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La PortalConcept01

Discussion dans 'Projets de fraiseuse et portique d'usinage CNC' créé par Swake, 19 Août 2013.

  1. Swake

    Swake Nouveau

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    Voici le sujet de développement d'une machine type portique.
    Commençons par le plus facile: Me suis fait dire qu'il faut donner un nom à la bête alors en primeurs rien que pour vous son petit nom: Portal Concept 01

    Objectifs Général:
    - Un truc bien, vraiment bien, une réalisations sans compromis mais sans extrêmes toutefois.
    - Conception professionnelle et utilisable pour produire en toute confiance.
    - Un maximum de pièces standards et que des marques connues pour garantir la maintenance à long terme.

    Objectifs techniques pour la machine:
    - CNC portique 3+1 axes
    - Zone usinable minimale X750 x Y950 x Z150
    - Matière usinable:
    Bois, du balsa à l'exotique dur et toutes les formes industrielles classiques tel que le MDF.
    Toute matière 'douce' comme le PE et le PVC mais aussi la fibre de carbon.
    Avec ménagement les métaux légers comme l'aluminium, le cuivre, le bronze.
    - Vitesse: une seule option, je suis patient mais je n'aime pas attendre...
    - Résolution/précision/répétitivité. 0.05mm stricte minimum.

    Budget: Sujet sérieusement tabou... n'en parlons pas trop avec madam sinon ça va péter... :eek: :axe: après quelques calculs ça dérape sérieusement mais reste realisable. Les choix seront fait sur une base: si cela apporte vraiment quelque chose alors on fait, si c'est du superflu alors pas la peine d'y penser. La bonne nouvelle c'est que la surface usinable sera probablement bien plus grande que l'objectif initial.

    La machine sera bien-sur largement inspirée par d'autres machines, vu que le concept portique à déjà été décliné en un milliard de versions. Je tente toutefois d'y intégrer les meilleurs éléments et les meilleurs idées. Dans ce sens si vous avez une bonne idées alors envoyez svp!
     
  2. Swake

    Swake Nouveau

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    Allé une petite image de l'axe Z. Enfin le début.

    Rails de marque Hiwin taille 25 sur de l'alu de 20mm. Pas besoin de la taille 25 pour les rails de l'axe Z, mais comme ça c'est la même taille pour les 3 axes, plus facile à gérer et la différence de prix est de quelques 10aines d'euros, donc acceptable. Les charriots seront à pré-tension en 'heavy load' donc c'est le modèle HGH-25CA qui nous intéresse.

    PortalConcept01-Zaxis001.jpg
     
  3. Swake

    Swake Nouveau

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    Charriots pour suspension sur l'axe X, montage pour le moteur PàP.
    Déplacement maximum de l'axe Z plus de 210mm. Les arrêts sont déjà en place, donc la version finale sera proche de ceci. Il reste à mettre les détecteurs de limite/home et le roulement à bille pour l'axe. Toutes la visserie est présente.

    PortalConcept01-Zaxis003.jpg
     
  4. syvain9

    syvain9 Compagnon

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    bonjour

    je me permet de te parler je ne critique pas ton travail tu as une bonne façon de voir avec la qualité

    mais la tu va dans le mur en direct avec la modélisation que je vois c'est vraiment pas bon Du tout

    déjà un petit truc tes patins sont sur la même plaque et au même endroit comment va tu vis un d'un cote et un de l'autre il va y avoir un os ou alors je ne vois pas tout sur la modélisation

    pour le reste je ne suis pas partisans des personnes qui se serve de rail pour rigidifier un axes il y a les renforts pour cela

    ensuite l'écartement des patins a l'air vraiment petit quand l'axe sera au mini je te raconte pas la différence en dessous quand tu forcera avec ta main dessus

    pour le materiel hiwin va directement cher hiwin France tu auras de tres bon prix et un suivi

    voila j'espère que tu ne prendra pas mal mon action et que cela fera avancer ta conception
     
  5. Swake

    Swake Nouveau

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    Merci pour ta réponse syvain9, réponse que j'apprécie, après tout c'est pour avoir ce genre de remarque et idées que je poste ici :)

    Bien vu: Il y a des plaques en plus sur les patins pour l'axe X. Comme ceci:
    PortalConcept01-Zaxis005.jpg
    Pour rendre la chose plus claire j'ai caché 4 vises qui viennent encore fixer la petite plaque sur la grosse.
    En plus de permettre le montage en sandwich la plaque permet de gagner 10mm pour faire passer le roulement fixe sur la vis sans fin de l'axe X (sorry je ne connais pas encore les noms des composants en français donc si je me trompe ne m'en voulez pas trop :oops: ).

