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CNC V1

Discussion dans 'Discussions générales sur la conception' créé par Atch311, 20 Janvier 2013.

  1. Atch311

    Atch311 Apprenti

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    Bonjour,

    je reprends mon projet de CNC. Cependant je ne peux, malheureusement, plus faire une grande CNC et ma réflexion est donc la suivante :

    Je veux faire une CNC (V1) intermédiaire de dimensions plus modestes, mais qui pourrai évoluer par la suite pour obtenir la CNC (V2) de grande dimension prévue au départ.

    Voici donc la liste des composants de mon projets :

    - Kit 4 axes comprenant :
    - 4 moteurs 1600oz (11.3Nm) - Diamètre arbre sortie : 14mm
    - 4 drivers pour moteur
    - une carte interface PC
    - 1 à 4 alimentations (reste à définir)
    - 1 câble de raccordement

    - Entraînement vis à bille :
    - 2 Vis à bille Diamètre 25mm pas de 10mm longueur totale 1770mm, course 1500mm
    - 1 Vis à bille Diamètre 25mm pas de 5mm longueur totale 1515mm, course 1315mm
    - 1 Vis à bille Diamètre 25mm pas de 5mm longueur totale 924mm, course 724mm
    - 4 butée de vis à bille
    - 4 paliers de vis à bille
    - 4 systèmes d'accouplement flexibles
    - 4 SETS OF BK/BF15(with locknuts and cir-cplis)

    - Transmission poulies et courroies :
    - 4 pignons dentés
    - 4 poulies dentées (calculer la réduction nécessaire)
    - 4 courroies d'entraînements
    (- 4 tendeurs de courroie => à voir si nécessaire)

    - Guidage linéaire - rail prismatique :
    - 2 rails HIWIN HGR35 de 1940mm
    - 2 rails HIWIN HGR35 de 1491mm
    - 2 rails HIWIN HGR35 de 900mm
    - 12 chariots HIWIN HGW35

    - Châssis en acier
    - 2 fer plats 20 * 300 * 1000
    - 4 fer plats 20 * 300 * 100
    - 1 fer plat 20 * 300 * 1491
    - 4 fer plats 20 * 150 * 430
    - 2 fer plats 20 * 200 * 310
    - 2 fer plats 20 * 200 * 85
    - 2 fer plats 15 ou 20 * 100 * 68
    - 2 fer plats 10 * 200
    - 2 tubes rectangles 80 * 140 * 4 de 1325mm
    - 2 tubes rectangles 80 * 140 * 4 de 1940mm
    - 2 tubes rectangles 80 * 140 * 4 de 1331mm
    - 2 tubes rectangles 80 * 140 * 4 de 353.55mm
    - 2 tubes carrés 80 * 80 * 4 de 800mm
    - 1 chute de tube carré 80 * 80 * 4 de 100mm
    - Divers renforts sous la table modulaire

    - Table modulaire :
    - 2 profilés 45 * 45 de 1690mm
    - 3 profilés 45 * 45 de 1075mm
    - 1 profilé 45 * 45 de 1040mm
    - 2 profilés 45 * 45 de 530mm
    - 4 jonctions d'angle 45 * 45

    - Broche 2.2kW Water-Cooled (je souhaitais passer avec une broche de 3, voire 4.5kW mais pour passer à 3Kw il faut compter le double)

    La table sera composée d'un marbre de 104 * 50 * 4.3cm (que j'ai déjà), de trois plateaux en bois (en attendant de les fabriquer en plastique rigide ou en bakélite) de 53 * 31.8 * 1.6cm.

    Partie qui est sans plateau pour l'instant sera fermée par un plateau en bois dans un premier temps, puis j'aviserai.

    Dimensions Hors tout : 194 * 154.7 * 172.5cm (Lg * lg * Ht)

    Mon budget est d'environ 2000€ à 3000€

    J'ai réussi à mettre de coté environ 1500€, ce qui peut me permettre de commencer à acheter les premiers matériaux.

    Ne sachant toujours pas souder, je chercherai des idées d'assemblage du châssis acier pour me passer des inévitables déformations.

