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Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future

Discussion dans 'Projets de fraiseuse et portique d'usinage CNC' créé par yannick.scher, 10 Octobre 2013.

  1. yannick.scher

    yannick.scher Nouveau

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Je suis concepteur de métier (machine spé, cellule robotisée, ligne de montage et d’assemblage,…) issu du milieu électrotechnique (maintenance et modification de machine), j’ai 33 ans et habite dans le nord de l’alsace, je suis aussi comme beaucoup rêveur et suis capable de passer des heures à réfléchir sur comment faire au mieux sans qe cela aboutisse vraiment…
    Mais dans le cadre de la réalisation de ma future fraiseuse, j’ai décidé d’y réfléchir sérieusement :
    - Qu’est-ce que je veux usiner ?
    - De quelle manière je veux l’usiner ?
    - Comment je bride mes pièces ?
    - De quel espace je dispose pour ma fraiseuse ?
    - Avec quels outils je travaillerais ?
    - A quoi devra-t-elle ressembler ?
    C’est avec ces questions que je compte « édifier » le cahier des charges pour éviter de me planter…. Car nous voulons tous le TOP pour le MOINS CHER ; si nous avions l’argent, nous ne serions plus qu’une toute petite minorité à s’embêter à créer une machine qui risque de nous faire arracher les cheveux par manque de temps, de compétence ou simplement de solutions techniques…
    J’ai déjà pu contribuer sur le forum, en pensant avoir le temps de faire, les matériaux pour faire, les compétences pour faire, l’outillage pour faire… en fait, dans la notion de faire il y a beaucoup de chose !
    Je compte aussi sur les contributeurs, ce ne sera pas une réalisation éclair, mais je préfère bien cerner ce que je veux faire avec dans un premier temps, et acheter le matériel nécessaire au fur et à mesure de la réalisation et de mes finances… à savoir que j’ai 2 enfants en bas âge et que j’ai une maison à finir en … auto construction forcément !
    Sur le forum il y a des réalisations sacrément bien abouties, d’autres qui ne l’ont jamais été, mais où se trouve tout de même une mine d’informations et d’idées. J’espère que vous, forumeurs, allez pouvoir m’aider dans cette aventure. Je pense particulièrement à ellogo67 qui habite à quelques Km de chez moi, et d’autres qui pourraient proposer de bonnes adresses car je ne possède qu’une perceuse à colonne entré de gamme, une bonne flex et une dremel ! il y aura forcément du fraisage à faire ; il faudra aussi que je me mette sans doute au « grattage » pour parfaire la linéarité des axes et leurs perpendicularité… chose que je n’ai jamais fais et je me demande si je peux y arriver….
    Allez, rentrons dans le vif du sujet !

    1. Qu’est-ce que je veux usiner ?
    Je suis passionné de modélisme ferroviaire aux échelles 1/87 et 1/43.5 ; et pourquoi pas d’autres échelles???
    Les modèles réalisés sont principalement en laiton et bronze, mais il faut que je garde la possibilité de pouvoir usiner de l’acier (pour confectionner d’autres machines-outils, gabarits, etc…).
    Comme dit plus haut, j’aurais donc à usiner :
    - Des plaques de laiton (Ep 0.5 à 4mm d’épaisseur) pour faire des châssis
    - Des tubes de différents diamètres, épaisseur et longueur pour les chaudières
    - Des pièces plastiques pour les parties isolantes
    - Des petits gabarits dans de l’acier ou matériaux tendre
    -
    Pour ceux que cela intéresse :
    http://www.leportailduzero.org/forum/viewtopic.php?f=25&t=1784
    N’hésitez pas à cliquer sur les liens, il y a de super photos !

    2. De quelle manière je veux l’usiner ?
    Je suis issu d’une formation technique, je tournais des verniers et j’écoutais la machine fraiser en regardant la couleur des copeaux (ha ces profs venant du milieu industriel…)
    Mais j’ai tout perdu, avance, vitesse de coupe…. J’ai tout à apprendre !
    Par contre, les commandes numériques sont devenus abordables, kits avec moteur pas à pas, drivers, alimentation, logiciels…. Ok, ma fraiseuse sera une commande numérique, mais est-il possible d’une façon simple à l’utiliser en manuel ? Juste pour surfacer une pièce et y faire 2 rainures sans programme ?
    Dans le cas de petite série, je voudrais uniquement positionner la pièce à usiner, la brider et appuyer sur « DCY » . Puis la magie opère en faisant bouger les axes et sortant une pièce finie sans que je n’aie à y effectuer une seule opération….
    Il me faudra donc une broche avec changement d’outil automatique !

