fraiseuse CNC à portique pour usinage d'aluminium

alex01pernot · 30 Août 2010

bonjour à tous

cela fait maintenant plusieurs mois que je désir fabriquer ma fraiseuse cnc
j'ai parcouru le forum ainsi que d'autre site pour obtenir des informations.
apres avoir hésiter à acheter une fraiseuse toute faite (celle de cncshop par exemple).
Je souhaiterais pouvoir usiner de l'alu (surtout du découpage de pièces dans des plaque d'1 cm d'épaisseur principalement)

Mon choix c'est porter sur un portique en tube d'acier boulonner entre-eux.

J'hésite entre 2 structure pour me lancer :
- la premiere que j'ai realiser en 3d (solidworks) voir piece jointe.
c'est une structure assez basique je pense avec des arbre supportés de 25mm pour les axes x et y et d'arbre non supporté 25mm pour l'axe z
des vis a bille de diametre 25mm je pense

- la seconde construction (celle de 10co) : conception-et-fabrication-d-une-fraiseuse-portique-t266.html

sachant que je n'ai encore pas commencer la construction, pourriez vous me dire laquelle de ces fraiseuse est la plus solide et la plus a-même réaliser mes pieces en aluminium ?

merci d'avance

alex

ma conception

fraiseuse de 01co

simgrouik · 30 Août 2010

Conception en "caniveau" comme la photo (c'est le parti que j'ai choisi pour ma cnc et je ne regrette absolument pas), si l'accessibilité plus réduite du plateau n'est pas un problème, tu gagneras en rigidité et de conception plus simple, tu réduis aussi le porte à faux de l'axe Z.
Ta conception n'est pas inintéressante mais pour viser un usinage d'aluminium et une robustesse identique à celle de la photo, transforme là en portique fixe et c'est la table qui se déplace au lieu du portique.
Voilà quelques pistes bonne continuation

alex01pernot · 30 Août 2010

merci simgrouik de ta réponse.
j'ai essayer de dessiner une fraiseuse caniveau reprenant les mêmes éléments que la fraiseuse précédente (construction très rapide il manque pleins d'élément mais c'est pour avoir un support pour avoir un échange).

Je pense par contre devoir installer 2 vis pour mouvoir l'axe y (si je ne me trompe pas dans les noms, celui qui fait coulisser le portique bleu). Cela ne pose pas de problème particulier pour la mécanique ou l'électronique ?

ensuite je voudrais savoir si mon système de guidage pour le "chariot" vert vous semble une bonne idée (2 douilles a bille supportées sur le dessus et 2 en dessous avec la possibilité de régler le jeu pour que les patin serre très légèrement le tube rectangle et ainsi éliminer tout jeu trop important).

auriez vous des idées pour l'axe z ?
car mon systeme actuel ne me plait pas vraiment (tube non supportés qui je crois ne sont pas tres bien pour la rigidité.

merci à tous et bonne soirée

fraiseuse caniveau

10co · 31 Août 2010

salut et rebonjour à tous,

ça fait bizarre de voir sa réalisation citée ainsi, mais c'est bien le but des forum que de partager et de donner des idées.

J'aime bien le nom de fraiseuse caniveau.

pour le fait de mettre 2 vis, je confirme que la rigidité seule des glissières est suffisante et une seule vis convient (de toute façon si ce n'est pas assez rigide ça n'ira pas bien pour usiner de l'alu).

par contre le point critique n'est pas tant la rigidité pure mais la réponse aux fibrations et là . . .

la version caniveau est par conception celle présentant le moins de porte à faux donc la plus rigide.
Et je confirme que l'on perd en accessibilité à la table. Mais pas de regret de ce choix.

bon courage et bien penser que chacun fait avec les moyens à sa disposition.

simgrouik · 31 Août 2010

Alex,

Concernant ta nouvelle modélisation, c'est une bonne evolution, cependant personnellement je ne pense pas qu'il soit judicieux de concevoir le piètement, et la machine ensemble. Réalise une machine qui sera "posée" sur un support (pieds ou muret en parpaing par exemple)
Triangule le cadre de ta table, pour ton axe Z...emploi des axes supportés celà ne changera que peu ta conception, par contre ton débattement en Z est a définir plus précisément, car il me semble faible par rapport à l'emplacement de ta table et la hauteur que tu as sous le "pont roulant".
L'idéal est de bien définir ce débattement en fonction de tes besoins, celà ne sert a rien d'en mettre plus si tu n'en as pas besoin, et inversement...

