Petite fraiseuse CNC en mécano-soudé

[Christian67]

Bonjour,

C'est à mon tour de poster mon projet de fraiseuse CNC.
Tout d'abord, mes besoins : fraiser principalement de l'alu, mais des pièces de relativement petite taille. J'ai besoin d'une fraiseuse rigide, compacte et facile à modifier s'il le fallait. J'ai choisi de faire un portique fixe, avec les supports de la poutre Y vissés sur le châssis afin de pouvoir y intercaler des extensions si nécessaire. Mon choix s'est porté sur le mécano-soudé car je sais souder et que j'ai tout ce qu'il faut pour le faire (à l'arc, au chalumeau, au TIG et au MIG). Je travaille également dans un atelier d'usinage, et dispose donc des machines nécessaires pour fraiser les surfaces fonctionnelles après soudure, tourner les paliers des vis à billes, fabriquer les supports des écrous à billes, etc...
Cela fait deux mois que je travaille sur le projet, à coups de dessins 2D, puis 3D pour vérifier les cotes et l'absence de collision.

J'ai déjà commandé, reçu et assemblé toute l'électronique. Trois moteurs Nema 23 de 2,8 Nm sous 4,2A (23HS9442), 3 drivers DM542, deux alimentations de 36v/10A, et une Breakout Bord de base. J'ai adapté le tout dans une tour vide de PC, avec l'alimentation de ce PC pour le 5v de la BoB et s'il le faut, du 12v pour un ou deux ventilateurs.

Ensuite, une fois les plans bien avancés, et mes choix de courses confirmés, j'ai commandé les glissières, les patins, et les vis à billes avec les écrous.
Pour l'axe X, j'ai opté pour deux glissières de Ø20 x 600 et une vis à billes de Ø20 x 500 avec un pas de 5.
Pour l'axe Y, deux glissières Ø20 x 500 et une vis à billes Ø20 x 400 avec un pas de 5.
Pour l'axe Z, deux glissières de Ø16 x 350 et une vis à billes Ø16 x 250 avec un pas de 5.
Les trois vis à billes seront entraînées via des pignons et courroies crantés avec un rapport de 1:2.
Les dimensions des glissières et celles de chariots me donnent les courses de déplacement suivantes : 300mm en X, 250mm en Y et 120mm en Z.

Cette semaine, je vais recevoir la ferraille nécessaire : de la tôle de 10mm d'épaisseur, du tube carré de 50x50 épaisseur 3 et de 30x30 épaisseur 3, du fer plat de 60x10, de 50x10, et de 30x5. Je me suis fait une liste de pièces (132 de dimensions différentes) et dès réception, j'attaque le débit de toutes les pièces.

Voici quelques vues 3D de mon projet :

Vue d'ensemble

Vue de l'arrière

Vue de dessous, où l'on voit les renforts du châssis et du plateau de l'axe X

Dans mes prochains posts, des photos de la construction, et quand ça commencera à fonctionner, des photos de l'ensemble avec l'électronique.

Christian

 

[jjdu33]

jolie et sympa , par contre pour l' alu tu as intérêt a protéger tes glissières en x des copeaux..

jj

 

[Christian67]

Les glissières, ainsi que les pignons d'entrainement de cet axe.
C'est prévu, par des soufflets, accrochés sur des rallonges fixées de part et d'autre du châssis. Ou peut être, simplement deux tôles "clipsées" aux deux cotés du plateau X pendant l'usinage.
Mais ça, ça fera partie des finitions. Je serai content quand j'en serais là.

Christian

 

[SkippyLeChat]

Beau projet !
Et la broche ? Tu n'en parles pas mais j'ai un peu l'impression que ce que tu as prévu est un peu léger (fixation sur un seul point genre Kress ?)... Une machine compacte et rigide comme ça mérite quelque chose de puissant - par ex. 2,2 kW - pour pouvoir faire de jolis choses dans minimum de l'alu. C'est moins bruyant qu'une broche à moteur à balais, plus puissant bien sûr et ça existe pour pinces ER20
A suivre...