    3. Comment je bride mes pièces ?
    De la façon la plus simple dans un premier temps ! Dans un étau fixe ou brider sur la table.
    Après j’aurais aussi des chaudières à usiner, et là il serait intéressant de pouvoir les faire tourner sur un axe et usiner tout le contour….
    Il risque d’y avoir des petites séries, donc des modèles de pièces identiques pouvant prendre place sur un montage, lui-même fixé sur la table de la fraiseuse. Ces montages doivent pouvoir être remplacé facilement : 3 goupilles pour le positionnement, 4 vis pour la fixation ; bridage de la pièce assuré par des sauterelles (pour les « grandes séries ») ou par un système de vis-agrafes.
    Sur les montages, il serait peut-être utile de prévoir un repère (2 rainures perpendiculaires et une hauteur) histoire de venir palper et s’assurer du bon montage de la pièce.


    4. De quel espace je dispose pour ma fraiseuse ?

    Mon atelier fera 7m50 de long pour 2m30 de large. Je pense que d’un côté il y aura une partie « établie » de 800mm de profondeur, 800mm pour passer, il reste 700mm de l’autre côté pour la partie « rangement », et encore, j’ai récupérer une batterie de tiroir qui ne font que 500mm de profondeur…. Ça me fera 1m de large comme couloir…
    Ok, elle devra avoir 800mm hors tout de profondeur maximum, pour la longueur et la hauteur, je ne suis pas limité…


    5. Avec quels outils je travaillerais ?

    Là, je sèche ! Je voudrais pouvoir fraiser avec une fraise de diam. 6mm (voir 10 pour du surfaçage ?) et du tout petit ( forêt jusqu’à 0.3mm de diam.)
    Pince ER11 ou 16 ; pas plus grand en ISO40 ?
    01.jpg
    Dans un premier temps (question budget et compétences) ce sera ma dremel qui fera les premiers essais, elle pourra être remplacé par une kress ou autre chose…
    Par la suite, ce sera une vraie broche (sans doute maison) avec changement d’outil automatique, donc avec un petit magasin. Cette broche sera mue par l’intermédiaire d’un moteur synchrone triphasé et d’un variateur
    J’avais pensé à faire du taraudage avec, mais j’ai laissé tomber cette idée, cela se fera à part…


    6. A quoi devra-t-elle ressembler ?

    800mm de large
    02.jpg

    Un plateau pour fixer les pièces :
    03.jpg
    La partie mécanique en arrière :
    04.jpg
    Un axe transversal en hauteur :
    05.jpg
    Un axe vertical :
    06.jpg
    Mais à bien définir pour assurer une grande rigidité de la machine:
    07.jpg
    Un magasin d’outils :
    08.jpg
    Un axe tournant pour l’usinage des tubes :
    09.jpg
    Un étau pour l’usinage de pièces simples :
    10.jpg
    De la place pour intégrer autre chose :
    11.jpg


    voilà, je pense que j'ai assez dévéloppé, si vous avez des idées, sur la base d'une bonne fraiseuse avec un jeu nul capable d'usiner de superbes pièces, je suis preneur! je voudrais éviter le béton polymère...
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
  2. Francois59

    Francois59 Apprenti

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    Pouvez vous préciser le volume usinable ?

    Et j'ai du mal a visualiser le mouvement dans l'axe Y. Quelles pièces mobiles, quelles pièces fixes ?

    Cordialement.
     