alex01pernot · 31 Août 2010

pour la table je vais voir pour faire 2 bouts séparés

pour le débattement de l'axe z je pensais limiter cela a 10cm (pour que je puisse soit brider la pièce sur la table directement ou mettre un étau sur la table et fraiser dans l'étau, est-ce une bonne idée ?

sinon pour les axes supporter quelqu'un sait-il s'ils acceptent une force "d'arrachement" en rouge sur le schéma aussi importante que la bleu ?

pour moi non c'est pour sa que j'ai eu recours à mon système de fixation "bizarre" pour l'axe x
mais je peux me tromper...

simgrouik · 31 Août 2010

Non tu ne te trompe pas, la force est forcément différente il s'agit de celle d'arrachement des vis de fixations qui la maintienne au support alu....cependant pour y arriver je pense que d'autre éléments de ta machine auront déjà été sérieusement abimés

Mais de toute manière ce sera toujours largement supérieur a de simple barres non supportées.
Pour le débattement 10cm peut etre une bonne solution, tout dépend en fait de ton usage et des pièces que tu vas usiner, fait juste attention à la broche que tu vas employer pour garder le debattement que tu souhaites "sous" la fraise. Disons que pour faire simple si ta broche dépasse sous ton pont roulant, son porte pince plus la longueur de la fraise son des cotes a prendre en compte dès la conception.

A plus tard

alex01pernot · 31 Août 2010

et cela ne va pas créer de jeu si je met des axes supportés qui seront donc soumit à la force en rouge puis celle en bleu très souvent lorsque la machine avancera et reculera lors d'un fraisage.
Si ce n'est pas grave, vaut-il mieux que je remplace le système de l'axe x par ce système ? (en mettant les 2 rails supporté sur le grand coter du tube serrurier )

Damocles · 31 Août 2010

Ci tu sais c'est mieux de les monter d'une telle façon que les forces sont dans la direction bleue. Car les rails sont vissé sur leur support en alu. Et donc c'est peut-être possible qu'il puissent boujer un tout petit peut (je parle de 0.01 ou moins je pense) ci la charge est grande. En poussant dessus le rail ne sais pas ce déformé car il y a le support en alu en dessous.

Mais pour moi c'est plutôt une perfection et non quelque-chose nécessaire.

Bonne continuation!

alex01pernot · 12 Sept 2010

bonsoir a tous
j'ai commencer à réaliser ma fraiseuse.

Plan presque final de la fraiseuse en 3D en image. Il manque encore la vis a bille et le moteur de l'axe Z
Je pense partir pour une transimtion de l'axe x par 2 vis a bille pour avoir le moins de déformation possible.
Seulement je ne sais pas si il vaut mieux 1 moteur avec une courroie pour entrainer les 2 vis ou 1 moteur par vis ? (image en 3D)

Pour finir je vous montre la table que j'ai réalisée qui servira pour la table de la fraiseuse (bonne rigidité et defaut de planéité de moins de 4/100 testé avec une règle de mécanicien en fonte rectifiée

)
Vous en pensez quoi ?

bonne soirée

fraiseuse presque complète

axe x : 2 vis a bille reliée par une courroie

structure en acier pour supporter la plaque

syvain9 · 12 Sept 2010

je trouve cela un tres bon boulot felicitiation

aparement tu as de l'outilage pour faire tout cela

bonne continuations

MrDUS31 · 13 Sept 2010

Bonsoir alex01pernot,

Balaise ta table

Pour la motorisation de ton axe X, je ne sais pas ce qui est vraiment le mieux entre la courroie et les deux moteurs...
Moi j'ai mis deux moteurs car cela double la puissance sur l'axe qui doit entrainé le portique (j'ai quatre moteurs identiques). De plus, les poulies et courroies synchrones sont assez chères (une courroies de 150cm coûte le même pris qu'un deuxième moteur !)

L'inconvénient des deux moteurs, c'est que si l'un tombe en panne il y a risque de casse...

Si tu préfère un seul moteur, je te suggère de mettre plutôt deux courroies, une pour chaque VaB (donc deux poulies sur le moteur). Ce sera plus facile à régler et moins difficile à trouver qu'une seule super longue... en fin je crois

A+

Mr DUS

horsot · 13 Sept 2010

Bonjour, Jolie réalisation!

Je rejoins MRDUS31 (salut voisin!) sur son raisonnement.
Pour l'entrainement les moins de chacune des solutions:
# 1 moteur + courroies : accélérations réduites à cause du poids du chariot et courroie(s) longues pouvant apporter des imprécisions/vibrations.
# 2 moteurs : Plus cher (1 driver et un moteur en plus). Risque de mise en crabe si l'un des moteurs tombe en panne. La seule solution que j'ai vu pour l'instant est de mettre une courroie entre les 2 moteurs...

