budget CNC pièces alu

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L

liohau

Nouveau
Bonjour,

Je voudrais essayer d'usiner dans de l'aluminium des réducteurs type "harmonic drive" en alu, ce sont des pièces circulaires qui tiennent dans un cube de 10cm de côté. Est-ce que l'on peut, avec des CNC "hobby" (chinois ou pas / budget grand max 2000€), réaliser faire ce genre de réalisations ? Si ce n'est pas le cas, est-ce qu'une CNC en auto-construction rends la chose possible ?
 
B

Boris_25

Compagnon
En regardant tes sujets sur le forum, et si j'ai bien compris, c'est pour utiliser sur un bras robotique.
Investir dans une machine juste pour faire un test, c'est à mon avis pas rentable. La réalisation de cette pièce dépend de toute une chaine.
As-tu déjà réalisé la conception de la réduction harmonic?
Que possèdes-tu comme solution logiciel CAO et logiciel CFAO?
Ensuite le choix du matériaux, à mon avis c'est là le secret de ce système, il doit être usiné avec précision, être flexible sur la partie cloche, je ne suis par sûr que l'aluminium soit le mieux adapté...
Malgré tout je ne veux pas couper ton élan, mais une CN de type portique te permettra de faire un prototype qui t'aura couté plus cher que de l'acheter dans le commerce et surtout demandé beaucoup de temps.
Pour ce qui est de l'usinage de la cloche, je choisirais plutôt un tour avec axe C et outils tournants.
Voilà, tout cela n'est qu'un avis personnel pour alimenter ta réflexion.
 
S

Squal112

Compagnon
Bonjour,

Je voudrais essayer d'usiner dans de l'aluminium des réducteurs type "harmonic drive" en alu, ce sont des pièces circulaires qui tiennent dans un cube de 10cm de côté. Est-ce que l'on peut, avec des CNC "hobby" (chinois ou pas / budget grand max 2000€), réaliser faire ce genre de réalisations ? Si ce n'est pas le cas, est-ce qu'une CNC en auto-construction rends la chose possible ?
Les réducteurs harmoniques n'ont que leur "bati" en aluminium.
Le reste des composants est en acier traité.

Quelle est vraiment l'utilisation que tu compte en faire ? Car on en trouve (des réducteurs) a la pelle en occasion sur Ebay ou en neuf sur A-E pour un prix accessible.
Et au moins tu es certain de la précision de ces derniers.

Vouloir usiner un réducteur harmonique c'est une chose, mais cela va sûrement nécessiter de passer par de l'usinage 4 axes.
Hors avec une machine de hobby, je doute fort que tu arrives à avoir la précision nécessaire pour la réalisation des composants.
Sans compter la partie conception, une réducteur de ce type à des jeux très précis, des chaînes de cotes parfaitement calculées... Cela demande un bon bagage technique et un bon niveau en CAO.
Idem pour la réalisation des programmes, la CFAO de ce type de composants n'est pas très aisée.
Et vient le bridage des composants pour l'usinage... Et pour avoir démonter et réviser mon réducteur harmonique, je te dis bon courage pour la réalisation de la "flex spline"...

Comme l'a dis Boris au dessus, je penses également qu'investir du temps et de l'argent dans une machine d'usinage pour un ou plusieurs prototypes n'est pas une bonne idée.
Mieux vaut parcourir les modèles existants sur le site d'Harmonic Drive, choisir une référence qui conviendrait à ton usage et la chiner sur des sites d'achat en ligne.
 
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L

liohau

Nouveau
Merci pour vos réponses, c'est en effet pour un projet de bras robotique que j'ai de longue date (mais que j'ai du laisser de côté quelques années...). C'est avant tout un bras robot "hobby", mais selon le résultat que j'obtiens, ça ne le restera peut-être pas, donc je veux fabriquer un bon produit (sinon j'aurai pris des stepper avec réducteur planétaires au mieux ^^).

