Conception CNC Bois/Alu/Acier - calculs des contraintes

[NamL]

Bonjour à Tous,

Bon je suis un de plus qui se lance dans une CNC maison, avec (grand) espoir quel usine : - Bois (principalement), - Plastique/mousse, -Alu et -Acier tendre (occasionnellement)

Je ne détails pas encore le cahier des charges car j'en suis encore à bien comprendre les paramètres pour ne pas me lancer dans un projet inpossible.
En surface utile je vise le 1x1m, probablement en portique (simplicité de conception ) et je veux d'abord réfléchir à l'ensemble avant de bien me lancer dans la conception.
Dans l'idée je ne cherche pas à avoir un usinage Alu/Acier rapide, ce n'est pas grave si l'avance doit être lente; l'idée est d'avoir un usinage propre et fiable. Idem pour le bois.
Je ne cherche pas à avoir des gros outils de bourrin, je vise des petites fraises. Une fraise D10mm (toujours pour l'alu/acier) sera très largement suffisant; si c'est moins c'est moins.

Arrive donc le premier problème(qui va conditionner tout le reste) : Usiner de l'acier
(qui peu le plus peu le moins)
- Alors déjà est ce vrai? qu'est ce qui change entre usinage acier et bois? à part la lubrification.
- peut on partir du principe que si je peux usiner de l'acier je peux donc usiner du bois sans problème?
- quel sont alors les vitesses de coupes et comment les calculs t'on?
-> question subsidiaire, si quelqu'un à un récap des différents caractéristiques à prendre en compte en fonction de chaque matériau.

J'ai commencé à parcourir le forum, (et je n'ai pas encore tout lu)
mais je lis régulièrement "en portique c'est pas assez rigide"
- Ok, mais quel est le soucis : vibrations ou torsions?
- comment calcul t'on les efforts ? au niveau de l'outils?
- Quel outils choisir? matériaux et diamètre.
- Comment bien choisir sa broche?

Je ne veux pas seulement me construire ma petite CNC, mais comprendre le fonctionnement et les contraintes.
Je pense qu'un thread étayé par des données chiffrés et formules servira bien sûr à d'autre que moi.
enfin si vous pensez que ça a déjà été traité, indiqué moi vers où chercher, (ou carrément le lien si vous êtes sympa).

Déjà un gros merci d'avance, et j'espère commencer une longue aventure dans l'usinage!
Enjoy!

 

[Rom']

Bonjour,

Tout oppose usinage bois et acier :
Bois: vitesses de coupe très élevés, avances très élevés donc machine pas trop lourde pour supporter les accélérations, mais efforts de coupe réduits ....,
Métal: vitesses de coupes basses, avances lentes, besoin d'une machine lourde et rigide pour contrer les efforts de coupe ...
Pour emmener correctement ne serait-ce que ta fraise de 10 sur une machine de 1000x1000, je sais pas si tu te rends compte mais il faut déjà une sacré machine....

Et tu verras qu'a partir de ces postulats, mixer les deux pour bien faire les deux, ca ne marche pas. (ou mal). A titre d'exemple une broche pour usiner du bois qui tourne a 24 ou 30 krpm ne descends pas assez bas en vitesse pour de l'acier, et une broche "typée" acier lente ne tournera pas assez vite pour atteindre ne serait-ce que 20% de la vitesse nécessaire pour usiner correctement du bois....

Tes questionnements montrent que tu as encore beaucoup à lire pour appréhender tous les aspects de la conception d'une machine, potasse le forum, use et abuse de google, si tu parle anglais fais des recherches en anglais il y a énormément d'infos à prendre....

 

[Otatiaro]

Salut,

C'est un peu comme si tu arrivais en disant que tu va concevoir une voiture, un 4x4, mais aussi rapide qu'une formule 1, aussi économe qu'une smart, etc. alors que pour le moment tu n'as aucune idée d'à quoi ressemble une bielle ou un piston ...

C'est juste impossible ... au mieux avec un cahier des charges comme ça tu arriveras à faire une smart qui consomme autant qu'un 4x4 et qui tombe en panne toutes les 5min.

Une machine qui usine de l'acier, même doux, sur une surface de 1m x 1m c'est pas loin de 10 tonnes, et un budget avec 3 zéros de plus que ce que tu as en tête.

Et le sujet a déjà été abordé des dizaines (centaines?) de fois sur le forum (parce que sur le papier, tout le monde voudrait un 4x4 qui ne pollue pas et qui va aussi vite qu'une formule 1 ...). Donc en cherchant un peu tu trouveras des bases solides pour établir un cahier des charges à peu près raisonnable.

Thomas.

