Mini Tour CNC

[carlos78]

Bonjour à tous,

Après la CNC en agglo, J'aimerais me lancer dans le montage d'un mini tour CNC.
Je pourrais tenter de faire la numérisation de mon petit tour BL200-1 , mais pour le moment j'ai trop d'inconnues à résoudre pour risquer de me lancer dans une telle aventure.
Les images et videos que j'ai pu voir sur la numérisation de ces petits tours montrent des solutions assez diverses qui vont de l'adjonction de 2 PAP sur les vis existantes au démontage complet du tour dont on garde uniquement la broche et le banc ...
Comme mon but est uniquement didactique, je vais d'abord essayer de bricoler un truc vite fait à partir des élements dont je dispose :
- Le 4ème axe de ma CNC
- Le mini banc de ce 4ème axe
- Quelques élements de guidage résultants des évolutions successives de cette même CNC
- 2 Alims 24V et 3 moteurs Nema 23

Avant de faire un peu de CAO, j'ai fait une présentation à blanc de 2 montages différents :

1) Un guidage à côté du mini banc.

2) un guidage à cheval sur le mini banc :

3) Dans tous les cas de figure j'aurais à remplacer le PAP du 4ème axe car il ne tourne pas assez vite. Le remplacer par quoi ? Pour le moment c'est pas clair pour moi.

Carlos

 

[toff]

Mon prochain défi Motorisation via un moteur de mal ?

 

[carlos78]

Salut,

Mon prochain défi Motorisation via un moteur de mal ?

Prochain defi pour ta CNC (moteur pour la broche ?) ou pour un mini tour ?
Quelles sont les caractéristiques que l'on peut espérer atteindre avec un moteur MàL ?

Carlos

 

[toff]

Désolé, j'ai oublié un peu de ponctuation

Mon prochain défi = Tour CNC
Le moteur de Màl, c'est un peu une des idées évoquées lors de ma petite réflexion sur le sujet. Mais cela dépend surtout de l'état d'esprit avec lequel tu vas te mettre sur le sujet.

Pour moi trois possibilités:
- Optimiser les couts à mort, quiet à faire de gros compromis sur les capacités.
- Trouver le juste compromis entre la tronche du banquier et les capacités.
- Pas de compromis, juste du tip top, même si l'enveloppe finale pique fort.

Le moteur de màl est pour moi dans la première catégorie. Facile à trouve pour rien, mais c'est un moteur universel qui fait entre 300 et 600w en fonction des modèles, donc couple ridicule. Mais, il tourne très vite, pour pas trop de bruit, donc facile de faire une réduction et du coup le couple remonte un peu.

Et vu les dimensions et caractéristiques méca du matériel que tu montres en photo, je pense que je suis dedans...

 

[stanloc]

Je pense que 300 à 600 watts pour le moteur d'un MICRO tour sera largement suffisant compte tenu que les tours d'établi ont la plupart du temps un moteur de cette puissance.
Stan

 

[carlos78]

Bonjour,

J'ai un peu cogité sur ce projet et j'en suis arrivé à penser que ce "bricolage" pour m'initier au tour numérisé n'est peut-être pas une bonne idée.
Il y a beaucoup d'élements qui me manquent et le coût de ceux-ci est beaucoup trop important pour in fine aboutir à un truc qui sera probablement un très mauvais tour pour plusieurs raisons dont la plus importante est déja à mon avis la nature même de la broche utilisée (4ème axe de la fraiseuse).

Le 1er élement TROP couteux est la nouvelle motorisation de la broche :

Quelques cogitations perso :

Mon hypothèse est que ce mini tour doit pouvoir tourner entre 100 et 1400 tr/mn maxi avec un diametre maxi de tournage D=100 mm
Pour essayer de quantifier les besoins de motorisation, j'ai fait quelques calculs très basiques et curieusement j'arrive à une puissance minimale à la broche d'environ 200 W.

Les calculs :
1) tournage au diametre maxi D=100 mm :
---> Sur de l'acier : Avec une vitesse de rotation de 100 Tr/mn (Vitesse de coupe de 31.4 m/mn), les 200 W permettent d'obtenir un couple à la broche de 20 N.m, donc un effort de coupe de 40 DaN ce qui permet de faire des petits copeaux. Si je prend un coefficient spécifique de coupe Kc de 400 DaN/mm2, on a une section du copeau d'environ 0.1 mm2 (= passe de 1 mm avec une avance de 0.1mm/tr)
---> Sur de l'alu : On multiplie normalement la vitesse par 3 (300Tr/mn = Vitesse de coupe de 94 m/mn) ce qui à puissance égale divise directement le couple disponible (6.7 N.m) et l'effort de coupe par 3 (13.3 DaN), mais comme le Kc de l'alu est également 3 fois plus faible que celui de l'acier (Kc alu =133 DaN/mm2), on obtient en fin de compte une section de copeau sur l'alu rigoureusement identique (0.1mm2) à celle de l'acier.