Bref, depuis que j'ai ce projet en tête, sont apparues sur internet des versions imprimées d'harmonic drive en 3D, avec, si j'en crois les commentaires, une qualité "passable" (casse du plastique par ex...), je me suis donc dit qu'en usinant ces mêmes pièces en alu, j'aurai une prototype plus "correct".
J'ai en effet remarqué qu'il y a une difficulté sur les tolérances et sur la flexibilité de cette flex spline/cloche, j'ai pensé naïvement que si je reprenais sur Solidworks (je sais utiliser que lui) les STL qui trainent sur le net, et que j'usinais ça en alu avec les mêmes dimensions, ça marcherai "tout de suite".
Après, je pense qu'une CNC ça me serait toujours utile pour usiner d'autres pièces en alu de mon projet (avec l'outil viennent les idées? :)).

Est-ce que si je vais en Fablab pour trouver des machines qui seront peut-être plus qualitatives ce serait une meilleure idée d'après vous ? Même si j'aurai tout de même préféré avoir la liberté de dégrossir mes pièces sur une CNC maison dans mon coin avant (j'ai une imprimante 3D qui peut aussi répondre sur certains points).
 
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Squal112

Compagnon
Merci pour vos réponses, c'est en effet pour un projet de bras robotique que j'ai de longue date (mais que j'ai du laisser de côté quelques années...). C'est avant tout un bras robot "hobby", mais selon le résultat que j'obtiens, ça ne le restera peut-être pas, donc je veux fabriquer un bon produit (sinon j'aurai pris des stepper avec réducteur planétaires au mieux ^^).
Effectivement des stepper même sans réducteurs car ils n'aiment pas tourner vite (1000tr/min c'est déjà beau malgré que le couple à déjà baissé) serait sans doute adapté.
Et c'est surtout bien moins onéreux (100€ le stepper + drive) que le choix d'articulations avec servos + réducteurs (300€ servo + drive + 300€ réducteur).

Bref, depuis que j'ai ce projet en tête, sont apparues sur internet des versions imprimées en 3D, avec, si j'en crois les commentaires, une qualité "passable" (casse du plastique par ex...)
Oui ce sont plus des exercices/démonstrateurs pour les imprimantes 3D qu'autre chose, aucune précision, rigidité, solidité.

, je me suis donc dit qu'en usinant ces mêmes pièces en alu, j'aurai une prototype plus "correct".
Sauf que l'alu n'a pas du tout les bonnes caractéristiques concernant la souplesse et l'aspect "ressort" de la flex spline.

J'ai en effet remarqué qu'il y a une difficulté sur les tolérances et sur la flexibilité de cette flex spline/cloche, j'ai pensé naïvement que si je reprenais sur Solidworks (je sais utiliser que lui) les STL qui trainent sur le net, et que j'usinais ça en alu avec les mêmes dimensions, ça marcherai "tout de suite".
Entre plastique est alu, il y a déjà un gros travail sur les épaisseurs à faire.
Et comme dis plus haut, l'aluminium même si c'est un excellent matériau, léger, peu cher, facile à usiner, n'est pas du tout adapté à certaines contraintes interne à la mécanique d'un réducteur harmonique.
La flex spline est l'équivalent d'un engrenage, donc demande une bonne solidité et ténacité pour l'usure, exit donc l'aluminium.

Après, je pense qu'une CNC ça me serait toujours utile pour usiner d'autres pièces en alu de mon projet (avec l'outil viennent les idées? :)).
Oui a condition d'en avoir déjà le besoin avant l'achat.
Sinon c'est un coup a acheter le premier truc venu et se rendre compte qu'au final ça ne colle pas du tout avec ton besoin.

Surtout qu'il y a de tout quand on parle de fraiseuse (et non pas une graveuse comme ce qu'on trouve majoritairement sur le net à bas coût), il y a de tout, vraiment de tout...

Une vraie fraiseuse (numérique ou conventionnelle) si on veut qu'elle soit précise, il faut des liaisons, entraînements, motorisation, solide, fiable et précis.
Les efforts de coupe n'ont rien à voir entre un portique alu pour le bois tendre et un centre d'usinage vertical (même petit) capable de tailler de l'acier.