 

[PGL]

Je suis en train de réfléchir à une fraiseuse portique et aux différentes architectures possibles, et dans le cas d'un portique fixe, je me pose la question pour le table mobile d'inverser le montage que tu as prevu;

C'est à dire les rails fixés sur le table et les patins à bille fixés sur le châssis symétrique par rapport à l'axe de la broche. Pour avoir plus de rigidité au niveau de la table dans la zone d'usinage.

Je ne sais pas si c'est une bonne idée et si c'est valable. Q'en penses tu ?

 

[sebastian]

Bonsoir Christian67,
un beau projet en perspective ; et tu maitrise pas mal la DAO !
je m'interroge sur la complexité de ton montage/assemblage au niveau de la liason portique/table : c'est pas un peu "torturé" comme fixation, avec toutes ces reprises de morceaux dans tous les sens, des tonnes de découpes et de soudures… pour un portique fixe

Même si tu prévois des parties évolutives, y'a peut-être plus simple comme montage "démontable par la suite" ?

En tous les cas, bon courage pour ton projet

 

[SkippyLeChat]

C'est à dire les rails fixés sur le table et les patins à bille fixés sur le châssis symétrique par rapport à l'axe de la broche. Pour avoir plus de rigidité au niveau de la table dans la zone d'usinage.

Dans ce cas, la longueur utilisable sur la table est réduite de l'écartement entre les "patins". A déplacement et écartements égaux, elle sera donc plus grande avec cette option... Mais les rails et les patins seront toujours à l'abri. Coté rigidité, ce doit être kif-kif.

 

[Christian67]

Bonjour à tous,

Et la broche ? Tu n'en parles pas mais j'ai un peu l'impression que ce que tu as prévu est un peu léger (fixation sur un seul point genre Kress ?)... Une machine compacte et rigide comme ça mérite quelque chose de puissant - par ex. 2,2 kW - pour pouvoir faire de jolis choses dans minimum de l'alu. C'est moins bruyant qu'une broche à moteur à balais, plus puissant bien sûr et ça existe pour pinces ER20

Effectivement, je n'en parle pas, car à l'heure actuelle, mon choix n'est pas fait. Comme tu le fais remarquer, j'ai fait le plan pour une Kress. J'aimerais bien une broche à refroidissement liquide, et je me disais qu'une 1,5 kW suffirait, mais le coût n'est pas le même. Tu me diras : entre une 1,5 et une 2,2 kW, la différence de prix n'est pas énorme.
Hé oui, à suivre...

je m'interroge sur la complexité de ton montage/assemblage au niveau de la liason portique/table : c'est pas un peu "torturé" comme fixation, avec toutes ces reprises de morceaux dans tous les sens, des tonnes de découpes et de soudures… pour un portique fixe

Ca peut paraitre compliqué, en effet, mais ce n'est que trois morceaux de tube carrés soudés entre eux, et deux fers plats pour rigidifier le tout, (et cacher le creux du profilé). C'est à cet endroit que j'ai la possibilité de mettre une cale pour rehausser mon portique, si nécessaire.

... je me pose la question pour le table mobile d'inverser le montage que tu as prevu;
C'est à dire les rails fixés sur le table et les patins à bille fixés sur le châssis symétrique par rapport à l'axe de la broche. Pour avoir plus de rigidité au niveau de la table dans la zone d'usinage.
Je ne sais pas si c'est une bonne idée et si c'est valable. Q'en penses tu ?

J'y ai pensé, et c'est d’ailleurs comme ça que je l'ai dessiné dans un premier jet. Les glissières sont protégées, les patins également, mais justement, j'y perdait en rigidité du plateau, ou alors, à rigidité égale, mon plateau se trouvait plus haut, me faisant perdre de la hauteur sous le portique. D'où mon choix. Mais je n'aurais pas de difficultés à protéger les glissières.

Christian

 

[SkippyLeChat]

Effectivement, je n'en parle pas, car à l'heure actuelle, mon choix n'est pas fait. Comme tu le fais remarquer, j'ai fait le plan pour une Kress. J'aimerais bien une broche à refroidissement liquide, et je me disais qu'une 1,5 kW suffirait, mais le coût n'est pas le même. Tu me diras : entre une 1,5 et une 2,2 kW, la différence de prix n'est pas énorme.

