CN mécano-soudé

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tristan12
tristan12
Ouvrier
Bonjour, je vous présente mon projet de CNC.

Je me suis inspiré d’autres projets vu sur le forum dont un en particulier pour l’architecture de la machine projet de Pa_ul.
Le bâti est constitué de 4 éléments (en tube ep 10) mécano-soudé qui sont ensuite assemblés vissés (plus facile d’usiner 4 petits morceaux plutôt qu’un gros pour moi).

Le chariot Y, le coulant Z et la table du X sont en alu (plaque ep30).

Image1.jpg

Image2.jpg

Image3.jpg




Une bonne partie de ma matière est de récup ainsi que les guidages (rail/patin), j’ai donc adapté la conception en fonction.

Après la mécano soudure je compte faire une stabilisation thermique puis usinage des portées de rails / VAB …

Je prévois au cas ou de laisser des ouvertures sur les bouchons de tubes pour éventuellement y couler du béton ou de la résine si jamais le bâti vibre trop lors de l’usinage.

Je pense acheter une broche chinoise 2.2kw refroidi par eau sachant que je compte usiner principalement de l’aluminium.

Voici les courses de la machine :
X : 500
Y : 310
Z : 200

Estimation de la masse de la machine : 250kg

La machine devra être fixée sur une table suffisamment rigide (pas encore défini)

Avant de passer commande de tout ce qui est commerce je compte sur la communauté du forum pour m’aiguiller sur certain choix. (pour info j’ai plus de lacune dans les parties câblage / programmation / automatisme que dans les parties purement mécanique)

J’oublie un détail qui a son importance, budget max: 1500€

Voici la liste des principaux éléments :

VIS A BILLES :
  • Ecrou simple ou double avec précontrainte ?
« Le jeu axial de l'écrou (simple) est potentiellement de 50 microns en C7 » (info trouvé sur le forum)
Je ne suis pas très chaud pour passer en écrou double pour 2 raisons :
- Le prix
- Je ne suis pas sûr que les fabricant chinois applique vraiment une précontrainte entre les deux écrous

  • Choix du pas 5 ou 10 (Ø16): (avance rapide souhaité : 15m/min)
- Inconvénient du pas de 10 : réversible
- Vitesse nominale VAB chinoise 600-800rpm (info trouvé sur le forum)
Donc avance limité à 4m/min avec pas de 5 (en théorie)…:oops:
- A voir en fonction du choix driver/moteur (vitesse max)


DRIVER / MOTEUR :

Mes besoins :

Vitesse max : au moins 1500tr/min
Couple max : au moins 3N.m

Choix NEMA 24 (ou 23) : encombrement faible, peut être mis en direct sur VAB (pas obligé de faire un montage avec pignon/courroie pour déporter le moteur)

J’ai tendance à m’orienter vers un asservissement en boucle fermé (closed loop) car la perte de pas me fait un peu peur.:peur5466:
La différence de prix justifie t’elle le gain de passer en boucle fermé plutôt que ouverte ?

ACHAT : en général moteur et driver sont vendu en kit sur ebay ou aliexpress : il s’agit de contrefaçon de LEADSHINE pour les drivers et pas d’info sur les moteurs (pas de REF ni de courbe de couple/vitesse) à à fuir forcement ou y’a-t-il des membres du forum qui ont acheté et qui en sont satisfait ?

ALIM :

Choisir tension max supportée par les drivers pour avoir la meilleur vitesse sur les moteurs.

Choisir une grosse alim ou plusieurs petites ? (ou aucune importance ?)

CARTE CONTROLLEUR :

  • NVEM : beaucoup d’avis négatifs sur le forum
  • XHC : ?
  • CS-LAB : plug and play , par contre cher (300€)
  • smoothstepper warp9 : ?
Pour le câble de liaison j'ai une préférence pour l'ethernet.

COMMANDE DEPORTEE :

Boitier avec potar vitesse / choix axes / départ cycle / ARU

Utilisation : Permet de se positionner en manuel pour définir l’origine du programme d’usinage sans être à coté du pc?

Utilisation d’une pinule électronique quasi obligatoire ou pas ?