Même pour l'alu, un bâti fonte/acier est plus que recommandé, de même qu'une broche assez puissante/rigide, et pour cela il faut souvent compter bien plus que 2k€ (surtout quand on ajoute un étau convenable, des accessoires, des portes outils, des outils, un peu de métrologie...)

Est-ce que si je vais en Fablab pour trouver des machines qui seront peut-être plus qualitatives ce serait une meilleure idée d'après vous ?
La plupart des FabLab que j'ai aperçu sont surtout doté de routeurs bois, pas vraiment adapté à l'usinage des métaux...

Même si j'aurai tout de même préféré avoir la liberté de dégrossir mes pièces sur une CNC maison dans mon coin avant (j'ai une imprimante 3D qui peut aussi répondre sur certains points).
Avoir sa CN c'est une chose, mais as-tu déjà été derrière une machine outil même conventionnelle ?
Il y a énormément de notions même de bases à connaître pour se lancer dans de bonnes conditions.
Ne serait-ce que le choix d'un outil, d'une solution de bridage, d'une stratégie d'usinage, des vitesse de rotation, de coupe, d'avance, etc, etc... (En numérique tu peux ajouter les notions de Gcode, G54, G55, G0, G1, G2, G3, M6, M1, etc...)
Alors commencer en numérique sans un bon bagage technique me semble un peu utopique (même si c'est faisable, cela va prendre beaucoup, beaucoup de temps...)
Sans compter qu'il faut prévoir une FAO (solution logicielle pour la génération du programme d'usinage) et c'est disons un tout petit peu plus complexe qu'un simple splicer utilisé en impression 3D...


A ta place je regarderai du côté de Harmonic Drive et de leur gamme de mini-réducteurs (https://www.harmonicdrive.net/products/gear-units/miniature-gear-units/csf-2xh)
Un recherche sur eBay une fois ton choix arrêté (CSF-14-100 par ex) te donnera pas mal de résultats abordables.
 
L

liohau

Nouveau
Je me suis mal exprimé sur les stepper. Je disais justement que je ne voulais pas les utiliser car ce n'est pas assez qualitatif (à mon avis). Je pars plutôt sur du moteur brushless dans le genre de ce que fait CubeMars / T-Motor. Le problème se situe vraiment au niveau du réducteur, avec des planétaires j'aurai un jeu trop élevé.
Après si je trouve des moteurs brushless en direct drive à couple élevé / vitesse faible (genre 120 RPM max), j'évite le réducteur, non ? Ou alors fabricant de BLDC avec harmonic drive et encodeur à moins de 4-500€ je prends, mais c'est souvent le double...

Quand tu parle de machine fiable et précise, comment on la repère ? Au poids ? Est-ce que à partir du moment où le couple vis sans fin / arbre de guidage et remplacé par des vis à billes et des rails de guidages, on peut considérer ça "qualitatif" ou ça va bien au delà de ce genre de détails ?

Alors niveau fablab, ce que j'ai pas loin c'est une Nomad 833 Pro ou une ICP 4030, est-ce assez bien ?

Niveau connaissances, j'ai utilisé un tour et une CNC y a 15 ans au lycée (de mémoire y avait déjà cette histoire de G-Code) :D

En regardant sur ebay je vois en effet des H.D. à 250$, ayant 4 articulations par bras à traiter, même si je fais 2 bras, ça revient toujours moins cher que le budget maxi annoncé pour cette CNC, mais du coup je peux pas faire les autres pièces du bras ^^
 
Dernière édition:
S

Squal112

Compagnon
Je me suis mal exprimé sur les stepper. Je disais justement que je ne voulais pas les utiliser car ce n'est pas assez qualitatif (à mon avis).
Tu devrais y repenser et mieux te renseigner, les pas à pas sont des moteurs brushless fait pour tourner à faible vitesse, au delà de 800tr ils perdent leur couple.

Le problème se situe vraiment au niveau du réducteur, avec des planétaires j'aurai un jeu trop élevé.
Pas forcément, quel est ton besoin en terme de jeu ?
1, 20, 40, 50arc/min ?
Un harmonique c'est <0.016º
Un planétaire de qualité entre <0.33º et 0.83º selon le rapport de réduction, mais on peut trouver mieux.