J'ai rapidement remplacé ma broche Kress par une broche chinoise de 1,5 kW. L’intérêt des 2,2kW, c'est qu'on les trouve avec des pinces ER20. Mais à part ça les 1,5 kW avec pinces ER16 vont bien aussi. Ces broches sont lourdes : un bon moteur démultiplié en Z n'est pas du luxe.
A terme, ta broche Kress risque de te rester sur les bras ; du coup l'économie se transforme en dépense inutile.
Pour le câblage et la config de l'inverter, voilà ce que j'ai fait (https://www.usinages.com/threads/8-vitesses-avec-linverter-huanyang.61532/?hilit=inverter) et à l'usage, j'en suis très satisfait. La commande de vitesse de la broche par le soft ne sert à rien - à mon avis - quand on utilise ces électro-broches : n'ayant pas de changement d'outil automatisé, on n'a pas besoin de changer la vitesse en cours d'usinage.
Toujours dans les finitions, tu te poseras aussi la question de la lubrification : moi j'en suis resté au "pechit-pechit" de W40 ou autre pétrole. Cela va bien. Par contre il faut impérativement prévoir une aspiration des copeaux et poussières d'alu avec aussi une jupette qui limite les projections. Sinon, dans un rayon de 2m, il y en a partout !

 

[Christian67]

J'ai rapidement remplacé ma broche Kress par une broche chinoise de 1,5 kW.

Pour quelle(s) raison(s) ? Puissance ? Roulements ? J'aimerai savoir.

Ces broches sont lourdes : un bon moteur démultiplié en Z n'est pas du luxe.

C'est le cas.

Toujours dans les finitions, tu te poseras aussi la question de la lubrification : moi j'en suis resté au "pechit-pechit" de W40 ou autre pétrole. Cela va bien. Par contre il faut impérativement prévoir une aspiration des copeaux et poussières d'alu avec aussi une jupette qui limite les projections. Sinon, dans un rayon de 2m, il y en a partout !

Oui, et je tiens à signaler une petite erreur dans mon dessin : le plateau est flanqué d'une multitude de trous taraudés, pour le bridage des pièces à usiner, et j'ai dessiné ces trous débouchants, alors qu'ils ne le seront pas, justement à cause du lubrifiant et des copeaux.
La question que je me pose encore, c'est : percer débouchant et tarauder, puis "coller" une fine tôle sous la plaque, ou a lors, percer non débouchant et tarauder, quitte à perdre un peu en longueur de taraudage (ce qui m'ennuie, vu que la plaque ne fait que 10mm. Il ne resterait que 6 ou 7mm de filets).
Pour la protection contre les projections, je pense mettre un carénage en plexi autour de la machine.

Christian

 

[el patenteu]

Ca serait tellement plus simple de faire 2 flancs en acier épais (15-20mm),ces 2 flancs seraient usinner ensembles pour que
les trous de vab et trous pour figer le bout de rails SBR (dont ont dégarni 25mm de son support d'alu) ne peuvent faire
autrement que de s'adonné a la perfection.
Bonjour la simplicité!
Cette solution toute simple est tres rarement utilisé et je me demmande bien pourquoi....?

Fred

 

[Christian67]

Ca serait tellement plus simple de faire 2 flancs en acier épais (15-20mm),ces 2 flancs seraient usinner ensembles pour que
les trous de vab et trous pour figer le bout de rails SBR (dont ont dégarni 25mm de son support d'alu) ne peuvent faire
autrement que de s'adonné a la perfection.
Bonjour la simplicité!
Cette solution toute simple est tres rarement utilisé et je me demmande bien pourquoi....?
Fred

Un petit schéma ou dessin serait pas mal, car j'ai beau lire et relire, je ne comprend pas ce que tu veux dire...

Christian

 

[SkippyLeChat]

J'ai rapidement remplacé ma broche Kress par une broche chinoise de 1,5 kW.

Pour quelle(s) raison(s) ? Puissance ? Roulements ? J'aimerai savoir.

[..] le plateau est flanqué d'une multitude de trous taraudés, pour le bridage des pièces à usiner, et j'ai dessiné ces trous débouchants, alors qu'ils ne le seront pas, justement à cause du lubrifiant et des copeaux.

J'ai changé de broche pour la puissance, la souplesse de réglage des vitesses, pour le bruit. Et aussi parce que j'avais des vibrations suite à une mauvaise manip.

