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Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier

Discussion dans 'Projets de fraiseuse et portique d'usinage CNC' créé par myf, 9 Juin 2015.

  1. myf

    myf Apprenti

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    Bonjour,

    Je suis ce forum depuis quelques années. Les aventures mécaniques des participants me poussent à me lancer dans la construction et l'utilisation d'un portique cnc pendant mes loisirs. Je vous présente donc avec naïveté le projet. Beaucoup d'idées proviennent d'ailleurs des discussions d'ici.

    Mon projet consiste à découper ou à sculpter des casses-têtes, des accessoires, des petits jouets etc. dans du bois, et à effectuer des usinages de petites pièces en métal comme des engrenages. Je ne compte pas me limiter à la découpe de plaques et ai aussi l'idée d'expérimenter la géométrie dans l'espace avec certainement un quatrième axe plus tard. Je privilégie la construction pièce par pièce de la machine pour le plaisir de la découverte à l'achat d'une machine toute faite.

    Sa taille sera d'environ 800mm x 500mm pour être déplaçable, et est de toute façon limitée au maximum à 1000mm x 600mm pour passer entre les portes. Son volume de travail sera de l'ordre de 200mm x 300mm x 450mm. Je choisis le style "table mobile" pour simplifier le montage, et l'autre axe horizontal aura la forme d'un "pont roulant" pour diminuer les effets de bras de levier.

    Je pense construire cette machine en tubes de fer. Un grossiste dans une commune voisine vend aux particuliers des tubes de fer en 6ml. Il peut les découper sans grande précision en tronçons de 1.5m ou 2m pour les mettre dans la voiture. Cette matière première est dense et rigide, elle me semble adaptée aux machines pour un prix variant de 1 à 2 eur/kg selon les dimensions des tubes.

    Voila donc une premières vues des principales pièces :

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    Cette base est composée de tubes carrés creux de 80mm de côté, l'épaisseur est de 3mm. Je manque de référence pour prévoir la rigidité de l'ensemble. Qu'en pensez-vous? Je ferais les découpes avec une scie à métaux à ruban. Les assemblages seront boulonnés, et les équerres (non représentés ici) seront découpées dans ces tubes.

    L'axe Z est principalement constitué d'un tube creux de 150mm de côté et d'épaisseur 3mm. La fraiseuse sera à l'intérieur. J'hésite avec un tube de 120mm de côté et l'épaisseur convient-elle? Dans le doute j'ai choisi le grand tube de 150mm pour avoir de la place, et l'épaisseur de 3mm (et pas 5mm) pour que l'ensemble ne soit pas trop lourd.

    Le support de cet axe est composé d'une dizaine de d'équerres coupées dans ces tubes. Je pense commencer le montage avec un boulonnage très lâche puis serrer tous les boulons en plusieurs passes. Est-ce que cela aboutit à des rails et des guides "au bon endroit" qui coulissent sans efforts même si aucune découpe n'est très précise?

    Je compte faire le lien de transmission avec les vis à billes en utilisant aussi les mêmes tubes découpés en coins avec la même scie à ruban. L'archet peut être vertical et un petit plateau la transforme en scie à chantourner. La perceuse à colonne à une vitesse minimale de 180rpm je crois. L'utilisation de scies-trépans doit être possible jusqu'à 50mm de diamètre. L'épaisseur de 3mm de ces équerres convient-elle?

    Un déplacement de 200mm sur l'axe Z est-il raisonnable? Assez haut pour permettre des usinages avec un plateau tournant ou un 4ème axe et faire des maquettes d'engrenages complexes, pas trop haut pour limiter la flexion et les vibrations?

    Pour le guidage j'hésite entre les tubes ronds supportés sbr de 20mm (ou 25mm) et le premier prix des guides trapézoïdaux (par exemple orange (15mm ou) 20mm chez cnc-discount.de). Bien sur qu'il y a mieux, mais c'est trop cher pour ma bourse. La transmission se fera avec des vis à billes 1605 de 16mm (ou 2005, 20mm) de diamètre au pas de 5mm. Les moteurs pas-à-pas seront des nema23 ou nema24 de 2.1Nm ou 3N.m.

    Avez-vous des avis, conseils ou mises en garde à faire? je pense bien sûr me tromper ici ou là car c'est pour moi une expérience nouvelle, mais je préférerai ne pas faire trop d'essais perdus d'avance. La première étape consistera à construire l'axe Z dans son support. J'ouvre cette discussion pour échanger sur la taille des tubes, le choix de la transmission et des guidages, et la hauteur de l'axe Z.