Après si je trouve des moteurs brushless en direct drive à couple élevé / vitesse faible (genre 120 RPM max), j'évite le réducteur, non ?
Oui c'est bien pour ça que je parle des pas à pas (stepper) qui sont des brushless à couple élevé et qui acceptent très volontier de tourner lentement.

Ou alors fabricant de BLDC avec harmonic drive et encodeur à moins de 4-500€ je prends, mais c'est souvent le double...
On en trouve dans tes prix :

Justement utilisés dans des petits bras robots.
Oui des T-Motors sont justement adaptés, après le prix augmentent avec le couple et puissance.
Mais idem quels sont les besoins ?
Ton bras et de quel type ? Taille ?
Comme un UR3, UR5, UR10 ?

Quand tu parle de machine fiable et précise, comment on la repère ? Au poids ?
Entre autre oui, une machine de bureau en alu de 40kg ne sera pas du tout adaptée.

Est-ce que à partir du moment où le couple vis sans fin / arbre de guidage et remplacé par des vis à billes et des rails de guidages, on peut considérer ça "qualitatif" ou ça va bien au delà de ce genre de détails ?
En général des rails prismatiques et des vis à billes à double noix sont gage de qualité.
Mais si le bâti, l'equerrage, les ajustements, la rigidité de la broche ne suit pas, c'est inutile.

Alors niveau fablab, ce que j'ai pas loin c'est une Nomad 833 Pro ou une ICP 4030, est-ce assez bien ?
La Nomad c'est une graveuse plus qu'une fraiseuse.
L'ICP est déjà mieux, mais ça reste un tout petit routeur avec une broche de 500W...
Ça peut usiner très doucement de l'alu, mais ce n'est pas du tout fait pour.

Niveau connaissances, j'ai utilisé un tour et une CNC y a 15 ans au lycée (de mémoire y avait déjà cette histoire de G-Code) :D
Dans ce cas il va falloir s'y replonger, car toutes le CN modernes ou non fonctionnent toujours avec des programmes en code ISO (Gcode).

En regardant sur ebay je vois en effet des H.D. à 250$, ayant 4 articulations par bras à traiter, même si je fais 2 bras, ça revient toujours moins cher que le budget maxi annoncé pour cette CNC, mais du coup je peux pas faire les autres pièces du bras ^^
Oui mais pourquoi ne pas sous-traiter le reste ?
Il existe nombre de sites d'usinage pour les particuliers qui offrent des devis en ligne à prix respectable pour des proto/petites quantités.
Xometry, Weerg, Technic-Achat, PCB-Way, EtoileDecoupeService etc...
Si c'est du one shoot, ce sera toujours plus intéressant que d'investir dans une machine et tout ce qui va avec (accessoires, outils, etc...)
Et si ça devient de la petite série, encore plus intéressant.
 
T

tatave

Compagnon
J'ai lu ce sujet, mais pas les autres à propos de ton bras robotisé...
Un réducteur HD, c'est le top, mais l'usinage est complexe ...
Je pense que un simple réducteur roue et vis sans fin serait bien adapté et plus "simple" à fabriquer, avec un jeu réglable, assez facilement par excentriques ( même principe que pour les diviseurs) , et l'avantage de n'être pas réversible...

Pour moi, un réducteur comme un harmonic-drive doit avoir des pièces internes "solides" et résistantes à la friction ( acier dur , acier trempé, bronze...) Mais pas d'alu.

L'état de surface doit être particulièrement soigné ( pas de vibrations, de côtes approximatives ...)

Donc oublie les routeurs en alu, les jouets de fab-lab... Tu as besoin d'un vrai truc... ( Bâti fonte ou acier ou béton ...) Sans jeu, assez massif...


Tu peux déterminer la taille maximale de tes pièces pour avoir une idée de tes besoins ?
 
L

liohau

Nouveau
Tu devrais y repenser et mieux te renseigner, les pas à pas sont des moteurs brushless fait pour tourner à faible vitesse, au delà de 800tr ils perdent leur couple.