    Les outils dont je dispose pour travailler l'acier sont très limités :
    - une perceuse à colonne
    - une tronçonneuse à métaux
    - Un poste à souder MIG 160A
    - de l'outillage général (clés, visseuse, perceuse, coffret à tarauder - même si je ne m'en suis encore jamais servi)

    Je suis très bricoleur, mais à vrai dire, mon domaine de prédilection est plus le bois . Par contre, je suis très curieux et j'aime apprendre de nouvelles choses

    Voici quelques images du projet :

    [​IMG]

    Vue générale

    [​IMG]

    Entraînement Axe X N°1

    [​IMG]

    Entraînement Axe X N°2

    [​IMG]

    Entraînement Axe

    [​IMG]

    Entraînement Axe Z
     
  2. Popino

    Popino Compagnon

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    Bonsoir,
    Tu n'as pas peur (2 vis non synchro pour Y et des moteurs surdimensionnés à mon avis).
    Il faut aussi une bonne pratique de l'ajustage avant de se lancer, même si le matos et le dessin sont superbes.
    Bonne continuation.
     
  3. Atch311

    Atch311 Apprenti

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    Bonsoir Popino,

    j'ai mis du temps à retrouver, mais voici la réflexion que l'on m'a fait dans un précédent post :
    pour savoir ce que j'avais dessiné, tu peux regarder ce post : http://www.usinages.com/discussions-generales-conception/avance-portique-t37233.html

    Tu y verras, le projet précédent

    Vu mon inexpérience, je suis à l'écoute de tous les conseils, mais comment savoir qui à le bon?
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
  4. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Bonsoir,
    Pour savoir qui est de bons conseils le mieux c'est de copier une machine décrite sur le forum et qui a fait ses preuves dans le domaine qui vous intéresse. Il n'y a pas de honte à copier quelque chose qui marche et en plus il n'y a pas à demander la permission;
    En parodiant un peu : il vaut mieux être plusieurs sur une bonne affaire que seul sur une mauvaise.
    Stan
     
  5. Popino

    Popino Compagnon

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    Me revoilà,
    J'ai lu "vérification de la mise en crabe via des inter": faut le faire vraiment bien et c'est garanti? Sinon avec des moteurs comme ça, tchao les rails, les vis à bille, et les structures . Faut pas des codeurs, des servos?.
    La BZT PF600 a un seul moteur Y de 3A. pour 2 vis trap accouplées, peut-être que ça vibre un peu, mais bon...
    A+
     
  6. Atch311

    Atch311 Apprenti

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    J'ai eu beau refaire un tour vite fait, mais j'ai bien l'impression que 4/5ème des CNC que j'ai vu sur le site sont faites avec 2 moteurs sur l'axe X et que pour la majorité d'entre elles, il n'y a pas de système de synchronisation. Pour autant leurs propriétaire n'en sont pas mécontents. Je vais donc rester sur cette idée.

    Y a t il des propositions pour l'assemblage du châssis en acier, en réduisant le nombre de soudures?
     
  7. Atch311

    Atch311 Apprenti

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    Bonjour,

    pas de propositions? Alors je resterai sur ma première idée

    Quelqu'un a t il un retour sur ce kit :

    4 PCS Nema 34 Stepper Motor 85BYGH450C-012B dual shaft with 1600oz-in holding torque,
    4 PCS Stepper Driver DQ860MA with 7.8A 80V 256Microsteps replacing MD882,
    4 PCS Power Supplies for 350W,60VDC
    1 PC Breakout Board & 1 Cable as free gifts

    pour 680$, soit au cours d'aujourd'hui 509.42€ (livré en 3-7 jours depuis l'Allemagne, donc pas de frais de douane)
     
  8. Barbidou

    Barbidou Compagnon

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    Bonjour Atch311,

    Méfie toi de ces moteurs à 1600 oz-in, ils risquent fort de te décevoir...
    C'est ce que l'on pensait prendre pour notre machine à la SAF, mais en y regardant de plus près on s'est rendu compte que leur bobinages présentent une inductance énorme (22mH)...
    C'est un moteur très "coupleux", mais il est incapable de tourner vite. Avoir du couple pour l'accélération, c'est bien, mais ça ne sert à rien d'accélérer si la vitesse max est celle de l'escargot!
    Il vaut mieux un moteur avec un peu moins de couple et une inductance raisonnable, tu auras probablement des performances nettement meilleures.
     
  9. Atch311

    Atch311 Apprenti

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    Bonjour Barbidou,

    merci pour cette info, pourrait tu me donner des précisions sur l'inductance : à quoi elle sert, est ce un phénomène physique comme une résistance ou autres.

    D'après ce que tu me dis, l'inductance ne modifierait pas le couple mais la vitesse de rotation? je croyais que contrairement à un moteur standard un pap ne tourne pas à une allure régulière mais il tournait en fonction du nombre de signaux reçus.
     
