Préparer les fichiers de l’atelier

Une vue 3D spectaculaire n’est pas un plan d’usinage. Entre le fichier de conception, le DXF du gabarit et le programme CNC, plusieurs documents décrivent des choses différentes. Le danger apparaît lorsque l’on ne sait plus lequel contient la bonne dimension ou la dernière modification.

Composants réels et nomenclature

Il est généralement inutile de reproduire toutes les dimensions d'un chevalet ou d'une mécanique fabriquée industriellement. Il faut en revanche disposer des informations nécessaires à son intégration. Pour un chevalet, cela comprend notamment la position des points de contact des cordes, les entraxes, les inserts et les plages de réglage. Pour un vibrato, il faut également connaître les dimensions des cavités et l'enveloppe de déplacement de son mécanisme. Pour un micro, les informations utiles concernent son contour, ses pattes, ses fixations et sa profondeur. Les plans du fabricant peuvent donc être conservés dans le dossier technique en complément du dessin de l'instrument.

Nous avons utilisé cette méthode dans Intégrer le chevalet, le cordier ou le vibrato et Intégrer les micros. Il faut toutefois associer chaque document à la référence exacte du composant choisi, car une variante visuellement proche peut posséder des dimensions différentes.

Le dossier de fabrication doit permettre de savoir quelles pièces seront produites dans l'atelier et lesquelles seront achetées. Une nomenclature constitue un moyen simple d'organiser ces informations. Elle peut indiquer la désignation de chaque élément, sa quantité, son matériau, sa référence commerciale et le document technique qui lui correspond. Pour une guitare, cela concerne aussi bien les grandes pièces structurelles que les petits accessoires. Le corps peut être décrit comme une pièce à fabriquer à partir d'une ébauche définie. Le chevalet peut être identifié par une référence précise de fabricant. Les mécaniques doivent être distinguées suivant leur orientation ou leurs éventuelles longueurs de fût. Cette organisation évite les ambiguïtés entre plusieurs versions d'un même projet.

Elle permet également de commander les composants avant de réaliser les opérations qui dépendent directement de leurs dimensions.

La nomenclature ne doit pas devenir un catalogue inutilement détaillé. Elle doit surtout permettre de retrouver sans ambiguïté les éléments nécessaires à l'assemblage de l'instrument.

Ébauche, cavités et retournements

Dans Concevoir pour fabriquer, nous avons expliqué l'intérêt de conserver des surépaisseurs et des zones provisoires pendant l'usinage. Ces éléments doivent maintenant apparaître dans les documents adaptés. Le plan de pièce finie décrit le résultat attendu. Le plan d'ébauche décrit la matière nécessaire pour l'obtenir et les éventuelles zones utilisées pour le maintien ou le repositionnement. Un corps peut ainsi être présenté sous sa forme définitive dans le modèle d'ensemble, tout en faisant l'objet d'un plan d'ébauche rectangulaire destiné à l'atelier. Le même principe s'applique au manche et à la table. Une surépaisseur de rabotage ne doit pas être confondue avec une dimension finale. Une languette sacrificielle ne doit pas être considérée comme faisant partie de l'instrument.

Cette distinction évite que les besoins du procédé soient mélangés avec les caractéristiques du produit terminé.

Les cavités constituent l'une des parties les plus délicates du dossier. Une représentation d'ensemble permet de voir où se trouvent les micros et l'électronique, mais elle n'indique pas nécessairement toutes les profondeurs d'usinage. Il peut donc être utile de préparer un plan consacré aux cavités de la face avant et un autre aux cavités de la face arrière. Chaque ouverture doit être positionnée par rapport aux références du corps. Les différents niveaux de profondeur doivent être identifiés clairement. Pour un vibrato, les logements du bloc et des ressorts peuvent nécessiter plusieurs sections. Pour des micros incrustés, il faut distinguer le contour supérieur visible des dégagements plus profonds réservés aux pattes de fixation.

L'épaisseur résiduelle sous certaines cavités mérite également d'être contrôlée. Ces documents deviennent particulièrement utiles lorsque les opérations sont réalisées à la défonceuse avec plusieurs gabarits ou sur une CNC avec différents parcours d'outils.

Le passage du dessin à la fabrication présente un risque particulier lorsqu'une pièce doit être retournée. La face arrière n'est pas une simple copie de la face avant. Suivant la manière dont le dessin est présenté, l'axe transversal peut apparaître inversé. Une cavité décalée vers le côté grave sur une vue peut se retrouver visuellement de l'autre côté lorsque l'on regarde l'instrument depuis l'arrière. Le problème devient important pour les corps asymétriques. Le plan doit donc indiquer clairement la face représentée et la convention utilisée pour définir les coordonnées. Sur une CNC, chaque mise en position doit posséder un système de coordonnées de travail cohérent avec l'orientation réelle de la pièce.

Une erreur de retournement ou une inversion non prévue peut conduire à usiner une cavité arrière en miroir de la position attendue. Il faut donc éviter de supposer qu'un dessin peut être simplement retourné ou imprimé en miroir sans autre vérification.

Un gabarit destiné à une défonceuse ne correspond pas toujours exactement au contour final de la pièce. Sa géométrie dépend du système de guidage utilisé : fraise à roulement, bague de copiage ou autre dispositif. Le contour du gabarit doit donc être défini en fonction de l'outil et de la méthode de travail. Une autre question concerne son épaisseur, qui peut intervenir dans la hauteur disponible pour le guidage et dans la profondeur de travail. Nous avons déjà détaillé ces principes dans Le gabarit, lien entre le plan et la pièce. Le dossier de fabrication doit simplement distinguer les plans de pièces des plans de gabarits.