Je pense que ce que tu dis rejoins un peu ce que j'avais lu, en gros de mémoire quand j'avais étudié le sujet (donc il y a quelques années quand je me suis penché sur ce projet), il était dit qu'un stepper était parfait dans sa plage de couple admissible, mais qu'au delà ça "faisait n'importe quoi", et que pour un bras robot, si il n'a pas un usage "précis" pour lequel on connait a l'avance les contraintes (comme les robot type cartesiens/gantry dont l'architecture colle bien au imprimantes par ex.), ça ne serait pas une bonne idée.

Pas forcément, quel est ton besoin en terme de jeu ?
1, 20, 40, 50arc/min ?
Si je me trompe pas, 20 arc/min = 0,33° x 2 articulations ça ferait déjà 0,4cm au bout des 70cm du bras, non ? c'est vraiment limite...
Un harmonique c'est <0.016º
Un planétaire de qualité entre <0.33º et 0.83º selon le rapport de réduction, mais on peut trouver mieux.
En fait, en y réfléchissant plus, je pose 2 questions (pour lesquelles je réinvente p-e la roue, et vous avez p-e déjà des mécanismes dans les CNC pour gérer ça) :
1/ Est-ce que la gravité ne compense le jeu dans certains axes ? Par exemple moi qui pars sur un bras SCARA, le positionnement en Z, c'est une VaB (comme le Z d'une fraiseuse CNC, non?), donc le poids du bras sur cet axe, fera que ma position réelle sera toujours la plus proche du sol non ?

2/ En mettant une IMU au bout du bras (qui coute bien moins cher qu'un réducteur HD), est-ce que je ne pourrais pas au niveau logiciel, essayer de compenser l'imprécision de la position de l'effecteur en bout de bras, liée à ce jeu.

Oui c'est bien pour ça que je parle des pas à pas (stepper) qui sont des brushless à couple élevé et qui acceptent très volontier de tourner lentement.


On en trouve dans tes prix :
Ah mais il a pas beaucoup de jeu celui là pour son prix, tu me redonnes espoir :D

Justement utilisés dans des petits bras robots.
Oui des T-Motors sont justement adaptés, après le prix augmentent avec le couple et puissance.
Mais idem quels sont les besoins ?
Ton bras et de quel type ? Taille ?
Comme un UR3, UR5, UR10 ?

Mon bras ce serait un bras SCARA, d'environ 70cm (2 "segments" de +/- 30cm) avec une charge utile max de 4 à 5 kg, donc on est pas loin d'un UR5, mais j'ai dans l'idée qu'à coût équivalent, l'architecture SCARA prendra une charge utile plus élevée qu'un bras articulé (j'imagine même pas le moteur qu'il faut pour "l'épaule" sur un bras articulé qui soulève 5kg...).
En fait, j'aurai

Entre autre oui, une machine de bureau en alu de 40kg ne sera pas du tout adaptée.


En général des rails prismatiques et des vis à billes à double noix sont gage de qualité.
Mais si le bâti, l'equerrage, les ajustements, la rigidité de la broche ne suit pas, c'est inutile.


La Nomad c'est une graveuse plus qu'une fraiseuse.
L'ICP est déjà mieux, mais ça reste un tout petit routeur avec une broche de 500W...
Ça peut usiner très doucement de l'alu, mais ce n'est pas du tout fait pour.
Je pensais qu'ils s'équipaient un peu mieux que ça :D

Dans ce cas il va falloir s'y replonger, car toutes le CN modernes ou non fonctionnent toujours avec des programmes en code ISO (Gcode).


Oui mais pourquoi ne pas sous-traiter le reste ?
Il existe nombre de sites d'usinage pour les particuliers qui offrent des devis en ligne à prix respectable pour des proto/petites quantités.
Xometry, Weerg, Technic-Achat, PCB-Way, EtoileDecoupeService etc...