CABLAGE :

Question câble blindé pour éviter les parasites : uniquement le câble de puissance de la broche ?

------------------------

Ça fait beaucoup de questions d'un coup !
 
Dernière édition:
Algone
Algone
Ouvrier
Les smoothstepper chinois usb à moins de 50€ fonctionnent très bien.
Moi j'ai pris des VAB double écrous chinois premier prix, j'ai changé Y au bout de 6 mois car il avait pris du jeu, les autres rien, c'est un peu aléatoire, si c'était à refaire je mettrais d'entrée du C5.
C'est un bien beau projet que tu nous prépare, je vais suivre avec grand plaisir.
 
A
arba
Ouvrier
La mécanique a l'air pas mal rigide, dommage de vouloir mettre une broche chinoise bas de gamme.
Tu comptes usiner quoi avec et quelle précision?

Pour les VàB les chinois en vendent aussi de chez TBI (Taiwan), le prix est pas le même mais la qualité n'a rien à voir et tu auras aucun jeu axial même avec des écrous simples.
 
tristan12
tristan12
Ouvrier
Je compte usiner principalement de l'alu avec une précision si possible de 0.05mm, si la broche chinoise le permet peut être un peu d'acier.
C'est malheureusement mon budget qui va limiter mes choix de composants.
Je vais regarder si ces vis à billes TBI peuvent rentrer dans mon budget.
 
tyio
tyio
Compagnon
Salut :)

oui il a l'air sympa ton chassis, et bonne idée de pouvoir le remplir ulterieurement :)
Tu souderas au TIG ?, tu comptes usiner les portées des rails a la fraiseuse ? Quel epaisseur tes tubes ? Le plus simple serait de faire un support dedié.

Coté electroniques, oui des nema23 aliexpress + driver avec une smoothstepper sinon tu vas tuer le budget
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
Salut,
Beau travail, projet fort sympa,
J'envisagerais l'éventuelle possibilité de remplissage des tubes avec du sable ce qui amortirait considérablement les vibrations.
Comment comptes-tu assurer la géométrie de l'ensemble, avec quels moyens ?
 
J
Jmr06
Compagnon
Oui beau projet.
Avec une épaisseur de 10, j'imagine que cela ne devrait pas trop vibrer, la broche n'aura pas la puissance pour mettre tous ça en vibration.

Pourquoi vouloir des moteur 3 N.m minimum ? Avec une broche 2.2kW / 20000tr/min, il n'est pas nécessaire d'avoir un tel couple. J'ai l'impression que tu n'as rien de lourd en mouvement. AMHA, un NEMA23 avec un couple de 2.5 N.m faible inductance et donc fort courant te permettra de conserver un bon couple en déplacement rapide. Si je comprend bien, tu veux une machine agile, c'est donc le couple à grande vitesse qu'il faut regarder. Et en général, les moteurs avec un fort couple à l'arret chute très vite avec la vitesse. Un nema23, avec moins de 1 mH d'inductance, une tension de driver de plus de 48V (du genre 63V) te donnera plus de satisfaction.
Pour l'alim, une seule pour les 3 drivers, c'est très bien. Pour le dimensionnement, surtout raisonne en puissance, pas en courant. Cela a été débatu maintes fois sur le forum.
 
tristan12
tristan12
Ouvrier
Les smoothstepper chinois usb à moins de 50€ fonctionnent très bien
Smoothstepper c'est la même chose qu'une carte contrôleur?

Tu souderas au TIG ?, tu comptes usiner les portées des rails a la fraiseuse ? Quel epaisseur tes tubes ?
- Soudure à l'électrode enrobée 3.2 ou 4 (peut être les bouchons de tube au TIG)
- Usinage du mécano sur grosse fraiseuse (CN industriel) / Usinage du chariot et coulant alu sur ma petite fraiseuse conventionnelle
- Tubes épaisseur 10mm

remplissage des tubes avec du sable
Si je doit remplir les tubes je pensais à quelque chose de liquide (sable+ciment ou résine polyester) afin que tous les tubes soient rempli (perçages intérieur pour rendre tous les tubes communiquant)