Un gabarit compensé pour une bague de copiage ne devrait jamais être identifié comme le contour nominal de la cavité. Cette précaution évite qu'une géométrie préparée pour un outil particulier soit réutilisée à tort avec une autre méthode.

CAO, FAO et formats de fichiers

Un dessin CAO décrit une géométrie. Il ne définit pas à lui seul comment l'outil devra enlever la matière. La fabrication assistée par ordinateur, ou FAO, transforme cette géométrie en opérations d'usinage. Il faut alors choisir le brut, la machine, les outils, les profondeurs de passe, les stratégies de coupe, les dispositifs de bridage et les origines de travail. Le logiciel peut ensuite produire un programme destiné au contrôleur de la machine, généralement sous la forme d'un fichier de G-code ou d'un autre format approprié. La documentation officielle d'Autodesk Fusion explique cette séparation entre modèle, brut, système de coordonnées de travail, dispositifs de fixation et post-traitement. Autodesk Fusion — configuration d'un usinage

Le fichier CAO doit donc rester la référence géométrique du projet, tandis que les fichiers FAO décrivent des opérations particulières. Il faut également conserver la version du modèle utilisée pour générer les parcours. Un programme CNC ne doit pas être considéré comme automatiquement valide après une modification du modèle source.

Un fichier peut représenter une forme sans conserver toutes les données qui ont permis de la construire. C'est notamment le cas lorsqu'un modèle paramétrique est exporté vers un format destiné à l'échange ou à la fabrication. Il faut donc distinguer les fichiers de travail des fichiers de transmission.

Aucun de ces formats ne doit être considéré comme universellement supérieur. Le choix dépend de ce que l'on souhaite conserver ou transmettre. Un PDF peut être excellent pour documenter des dimensions, tandis qu'un STEP sera beaucoup plus adapté à l'échange d'une géométrie 3D entre logiciels de CAO. Un DXF peut parfaitement convenir pour découper un gabarit, à condition que ses unités, son échelle et ses entités géométriques soient correctement interprétées. La décision doit donc partir de l'usage prévu, pas de la simple popularité du format.

Lorsqu'un projet a été construit dans un logiciel paramétrique, son fichier natif conserve généralement davantage d'informations sur la logique de conception qu'un simple export géométrique. Les paramètres, contraintes, esquisses et dépendances peuvent permettre de modifier ultérieurement le projet sans reconstruire manuellement toutes ses caractéristiques. Un fichier STEP peut transmettre correctement une géométrie solide tout en perdant l'historique qui a permis de la créer. Un STL conserve une représentation triangulée de la surface, mais ne décrit plus directement les cylindres, plans et autres entités exactes du modèle initial. Il est donc préférable de conserver le fichier de travail original, même lorsque tous les documents nécessaires à la fabrication ont été exportés.

Cette précaution devient particulièrement importante pour les variantes d'instruments, les modifications futures et la reproduction d'un modèle plusieurs années plus tard.

Les logiciels de CAO modernes permettent généralement d'extraire des vues 2D depuis un modèle tridimensionnel. On peut ainsi produire des vues orthogonales, des coupes, des détails et des documents cotés tout en conservant un lien avec la géométrie de départ. FreeCAD, par exemple, propose l'atelier TechDraw, destiné à produire des plans techniques à partir de modèles 3D. Il permet notamment de créer des vues, des sections, des cotations et d'exporter les documents dans plusieurs formats. FreeCAD — documentation officielle de l'atelier TechDraw Cette approche réduit le risque de voir un plan 2D diverger du modèle 3D après modification. Elle n'élimine cependant pas tous les problèmes.

Certaines annotations ou cotes peuvent nécessiter une vérification après une modification importante de la géométrie, notamment lorsque les références internes aux faces et aux arêtes ont changé. La mise en plan doit donc être contrôlée avant chaque nouvelle diffusion.

Imprimer à la bonne échelle

Un dessin correct dans le logiciel peut produire un gabarit incorrect une fois imprimé. Les paramètres d'impression peuvent introduire une mise à l'échelle automatique destinée à faire entrer le document dans les marges de l'imprimante. Une réduction de quelques pour cent peut passer presque inaperçue à l'œil nu tout en produisant une erreur importante sur le diapason ou la position du chevalet. Un document destiné à servir directement de gabarit doit donc être imprimé à l'échelle prévue, sans adaptation automatique au papier. Il est également préférable d'y intégrer une cote de contrôle suffisamment longue pour que les petites erreurs d'échelle soient faciles à détecter. Une ligne de référence de 100 ou 200 mm peut être mesurée après impression.

Cette vérification doit être effectuée sur le document réellement imprimé, pas uniquement sur le fichier numérique. Il faut également se méfier des impressions réparties sur plusieurs feuilles : l'assemblage des pages peut introduire de nouvelles erreurs d'alignement.

L'échelle 1:1 est particulièrement utile pour produire des gabarits. Elle n'est pas nécessaire pour tous les plans techniques. Un instrument complet peut être représenté à l'échelle 1:2, accompagné de vues de détail à 1:1 ou 2:1 lorsque les dimensions le justifient. Les cotes inscrites indiquent toujours les dimensions réelles, quelle que soit l'échelle de représentation. Il faut donc éviter de mesurer directement une distance sur un plan réduit pour en déduire une cote de fabrication, sauf si cette opération a été explicitement prévue et contrôlée. La cote écrite fait autorité.

La norme ISO 5457 — Formats et présentation des feuilles fournit un cadre de présentation des documents techniques. Elle ne remplace évidemment pas la vérification de l'échelle réelle lorsque le papier devient lui-même un outil de fabrication.

Références techniques

• Autodesk Fusion — configuration d'un usinage
• FreeCAD — documentation officielle de l'atelier TechDraw
• ISO 5457 — Formats et présentation des feuilles