BIG CNC à portique mobile de CARLOS

  • Ce site utilise des cookies. En continuant à utiliser ce site, vous acceptez l'utilisation des cookies. En savoir plus.

carlos78

Compagnon
23 Décembre 2010
1 285
- BIG CNC à portique mobile de CARLOS
#1
Bonjour à tous,

Après la présentation (il y a déjà quelques temps) de ma CNC en agglo, je reviens vers vous pour vous présenter un nouveau projet.
Il s'agit d'une big CNC à portique mobile que j'ai reçu virtuellement ce matin :

IMAGE 2.JPG

IMAGE 1.JPG

Si ça vous intéresse, j'essaierais de décortiquer mon projet.

Carlos
 

carlos78

Compagnon
23 Décembre 2010
1 285
- BIG CNC à portique mobile de CARLOS
#4
@ Algone : Ravi d'avoir un 1er lecteur intéressé par ce projet.
@ Sebastian : Je reviens effectivement sur ce forum avec un projet de BIG CNC qui est en quelque sorte MON "résumé" de ce que j'ai pu lire ici et là sur ce forum sur ce genre de machine. J'exposerais mes choix et débattrais je l'espère avec nos experts sur les solutions retenues.
:wink: Je te rassure, Il est pas prévu que je réalise la machine car outre son prix, je ne dispose pas du tout de la surface nécessaire à son implantation.

A propos du beau gosse virtuel des photos : Le but de montrer un personnage à côté de la machine est pour moi une façon d'une part d'en visualiser directement les proportions, et d'autre part de situer la place de l'opérateur telle que je l'envisage sur cette machine.

Cet emplacement de l'opérateur me permet de définir les axes de la machine :
L'axe X est l'axe longitudinal de la table de travail orienté de la gauche vers la droite de l'opérateur.
L'axe Y est l'axe transversal de la table de travail. C'est donc l'axe du portique orienté de l'arrière vers l'avant de l'opérateur.
L'axe Z est l'axe vertical orienté de bas en haut.
le trièdre XYZ ainsi défini est supposé orthonormé par construction et direct par le choix des orientations.


Cette machine est essentiellement dédiée à l'usinage 3D de tous types de bois panneaux et massif. Un 4ème axe pourra facilement être rajouté pour augmenter ses possibilités d'usinage.
Je suis persuadé qu'elle pourra usiner également l'aluminium, mais dans ce domaine ses performances seront d'abord limitées par les performances de la broche de fraisage retenue, puis ensuite par les vibrations et déformations de la structure. Je reviendrais plus loin sur ce sujet.

Les caractéristiques principales de la machine :
Dimensions : Longueur = 3,1m / Largeur = 1,8m / Hauteur = 1,5m (hors câbles)
Poids : environ 700 Kg
Translations : X = 2500 mm / Y = 1200 mm / Z = 190 mm
Vitesses maxi de déplacement de la broche : X : 24 m/mn / Y : 7 m/mn / Z : 3.5 m/mn
Précision de positionnement (en pas entier) : X = 0.2 mm / Y = 0,05 mm / Z = 0,025 mm
(Les micropas seront utilisés sur les moteurs pour améliorer le positionnement (surtout en X))
Broche d'usinage : 3.5 KW en ER25 refroidissement par air.
Guidages linéaires : HIWIN rail HGR25 + patins HGL25CA
Entrainement :
En X : 2 moteurs NEMA 34 (couple environ 8N.m) avec réduction de 4:1 , entrainement par courroies HTD 8M-30
En Y : Moteur NEMA 34 + couroie HTD 5M-16 + Vis à billes D25 au pas de 10 mm + Paliers BK17 / BF17
En Z : Moteur NEMA 34 + courroie HTD 5M-16 + Vis à billes D20 au pas de 5 mm + Paliers BK15 / BF15

Carlos
 

carlos78

Compagnon
23 Décembre 2010
1 285
- BIG CNC à portique mobile de CARLOS
#7
:-D Merci à pinou29 et ingenieu59.


Aujourd'hui je vais commencer à détailler la machine en commençant par son châssis.
chassis complet 1.jpg

Avec un peu d'imagination, on devine sur cette image que c'est un châssis acier peint en bleu avec quelques éléments en bois.