Pour le bridage, pourquoi pas un profil de ce type http://exmachina-shop.fr//catalog/product_info.php?cPath=29_33&products_id=3876. De toute façon, le plateau tel quel sera à ajuster pour avoir une hauteur constante en Z. Et le profil pourra être fixé sur le plateau une fois ces ajustements (surfaçage) faits (sur ma machine, c'est une plaque d'alu qui a été surfacée avec la broche et qui est intercalée entre le plateau et les rails de bridage)
La suggestion de El Patenteu - les flancs en acier usinés ensemble est judicieuse - plus simple et facilitera les alignements. Détail important : l'équerrage XY doit pouvoir être ajusté finement. C'est pas le plus facile en mécano-soudé.

 

[el patenteu]

Le mot d'orde pour une premiere machinne SIMPLICITÉ!
Et c'est la que ca se complique,car faire compliquer c'est tres simple ont lance un premier jet et hop ont ajoute un petit renfort ici et la
une petite plaque pour rigidifier une qui n'était pas assez rigide au départ ont ajoute ,ont ajoute.....
Alors que faire simple demmande une tout autre aproche qui demmande beaucoup plus de temps de réflexion,de ne pas hésiter a foutre dans la corbeille les 4-5 premieres version qu'ont a dessinner au complet.
Cet approche demmande de tenir compte de L'ENSEMBLE du projet,selon nos moyens pour y parvenir et plein d'autre facteurs.
Résultat ont a le moin possible de mauvaises surprises a la fin.
Prend bien ton temps,tu ne le regretera pas!!

Fred

 

[Christian67]

Bonjour,

De toute façon, le plateau tel quel sera à ajuster pour avoir une hauteur constante en Z.

C'est prévu. J'ai précisé, dans mon premier post, que je dispose de toutes les machines nécessaires à l'usinage, et le surfaçage de mon plateau du X est prévu.

Détail important : l'équerrage XY doit pouvoir être ajusté finement. C'est pas le plus facile en mécano-soudé.

C'est également prévu. J'ai même mis, sur mon dessin de définition, des vis de poussée pour régler "la poutre" de l'axe Y, et des vis de poussée pour régler les pieds du portique, ce qui permettait un réglage dans les trois axes des chariots Y et Z. Ces vis ont disparues sur le dessin 3D, mais pas sur le 2D.
Les trous des vis de fixation laissent suffisamment de jeu pour le réglage, et une fois les équerrages corrects, j'ai prévu de tout goupiller.

Le mot d'orde pour une premiere machinne SIMPLICITÉ!
Et c'est la que ca se complique,car faire compliquer c'est tres simple ont lance un premier jet et hop ont ajoute un petit renfort ici et la
une petite plaque pour rigidifier une qui n'était pas assez rigide au départ ont ajoute ,ont ajoute.....

Tu as tout à fait raison, Fred, mais je préfère faire (peut être) trop rigide que de regretter plus tard une absence de renfort. Comme tout est mécano soudé, un coup de soudure rapporté plus tard imposera de tout reprendre en usinage pour remettre à plat et éliminer les déformations.
Et puis, j'ai tellement lu de remarques sur beaucoup de posts de ce forum du genre : "ce n'est pas assez rigide", "ton truc va se déformer", "ça va vibrer", ... que je me suis dit qu'il fallait mettre le paquet, vu que ces commentaires venaient de personnes expérimentées (comme toi).
Je n'ai pas trouvé le moyen de faire rigide sans renforts.

Christian

 

[sebastian]

Une belle pièce en plaque acier avec renforts, boulonnée (pour modifs éventuelles + tard…) ou soudée…

Si t'es du métier… ce ne sera pas bien compliqué

 

[el patenteu]

Ont mets du lourd!.......quit a se rendre jusqu'a du 50mm d'épais.
Au prix que le fer se vend rien ne peut concurencer en terme de prix selon moi,ni bois ,ni béton et surtout pas l'alu qui coute tres cher!
Pense a chacun de tes flancs qui sont renfocés avec un mélange de section carrés et de plaques(12mm?) immaginne le tout dans le massif (épaisseur totale de tes section carrés).
Avec la quantié de métal que tu a la c'est presque autant,la diffirence de prix pour ces 2 plaques ne riviendra pas beaucoup plus cher
au final.....................et immaginne un peu le boulo de sauver!
En plus tu es tout équiper pour l'usinnage ce sera un jeu d'enfant!!
Le moin d'éléments soudés possible.
Le moin d'éléments tout court....
Ont parles ici d'une machinne destinée a usinner les métaux ou les déplacements sont plutot lent,alors la ont se gene pas
Ont y vas au plus lourd!