    Tenant compte de l'application voulue la rigidité de la plaque porteuse de la fraiseuse devrait être suffisante même sans les rails. Idem pour la plaque arrière. C'est quand même de l'alu de 20mm. Si d'aventure la pratique démontre que la précision voulue n'est pas atteinte pour cause de déflexion sous charge il est possible de renforcer les deux plaques en ajoutant des strips en acier sur les cotés, avec comme conséquence une perte de autant de sur l’enveloppe usinable sur le X. Si tu penses avoir une meilleure idée pour rigidifier je suis preneur.

    La longueur des deux patins + l'espace entre les deux fait 186mm pour le Z et 198mm pour le X. En utilisant une hauteur de plaque de 400 il reste une course possible de 200. De nouveau c'est une question de compromis. En les écartant plus il y a moins de course possible.

    Je fais quand même un petit calcul pour être certain:
    Selon la doc de Hiwin le moment de force maximal permis est de 374Nm par patin et par axe. 4patins x 374Nm = 150Kgfm (j’arrondis). Dans le pire des cas en usinant de l'acier il faut +/-80kgf x (0.21m (distance extrême de l'axe) + 0.1m (déport max de l'outil) = 16,8Kgfm. Même en supposant que toute cette force est développée en contrainte sur un seul axe et en un seul point sur un seul patin, ce ne seront pas les patins qui vont bouger en premier :mrgreen:

    Maintenant la déformation maximale: D=F/k -> D=80kgf / 4 patins à 390N chacun = 0.5µm. Pour les patins en classe C (les plus courants) rien que la tolérance de fabrication en hauteur est de 0.02mm. C'est déjà 40x plus.

    Conclusion, la plaque d'alu reste le maillon le plus faible. Ce qui est relatif sachant que l'axe Z complet est à plus de 11kg actuellement alors qu'ils manque encore quelques composants dans le total.

    Bien bonne idée!

    Sorry pour la longeur du post..
     
  6. Swake

    Swake Nouveau

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    La PortalConcept01
    Axe Z mécanique principale terminée mise à part:
    - finitions finales de la vis sans fin.
    - Un roulement à bille pour la vis sans fin.
    - Renfort pour le porte moteur PàP.
    - Fixations finales pour le moteur de fraisage.
    - Détecteurs de limite.
    - Fixations pour: câbles électriques, tuyaux refroidissement, air comprimé et autres

    PortalConcept01-Zaxis006.jpg

    PortalConcept01-Zaxis004.jpg
     
  7. dotrick

    dotrick Apprenti

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    Salut Swake!

    Voila une conception qui me plait... Il y a un peu de calcul ! :-D

    Pour la rigidité, j'ai fait des simulations. Deux plaques d'acier sur les cotés donnent de bons résultats. Pour ma conception, je ne perds pas sur l'axe des X car je n'ai pas de buté sur le Y... suis je clair :?: La limite est le patin Y, il faut qu'il reste sur le rail Y ! :???:

    Voici une petite simu sous SW. Cela donne des idées. La déformation est donnée pour 1000N d'effort qui correspond à une passe de 10mm dans de l'alu. (voir ce post)

    [​IMG]


    La déformation sous un effort latérale en X passe de 0.045 à 0.028 selon les modèles. Pour améliorer encore il faut rigidifier la poutre.
     
  8. tourniquet

    tourniquet Ouvrier

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    La PortalConcept01
    Comme l'indique Sylvain, les patins doivent être sur la partie mobile et les rails sur la partie fixe.
    ---------------------------

    Se n'est pas tous a fait comme sa que sa marche, tu part des courses que tu souhaite avoir et ensuite tu en déduit le reste de la machine. Compenser en rapprochant les chariots n'est pas une bonne idée de mon avis.
     
  9. Swake

    Swake Nouveau

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    Je ne sais pas d’ou tu sors cette information, mais ce n’est certainement pas le cas pour une application avec des rails linéaires plat comme utilisés ici. Pour preuve voici un exemple d’utilisation tout droit sorti du manuel Hiwin:
    Hiwin mounting.JPG
    C’est un fait que les rails vont venir rigidifier la plaque, mais encore une fois, la plaque à elle seule est suffisante pour garantir la rigidité nécessaire compte tenu de l’application.
     
  10. Swake

    Swake Nouveau

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    Un peu de calcul ça ouvre les yeux! Il y a de belles surprises parfois....

    La force de coupe.... Elle revient bien souvent le dernier temps. Il me semble avoir trouvé plusieurs religions, Il y a ceux qui pensent savoir la calculer et les autres qui ont cru comprendre que ce n'est pas évident du tout d'avoir même qu'une estimation.
    Et il y la précision aussi.... Tu veux de la précision? C'est un bon début, moi je veux surtout de la répétitivité.
     
