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Portique CNC base alu

Discussion dans 'Discussions générales sur la conception' créé par simgrouik, 20 Février 2009.

  1. simgrouik

    simgrouik Apprenti

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    Portique CNC base alu
    Bonsoir à tous,

    Je me suis présenté il y a qques temps mais mis a part qques coups d'oeil jetés sur le forum je n'ai jamais été très actif voire pas du tout... mea culpa
    Comme beaucoup présents ici je pense ne pas révolutionner la chose en voulant réaliser ma propre CN... mais voilà le temps passe trop vite pour que je laisse filer l'opportunité :)
    L'idée trotte dans ma tête depuis pas mal d'années et ça m'empeche de penser a autre chose, alors j'ai arreté de crayonner des dizaines de concept différents pour cibler mes besoins et mes moyens (surtout)

    Le but de ma CN est l'usinage de matériaux tendres (bois et derivés), en passant par le LAB jusqu'à l'aluminium (pas au delà), essentiellement en 3D, pour la sortie de prototypes et petites séries.
    Ne recherchant pas une productivité de masse, je cherche a faire du solide mais en gardant en tete que l'usinage d'aluminium par exemple se fera modérément (dans les passes d'outil).
    L'espace de travail que je me suis fixé, est de 1200 x 1200 sur un Z de 350mm
    Compte tenu de mes faiblesses en soudure (je suis ébeniste de formation)et un equipement modeste de fraisage, le tout multiplié par le temps libre que j'ai, je me suis tourné vers la solution profilés Aluminium.
    Solution validé par mon banquier, tout est empilé gentiment à la cave :) .
    Les guidages linéaires eux aussi, sont déjà là (patins a recirculation de billes sur les 3 axes).

    Voici la vue CAO:
    [​IMG]

    Sur cette vue, je tiens a rajouter que les entretoises de la table ne sont pas dessinées. Pour info, la section globale de la poutre du portique est de 160x80 et idem pour les jambes. Pour le cadre du plateau, l'épaisseur est de 80.

    Cependant des interrogations me tracassent... (petites pour certains sans doute):

    Concernant les guidages, deux versions, l'une avec les rails a plat et l'autre sur chant, en regardant les specifités des rails, dans un cas comme dans l'autre les efforts admissibles sont bien au delà du poids de mon portique, mais le fait de réaliser une platine de raccord entre le portique et le rail qui déporte le poids de ce dernier hors de l'axe du chariot est il une bonne chose?

    [​IMG]
    [​IMG]

    La version rail sur lecoté, me permet de dégager la surface du plan de travail, et de limiter la projection directe de copeaux et meme si un soufflet sera prévu, j'aurais plus de faciliter pour l'intégrer sur le coté.


    Concernant l'entrainement, Au vu des courses (max 1200mm) je m'oriente vers des vis a billes roulées (pas encore achetées) mais question con:
    1 vis a bille centrale et un "pont" en sous face de la table, ou alors deux vis a billes latérales liés par courroie? avantages, inconvénients
    Et dans cette deuxième solution, un moteur et une liaison courroie, ou deux moteurs?...


    [​IMG]



    Pour l'entrainement j'ai eu l'opportunité de récupérer trois servomoteurs ainsi que leur controleurs en état de fonctionnement (Lenze pour ceux qui connaissent), je ne me suis pas encore penché sur l'adaptation de ces derniers, mais par un bref calcul j'arrive a une vitesse max en utilisant des vis au pas de 5 de 333mm/s.... et je ne me rend pas compte mais celà me parait déjà important surtout pour la masse du portique (environ 30kgs), bien entendu c'est une vitesse hors matiere théorique, mais celà vous parait il raisonnable, disproportionné?... réduction en vue?...

    Voilà mes premières interrogation, mon but étant d'achever la construction mécanique, pour pouvoir passer à la motorisation, et le controle, mais chaque chose en son temps :)

    Un grand merci d'avance pour vos points de vue futur... :)

    Antoine
     
  2. phil916

    phil916 Administrateur

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    Portique CNC base alu
    je n'y connais pas grand chose en CNC mais mécaniquement tu aura déjà un gros soucis de rigidité/vibrations liés au porte à faux que tu crées avec l'équerre qui relie portique et rail bas.
    Il te faut un renfort sur cette équerre et un bon ! ou modifier la fixation pour supprimer l'équerre.
    Pour le reste rien ne me choque donc je laisse les spécialistes en parler :-D

    çà va être une belle CNC !
     
