaux et que ses paramètres n'ont pas été modifiés.

• Panne du câble de données. S'il s'agit d'une carte de contrôle ou d'un système de contrôle DSP, vérifiez que le câble de données reliant la poignée ou l'ordinateur à la machine est bien branché. Si c'est le cas, vérifiez s'il est endommagé ou débranchez-le pour contrôler l'état des broches.

• Problème de système informatique. S'il s'agit d'une machine pilotée par un logiciel, vérifiez si l'ordinateur présente un dysfonctionnement et utilisez un logiciel antivirus pour détecter une éventuelle infection virale.

La rainure ou le fond de fraisage n'est pas lisse.

• La broche n'est pas perpendiculaire à la table. La pierre étant dure, des chocs et des vibrations surviennent fréquemment lors de son usinage. Un manque d'entretien régulier et efficace peut entraîner une légère inclinaison de la broche. Dans ce cas, il est possible de corriger sa verticalité à l'aide d'une règle de pourcentage ou d'un micromètre.

• L'outil présente un problème. Vérifiez sa qualité, son alignement et son état. Remplacez-le si nécessaire et relancez le processus.

• Problème avec le système CNC. Modifiez le dessin d'usinage et relancez l'usinage. Vérifiez si le processus se déroule normalement afin de déterminer si le problème provient du système de commande.

La broche s'arrête et le bruit de rotation est anormal.

• La prise est mal branchée. Après avoir coupé l'alimentation, vérifiez si la prise aviation reliant l'onduleur et la broche de gravure est bien branchée ou en court-circuit.

• L'onduleur est mal réglé ou présente un dysfonctionnement. Vérifiez que l'affichage de l'onduleur est normal. En cas d'erreur, consultez le manuel d'utilisation pour en déterminer la signification (surcharge, surintensité, etc.) et identifier la cause du problème.

• Panne de la carte de contrôle. Dans ce cas, appuyez sur le bouton MARCHE de l'onduleur pour vérifier le fonctionnement normal de la broche. Si c'est le cas, la carte de contrôle, le câble de connexion à l'onduleur ou la carte de contrôle elle-même est défectueux.

• Causes internes de la broche. Une défaillance du moteur ou du roulement du rotor de la broche peut entraîner son arrêt ou des bruits anormaux. Si vous disposez d'une broche de rechange, vous pouvez la remplacer par une neuve pour effectuer des tests. Sinon, contactez un technicien pour diagnostiquer la panne.

La machine ne peut pas revenir normalement à son point d'origine mécanique.

• Le sens de déplacement est inversé. Vérifiez que les paramètres système et les réglages du pilote sont corrects. Vous pouvez inverser le sens de déplacement en changeant le sens du moteur ou en modifiant la ligne correspondante dans les paramètres système.

• Panne du capteur de fin de course. Vérifiez le fonctionnement du voyant du capteur photoélectrique et l'état du câble. En cas de problème, remplacez le capteur sans délai.

• Panne du moteur ou de l'entraînement. Dans ce cas, prenez le contrôle manuellement, actionnez chaque axe et vérifiez le bon déroulement des mouvements. Si tout est normal, recherchez d'autres causes possibles.

Problème de réglage automatique des outils

• L'instrument de réglage d'outils est recouvert d'un matériau isolant. Il ne détecte que le contact métallique. Si un objet isolant le bloque, le réglage ne peut être effectué. Dans ce cas, retirez l'objet et réessayez.

• Interférences d'électricité statique. Utilisez un testeur d'électricité statique pour vérifier si l'électricité statique perturbe le fonctionnement de l'instrument de réglage, vérifiez le serrage des vis du bornier de terre et assurez-vous que le fil de terre est correctement connecté.

• Panne du circuit de l'instrument de réglage d'outil. Vérifiez l'état de la ligne de connexion entre l'instrument de réglage et le système de commande. Si aucun problème n'est constaté, l'instrument de réglage est probablement défectueux.