Bonne nuit

Xavier

guol64 · 13 Sept 2010

Bonjour,

La conception de la table est une très belle réalisation.
Je suppose que tu as dissocier les supports des rails en x de la table pour pouvoir régler l'alignement, cependant la rigidité de cet axe me parrait légère. Tu devrais prévoir des renforts sous ces rails (un peu comme une echelle).

alex01pernot · 13 Sept 2010

pour le reste de la machine je m'inspire du plan mais si je trouve qu'une partie n'est pas assez solide je la renforcerait au moment de la construction.
Pour l'instant le projet attendra jusqu'au prochaine vacance (les cours reprennent...)

Sinon pour la transmission, faut-il démultiplier la transmission; sur les plans actuelle je suis parti sur une de multiplication de 2 est-ce utile ?
Car si il vaut mieux démultiplier, je devrais utiliser des poulies et dans ce cas l'utilisation d'un seul moteur me reviendra bien moins chere.

Je compte utiliser les moteur de chez http://www.stappenmotor.nl (nema 34) le 6.4Nm je pense (même si je ne vais rien acheter avant d'avoir finie la construction de ma machine.

lacier · 13 Sept 2010

Bonjour,

alex01pernot a dit:
Pour finir je vous montre la table que j'ai réalisée qui servira pour la table de la fraiseuse (bonne rigidité et defaut de planéité de moins de 4/100 testé avec une règle de mécanicien en fonte rectifiée )
Vous en pensez quoi ?

Cela me semble irréaliste comme valeur de défaut de planéité.
Je ne vois pas bien comment est réalisée la table, mais on dirait qu'elle est constituée d'une structure en tubes carrés prise en sandwich entre une plaque supérieure (alu ?) et des plats cotés face inférieure.
Tout cela parait être réalisé avec soin mais ça ne suffit pas.
La rectitude d'un tube de la longueur de la table (dimensions ?) n'est pas de 4/100 et la planéité de l'ensemble ne peut être assurée par la plaque supérieure.
D'autre part, vu le rapport longueur ou largeur de la table par rapport à son épaisseur, celle ci ne présente pas une très bonne rigidité et se déformera suivant les défauts du bâti.

En ce qui concerne l'axe transversal (sur la poutre), la position de la vis à billes (ou trapez) serait plus judicieuse si rapprochée du guidage du z (vertical) au lieu d'être derrière la poutre. Il faut toujours essayer de rapprocher le point d'application de l'effort de déplacement (vis à billes) du point d'application de l'effort de coupe (outil de coupe).

Pour le rapport de réduction de la transmission des moteurs pap jusqu'aux vis, il faut voir ton cahier des charges. Type de vis (trapez ou billes), efforts de coupe, accélération souhaitée pour le déplacement, masse à mouvoir... Certains fabricants de composants mettent des formules et des exemples de calcul sur leurs documentations.

alex01pernot · 13 Sept 2010

la planéité est peut etre irréaliste mais cette ce que j'obtient en mesurant une fois la table finie.
la plaque d'aluminium n'est pas tres plane (elle etait creuse sur les bord) mais le châssis en tube d'acier de 50x50 en 5mm lui était très plan et a été monté sur un marbre pour s'assurer de la planéité.
la plaque c'est donc aplatie lorsque que je l'ai vissée sur le châssis en tube d'acier.

Mais bon j'ai vu la valeur car je l'a connaissait mais de toute façon même si elle a 1/10 de défaut de planéité sur toute la longueur cela me va aussi

PS la table à une taille totale de 1200x600 mm

Pour les vis à bille je comptais prendre des vis diametre 25mm avec un pas de 5mm (vis de linéairemotion2008 ou équivalent chinois car je n'est pas les moyens de mettre des vis de très grande qualité qui dépasseraient le prix de ma machine totale)

ensuite pour ce qui est effort de coupe je n'en sais rien du tout et l'acceleration je ne sais pas je doit mettre une valeur "au pif" ? et la masse je pourrais la savoir une fois mon bati fini

alex01pernot · 1 Jan 2011

(photos des avancés)

Bonne année à tous !

Me revoilà avec des nouvelles (et non je n'ai pas abandonné mon projet je suis juste obliger d'attendre les vacances pour pouvoir le continuer).

Les choses avancent pas mal. j'ai reçu tous les guidages linéaires à billes (guides supportés de 25mm pour les axes x et y et du 20mm pour le z; Les vis a vis de 25mm pour tous les axes, car les vendeurs c'est trompé et m'a envoyé du 25mm au lieu du 20mm comme demandé mais bon c'est pas très grave dans ce sens).