  3. CNCSERV

    CNCSERV Compagnon

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    Portique CNC base alu
    bonjour concernant la vitesse maxi, il ne faut pas trop esperer depasser 1500tr/mn pour la vis á bille soit 125mm/s
     
  4. JKL

    JKL Compagnon

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    Portique CNC base alu
    Je suis toujours étonné par l'argent que certains concepteurs de CNC dépensent à faire les pieds de leur machine de façon aussi luxueuse. A moins que vous n'ayez le profilé alu pratiquement à l'oeil.
    Par contre le bras de levier entre la fraise en position basse et le milieu entre les rails horizontaux sur le haut du portique, va constituer un gros handicap. Ce bras de levier a pour conséquence que les efforts au niveau des billes des patins seront importants et l'ensemble aura une tendance nette à vibrer mettant à l'épreuve la tenue en torsion de la poutre d'autant plus si ses fixations sur les deux colonnes ne sont pas très rigides. Ce type d'entrainement du portique a deux lourdes conséquences : moins de rigidité en gauchissement ( facilité à un déplacement en crabe ) qu'avec deux vis et une flexion de la table du fait qu'elle n'a pas de soutien entre les deux extrémités. Quand je parle de flexion il faut entendre surtout une proportion à vibrer plus qu'à une flexion statique sous charge. Le porte à faux des colonnes du portique ne se justifie pas vraiment et est en conséquence à éviter.
    Mais ces remarques sont faites en fonction de ce que je vois et un travail sérieux de placement de renforts ici et là peuvent y pallier, peut-être.
    Toutefois il ne faut pas oublier que du profilé d'alu utilisé de cette façon souffre d'un handicap majeur à cause du mode de liaison entre les différents éléments.
    D'ailleurs c'est là qu'est le piège. Les profilés qui ont eu toujours ma préference à cause de leur rapport qualité/prix ce sont ceux de la marque NORCAN mais aussi et surtout car ce sont ceux qui à mes yeux emploient la meilleure méthode d'assemblage. Or quand on fait l'addition des longueurs de profilé ( surtout si on englobe des pieds ) et de toutes les équerres ( un CNCiste doté d'une fraiseuse conventionnelle ferait une énorme économie à se les faire ) de renfort qui sont indispensables si on veut une bonne rigidité aux liaisons, c'est là qu'on voit l'intérêt du tube d'acier soudé. D'ailleurs je sais pour Norcan mais d'autres le font peut-être, il existe dans leur gamme des profilés sans rainure du moins sur certaines faces. Quand ces caractéristiques sont bien précisées, on peut voir l'influence des rainures ( négativement ) sur les moments d'inertie ; donc quand on pourra les éviter ce sera tout bénéfice. Il s'agit de profilés pour l'industrie agro-alimentaire afin de faciliter la désinfection des installations.
     
  5. simgrouik

    simgrouik Apprenti

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    Portique CNC base alu
    J'ai bien pris note de la vitesse de la vis à billes, je verrais pour une réduction, concernant la réponse de JKL, effectivement si j'avais eu les moyen et la connaissance de le faire en profilé metaliques je l'aurai fait ainsi, ne serait ce que par la proportion de réalisations profilés alu/ profilés acier, c'est la facilité de montage pour moi qui a orienté ce choix,

    Les equerres je ne les ai pas encore, peut etre vaut il mieux les remplacer par une jambe de force qui triangulerait les pieds du portique?

    Oui j'ai positionné un beau piètement, mais les profilés des pieds n'étant pas encore tronçonnés je note ta remarque, apparement les contraintes de vibration sont plus affaire de la liaison portique table, qu'une préoccupation du piètement, je vais donc pour l'instant le laisser en attente...quitte a lui oter qques longueurs.

    J'ai possibilité de réaliser par fonderie au sable diverses pièces en aluminium (par mon boulot) , l'aluminium ainsi coulé, est il assez solide pour réaliser la pièce de raccord entre le bas des pieds du portique (filetages notamment), les patins, et la vis a bille (avec option une vis de chaque côté)? Car a mon boulot on utilise l'aluminium pour des lampes et autres objets pour propriétaires fortunés, mais c purement esthétique. Beaucoup de bronze en coulée au sable également.