Comment comptes-tu assurer la géométrie de l'ensemble, avec quels moyens ?
Equerrage :
XY et YZ : réglage grâce au jeu dans trous de passage de vis
XZ : grattage ou clinquant
 
coredump
coredump
Compagnon
Pourquoi autant de pieds de réglages? Ca risque fort d'etre un cauchemar a régler sans autant gagner quoique ce soit coté rigidité.
Vaut mieux 3 ou 4 points de réglages placés aux points ideaux (faire une recherche sur le forum, il y a des posts la dessus).
 
tristan12
tristan12
Ouvrier
Merci pour ta réponse Jmr06
Pour les 3N.m c'est ce qu'il y avait sur une machine laser de taille équivalente et qui était équipé des même rails et patins que moi (INA avec précharge). Mais il est fort possible que 2.5N.m suffisent.
Un nema23, avec moins de 1 mH d'inductance, une tension de driver de plus de 48V (du genre 63V) te donnera plus de satisfaction
Je pensais qu'il fallait justement une inductance d'au moins 3mH pour avoir une tension suffisante (32√ inductance) ?
Après comme je le disait le problème c'est que les vendeur chinois ne donne pas la tension max ni la vitesse max des moteurs pour les kit en boucle fermé.
 
tristan12
tristan12
Ouvrier
Pour ma recherche de drive et moteur, si je veux pouvoir tourner vite il me faut privilégier une alimentation avec une forte tension, exemple : 80V, vrai ?
Donc je dois trouver un drive qui accepte jusqu'a 80V ?
Idem pour le moteur, sauf que la tension max n'est pas donné, uniquement l'inductance. On applique alors la formule Umax=32√ inductance ?

J'ai trouvé sur ebay un kit qui pourrait me convenir : HBS860H + 57HBS30
Voici les caractéristiques :
moteur-drive.jpg


l'inductance du moteur est de 3.6mH donc en déduit qu'il faut l'alimenter au max à 60,7 V.
Or le drive est donné pour une tension de 20 ~ 80VAC / DC30-110V

1ère question : le moteur doit être alimenté en DC ou en AC ?
2e question : avec cette config n'y a t-il pas un risque de cramer le moteur ? (Tension drive > Tension moteur)
 
J
Jmr06
Compagnon
les vendeur chinois ne donne pas la tension max ni la vitesse max des moteurs
Il n'y a pas de tension max pour les moteurs, ou plus exactement elle est bien plus grande que celle des drivers.
Pour la vitesse max, c'est la perte de couple qui la fixe, et on en revient à la tension max des drivers.
Pour l'inductance, plus elle est faible moins il faut une forte tension à grande vitesse et plus il faut de courant pour un couple donné. C'est comme toujours une histoire de compromis :
- monteur fort couple à basse vitesse avec peu de courant --> driver moins gros mais grande self et faible vitesse
- moteur avec encore du couple à grande vitesse --> petite self, fort courant pour un même couple à basse vitesse.
Je pense que sur ta machine, le besoin c'est d'avoir encore du couple à 1500 tr/min pour suivre des trajectoires. Donc petite self.

Pour la qualité des vis à bille, je comme toi, j'hésite. Faut-il une C7 simple écrou de marque ( TBI ou autre), une C7 double écrou, ou une C5 chinoise ?
 
tristan12
tristan12
Ouvrier
Merci pour ta réponse Jmr06.

J’ai trouvé sur le net une info qui va dans le même sens que ce que tu m’expliques

Une faible inductance donne un faible couple mais permet d’atteindre des vitesses plus élevées. A contrario, une inductance élevée procure un couple élevé à basse vitesse.
Source : (redohm)

Pourtant si je regarde les courbes de couple/vitesse d’un revendeur :
Source : (technic-achat)

A intensité équivalente on ne peut pas dire que le moteur qui a la plus petite inductance a plus de couple à haute vitesse. Ce serait même plutôt l’inverse

Exemple 1 : La différence d’inductance est assez faible et donc il n’y a pas grande différence
3.jpg


Exemple 2 : La par contre la différence d’inductance est plus importante et on voit bien la différence de couple à grande vitesse
2.jpg


Les caractéristiques des moteurs :
1.jpg



Au final faut-il en conclure que si le fabricant ne donne pas de courbe vitesse/couple on ne peut pas vraiment savoir s’il aura du couple à haute vitesse ?!