  11. syvain9

    syvain9 Compagnon

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    Hello

    Les rails ne peuve pas être monter com sa sur un axe z surtout si rapprocher juste pour gagner de la course dans ton cas

    On peut les monter com sa par exemple un x et y qui sont a plat et donc leffort est toujours a l'intérieur des 4 patin sur un z tu fait un bras de levier imence et il y aura déformation au points bas

    Je ne rentre pas dans le débat mais je pense avoir pas mal de vécu pour en parler et j'utilise le matériel hiwin

    Voir les différente architecture des constructeur machine pro

    Bonne continuation
     
  12. Swake

    Swake Nouveau

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    Bonsoir!

    La force principale que la machine doit supporter dans son axe Z est développée à l’extrémité de la fraise pendant l'usinage. Sommes nous d'accord?
    Cette fraise se trouve toujours 'en dessous' des patins et des rails de l'axe Z, sinon pas possible d'atteindre le pièce à usiner.... Sommes nous encore toujours d'accord?
    Donc, pour utiliser tes mots, à 'l'extérieure' des patins. Toujours ok?

    Maintenant l'approche mathématique de ce que tu appelles un 'levier' développé sur les patins (et pas que ceux du bas!).
    Forces on Slides.jpg
    Tu vois dans le dessin la force F en dehors de la plaque? (en dehors ou dedans ça change rien en fait pour les formules, c'est les mêmes)
    Tu as vu les additions et/ou soustractions dans les formules pour calculer les différentes charges sur les différents patins? La résultante sera parfois négative, donc ce patin est 'tiré' plutôt que poussé.
    Si tu connais les charges sur les patins, ainsi que le couple (moment de force, voir un de mes msg précédents) il t'est maintenant possible de choisir les bons patins dans le catalogue, ou de confirmer les patins déjà choisit.

    Remarque que la position des patins (fixe ou mobile par rapport au X, rail au dessus ou en dessous) ne change en rien les formules ni les résultats de charge sur les patins. Donc oui il est possible de les monter comme ça.

    L'expérience ne sert que si tu sais apprendre de tes erreurs. Rien ne remplace quelques calculs pour confirmer ou infirmer ses pensées. Tu peux dire que ce n'est pas assez rigide, large, gros, épais,... c'est mieux de le démontrer par quelques chiffres. Du 'gros' mal utilisé donne de moins bon résultats que du 'fin' bien placé.

    La multicam 8000 par exemple? http://multicam.ca/wp-content/uploads/2012/10/8000-r.png
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
  13. o

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    La PortalConcept01
    Espérer que les rails rigidifient quoi que ce soit est effectivement une erreur mais les rails ne "doivent" pas être sur la partie fixe.


    En vitesse, l'inverse chez Alzmetall (à 7m39 et 8m15) :


    et chez Hermle (à 6m25) :
     
    Dernière édition par un modérateur: 4 Mai 2015
  14. assurancetourix

    assurancetourix Compagnon

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    hello

    rails d'un cotés ou de l'autre, dans tout les cas, ta plaque Z mobile c'est de la guimauve
    tu as intérêt a mettre des renforts

    sur la mienne j'ai des renforts en tôle de 450 x 50 de 20 mm d'épais
    y a des fois je me dis que j'aurais du mettre plus .....

    tu parles expérience, ok, mais certains en sont a leurs 3 eme ou 4eme machine
    écoutes les ....

    vv
     
  15. dotrick

    dotrick Apprenti

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    Swake,

    Petites questions...

    Sauf si je me trompe au niveau du nommage des axes. Pourquoi l'axe X (chassis) est plus grand que l'axe Y (portique). Pour ma conception je privilégie un axe Y plus petit car le portique est plus difficile à rigidifier que le chassis. Suis je dans le vrai?

    Sinon, peux tu développer quelques points... J'ai du mal à suivre, je suis électronicien pas mécano. :-D

    D = F/ K ?
    Comment calcul tu la déformation qui va se caractérisé par un déplacement au bout de la fraise ?

    Peux tu me dire aussi d’où vient cette valeur de 80kgf. Qu'est ce que tu as pris comme hypothèse. Dans un de mes posts, j'avais émis ces hypothèses : Les efforts de coupe selon les matériaux pour une épaisseur de copeau de 0.1mm et une profondeur de passe de 3mm sont d'environ :
    Alu : F = 108 x 0.1 x 3 = 33 DaN
    Acier usage général () : F = 320 x 0.1 x 3 = 96 DaN ( ce qui est proche de ton 80kgf)
    Est ce le bon ordre de grandeur? La bonne formule approximative?

    Peux tu détailler tes estimations?
    Pour valider ce point : Je prend le matériaux le plus dur (acier), le diamètre de la fraise, la profondeur de passe (au moins 2mm), ce qui me donne l'effort de coupe. Ensuite je calcul la déformation au bout de la fraise qui doit être 10x plus petit que la précision que je souhaite atteindre. Correct? Comment fais tu?

    En dernier, merci de nous fournir ton rapport de conception, en couleur, avec les simulations, les références etc... :partyman: Je plaisante bien sur! :-D

    Merci beaucoup de ton aide!
     

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