    Merci pour ces premièers avis en tout cas

    Hop au dodo maintenant
     
  6. phil916

    phil916 Administrateur

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    Portique CNC base alu
    L'aluminum allié standard tourne autour de 20-30kg/mm2
    La pièce faite par moulage sable n'est pas la plus résistante, c'est souvent la fonderie en coquille qui l'est (moule métal produit une légère trempe) et en dernier de la classe celle par moulage sous pression.

    Ceci dit tu peux doubler la résistance de ta pièce (50-60kg/mm2) en coulant un alliage de bronze d'aluminium (10 alu, 85 cuivre, 5 fer et zinc) qui subira une trempe pour atteindre le maxi de résistance.
    Tu peux aussi rester sur l'alu simple en moule sable et dimensionner ta pièce en conséquence, ce qu'il faut faire de toute façon !
    Parles en a tes collègues fondeur c'est leur métier ils savent faire.
     
  7. romteb

    romteb Administrateur

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    Portique CNC base alu
    2 vis à bille sont très conseillées pour l'entrainement du portique.

    En ce qui concerne le Z, je suppose que tu as fait sciemment cet arbitrage entre la course utile et la rigidité, mais ca me rendrais nerveux ce potentiel de flexion / torsion.
     
  8. HoloLab

    HoloLab Compagnon

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    Portique CNC base alu
    Mon premier est un prénom et une fête de druides...
    Mon second est une couleur

    Mon tout est ce que je pense de la rigidité du portique : Gui Mauve :mrgreen:

    Sérieusement, je suis 200% d'accord avec JKL, vu le prix des profilés alu extrudés et de la moindre petit équerre (sans parler du bouchon plastique pour fermer le tube...), il vaut mieux s'acheter un poste à souder et une scie pour faire du mécano-soudé. Au niveau rigidité y'a pas photo (et puis une fois peint en bleu c.phili ça fait même super pro).

    Pour tes servo-moteurs, ça se calcule (c'est quoi leurs caractéristiques ?), mais les 30kg risquent de ne pas être la principale source de consommation de puissance. Sur un autre projet j'ai été surpris de refaire les calculs et de constater que la VAB de 25mm de diamètre consommait à elle seule les 80% de la puissance moteur (pour une accélération de 0.6m/s²).

    Bon mais pas de misonéïsme créaticide, ce projet part bien et je le suivrais avec attention, c'est toujours sympa la naissance d'une CNC !

    @+
     
  9. CNCSERV

    CNCSERV Compagnon

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    Portique CNC base alu
    tu peux aussi prendre des vis au pas de 10, et tu n'es forcé d'utiliser ton moteur a sa vitesse max, ca depent de la puissance du moteur et de la résolution du codeur. Pour les 2 vis je verai un seul moteur car avec 2 servomoteur puissant si il y a un probleme sur un moteur, ta structure pourrai souffrir. Ca peut arriver sutout pendant la mise au point.
     
  10. JKL

    JKL Compagnon

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    Portique CNC base alu
    Pour moi des pièces en alu coulé sont les bienvenues car en général on peut avoir des congés et des joues de renfort qui compensent largement une tenue moindre en traction de l'alliage et encore. J'ai eu l'occasion de reprendre au tour des jantes (bruttes de fonderie ) en alu pour l'aviation légère ( et cela il y a fort longtemps ) et j'ai eu l'impression d'usiner un alliage de la série 7000.
    Personnellement j'estime que pour une course de 1200 mm des vis à billes de diamètre 16 mm suffiraient allez du 20 au plus mais jamais je ne mettrai du 25. Et cela en particulier si on a deux vis sur le X . Selon la place disponible dans l'atelier, j'estime qu'avec une course de 1200 mm l'encombrement serait tolérable si vous faisiez un portique fixe et une table mobile. La course en Z étant importante cela mérite réflexion car en rigidité on peut gagner beaucoup. De plus on a qu'une seule vis, et un seul servomoteur sur cet axe. Le portique mobile ( moi je préfère d'aileurs un pont mobile ) ne se justifie à mes yeux que si on veut usiner des pièces très lourdes ou très encombrantes ou bien encore si on veut une course de l'ordre des 2 mètres ou plus. Maintenant !!!!!!!!!!!!!!!!!
     
  11. ctoutmoi

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    Portique CNC base alu
    Pour les plans 3D, c'est le top pour se rendre compte de ce que tu veux faire :-D .
    _ Le bras de levier de la broche est vraiment très important mais tout dépendra de la précision que tu voudras obtenir. J'ai découvert que même une plaque d'alu épaisseur 15mm était loin d'être rigide. Il t'appartient de valider si cette hauteur utile est pleinement indipensable.
    _ Je conseil de supporter les profilés hauts qui supportent les rails de guidage du portique (croix de st andré)
    _2 VAB pour l'entraînement du portique serait préferable pour éviter la mise en crabe.