  10. Barbidou

    Barbidou Compagnon

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    En (très) gros, un moteur pas à pas c'est une succession d'électro-aimants qui attirent tour à tour les pôles d'un aimant permanent.
    Dans la commande de ces moteurs, on commute successivement les bobines et l'aimant permanent du rotor s'aligne en face.
    Chaque commutation correspond à 1 pas du moteur.
    Pour faire tourner le moteur rapidement, il faut donc commuter les bobines rapidement. C'est là que l'inductance intervient.
    Contrairement à une simple résistance, une bobine comporte une inductance qui s'oppose au variations du courant. Lorsqu'on applique la tension, le courant met donc un certain temps à s'établir dans la bobine.
    Plus l'inductance est élevée, plus le courant est long à atteindre sa valeur. A chaque commutation, et donc à chaque pas, il faut donc attendre que le courant s'établisse.
    Au final, le phénomène limite la fréquence de commutation des pas, et donc la vitesse du moteur. Si on veut aller plus vite, le courant n'a plus le temps de s'établir, la puissance chute et le moteur n'a plus aucun couple.
    Les drivers arrangent bien le problème en utilisant des tensions d'alimentation élevées avec une régulation en courant, mais on reste limité car la tension d'alimentation ne peut pas être augmentée indéfiniment.
    Il faut donc se méfier de ce problème lors du choix d'un moteur.
    Je te conseille un peu de lecture sur le fonctionnement des pas à pas et sur la notion d'inductance. Il y a plein de sites d'initiation assez bien faits sur ces sujets (google est ton ami!).
    Ca peut valoir le coup de prendre un peu de temps pour bien comprendre avant d'envoyer ton bon de commande.
     
  11. Atch311

    Atch311 Apprenti

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    Ok, merci pour toutes ces précisions.
    En parallèle, suite à ta réponse, j'avais envoyé tout à l'heure des messages persos à des habitués du forum pour savoir ce qu'ils utlisaient comme moteur et si ils en sont satisfait.
    j'ai déjà eu une réponse, pour me donner une idée.

    et grâce à vos conseils à tous les deux, voici ce que j'ai trouvé assez rapidement, je vais encore chercher : http://fr.aliexpress.com/item/4Axis-Nema-34-5-0A-1600oz-in-Stepper-Motor-Driver-6A-80VDC-256-Microstep/617867775.html

    Ces moteurs sont aussi puissants, mais ont une inductance de 6.8mH

    Par contre, je me pose des questions sur la carte d'interface :
    - il n'y a plus autant d'axes possible
    - j'envisageait peut être dans le futur de rajouter une télécommande, je ne crois pas que cette carte puisse le faire.

    Cette carte n'est elle pas la carte d'interface chinoise bleue qui pose beaucoup de problèmes aux CNCiste?

    qu'en penses tu?
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
  12. Barbidou

    Barbidou Compagnon

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    Le lien que tu donne contient une abominable traduction automatique...
    Personnellement, j'aurais du mal à faire confiance à un truc pareil!
    Si tu cherche la référence 34HS5802 sur google, tu trouve des données en anglais qui ont subit un peu moins de distortion...
    On trouve par exemple : 34HS5802 chez motionking
    ou bien : 34HS5802 chez DNCT Sources (HK) Limited
    Je n'ai pas forcément toujours très confiance dans les datasheets chinoises, mais au moins, ces deux là sont d'accord entre eux.
    Pour cette même référence, ils donnent : 850N.cm, soit 1200 oz.in avec 5A ; 0,9 ohms ; 5,2mH
    ça fait quand même une grosse différence avec les 1600 oz.in annoncés...
    Sinon, c'est déjà un meilleur choix du point de vue de la vitesse.
    Pour te donner un ordre d'idée sur les perfs de vitesse d'un moteur, tu peux utiliser la formule suivante :
    Vitesse = -160R/[Lxln(1-(RI/U))]
    avec : R en ohm; L en mH; I en A et U en V (c'est la tension de l'alimentation du driver qu'il faut prendre)
    ln étant le logarithme naturel. Tu obtiens la vitesse en tr/min à partir de laquelle le driver ne peut plus atteindre le courant max dans la bobine pendant la durée du pas. A cette vitesse, le moteur a déjà perdu une partie de son couple car le courant n'est atteint qu'à la fin du pas (mais c'est pas catastrophique).
    Bien que tout à fait exact en théorie, ce critère est purement électrique et ne donne qu'une idée du comportement d'un point de vue électrique. Ca ne vaut pas une vrai courbe couple/vitesse. Mais ces courbes sont souvent dures à trouver. C'est juste un critère à peu près raisonnable pour comparer les moteurs entre eux quand on a peu d'info...