    J'apprécie ce lieu de discussion. Et en même temps que je salue mes lecteurs et futurs commentateurs, j'addresse mes remerciements à l'intendance du forum en la personne des modérateurs qui permettent à ce lieu d'être assez rangé pour des discussions construites et organisés.

    F.
     
  2. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    Pour moi il est clair que cette structure ne sera pas facile à réussir du fait des assemblages et de la complexité de sa géométrie voire même la conception de l'axe Z est à mon sens scabreuse.
    Bon même si le résultat est un jour satisfaisant le manque d'accessibilité à la broche sera toujours un handicap.
    Désolé mais je classe cette conception dans la catégorie "pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué".
    Bon courage.
    Stan
     
  3. Rider63

    Rider63 Compagnon

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    Salut!

    moi aussi je pense que ta conception de ton ensemble x et z est trop compliquée, a mon avis tu devrais garder ta table mobile mais faire un portique fixe avec tes rails du x l'un au dessu de l'autre et ta vab au milieu, ainsi qu'un z avec tes deux rails dans le même plan et aussi la vab au millieu.

    dans ton cas actuel ça risque d'etre assez dur a réaliser mais en plus la position de tes vab aura tendance a vouloir mettre en vrac tes ensembles mobiles.

    a mon avis les choses a retenir sont:

    -structure en tube acier soudée mais la il te faudra un truc plus simple quand même. as tu des moyens d'usinage pour reprendre la géométrie de ton chassis apres soudure?
    -rails prismatiques ( même en petite section ça vaudra toujours mieux que du gros sbr)
    -je pense que des vab de 16 sont suffisantes
    -table mobile et portique fixe

    attention au poids de la machine tu semble vouloir faire une machine transportable, les tubes acier ça pese vite lourd
     
  4. el patenteu

    el patenteu Compagnon

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    Meme une petite cn c'est un enclume a transporter.
    Part sur un shema SIMPLE,une base ,2 flancs,une poutre.

    Fred
     
  5. sebastian

    sebastian Compagnon

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    bonsoir,
    je trouve également ton projet un peu compliqué...
    on a l'impression de voir un projet miniaturisé d'une grosse structure existante... un modèle réduit en somme.
    Les structures les + simples (mais bien pensées) sont souvent de bon projets qui aboutissent, à part quelques exceptions plus complexes sur le forum.

    La matière dont tu disposes semble une bonne base pour un solide et rigide projet ; les sections sont importantes, donc ne te complique pas trop la vie surtout au niveau du portique et du Z.

    Bon courage dans ton projet
    Sebastian
     
  6. Manuforg

    Manuforg Ouvrier

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  7. myf

    myf Apprenti

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    Bonjour,

    Je suis de retour après avoir lu vos amicaux conseils.

    Je poursuivais une idée secondaire: utiliser des tubes en acier, et j'en oubliais l'idée principale: faire efficace et simple, donc classique en prenant une forme qui a déjà fait ses preuves.

    Les tubes utilisés ici sont des carrés de 90mm de côté et de 3mm d'épaisseur, et les trois plaques sont en aluminium de 10mm. L'encombrement extérieur est 900mm x 500mm hors accessoires et têtes de vis, et 750mm de haut. Le volume de travail reste du même ordre de grandeur 500x310x220mm.

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    Bien cordialement à tous.

    F.
     
  8. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    D'emblée il y a une chose qui me chagrine c'est la partie haute du portique. Là il va y avoir du sport pour faire quelque chose de facile à assembler, déjà, mais surtout cela ne constitue pas une base plane pour les deux guidages horizontaux et pour la vis . Il faut tout d'abord mettre la vis au centre entre les deux guidages linéaires et placer ces trois éléments sur une surface plane quitte à renforcer cette plaque par derrière.
    Il faut se concentrer avant tout sur les modes d'assemblage des éléments. Il ne sert à rien de dessiner des pièces si on ne conçoit pas en même temps comment elles s'assemblent entre elles, de façon concrète.
    Stan
     
  9. jp21

    jp21 Apprenti

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    comme l'a remarqué stanloc, pourquoi mets tu les vis à cotés des rails , il serait plus simple et meilleur de les mettre aux centres des rails
    jp
     
  10. myf

    myf Apprenti

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    Bonjour,

    Merci ! de ces conseils de structure : Vous me donnez cordialement l'état de l'art appliqué à ce projet personnel, au bon moment, quand je comprends concrètrement ce que cela veut dire, mais avant de commencer les frais.