  3. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    Bonjour,
    Comme dans la plupart des projets rendus à ce stade, je relève beaucoup de contradictions.
    Je ne vois pas qu'est ce que vous allez pouvoir faire avec une Dremel dans un premier temps compte tenu de ce que vous voulez usiner.
    C'est une erreur, AMHA, de vouloir passer par des étapes intermédiaires dans un tel projet. Cela ne sert à rien. Comme déjà dit souvent, il n'y a plus rien à tester comme idée nouvelle dans ce domaine. Seule la mise en oeuvre a besoin d'être testée. il faut donc aller droit sur les objectifs quitte à temporiser afin que les finances puissent suivre. Installer une Dremel "pour voir" pour ensuite mettre un changeur d'outils c'est perdre son temps et probablement de l'argent.
    Pour ce que je devine de votre architecture je crois que vous vous tournez vers des solutions délicates car j'y vois du porte à faux donc il faudra le gérer par plus de raideur que dans le cas où on est en appui des deux côtés.
    Je ne vois pas pourquoi vous ne voulez pas copier une des quelques machines déjà présentées sur ce forum et qui ont atteint les mêmes objectifs que vous. C'est à mon avis la SEULE solution lorsque le prix de la machine est le critère le plus important. La pauvreté de vos moyens d'usinage va être un handicap énorme car soit on façonne soi-même soit on achète des sous-ensembles déjà construits mais là les prix s'envolent.
    C'est quand on a un budget illimité (ou presque) que l'on peut chercher des solutions sortant des sentiers battus car toute solution doit être testée et corrigée lorsque ça ne va pas. C'est une démarche coûteuse. C'est pourquoi la recherche scientifique industrielle coûte aussi cher.
    Stan
     
  4. yannick.scher

    yannick.scher Nouveau

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    pour répondre à françois 59, volume grosso modo, 400 x400x 1800 de long (j'ai des rails de cette longueur), une autre vue avec les axes qui ont bougés pour facilité la compréhension...
    12.JPG
    pour stan, je n'ai pas vraiement envie de tout réinventé, et comme tu le dis, le fait "d'essayer" coute de l'argent...
    j'ai dévelloppé de cette manière plus pour avoir des infos de ce qui ont fait.... d'une autre manière.
    les fraisseuses type portique léger sont séduisante par leur simplicité (en fait, j'en ai fait une petite, avec une électronique de merde: perte de pas; une plus grosse avec un collègue ou l'on tiens les 2-3/10, et on fraise de l'alu, mais avec des NEMA énorme et une super électronique...)
    ce type de fraiseuse m'embête par la saleté qui pourrai se mettre sur les rails et VàB inférieure... si tout pouvait être en hauteur, j'éviterais peut-être ce phénomène de dépose de saleté....
    le porte à faux n'est pas non plus top, mais avec les machines que j'ai pu pondre, j'étais quelques fois étonné de la rigidité de l'ensemble....
    après, si je prends en compte ce que je viens de dire plus haut, si ma table ne fait que 400 de large, mes rails ne serait pas trop écartés et la rigidité de l'ensemble ne serait que meilleure...
    bref, quelqu'un a-t-il construit ce type de machine? des photos? des croquis? des retours?
     
  5. Francois59

    Francois59 Apprenti

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    Il y a un point qui m'échappe :

    Le déplacement de l'outil, ce n'est pas la longueur des rails, c'est la longueur des rails MOINS la longueur de guidage du chariot.

    Par exemple, pour l'axe Z, j'ose espérer que la longueur de guidage est toute la hauteur du chariot Y, soit 200mm. Les rails font 400mm. donc course en Z = 400-200 = 200mm.

    Pour X, rails 1800mm, largeur du chariot Y 300mm, donc course de l'outil = 1800-300 = 1500mm.

    Et en Y, largeur du porte broche 200mm, longueur des rails 400mm. Donc course en Y = 400-200 = 200mm. si les rails sont comme sur l'image 06.jpg. sur le coté du portique Y.

    Si le portique est en U, avec le porte broche au milieu. je persiste. Je vois toujours pas ou et comment les rails Y seront positionnés.


    Cordialement.
     
  6. booddha

    booddha Compagnon

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    Bonjour

    Certains vivent dans un monde fini, ou plus rien ne peut être inventé sous prétexte que des solutions éprouvées existent.
    En partant de ce principe, nous devrions encore vivre au temps de la charrette tirée par des bœufs.
    Or c'est ignorer les ressources de l'inventivité humaine. Et bien souvent ce sont des non spécialistes qui font avancer les choses avec leur regard neuf.
    C'est ignorer l'esprit de découverte, la satisfaction de faire soi-même.
    Nous ne sommes pas ici tous des pros ou ex-pro. Je crois même que la majorité ici sont des amateurs en quête de connaissances pour leur HOBBY.
    Quête que beaucoup de pros ni acrimonieux, ni méprisants mais encore passionnés par leur métier, s'empressent de satisfaire et qu'ils en soient remerciés.
    Ce que certains ici n'ont pas encore compris et sont encore dans une logique productiviste et financière.
    Ce n'est pas le cas d'un amateur qui à un rêve et qui ne demande pas qu'on lui change du tout au tout son rêve mais qu'on l'aide à le réaliser et certainement pas en lui disant d'aller copier quelque chose.
    Le jardinage est une activité saine contre le mauvais caractère.
     