    Quant à la carte d'interface (breakout board), ne te focalise pas dessus. Une telle carte ne contient quasiment rien (juste un peu de logique, des isolements et des connecteurs) et son prix est dérisoire si tu veux l'acheter seule... Choisi tes moteurs et tes drivers, la carte d'interface te permettra de t'en servir sans problème, et le jour où elle ne te plait plus, tu bricole ou tu la change sans état d'âme... Les performances de ta machine ne sont pas dans cette carte la!
     
  13. Atch311

    Atch311 Apprenti

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    Bonjour Barbidou,

    je reviens su ta dernière réponse. En effet, le 34HS5802 ferait 8.5N.m, j'ai cherché à plusieurs endroits et apparemment tu as raison.

    Concernant le site en question Louloute30 y a déjà fait plusieurs commandes et en est très satisfait, donc je ne m'inquiète pas trop de la traduction "Google".

    Mon dilemme est plus sur la puissance des moteurs, je voulais des gros moteurs pour pouvoir moins démultiplier et donc ne pas perdre en vitesse.

    Je suis donc à la recherche de calculs qui me permettraient de savoir si les 8.5N.m conviendraient en puissance et en vitesse.

    Je reviens aussi sur ton calcul :

    Dans ton calcul, j'ai 3 petites questions :
    - Ce calcul a t il un nom : un truc comme loi d'Ohm ou autre qui me permettrait de comprendre plus facilement ce calcul, parce qu'en recherchant je ne trouve rien et j'aime bien comprendre ce que je fais (c'est aussi pour ça que j'aime bien dialoguer avec des gars comme toi qui à l'air de savoir de quoi tu parles)
    - Quelle est l'unité du résultat? m/min, m/s? tr/min (après tout c'est un moteur)
    - Tu dis que Ln, c'est le Logarithme naturel, ce ne serait pas plutôt le logarithme népérien?

    si je pars avec ton calcul et avec les infos du 34HS5802 sur Motion King, je trouve :

    160 * 0,9
    - --------------------------------- = 416.76975 ???? unités à définir
    5,2 * Ln (1-(0,9 * 5,0) / 70)

    (Les alim du kit font 70V)

    je vais continuer à chercher des calculs pour le dimensionnement des moteurs comme :

    - Couple * 2π = Force * Pas

    d'où Force = (Couple * 2π) / Pas

    dans ce même cas, je trouve (8.5 * 2π) / 0.005 = 10681.42N (soit 1T.068, en prenant 1kg = 10N au lieu de 9.81)

    Cette force est bien celle que le moteur est capable de déplacer? Elle comprend le poids des portiques à déplacer, ainsi que la force de réaction de l'usinage

    Au niveau précision de la machine :

    Les vis à billes de mon projet sont des diamètre 25 au pas de 05mm.
    Ces moteurs sont des 200 pas par tour, admettons que je règle le driver pour les piloter au 1/16 soit 16*200=3200 pas par tour.

    Sans démultiplication, j'obtiens donc une précision pour un tour de moteur de 5 mm / 3200 = 0.0015625mm

    Maintenant, je reprends ces calculs en ajoutant une démultiplication par exemple de 2.5 :

    - Le moteur devrait être capable de déplacer : (8.5 * 2.5 * 2π) / 0.005 = 26703.54N
    - La vitesse, elle serait diviser par 2,5. Ce qui pour rester dans l'exemple donnerait 416.77 / 2.5 = 166.71???? unités à définir
    - La précision de ma machine ; en sachant que pour un tour de vis a bille mon moteur devra faire 2.5 tours ; sera de l'ordre de : (5 / 2.5) / 3200 = 0.000625mm

    Qu'en pensez vous, cela vous parait il juste?
     
  14. louloute30

    louloute30 Compagnon

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    Les pas / et les instabilités entre 2 pas:
    Cela n'est pas juste.
    Ce n'est pas parce qu'un driver est réglé en 16ème de pas, qu'il est capable de resté en arrêt sur 1/16 de pas !
    Un pas reste un pas.
    Le fait de placer le driver en 16ème par ex, permet seulement au déplacement qu'il soit plus fluide, les bobines sont alimentées de manière à ce que les pas passe de l'un à l'autre de manière moins "brute".
    Placé en 16ème de pas implique qu'il faut 16 impulsions pour passer d'un pas à un autre.

    Dans l'absolu et en considérant que ta CN atteint des vitesses TRES importantes, alors oui, certain pourront dire qu'on peut diviser en 16 un pas, mais cela ne fonctionne que sur des courbes. Sur une droite ou un des moteurs doit rester en "standby", il n'arrivera pas à maintenir l'axe du moteur entre deux pas tot ou tard il se placera soit sur le pas précédent soit sur le pas suivant.