    En premier, il y a donc besoin de poser une plaque commune qui supportera les 2 rails traverses et la vis pour avoir un ensemble (transmission et guidage) bien plan.

    Deux questions suivent :

    Les rails et les chariots ont une hauteur totale de 30mm (en rails trapézoïdaux de 20mm chez cnc-disount.de), et ils sont montés ici sur un profilé de 5mm x 50mm. Placer la vis à bille au milieu des 2 rails minimise bien sur les efforts latéraux (ou les couples de levier non encaissés par les rails). Le montage des vis à billes RM1605 demande une passage minimal de 45mm de hauteur. Comme cela, il n'y a pas la place de mettre la vis entre ces rails, il manque 10 ou 15mm.

    Placer la vis de guidage à l'extérieur chariot, juste à côté du rail est-il inexploitable ou multiplie-t-il simplement les efforts latéraux (et l'usure) par deux simplement? La machine n'aura pas de contrainte à tourner 24h/24, loin de la! Mais je ne sais pas quantifier ces efforts supplémentaires.

    Si je laisse assez de place entre les rails pour placer la vis, les rails seront montés sur "des échasses" et ce support risque d'être moins rigide ; empiler 3 profilés de 5mm l'un sur l'autre doit aussi être assez bancal. Je préférerai utiliser qu'une ou deux sortes de tubes et de profilés car il y a un rapport de 3 ou 4 entre le prix d'un tube de 6ml (coupé en 3 pour rentrer dans la voiture, et recoupé sur mesure chez moi) et le prix au mètre fait par serrurier pour une découpe de 50cm d'un profilé particulier... son travail mérite salaire.

    Sinon j'ai trouvé chez un ferrailleur une plaque en aluminium de 10mm d'épaisseur. Cela doit être de l'aluminium marine. Est-ce que cette matière peut servir de support? et si c'est le cas, j'espère en trouver d'autres selon les hasards des arrivages quand je passe devant l'entrepot...

    Bien cordialement à tous.

    F.
     
  11. el patenteu

    el patenteu Compagnon

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    Vous savez ce que j'en pense?....
    Ont voit presque toujours cette configuration de vab en plein centre des rails.
    Or dans les cas de figure ici j'immaginne, peut etre a tord, qu'une vab placer SOUS le rail du bas(completement l'inverse du dessin)
    optimiserais et les efforts a transmettre par la vab ET les contraintes infligées au rails et patins.
    Entoucas en tant qu'ébéniste ayant souvent travailler avec des routers manuellement,si j'avais a déplacer cette axe a la main( au sens propre) c'est exactement a cet endroit que je pousserait,tirerait.

    Fred
     
  12. Rider63

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    dans l'idéal la meilleure position de la vab serai même au point de contact entre la broche et la piece a usiner. donc je suis d'accord avec toi Fred.

    pour ma cn je n'ai pas fait ça, mais j'ai positionné ma vab entre mes deux rails le plus bas possible entre les rails:

    $4467C0A10C116FC.jpg
     
  13. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    Désolé mais je ne vous suis pas sur ces élucubrations. En effet si vous mettez la VàB en dehors des guidages, certes vous diminuez le bras de levier entre celle-ci et le guidage auprès duquel elle est placée mais vous l'éloignez de l'autre guidage donc vous augmenter ce bras de levier. Donc c'est comme pi... dans un violon. Par ailleurs en positionnant la vis à billes au milieu des deux guidages on peut facilement (ce que personne ou presque ne fait, sauf moi) faire un montage des trois éléments convenablement conçu au point qu'il n'y a aucun réglage de parallélisme à faire ensuite entre eux.
    Stan
     
  14. Manuforg

    Manuforg Ouvrier

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    Slt, comme la dis Fred, plus tu est près de l'endroit ou il y a effort, mieux c'est.
    Mais il faut également tenir compte de la complexité du montage que cela induit.
    Manu.
     
  15. el patenteu

    el patenteu Compagnon

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    Construction d'un portique CNC avec des tubes en acier
    Ca n'induit aucune espace de complications de montage .....et ont peut meme utilisé la méthode si chere a Stan.
    Stan,étant donner que Toute la résistance arrive du bas(efforts d'usinnage) le fait de s'éloigné du rail du haut au point meme
    de se mettre sous le rail du bas viens presque totallement annulé justement l'effet de porte a faux qui fait que les rails
    ne supporte pas les meme efforts,celui du bas est beaucoup solicité.

    Fred
     
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