L'étude menée s'appuie sur 2 contraintes que je me suis imposé :

1) Compte-tenu de son encombrement et de son poids il me fallait impérativement concevoir un châssis en kit pour sa manutention et son installation.
Ce choix à plusieurs avantages :
- Manipuler des éléments qui pèsent beaucoup moins (maximum 38Kg)
- Réduire les soudures au maximum
- Rattraper au mieux les défauts géométriques des profilés acier en utilisant des feuillards pour caler si besoin les différents éléments du kit.

2) Toujours dans un soucis de manutention, me servir au maximum de la gravité pour m'aider au montage et ainsi peaufiner les réglages sans efforts.
Ceci m'a amené à :
- poser les 2 poutrelles longitudinales sur les pieds
- poser les 9 traverses en appui à l'intérieur des poutrelles longitudinales.
- poser les rails du X sur la face supérieure des poutrelles longitudinales. C'est beaucoup plus commode pour les réglages.
chassis 1.jpg

En enlevant le plateau et quelques pièces accessoires, on voit mieux la structure globale du châssis.
Il y a 6 pieds ... Comme vous, j’ai déjà lu qu'il faut seulement 3 pieds pour définir un plan d'appui. Tant pis j'assume ce choix.
Les pieds du milieu sont "optionnels", mais les calculs montrent qu'il est cependant préférable de les garder (je reviendrais plus tard sur ce point).
On note également que les 4 pieds principaux ne sont pas au bout des poutres longitudinales afin de réduire la portée de celles-ci.

Le châssis se décompose en 2 parties :

1) Une base réalisée avec des poutrelles UPE120 et essentiellement des bouts de plats de 60mm et 80mm d'épaisseur 10mm.
Les soudures sur le châssis se limitent uniquement à souder les plats sur les poutrelles. L'ensemble de la base est boulonné avec 28 vis M12.
L'entraxe des pieds est : Longitudinalement = 1080mm , Transversalement = 1400mm
La hauteur des pieds est de 700mm et les traverses sont à mi-hauteur.
J'ai prévu une fixation au sol bien que je ne suis pas sur que ce soit utile. C'est mieux de la prévoir au cas ou.
Il faudra probablement caler les pieds et prévoir d'interposer une plaque de néoprène sous les pieds pour amortir les vibrations.
chassis 3.jpg


2) Un plateau (vue par dessous) avec 2 poutrelles UPE120 (longueur 3100mm), 9 traverses IPE100 (longueur 1420mm), 2 cornières ailes égales de 50mm (longueur 2000mm). L'entraxe des traverses est de 360mm. Le tout est boulonné avec plein de vis M8

chassis 4.jpg


Le plateau est fixé sur la base après calage(s) avec 12 vis M12.

Je lis couramment que l'acier au kilo n'est pas cher ... le problème est qu'il y a beaucoup de kilos : Le châssis présenté pèse rien moins que 385 Kg. En tant que particulier, je ne suis pas habitué à acheter des profilés métallurgiques et donc je ne sais pas à priori quantifier le prix matière de ce châssis.
J'ai trouvé sur internet des infos chez un fournisseur d'achat en ligne qui donnent une idée de son coût matière :
CHASSIS COUT MATIERE ACIER.JPG

Il faut encore rajouter environ 300€ de port ....

Certains diront que les barres en 6m sont moins chères, c'est vrai mais le gain obtenu chez le fournisseur en question n'est pas énorme on descend effectivement à environ 2,26€ du kilo, le gain est théoriquement de 180€ mais il ne faut pas oublier qu'on paye les morceaux inutilisés et en plus il faut se tronçonner proprement les profilés.

Bref c'est cher et ce n'est que le début ...

Carlos
 
Dernière édition:

Alex31

Compagnon
31 Août 2014
748
12350 et 31200
- BIG CNC à portique mobile de CARLOS
#8
Bjr

j'ai aussi un projet de CNC à base de profil UPN/IPN (même si certains dirons qu'il ne faut pas compter que ces profils soient droit)

je prévois uns structure en caniveau (UPN au dessus de la table, alors que ta version est à fleur), car je crains que les copeaux et autre poussières ne remplisse les rails et vis à billes

je pense qu'une structure à fleur ne permet pas de passer des panneaux brut de plus grande dimensions, car lorsque le portique avance, le brut ne peut pas être plus large

as-tu prévus une protection des rails/vis à billes (ou crémaillères)?
 

carlos78

Compagnon
23 Décembre 2010
1 285
- BIG CNC à portique mobile de CARLOS
#10
Bonjour Alex31,

Le problème des copeaux est un vrai problème.
Qu'il y ait ou pas un portique en caniveau ne change pas à mon avis vraiment la donne car je pense qu'il faudra de toutes façons prévoir une aspiration. J'ai bien quelques idées sur le sujet, mais pour le moment celle-ci est absente du projet. Idem pour les protections des rails et des courroies ...