    Si comme moi tu manques de place, je te comprends pourquoi tu n'est pas passé à l'acier mécano-soudé :wink:
     
  12. ordinerf

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    aube
    Portique CNC base alu
    j'ai le même étonnement que JKL, quand je vois une machine tout en profilé alu je vois mon banquier faire des bons de 15mètres :rirecla:
    Simgrouik>j'ai un soucis avec ton Z, pour moi il y a beaucoup trop de porte à faux et même avec un ensemble rigide tu auras des soucis de vibrations, la distance outil/chariot Y et chariot Y/ chariot X est énorme à mes yeux.
    pour comprendre imagine que tu retournes ton Z vers le ciel et tu verras à quel point la distance outil/chariot X est énorme et donc gros risque de vibration :eek:
    concernant les guides sur le côté je suis d'accord que ça libère de la place mais protège les ou met des balais en avant et arrière des tes chariots X sinon bonjour la poussière !!!
    dernier point qui me saute aux yeux c'est la largeur de tes guide en X par rapport à la potence, ta potence tiens sur tes guides X par deux contacts trop fin, tous les efforts vont aller profiter de cette faiblesse c'est certain.
    sinon ta machine est sympa dans l'ensemble mais demande des modifications :wink:
     
  13. phil916

    phil916 Administrateur

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  14. JKL

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    Portique CNC base alu
    Il est possible puisque je l'ai fait de gérer une telle course en Z MAIS il faut y mettre les moyens.
    Pour ceux qui dessinent en 3D il est fortement souhaitable d'avoir le réflexe ( il leur est facile ) de faire une vue de côté afin de voir ce qu'on ne voit pas bien de face : la tendance au basculement du portique. Sur la liste Yahoo un gars vient de nous montrer sa CNC "colossale" en cours de construction et justement il a prévu une très grande course en Z mais curieusement il a fait son portique ( fixe ) en dressant deux profilés en U en acier sur lesquels il a soudé une plaque d'acier. Ensuite sur la plaque il fixe ses guidages. Vu de face on a une impression de costaud mais vu de côté on a l'impression de voir un panneau publicitaire de nos bords de route. Pourquoi ne pas "donner du volume" au portique ???? C'est pourquoi j'aime la structure "pont roulant" car naturellement on lui donne du volume. Il faut prendre en considération les moments d'inertie des poutres dans les trois axes trirectangles. Si on considère ces moments d'inertie on pensera en volume et non en masse. A MASSES EGALES un tube est plus résistant en flexion qu'une barre.
     
  15. simgrouik

    simgrouik Apprenti

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    Portique CNC base alu
    Voila, apres reflexion et sage lecture de vos réponses, j'ai revu un peu a la baisse la hauteur du portique de 50mm, et conçu differemment les pieds du portique. Pur information, le support de l'axe Z n'est pas encore bien défini, et pas assez renforcé, mais des que le portique sera plus abouti je m'y plonge

    [​IMG]

    [​IMG]


    La place dans mon atelier ne me permettant pas de réaliser un portique fixe, je reste sur la solution portique mobile.
    Triangulation des pieds, et utilisation d'un troisième profilé pour la poutre(je conçois que la multiplication de profilés est un risque de montage délicat...) qui travaillera dans le sens du porte a faux produit par l'axe Z.
    Lamultiplication d'équerres n'est pas je pense la meilleure solution, mais c'est un élément que je peux sortir en fonderie alu

    [​IMG]


    Ces nouveaux pieds, mon cerveau les imagine de deux manières, en plaque alu environ 10 ou 15mm d'epaisseur, avec montage mécanique entre les éléments, ou alors, modèle de fonte (en bois pour ça je suis pluto calé :) ), puis passage chez le fondeur, et reprise des surfaces de contact a la fraiseuse....maintenant mon cerveau n'est pas forcément le plus lucide qui soit... ou alors, je peux peut etre faire sous-traiter par une boite decoupe laser et soudure de plaques acier avec reprise parallele des faces de contact...

    Une vis a billes de chaque coté, liaison, par une seule motorisation et courroie, mais j'y reviendrai plus une fois la structure bien définie.

    Voilà j'avance petit a petit, merci de votre soutien
     
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