Je pense donc commander mes moteurs ici mais sans être sur du résultat (HBS860H + 57HBS30) :???:



Pour les vis à billes je pense m’être décidé.

Ce sera vis avec écrou double chinoise pour le X et Y (dont une à recouper et ré-usiner le bout car trop longue et pas dispo dans la dimension souhaitée) et une vis simple écrou (chinoise aussi) pour le Z car normalement la gravité devrait me compenser le jeu.
 
J
Jmr06
Compagnon
Ben, tu compares des moteurs de tailles différentes ! Sur le même site, si tu fais la comparaison avec 2 moteurs de même taille, c'est bien celui qui a le moins de self qui a le meilleure couple a haute vitesse. Après, bien sur un moteur plus gros peut être plus performant qu'un plus petit.
AMHA, il faudrait faire la compaison à cout équivalent, car en fin de compte, c'est ce qui nous importe. Par exemple, pour un couple de 0,6 N.m à 2500 tr/min, faut il mieux :
- un gros moteur, donc + cher mais avec un faible courant, donc driver moins cher
- ou un petit moteur moins cher mais avec un driver plus cher.
C'est long à faire, je ne connais pas le résultat.
Et de toute manière il faut un driver qui accepte de forte tension, donc déjà un peu cher.

Le lien que tu indiques me semble étonnamment peu cher. Cela fait le moteur en boucle fermée à 120€. Avec un tel moteur à 80V, tu penses monter à 2000, 2500 tr/min ? 10 ou 12 m/min
 
tristan12
tristan12
Ouvrier
tu compares des moteurs de tailles différentes
Oui c'est vrai mais je voulais comparer à intensité égale.

Pour le lien c'est le moins cher que j'ai trouvé après une longue recherche. Par contre même si ce n'est pas écrit "Leadshine" ce sont des copies de Leadshine (esthétiquement). Mais bon peut être que les copies ne sont pas si mal. Et de toute façon on ne trouve presque que de ça que se soit sur ebay ou aliexpress.
 
A
arba
Ouvrier
Pour les vis à billes je pense m’être décidé.

Ce sera vis avec écrou double chinoise pour le X et Y (dont une à recouper et ré-usiner le bout car trop longue et pas dispo dans la dimension souhaitée) et une vis simple écrou (chinoise aussi) pour le Z car normalement la gravité devrait me compenser le jeu.
Les chinois peuvent t'usiner tes VàB sur mesure sans problème, et en général sans surcoût, il suffit de demander.
Après il y a beau avoir 2 écrous tu as pas plus de chance de les avoir sans jeu axial quand il y a aucune mention de précharge.
Et pour finir il y a encore le soucis de la qualité des paliers chinois.
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
Bonjour,
Tes inquiétudes sont légitimes, pour les lever j'ai procédé différemment, je me suis appuyer sur un module de calcul :


La démarche que j'ai suivi est décrite ici au paragraphe "Motorisation des axes" du premier message :

 
tristan12
tristan12
Ouvrier
La démarche que j'ai suivi est décrite ici au paragraphe "Motorisation des axes" du premier message :
J'ai lu ton post avec beaucoup d’intérêt.
Pour le moteur que je pensais acheter (57HBS30) j'ai trouvé un autre site avec une info supplémentaire : "Vitesse nominale 1000 TR/MIN"
Est ce la vitesse max? Est ce la vitesse où on a encore 3N.m de couple ? Ou juste une vitesse qui au final ne veut rien dire?
 
Dernière édition:
tristan12
tristan12
Ouvrier
En parallèle je suis en train de réfléchir au positionnement des capteurs fin de course et je voudrai savoir si j’ai besoin d’un capteur fin de course à chaque extrémités de mes axes ? En sachant que mes moteurs seront pilotés en boucle fermée (il n’y a peut-être pas de lien ?)

Pour les capteurs j’avais une préférence pour des interrupteur à contact mécanique mais ceux que je trouve à prix intéressant sont soit trop gros soit sans câble intégré (pas envie de faire le raccordement et risque de court-circuit si mal protégé)

Je m’oriente donc vers des capteur inductif malgré le gros inconvénient d’une détection accidentelle de copeaux… Je compte protéger ceux du X (avec store enroulable de chaque côté de la table) mais pas de protection sur le Y ni le Z (risque moins élevé).