Il y a quelques années j'avais fait sous traiter 4 supports moteurs + un petit chassis avec 4 tubes en mécano soudé, + de 1000€ pour le tout, et la partie mécanosoudé, c'était trop grossier (la soudure...), ben en gros c'est 500€ de perdu...
Bref en sous traitance t'a juste pas le droit à l'erreur, alors quand tu veux "expérimenter" c'est un peu incompatible :(

Si c'est du one shoot, ce sera toujours plus intéressant que d'investir dans une machine et tout ce qui va avec (accessoires, outils, etc...)
Et si ça devient de la petite série, encore plus intéressant.
Ben pour le moment c'est du one-shot, mais j'aimerai bien que ça ne le soit pas, mais comment savoir où ça va te mener quand tu expérimentes :(

Sinon j'attends que les prix baissent et j'achèterai un xArm :D
 
Dernière édition:
L

liohau

Nouveau
Bon comme je évoqué je ne comptais pas usiner QUE ces H.D., et donc là par exemple, j'ai un tube rond de ø140 en inox de 35cm de haut et 2mm d'épaisseur dans lequel je voudrais faire une rainure de 30cm de long x 4cm de large (avec angles arrondis), vu qu'il n'y a pas une "grande" précision, est-ce que ça remet en question vos conseils précédents et j'aurai pu faire ça avec une CNC de mon budget ?
Sinon une des 2 CNC pré-citées des fablab ça allait ?

Autrement j'ai trouvé sur le net des sociétés qui découpent au laser ou plasma, est-ce que c'est plus approprié pour ce genre de cas (comment savoir quelle est la meilleure méthode, on compare juste le coût) ?

D'ailleurs comment ça se passe avec ces 2 méthodes quand on a une pièce comme un tube, et que l'on veut découper sur une face et pas les 2 ? La puissance du laser/plasma est ajustée/réglée au besoin pour ne traverser qu'une face ?

Merci d'avance pour vos réponses :)
 
T

tatave

Compagnon
D'ailleurs comment ça se passe avec ces 2 méthodes quand on a une pièce comme un tube, et que l'on veut découper sur une face et pas les 2 ? La puissance du laser/plasma est ajustée/réglée au besoin pour ne traverser qu'une face ?

Pour le laser, ça aura tendance à traverser....

Pour le plasma, le jet de plasma est assez court, pas de soucis pour couper des ouvertures dans un tube...


Pour ton ouverture dans le tube, c'est plutôt quelque chose que j'aurai tendance à usiner en tradi.... Tu vas passer plus de temps à programmer qu'à usiner pour ces formes simples...
Et pour une ouverture dans un tube si gros, il faut une machine avec beaucoup de course en Z, oublie les CNC en alu de type routeur...
 
M

MegaHertz

Compagnon
1/ Est-ce que la gravité ne compense le jeu dans certains axes ? Par exemple moi qui pars sur un bras SCARA, le positionnement en Z, c'est une VaB (comme le Z d'une fraiseuse CNC, non?), donc le poids du bras sur cet axe, fera que ma position réelle sera toujours la plus proche du sol non ?

Mon bras ce serait un bras SCARA, d'environ 70cm (2 "segments" de +/- 30cm) avec une charge utile max de 4 à 5 kg, donc on est pas loin d'un UR5, mais j'ai dans l'idée qu'à coût équivalent, l'architecture SCARA prendra une charge utile plus élevée qu'un bras articulé (j'imagine même pas le moteur qu'il faut pour "l'épaule" sur un bras articulé qui soulève 5kg...).
En fait, j'aurai

Sinon j'attends que les prix baissent et j'achèterai un xArm :D
Bonjour,

Tu parles d'architecture SCARA ou les axes sont dans le plan horizontal.
Je ne voit pas trop comment la gravité peut compenser les jeux.

70cm avec 5kg : en gros c'est un pack de lait à bout de bras.
N'oublies pas qu'un robot ça passe son temps à accélérer et freiner et que ça a son propre poids à trainer.

Faudrait peut être revoir la charge et l'amplitude si tu veux sortir du sable.
 
L

liohau

Nouveau
Oui 5kg à 70cm c'est énorme on est d'accord, après là on parle du "peak torque".

Un des avantages des bras SCARA ce n'est pas justement d'avoir un couple très élevé (via la vis à bille) dans ce que j'appellerai "l'épaule" en comparaison d'une architecture type "bras articulé" où il faudrait un moteur plus puissant pour arriver au même résultat ?
 

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