C'est mon avis.
Fred

 

[Christian67]

Effectivement, c'est une idée, mais ça ne changera pas grand chose, non ? Mes pieds sont également boulonnés, sur le châssis pour permettre de les rehausser et de les régler, et sur la poutre Y également pour le réglage.
Prendre une plaque et y souder des plats de renforts, c'est "un peu" ce que j'ai fait : une plaque, avec deux tubes carrés en guise de renforts (en moins esthétique, je l'avoue).

Christian.

 

[el patenteu]

Seb c'est exactement ce que je mentionnais.......faire compliquer vs faire simple.......et hop un autre renfort!!
Pourquoi ne pas faire en massif des le départ!!?

Fred

 

[Francois59]

Je n'ai pas trouvé le moyen de faire rigide sans renforts.

Christian

Si : augmentation de la section des tubes.
Le truc critique dans pas mal de cas (rigidité) , c'est le moment d'inertie. Et la façon la plus simple d'augmenter ce moment, c'est d'augmenter la section et/ ou l'épaisseur du tube.

 

[Francois59]

Ont mets du lourd!.......quit a se rendre jusqu'a du 50mm d'épais.
.........................

Ont y vas au plus lourd!

C'est mon avis.
Fred

Un amateur normal peut espérer découper (plasma) souder jusque 10mm. Après, s'il faut le poste 350A + le compteur électrique qui va bien ...

Sans compter que trouver à l'unité du 10mm d'épaisseur possible. Peut être jusque 15mm 20mm, après, c'est le domaine pro et les prix associés ...

Et sous traiter une découpe dans une plaque de 50mm, vaut peut être mieux acheter une machine asiatique ou d'occasion, ça risque de revenir moins cher...

 

[Christian67]

Je ne suis pas du tout calé pour ce genre de calcul, et je ne dit pas du tout que vous avez tous tort, au contraire, je partage vos avis, mais quand je vois des machines avec les montants en alu, de 10 ou 15mm d'épais, sur une plus grande longueur que les miens, en acier de 10 + tubes carrés de 30 et 3mm d'épais, je me dit que je ne doit pas être plus mauvais, et pourtant ça marche chez eux.

Un amateur normal peut espérer découper (plasma) souder jusque 10mm. Après, s'il faut le poste 350A + le compteur électrique qui va bien ...
Sans compter que trouver à l'unité du 10mm d'épaisseur possible. Peut être jusque 15mm 20mm, après, c'est le domaine pro et les prix associés ...
Et sous traiter une découpe dans une plaque de 50mm, vaut peut être mieux acheter une machine asiatique ou d'occasion, ça risque de revenir moins cher...

Ce n'est pas un problème pour moi : je dispose d'une table à découper (plasma et oxy-acétylènique) qui peut couper du 50 sans soucis.
Vu les faibles dimensions et portées de ma machine, je ne pense pas, mais vraiment pas, que se soit nécessaire. Et faut penser au poids.
Quand tout sera monté, je ferai des essais de traction avec un dynamomètre fixé en extrémité des montants pour mesurer les déformations. Mais se ne sera parlant que si quelqu'un peut me donner les efforts latéraux encaissés lors d'un fraisage. Et ça...

Christian

 

[el patenteu]

Il est équiper pour le faire!!..il a tout les outils a sa dispo!!
DE plus il doit avoir le matériel au prix du gros par son patron,...............je me trompe?
Alors pourquoi pas!??
Et qui a parler de souder de tel épaisseurs??
C'est justement pour se soulager de PLUSIEURS soudure ce choix,ont fait a tenon et mortaise bloquer des boulons ou encore mieu +goupilles.
Je le concoi au meme titre que Micluc a concu sa cn en granite,un croquis super simple ,constituer de 4 éléments principaux
2Jambes,1 poutre,et une plaque (pour faire la base) tous de meme largeur et meme épaisseur,en fait ont découpe a meme une barre
de 50mmX200mm les 4 éléments principaux.Ce n'est pas rare du tout a trouver,j'habite en région éloigné et mon fournisseur du coin en a alors....
A cette épaisseur ont oubli les plasma,ont sort le bon vieux kit de torches et ont découpe en se laissant 5-10mm de jeu tout le tour
ensuit ont reprend le tout sur la fraiseuse,aucun frais puisqu'il y a ACCES.
Aller bonne réflexion....