Le top aurait été des capteurs mécanique avec un corps en M12

Exemple Euchner (mais très cher !) :
images.jpg
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
Salut,
Perso je ne raisonne pas à partir du moteur, je défini mon besoin, vitesse d'avance et masse à déplacer et effort de coupe éventuel.

Ensuite je te cite ce que j'ai écrit dans mon poste et qui viennent pour partie d'info. glanées sur le site :
Avec un NEMA23 on est souvent en dessous de 3Nm et au dessus pour un NEMA34.
La grande différence c'est inertie, le NEMA23 est souvent beaucoup plus dynamique.

Ce qui est très important pour choisir un moteur performant :
  • Un rapport courant/couple le plus élevé possible,
  • Une inductance la plus faible possible,
  • Une résistance la plus faible possible.
Ces 3 paramètres sont souvent liés.
Pour moteur, plus il a de courant, moins il lui faudra de tension. Et tournera plus vite avec un couple plus constant.
De 1 a 1.5mH par exemple, pour une intensité de 5,6 A
  • 1 Nm = 1300 N (environ 130 kg) de poussée avec une vis au pas de 5 mm
  • 400 kg avec une accélération de 1 m/s² nécessite 0,3 Nm
C'est éléments sont à prendre en compte en comparant les caractéristiques de divers moteurs.
Ensuite il faut considérer le driver avec la bonne intensité et la bonne tension.
 
tristan12
tristan12
Ouvrier
Pour moi économique et simple à mettre en œuvre :
Ce qui me dérange c'est qu'ils n'ont pas de câble intégré.
Sinon ai je besoin d’un capteur fin de course à chaque extrémités de mes axes ?
En sachant que mes moteurs seront pilotés en boucle fermée et que ma carte contrôleur sera une XHC?
 
J
Jmr06
Compagnon
Qu'est-ce qui te gène pour le câblage ? C'est juste que tu ne sais pas souder ?
Pour l'isolation, c'est un faux problème, la gaine thermo fait l'affaire.
Je ne vois pas bien sur le modèle présenté, mais il y en a des semblables où on peut aussi enficher des cosses.
Enfin, c'est dommage de se bloquer juste sur ce problème de connectique. Il y en aura bien d'autres durant la construction.
Au besoin, il doit bien y avoir quelqu'un pour t'aider autour de toi. Je pourrais te faire les soudures, mais tu es un peu loin... sauf si on joue de la Poste...
 
tristan12
tristan12
Ouvrier
Effectivement je me cache un peu derrière ce "faux" problème de raccordement.
Je pense arriver à faire les soudures puis une coulé de résine pour isolé tout ça mais ça rajoute un peu de boulot même si j'en convient c'est pas grand chose. (merci quand même à toi Jmr06 de ta proposition)

Ce qui me plaisais surtout avec les capteurs cylindriques c'est de les monter sur une équerre avec un ressort entre les écrous pour ne pas détruire le capteur si jamais il y a un problème de sur-course. A coté de mon capteur je veux monter une butée caoutchouc pour que ce soit elle qui absorbe l'effort.
 
A
arba
Ouvrier
Ce qui me plaisais surtout avec les capteurs cylindriques c'est de les monter sur une équerre avec un ressort entre les écrous pour ne pas détruire le capteur si jamais il y a un problème de sur-course. A coté de mon capteur je veux monter une butée caoutchouc pour que ce soit elle qui absorbe l'effort.
Pourquoi faire si compliqué? Au lieu de placer ton capteur en butée, tu le places perpendiculairement aux rails et il y aura jamais de risque de collision.

Il y a aussi des capteurs inductifs plats, encore plus simple à fixer:
 
Dernière édition:
tristan12
tristan12
Ouvrier
Oui bien vu mais ça ne fonctionne qu'avec des inductif (sans contact)
Je placerai quand même des butées caoutchouc car les patins pourraient sortir des rails (jusqu'a ce que la noix de la vis a bille entre en contact avec un palier :sad:)
 

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