Pour rappelle, mon plan solidworks est celui-ci il manque encore le monteur de l'axe z :

-face avant:

-face arrière:

Voila ou j'en suis, le bati est presque fin et la traverse viens d'être montée

les longerons lattéraux devaient êtres en tube 100*50mm en 4mm d'épaisseur mais il m'ont livrés du 3mm et je n'avait pas envie de perdre encore plus de temps.
j'ai donc vissé une plan d'acier mi-dur d'1cm sur la face supérieur ce qui n'est pas plus mal car mon grand-père à put faire du grattage pour avoir une surface bien plus plane

meme technique pour la poutre centrale mais avec une plaque dessus et une dessous

ajoute de cales pour le réglage des hauteurs des poutres:

j'ai aussi attaqué les vis à billes je n'ai pas pris les blocks chinois car j'ai préfèrer me faire les montage mon même
l'assemblage des vis et roulement va ressembler à ça :

bout des vis usiné (elles sont vraiment très dur à usiné !!!)

blocs roulements :

fixation de la poutre centrale et des blocs à billes

voila donc où j'en suis, je suis désolé c'est un peut long mais j'avais envie de vous faire partager mes progrès et que l'on puisse en discuter un peut.
En espérant que sa aide les petits nouveaux de l'année 2011

el patenteu · 2 Jan 2011

salut

je trouve ta course en z tres limite ....non??
c'est dommage de fermer les bout de ta machinne de la sorte,
ca t'empeche de pouvoir usinner des pieces plus grandes.
l'utilisation de 2 moteurs a la place d'un seul pourrais permettre d'enlever
la plaque suport du moteur.mais bon.....
ch'crois que ton idée est déja fait a voir ou t'en est rendu

bonne continuation
que 2011 soit remplie de copaux!!

cordialement
Fred

alex01pernot · 2 Jan 2011

pour avoir fermer les deux bouts, en faite je peux très bien enlever les deux tubes mais pour l'instant je prefère les faires comme sa si les machine manque de rigidité je les mettraient, enfin du moins celui de devant.

Pour les deux moteur pour l'axe x franchement je pense que ej vais un prendre qu'un parce que sa chiffre pas mal 2 et puis je pense que c'est plus d'en-merde qu'autre chose.

Justement en parlant des moteur a vu d'œil (je sais bien qu'il ne faut pas les acheter avant d'avoir fini la meca) mais quelle puissance pensez-vous que je vais avoir besoin ?
je pense prendre ceux des chez stappenmotor mais j'hésite entre les nema 34 6.4Nm et 12Nm

qu'en pensez-vous ?

CNC_FONTAINE · 2 Jan 2011

Salut et meilleurs voeux à tous,

Vraiment sympa le reportage alex01pernot!! et l'atelier un délice !!
Bravo je suis avec attention.

@ plus.

Damocles · 2 Jan 2011

Même en utilisant 2 moteurs c'est mieux de les coupler mécaniquement.
Pour ouvrir l'arrière il suffit de monter le moteur en dessous de la table alors.
Mais moi personnellement trouve bien comment vous l'avez faite

.

Bonne continuation!
Et c'est vrai que l'atelier à l'air assez grand et équiper!

ellogo67 · 2 Jan 2011

Bonjour alex01pernot

ta machine est très impressionnante et j'ai hâte de voir la suite.

Bonne continuation

alex01pernot · 2 Jan 2011

pour l'atelier sa va 300m² lol par contre désolé pour le rangement mais il faut bien travailler !

et pour la taille des moteurs vous en pensez quoi ? 6.4Nm, 12Nm plus moins ?

ellogo67 · 2 Jan 2011

Ma philosophie est qui peut le moins, peut le plus.( ou le contraire

)

Dans mon cas, sur ma V1, qui était du bricolo, j'avais pris des moteurs de 3.3 A alors que des 1.5 A étaient largement suffisant.
Hé bien, j'ai bien fait car ma V2, qui est largement plus "costaud" que la V1, va "apprécier" ces moteurs.

J'ai eu le bon réflexe d'avoir pris plus grand que nécessaire.

Faut penser à une éventuelle amélioration de ta machine dans le futur.

Mais attention, il faudra, bien sûr, adapter l'électronique de commande par rapport aux caractéristiques des moteurs.

De plus, suivant ton cahier des charges, tu dois pouvoir savoir qu'elle sera la puissance que tu vas demander à tes moteurs.
Il existe sur le forum des spécialistes de la chose qui pourront t'en dire d'avantage, ..; disons plus technique que mes petits conseils.