2) tournage à la vitesse maxi V=1400 tr/mn :
---> Sur de l'acier : Les 200 W fournissent un couple de 1.4 N.m. Si je prend comme diametre de tournage celui qui respecte la vitesse de coupe (31 m/mn), on a D= 7mm. L'effort de coupe permis avec ce diametre est de 40 DaN. On reste en gros sur les memes valeurs de section du copeau que le calcul precedent.
---> Sur de l'alu : A vitesse de rotation identique, le couple disponible reste identique quelle que soit la nature du materiau que l'on usine.Avec l'alu on prend D=21mm pour respecter la vitesse de coupe (93 m/mn) et comme dans le calcul prédedent on atoujours 0.1mm2 de section de copeau.

En résumé il faudrait un moteur capable de fournir au minimum et si possible linéairement un couple de 20 N.m à 100 tr/mn et 1.4 N.m à 1400 tr/mn
---> En comparaison avec mon tour BL200-L1 : celui-ci est équipé d'un moteur de 550 W et la vitesse de broche varie mécaniquement entre 170 tr/mn et 1950 tr/mn. En supposant une certaine linéarité du couple moteur et un rendement global de 70%, j'aurais sur ce tour grosso modo 2 fois les valeurs obtenues dans mes calculs.
---> Ceci confirme que les 200 w à la broche sont vraiment un minimum et nécessitent déja un moteur d'au moins 300w tournant le plus vite possible.

Quelques solutions :

- Récupération sur ma perceuse à colonne 1er prix de son moteur de 350 W tournant à 1300 tr/mn avec peut-être son jeu de poulies étagées. Solution économique mais pas terrible à mon avis.
- Un moteur + un variateur + réducteur : Prix ?
- Un servo de 300W ayant 0.9N.m à 3000 tr/mn (charge 40%) à 200€ ou mieux 400w à 300€ démultiplié (1/2 ou 1/3 ?), mieux encore 1KW ou 1.5KW (en prise directe ?) mais le prix ...
- Un Nema 42 de 30 N.m à 220€ surmultiplié (3/2 ?) (Poids 11.7KG)

A ces prix il fallait également ajouter le prix des plaques en alu (au moins 200 euros) et une vis a billes + supports. Bref beaucoup trop cher.
Comme ce "bricolage" couterait quasiment le prix de mon tour, je reviens donc sur l'étude d'une numérisation à bas coût (si possible) du tour BL200-L1.
Cette numérisation (si elle abouti) fera l'objet d'un post. Pour le moment je fais la CAO du projet

Carlos

 

[toff]

Je pense que ton raisonnement est bon

 

[stanloc]

Quand je lis dans le titre : MICRO TOUR, je m'arrête, mais ensuite quand je lis que c'est pour usiner jusqu'à un diamètre de 100 mm, je souris. Comment appelles-tu un tour d'horloger ? un PICO TOUR, un FEMTO TOUR ?
Il est clair que tous les projets sur ce forum qui parlaient de fabriquer un tour, ont buté sur la poupée fixe et sa broche. C'est la pierre d'angle d'un tour.
Stan

 

[carlos78]

@ Stan : Le titre importe peu, et tant mieux si celui-ci t'a fait sourire. Je viens de le changer en mini tour, mais cela ne change rien au sujet.
Le diamètre 100 est là uniquement pour donner un élement de calcul extrême qui débouche comme prévu sur un gros couple ... Je ne suis pas sur d'ailleurs que mon mini tour BL200-L1 soit très à l'aise avec ce diamètre.

Carlos

 

[sebastian]

Salut Carlos,

mini, micro, nano…

j'adore ton approche hyper précise du calcul des valeurs théoriques de chaque point mécanique et électrique… rien d'empirique ; on voit l'homme de métier
Mais je pense que passer à la numérisation de ton tour sera moins galère que d'en créer un de toutes pièces…
Je reconnais que c'est peut-être moins "marrant" mais certainement plus efficace au final

à suivre, comme d'ab !
Sebastian

 

[carlos78]

Salut Sebastian,
Puisque tu cites mes calculs d'amateur, je reviens sur ceux-ci pour préciser quelques points :

Si les calculs sont bons, je constate qu'en prenant en gros comme vitesses de coupe 30m/mn pour l'acier et 90 m/mn pour l'alu, et bien sur comme hypothèse de base pour ces calculs une section de copeau identique dans les 2 cas, alors grosse surprise, la puissance mécanique nécessaire à la broche est quasiment équivalente : 200W pour 0.1mm2, 400w pour 0.2mm2 etc ...

Attention, ceci ne veut pas dire du tout que l'acier s'usine aussi facilement que l'alu car les efforts de coupe engendrés sont environ 3 fois plus importants que ceux de l'alu. Ces efforts plus importants avec l'acier dimensionnent la structure du tour.

Tout ça est évidement à la grosse louche mais me permet de dégrossir un peu le problème.

Carlos

 

[sebastian]

Salut Carlos,
sur mon tour (un sieg C4) 450mm d'EP, le moteur est un brushless de 1000W
J'ai déjà tourné des grosses roues de 200mm pour l'un de mes char à voile dans du rond plein en delrin, avec une bonne plaquette spécifique et des passes de 0.5… comme dans du beurre
Jamais testé dans l'alu de si gros diamètres ; le max que j'ai tourné dans de l'AU4G faisait 100mm… avec de gentilles passes

 

[el patenteu]

L'effort a la broche se ressemble car l'avance est 3x moin élevé.(et comble d'adons l'acier est 3X plus dur et 3X plus lourd que l'alu)

Fred