  7. yannick.scher

    yannick.scher Nouveau

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    françois 59 tu as entièrement raison (je fait "court")...
    ci-dessous une vue avec les rails en rouge des trois axes.
    13.JPG
     
  8. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    @boudha ; ne te fatigue pas depuis environ deux siècles au niveau de l'industrie, mais 3 ou 4 niveau de l'artisanat, tout a été inventé du point de vue architecture de machine-outil.
    @yannick.scher ; puisque comme tu l'as dit tu es un professionnel de la conception tu sais donc que certaines solutions sont plus coûteuses à bien réussir que d'autres. Je n'ai rien dit d'autre dans mon message précédent.
    Stan
     
  9. booddha

    booddha Compagnon

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    Heureusement que tout le monde ne pense pas qu'il n'y a plus rien à découvrir et que l'on continue à chercher.
    A chaque époque des vaniteux ont déclaré que tout avait été dit et que tout avait été fait.
    L'avenir a prouvé qu'ils étaient dans l'erreur et qu'ils avaient simplement le cerveau sclérosé par leurs certitudes.
    Du temps de Gutenberg, celui pensait peut-être avoir inventer le moyen le plus efficace pour diffuser l'information, le savoir etc... et qu'on ne pouvait faire mieux.
    Aujourd'hui, il existe mille et une façon pour imprimer quelque chose sur du papier sans passer par une presse et des caractères mobiles en plomb. Et cela s'appelle toujours de l'imprimerie.
    Restons humbles devant le génie humain et allons sarcler nos salades, ça ventilera la tête.
     
  10. du4

    du4 Apprenti

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    bonjour,
    pour les dessineux sous SW voici un lien intéressant en téléchargement gratuit il faut juste s'inscrire il y a pléthore de plans pour des machines CNC :-D
    PLANS MACHINES CNC SW
    A+
     
  11. moissan

    moissan Compagnon

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    tout a été inventé ? certainement pas !

    ta conception en porte a faux me plait beaucoup ! la solution portique des petites CNC n'est pas si bonne que ça : le portique donne de la rigidité apparente surtout en hauteur , mais souvent ça se tortile dans tous les sens

    quand on veut faire un portique bien rigide on fini par faire aussi lourd qu'une vraie fraiseuse classique qui est elle aussi avec structure en porte a faux ... ou disont plutot structure ouverte , ça fait moins pejoratif que porte a faux

    la structure ouverte a un gros avantage : on peut usiner des piece plus grosse que la zone de travail en laissant la piece depasser du coté ouvert

    les fraiseuse classique avaient une broche fixe et une table qui se balade dessous , parce qu'en general la broche et sa transmission est plus lourde que la piece ... sauf les très grosse machine , ou les piece son enormes , et c'est la broche qui se promene

    ton projet est finalement un modele reduit de très gros centre d'usinage

    il est domage de ne jamais voir la structure des grosse cnc moderne toujours caché sous des capot , je suis sur qu'il y en a qui ressemblent a ton dessin

    avec ta structure il est possible de faire aussi un bon tour en mettant un outil a la place de la broche de fraisage , et une broche de tour a un bout de la table : c'est le meilleur moyen de faire un combiné tour fraiseuse aussi performant en tour qu'en fraiseuse

    mettre une dremel aus bout d'une bonne mecanique fait rire certain ? et pourquoi pas ? n'importe quoi qui tourne permet de faire la mise au point ... même pas besoins de vraie dremel : une miniperceuse chinoise a 12euro fera la même chose

    de toute façon je trouve inutile de chercher a faire une broche universelle : on ne peut pas monter une fraise de grand diametre , et un foret de 0,3 dans la même broche : il faut plusieurs broche interchangable pour les usage trop different

    quand on fait une broche solide a basse vitesse , il est inutile de l'alourdir pour faire des vitesse rapide , car les gros roulement suportant les gros effort de la basse vitesse ne supporte pas la grande vitesse ... a moins de chercher des modele speciaux très cher : il est plus economique de faire une broche rapide differente

    avec plusieurs broche adapté a des vitesse differente chaque broche est la plus performante possible , legere et pas chere
     