Et encore bon courage à toi.

alex01pernot · 2 Jan 2011

en faite pour tout te dire je pense raisonner un peut comme toi.
apres avoir parler un peut avec le responsable de http://www.stappenmotor.nl, il m'a dit que pour les deux moteurs qui m'intéresse, le meilleur driver est le MSD-230-8 qui permet de monter un moteur allant jusqu'à 7.8A par phase et qui surtout fonctionne en 230V AC directement donc pas besoin d'alimentation continue.

il m'aussi envoyé la courbe du couple pour le 12Nm en fonction de la vitesse (fichier joint)
mais n'a pas la courbe pour le 6.4Nm.

Si je prend le 12Nm je devrais pouvoir le faire tourner plus vite que le 6.4Nm (vu que le couple de la machine est identique pour les deux moteur) puisque à ce que j'ai compris le décrochage intervient lorsque le couple résistant est supérieur a celui du moteur.
c'est bien ça ? Voir la pièce jointe Torque-Speed 12 Nm.pdf

coredump · 2 Jan 2011

A propos des blocs roulements, les constructeurs préconisent plutot un montage en X (DF) qu'en O (DB), car il a une meilleure tolérance aux désaxements et ne risque pas de détruire les roulements prématuréments.
Il n'y a aucun interet dans ce cas d'avoir la rigidité en moment du montage DB car il n'y a qu'une charge axiale (si c'est bien fait).

louloute30 · 2 Jan 2011

WOUAH, un 12Nm, Oula, pas un peu bp ca? on place 2 moteurs de 6Nm sur les mechmates en X et un seul en Y.
A savoir, c'est que le poids des chariots mechmate sont bien supérieur au votre.

Je me demande s'il y a un réel intérêt à prendre un moteur 12Nm pour le X, plutôt que 2 de 6Nm, qui allégerai considérablement la mécanique, d'autant que vous démultipliez (à ce que j'ai vu).

Coté prix, ton moteur (de 12Nm) fait un peu cher du Nm, mais c'est une autre histoire...

Cela étant, ta CNC est un beau monument!

alex01pernot · 2 Jan 2011

bin pour le poids du Y il fait deja plus de 40kg et il n'y a pas encore le Z et la broche et les moteur pas a pas, je part donc pour 70-80kg pour le portique.

et pour le X je ne veux pas mettre 2 moteusr 1 seul avec courroie sa coute bien moins chère.
pour info c'est 200€ le driver, 92€ le 6.4Nm et 165€ le 12Nm donc 1 de 12Nm est plus rentable que 2 de 6.4Nm.

Pour la démultiplication je n'est encore rien décidé je les ai juste dessiné mais c'est vrai que je pencherais bien vers une démultiplication de 2.
Parce qu'a ce que j'ai compris meme si les drivers fonts du micro-pas cela n'améliore en rien la précision.
On arrive toujours à une précision de 200 pour 5mm (sans démultiplication) soit 2.5centième or sa me parait déja beaucoup si dessus on rajoute tous les autres jeux (je pensais, mais je me trompe peut etre, qu'il valait mieux avoir une bonne précision pour les moteurs vu que l'on peux la régler contrairement à la précision mécanique qui est ce qu'elle est...)
J'ai tord ?

Sinon il y a toujours la solution de mettre des servos brushless mais la sa chiffre déjà bien plus (600€ par axe environ mais si c'est vraiment mieux pourquoi pas...) car il y a des encodeurs rotatifs dessus et donc plus de pertes de pas possible.

J'en appelle aux rois des CN (et des moins roi) pour leurs avis (constructifs bien sur)

louloute30 · 2 Jan 2011

Référence: 34HS4801

Step Angle(°) 1.8
Motor Length(mm) 116
Rated Current(A) 4
Phase Resistance(Ohm) 1.1
Phase Inductance(mH) 5.5
Holding Torque(N.cm) 850
Detent Torque(N.cm) 12.5
Rotor Inertia(g.cm2) 1.8
Lead Wire(No) 8
Motor Weight(g) 3600

Prix du moteur : 50$ (Un 12Nm)
Prix du drivers: 55$

J'ai commandé 4 moteurs+ 4 drivers, comptez environ 180$ de DHL.
Vendu en chine, très utilisé dans les mechmates pour leur bon rapport qualité/prix
Je les ai commandé, je devrai les recevoir cette semaine. Je vous ferai une photo si vous voulez.
Sur ces moteurs, il y a tjrs l'option de rajouter un encodeur rotatif par la suite (comptant le nb de pas effectué).

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