    Et puis sinon, on placerait tous nos drivers en 36ème voire 64ème de pas histoire d'avoir une précision du tonnerre sans démultiplication.

    La précision ou la vitesse ?
    Ce qui est utile dans ton cas, c'est de savoir quelle précision tu as vraiment besoin. Ensuite, tu en déduis avec ta VAB + la démultiplication la puissance nécessaire de tes moteurs.
    Forcément, plus tu démultiplies, plus tu gagnes en précision, mais également plus tu perds en vitesse...
    Ex, tu as besoin d'une précision de 0.01mm (bon, c'est déjà énorme, je me demande s'il y a plus de 5 ou 6CN fabriqué sur ce site qui atteigne ce tel degré de précision.
    Donc, on va dire 0.01mm de précision:
    1 tour de VAB représente 5mm, un tour de moteur (qq soit le moteur choisi ou presque), 200 pas, soit sans démultiplication un degré de précision de 5mm/200 = 0.025mm, il faut donc une démultiplication de 2,5.
    Démultiplier par 2.5 implique une augmentation de la puissance du moteur de *2,5.

    En utilisant ce lien,
    http://www.pats.ch/formulaire/element/element1.aspx
    Tu verras très vite que la puissance de base d'un moteur de 8.5Nm * 2,5 = entre 16 et 20 selon la vitesse atteinte, abouti à une force d'un peu plus de 2000daN sur la vis à bille qui se traduit par, un déplacement d'une masse de 200kg à une accélération de 1mètre par seconde² comme je te l'ai dit, une puissance de cheval !
    Tu t’apercevras vite qu'avec ce type de matos, c'est plus de la discutions sur la qualité de la Vis à Bille et de la noix (qui cédera forcément à une accélération de 1m/s²).

    En espérant que ce lien puisse t'aider un peu plus.

    Mais, je ne pense pas que tu envisageras de travailler avec une "CN" avec ce type d'accélération, et ayant un chariot de plus de 200kg ??? hum, d'ailleurs, ce ne serait plus une CN mais une sacré voiture de course :mrgreen:


    Même si je comprends bien l'intérêt que tu portes aux calculs des puissances, ces trucs, ici et là... il n'en n'est pas moins que ta CN possèdera probablement 30 à 60 fois plus de puissance que la mienne pour un poids chariot de probablement 2 fois moins lourd:
    La mienne est actuellement de 1 pas pour 0.6mm, et la tienne sera de 1 pas pour 0.01mm (en théorie)
    Pour autant, jamais je ne pourrai envisager d'arrêter le chariot à main nu en y mettant toute ma force... alors imagine 60 fois plus puissante...

    Au final tu verras vite que si ta CN est bien fabriqué, tout reposera sur la qualité de rotation de ta broche, et la qualité de ta fraise. (si tous les paramètres sont bien réglés)


    Coté vitesse:
    Pour une démultiplication de 2.5.
    les NEMA 34 supportent générelement des vitesses confortables de 800t/min tout en gardant une puissance "correcte", on en déduit, que ta VAB fera 320 tours en 1 minutes max, soit 1600mm/minutes.

    En espérant ne pas avoir fait d'impasse
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
  15. Atch311

    Atch311 Apprenti

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    Merci pour toutes ces précisions

    j'ai fait un tour sur ton lien et j'essaie de comprendre, pour bien remplir parce qu'il y a des infos que je n'ai pas ou que je ne sais pas remplir.

    [​IMG]


    Comment je peux définir n (fréquence de rotation du moteur en tr/min), l'accélération qui ici est par défaut de 628 rad/s² (je dirai 100 * 2π, 2π radians = 360°), l'inertie J=0.0001kg.m², ainsi que la rigidité Kteta =100000 N.m / rad (dépend de quoi, de la matière de la vis à bille?)

    En tout cas merci pour ce lien,qui a l'air génial et qui j'en suis sûr n’intéresseras pas que moi.

    mais déjà cela me rassure, si avec ces moteurs de 8.5N/m, une démultiplication 2.5 j'obtiens une machine capable de déplacer des efforts aussi importants et une vitesse qui me permettrait de pouvoir usiner aussi bien de l'acier (même si ce n'est pas une fraiseuse pro) que du bois (sans le brûler).

    j'ai une question concernant ton calcul du post précédent (je reprends tes chiffres) : 2000daN soit 2000kg (approximativement), comment arrives tu au déplacement d'un portique de 200kg avec une accélération de 1 m/s²

    Par exemple avec mes chiffres cela donnerait quoi (en partant des 2513daN)?
     

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