  12. Francois59

    Francois59 Apprenti

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    Avant de trouver une fraiseuse (avec porte à faux) qui a plus de 300mm de course en Y, il faut se lever de bonne heure. Et je ne sais même pas si ça existe en plus de 500mm de course en Y, sans portique.
     
  13. ybou30

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    Salut à tous,

    J'avais aussi pensé à ce type de machine en porte à faux, c'est bien pratique. :lol:

    Rien n'empêche d'ajouter une plaque amovible en bout du Y montée sur rail en bas qui renforcerai en cas de besoin fort!. :supz:
    Un peu comme sur les fraiseuses horizontales pour tenir l'arbre à fraises. :lol:

    Edit: Ooops, j'avais pas vu que le bloc entier du Y est mobile. :???:
    Ma suggestion ne vaut que si le Z est monté sur chariot pour un déplacement en Y et que le Y ne se déplace que sur l'axe X (méthode Mechmate mais avec 1 seul montant). :wink:
    En passant, je préférerai cette méthode qui éviterait la superposition de 2 guidages de mouvements, sources de jeu. :???:

    Cdlt,
    Yanik
     
  14. stanloc

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    @moissan ; françois59 et moi nous sommes d'accord avec toi quand tu dis
    la solution portique des petites CNC n'est pas si bonne que ça : le portique donne de la rigidité apparente surtout en hauteur , mais souvent ça se tortile dans tous les sens

    c'est pourquoi nous proposons la structure en caniveau qui élimine le point fable du portique : les jambes qui maintiennent l'axe X en hauteur. Notre axe X repose directement sur les parties verticales du caniveau.
    Je n'ai pas vu dans le cahier des charges qu'il y avait besoin d'usiner des grands panneaux ce qui justifierait l'accès sur le côté qu'offre le montage cantilever de l'axe X
    Mais j'insiste que cela est tout à fait jouable si la recherche d'un prix bas n'est pas dans le cahier des charges.
    Stan
     
  15. cantause

    cantause Compagnon

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    Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une future
    Re: Réflexion sur la conception d’une fraiseuse et d’une fut

    Celle-ci a un Y de 400mm:

    [​IMG]


    Et une Huron comme ça dépasse les 1000mm en Y:

    [​IMG]


    Donc je ne pense pas que les exemples de machines avec de longs béliers manquent :wink:

    En amateur, ce n'est pas le cas, mais jusqu'ici yannick n'a pas abordé le type de structure qu'il souhaite employé, il a peut-être la place pour mettre du très lourd, je verrai bien un tube carré ou rond en acier rempli avec du béton pour faire le bâti qu'on voit sur les images SW. Il faudra quant-même faire une base (la surface de travail) un peu plus épaisse que celle présente sur les dessins, mais je suis d'accord avec moissan, l'idée est à creuser. Un bâti aussi long va poser pas mal de contraintes en terme de support des rails et de déformations lors du réglage, je n'y ai cependant pas réfléchi en détail.

    Quant au fait que le monde de la machine outils ne soient plus un domaine d'innovation en terme d'architecture, je tousse très fort quand j'entends ça désolé, l'évolution des commandes numériques à rendu possible l'utilisation de géométries jusqu'alors inenvisageables (bien qu'existantes depuis longtemps), et bien plus dynamiques:




    Je suis d'ailleurs étonné que personne n'ai jamais tenté l'expérience sur le forum, ça reporte tous les problèmes de précision de la géométrie de la machine sur la qualité des vis à bille et de la boucle de positionnement des servos.
    Puis linuxcnc sait les piloter je pense :)


    Ceci dit, j'aime bien la solution des structures en caniveaux, probablement préférable si les pièces ne sont pas trop grosses.

    Bonne soirée.

    François
     
    Dernière édition par un modérateur: 4 Mai 2015
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