 

[phil135]

qui peu le plus peu le moins

NON
ce sont des matériaux fondamentalement différents: si les constructeurs professionnels et même les vendeurs de machines pour bricoleurs proposent des machines soit pour le bois soit pour le métal soit pour la pierre , il y a de très bonnes raisons

donc, tu n'as pas les notions de base en angle de coupe, en vitesse de coupe, en avance, en mécanique statique, en cinématique, en efforts d'usinage, en puissance de motorisation ... mais tu prétends créer une machine qui sait tout faire normalement tu devrais perdre pas mal de temps et d'argent , puis renoncer

il y a deux approches possibles (et plutôt complémentaires):
- une expérience professionnelle (ou amateur ++) longue et variée
- des cours (ingénieur de conception = bac scientifique + prépa + école) , mais on trouve aussi des choses en ligne

une "extrémité de pelote" pour percevoir les problématiques mooc A&M , voir aussi le cnam, je tombe aussi parfois sur des cours de l'école polytechnique de lausanne (epfl) mais je ne sais pas comment naviguer dans leur site je viens de trouver un lien coursera

 

[enguerland91]

Je plussoie évidemment à ce qu'écrivent @Otatiaro et @phil135 et en plus je vois dans cette approche un nouveau cas de plus ou après une avalanche d'échanges on n'entend plus parler du fil.

 

[phil135]

qu'on me comprenne bien : je n'ai pas l'intention de "réserver" le sujet, exclure ceux qui n'ont pas eu le bon cursus ... tout ça tout ça

juste qu'ici -comme pour la plupart des sujets- les choses ont l'air simples quand on ne connait pas. en fait la connaissance des matériaux et leur travail, une fois sorti de l'empirisme à partir du 18eme siècle, c'est environ 200 ans de travaux découvertes et mises au point. et tout n'était pas évident.

il vaut mieux se lancer dans un apprentissage progressif que vouloir s'attaquer à une falaise de difficultés qui va être exaltante au début, puis désespérante

 

[fred03800]

Une bonne machine pour travailler l'acier travaillera sans problème le bois.
Si c'est un problème de vitesse de broche tu fait une broche principal lente et costaude pour l'acier et l'alu, et à coté tu greffe une petite broche rapide ex 12 ou 18 000 trm en 2,2kw
heuu.... 1m x 1m = une machine de plus de 1 tonnes
Pour ce qui est des vitesse d'avance il suffi juste de mettre une bonne motorisation !
( perso je préfère le portique fixe )

 

[enguerland91]

L'expression "qui peut le plus peut le moins" est un TRES mauvais prétexte pour faire une cnc de 100 x 100 cm de courses pouvant usiner aussi de l'acier car j'imagine que l'on n'envisage pas d'usiner des pièces en acier dans ces dimensions.

 

[Otatiaro]

Bah après on peut toujours usiner du bois dans un Mazak 5 axes, un Matsuura ou un Haas VF12 ... si on a les moyens de mettre 500k€ pour usiner du bois (alors qu'une machine a 5k€ ferait au moins aussi bien le travail).

Si "qui peut le plus peut le moins" était vrai, alors on n'aurait qu'un seul modèle de voiture (celui qui peut le plus), un seul modèle de maison, et un seul modèle de centre d'usinage ... mais ce n'est pas le cas.

Thomas.

 

[franck67]

evidemment je rejoins tout ce qui a ete dit plus haut dans les reponses mais histoire d'etre pragmatique et pour repondre a notre ami , et parceque moi aussi a une epoque je me posais les memes questions que lui ( bon moi je voulais pas usiner du bois )

donc @NamL :
je te propose de commencer par calculer toi meme les vitesses de travail en fonction des materiaux , ce qui te donnera une premiere approche
la vitesse de coupe des materiaux est fonction du materiau a usiner , je te laisse chercher sur le net la vitesse ( Vc) , elle s'exprime en m/mn
cette vitesse va te servir a calculer la vitesse de rotation de la broche :
N = 1000 x Vc / pi x D ( = diametre de la fraise )
tu vois que outre la Vc le diametre de l'outil importe , travailler avec une fraise de 5 ou de 17 ca change beaucoup de chose , on choisi le diametre en fonction du travail a faire
l'avance de travail ( Vf) qui s'exprime en mm/mn se calcule ainsi :
Vf = fz x Z x N , ou fz est l'avance par dent qui est fonction du materiau et de la matiere de l'outil ( hss ou carbure par exemple ) je te laisse chercher sur le net la correspondance pour les materiaux qui t'interresse , Z est le nombre de dents de ta fraise , N est la vitesse de rotation de la broche que tu as calculé precedement

les efforts de coupe ensuite seront bien sur fonction du materiaux et de la passe que tu va prendre ( pour exemple cherche sur le net le Re des differents materiaux qui t'interresse )

c'est un debut pour commencer a comprendre les reponses ci dessus ...

 

[Lezard]

Bonjour,

Je rejoins ce que vient d'écrire @franck67, c'est ce que j'avais fait au départ de la conception de ma machine.

L'étape suivante : tu fais une estimation des efforts de coupe, et des hypothèses sur le poids des différents éléments en mouvement, des accélérations visées, et tu commences à calculer les couples qui s'appliquent sur les ensembles axe par axe, et sur les efforts appliqués aux guidages.

A partir de là, c'est une espèce de boucle, ou tu dégrossis le dimensionnement des éléments, donc leur poids, donc les contraintes appliquées etc... jusqu'à avoir un ensemble cohérent, dans les éléments à construire et dans le choix des composants. L'avantage de cette approche est que tu comprends de mieux en mieux ce qui fait ta future machine, et ses limites.

Et puis il faut s'arrêter à un moment donné, et commencer à construire !

(je ne prétends donner de leçon à personne, c'est juste un retour sur ma modeste expérience)