Fred

 

[Christian67]

Il est équiper pour le faire!!..il a tout les outils a sa dispo!!
DE plus il doit avoir le matériel au prix du gros par son patron,...............je me trompe?
Fred

Ben oui, et alors, ce n'est pas du vol....
Jamais je ne me serais lancé dans une telle aventure sans en avoir les moyens. Mais comme je l'ai dit plus haut, je suis persuadé que ce n'est pas indispensable de passer à de telles épaisseurs.
Et même si ça l'était, la conception de ma CNC me permet de ne modifier que les montants, comme le dit Fred, à moindre coût. Alors promis, si ça fléchit au niveau des montants, je ferais plus costaud !

Christian

 

[el patenteu]

''Les autres'' comme tu le dis si bien,avec leur machinnes en alu n'usinne pas plus que de l'alu.
Ici je crois qu'ont parle d'une vrai fraiseuse capable d'ataquer de l'acier.
Et c'est pourquoi j'irais tout de suite vers du tres épais,si 50 ca vous parrait excessif alors 30-40mm.
C'est la complexité d'assemblage avec les tubes que j'aime moin.
Si tout est taillé de facon pro alors pas besoin d'avoir de multiples points d'ajustements,ont fait pour que tout tombe pil poil.
Avec mes moyens tres limités jy suis parvenu,j'ai eu beau chercher des poux(des ajustement a réglé)sur ma machinne j'en ai pas trouver!
Quel chance que j'ai eu!!

Fred

 

[Christian67]

''Les autres'' comme tu le dis si bien,avec leur machinnes en alu n'usinne pas plus que de l'alu.
Ici je crois qu'ont parle d'une vrai fraiseuse capable d'ataquer de l'acier.
Fred

Si la machine peut faire plus que de l'alu, tant mieux, mais ce n'est pas le but recherché.
Je vais, comme je le dit dans mon premier post, faire principalement de l'alu, le reste étant du bois et du plastique.
Mes projets en cours sont :
- finir un moteur 4 cylindres en V 4 temps de 120 cm3 que j'ai commencé il y a plus d'un an, mais que je n'arrive pas à finir du fait d'un manque de disponibilité des machines de l'atelier à mes heures perdues.
- finir un orgue de barbarie que j'ai commencé il y a tout juste un an, et ou il me reste principalement la boite à clapets et la flûte de pan, choses qui sont beaucoup mieux à faire à l'aide d'une fraiseuse.

Christian

PS : nulle part j'ai écrit "les autres"...

 

[stanloc]

Je pense que Fred, fait allusion à cette fraiseuse que micluc nous avait présentée et qu'il avait construite après avoir fait sa fraiseuse en béton.
Il est clair que pour quelqu'un qui a accès à des machines professionnelles, cette solution est hyper-expéditive et donne des résultats sans comparaison avec ceux que l'on obtiendrait avec un bâti fait d'assemblages laborieux de tubes d'acier.

Stan

 

[jjdu33]

bjr

entièrement d 'accord avec un accès a du matériel , je m' inspirerai personnellement de ceci par exemple :

http://www.aliexpress.com/store/product/iron-cast-cnc-engraving-machine-Frame-3030-cnc-DIY-ball-screw-linear-slider-cutting-metal-engraving/908764_2029971021.html

jj

 

[phil135]

jolie structure, cette machine aliexpress a l'air plus saine que ce qu'on voit usuellement

si tu peux te permettre d'élargir selon Y les "poteaux" qui soutiennent le Y, ça sera probablement favorable pour la rigidité en Y

les conditions de coupe typiques dans de l'alu avec une broche 2.2 kW c'est quoi ? ça fait quel effort ?

 

[jjdu33]

de quel type de broche tu parles ?

jj