J'avais envisagé également une solution caniveau que j'ai laissé tomber.
Le caniveau présente à mon avis l'avantage de réduire un peu (ou beaucoup) la hauteur des jambes du portique, mais en contrepartie c'est une solution qui augmente légèrement (pour une course donnée) la longueur du portique.
On voit sur l'image ci-dessous qu'avec mon montage, l'ensemble mobile YZ (en position basse) est à l'aplomb des patins X et que la fraise les frôle quasiment :

CNC 1.jpg


Concernant les copeaux j'ai le sentiment (en absence d'une aspiration)au contraire que la solution à caniveau favorise l'amoncellement des copeaux.

Pour ce qui est des défauts de géométrie, j'en suis bien conscient. C'est une des raisons qui me font opter pour une version de châssis à assembler et non une version totalement soudée. J'espère ainsi par un calage adéquat inhiler une bonne partie des défauts.

... je pense qu'une structure à fleur ne permet pas de passer des panneaux brut de plus grande dimensions, car lorsque le portique avance, le brut ne peut pas être plus large ...
Je ne comprend pas. Dans un portique à caniveau le brut ne peut pas non plus dépasser.

Carlos
 

Jmr06

Compagnon
14 Février 2017
515
Cannes
- BIG CNC à portique mobile de CARLOS
#13
Bonjour @carlos78
Pourquoi un tel écart de vitesse (et donc de précision) entre l'axe X et Y ? Est-ce dû uniquement au choix de la courroie pour le X ou y a-t-il une raison plus fonctionnelle ?

Autre question : pourquoi une vis en Y alors qu'il y a des courroies en X. N'aurait-il pas été plus logique de faire le même choix pour le X et le Y (des vis pour le x et le Y , ou bien des courroies pour le X et le Y).

Mais peut-être as-tu prévu d'aborder ces questions plus tard dans la présentation de ton projet. Dans ce cas, je patienterais, pas de souci.
En tous cas, je vais suivre ce sujet qui m’intéresse...
Jean-Michel
 

carlos78

Compagnon
23 Décembre 2010
1 285
- BIG CNC à portique mobile de CARLOS
#15
Bonjour Jmr06,

Sans traiter véritablement (pour le moment) le sujet, sache que cet écart important de vitesse est du uniquement au fait que l'entrainement en X est réalisé par courroies.
Avec les courroies, chaines, ou crémaillère on a un développé par tour qui correspond à la circonférence du diamètre primitif de la poulie (ou du pignon dans le cas d'une crémaillère) important. Avec les crémaillères on pourrait développer moins de mm par tour de pignon, mais les crémaillères posent d'autres problèmes.

Dans mon cas, un tour de poulie développe rien moins que 160mm, ce qui est énorme comparé au pas des vis à billes utilisées en Y et Z.
Avec une réduction de 4:1 sur la sortie moteur en X, la poulie tournera à 150 t/mn maxi d’où la vitesse maxi de 24m/mn (160x150).
Sur cette base 1 tour moteur développe 40mm de course et comme nous avons 200 pas pleins par tour, in fine la précision de positionnement en pas plein de 0.2 mm .

Pourquoi les courroies en X et pas des vis à billes : les vis feraient environ 3m de long, il faudrait quelles soient d'un gros diamètre et cerise sur le gâteau il faudrait alors faire tourner l'écrou sur le portique et non la vis parce que celle-ci tournerait vite (600tr/mn) ce qui poserait à mon avis un problème. C'est cette raison et le prix de ces vis qui font que je ne retiens pas les à billes en X.

Voulant privilégier la précision à la vitesse, sur les axes Y et Z je reste avec des vis à billes car les dimensions sont beaucoup plus modestes.
Le moment venu on verra si on peut prendre sur l'axe Y des vis à billes avec un pas plus important (il existe des vis SFU2520 au pas de 20mm).
On passerait alors à une vitesse de 14m/mn et une précision de positionnement de 0.1mm en pas plein.

Ceci étant dit, le ratio des vitesses actuelles est pas mal :

course de 1200mm en Y à 7m/mn = 10.3s
course de 2500mm en X à 24m/mn = 6.25s
course de 190 mm en Z à 3.5m/mn = 3.2s

Carlos