CNC 3 axes polyvalente en projet

  • Auteur de la discussion Diggi
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D
Diggi
Nouveau
14 Nov 2015
13
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour,

La construction d'une CNC semble un super défi. J'aimerai m'y tenter. Je n'ai pas encore de besoins particuliers, mais ce n'est pas une raison pour faire n'importe quoi… Dans un premier temps, je verrais plutôt cette construction comme un passionnant sujet d'étude.

Si je résume, pour la partie mécanique il faut :
- une table
- un portique
- un chariot

Pour la partie électrique :
- des moteurs
- une fraise

Pour la partie logiciel :
- un logiciel…

Je suis d'accord avec vous : cette liste est une vue un peu simpliste d'une CNC…

Parlons un peu de la table. Les dimensions vont dépendre de l'utilisation de la CNC. J'aimerais que celle-ci soit polyvalente. C'est-à-dire que j'aimerais pouvoir graver des PCB (A4 max) (cela va nécessiter une bonne précision) ; découper du bois pour faire du modélisme (les planches font 1m) ; et pourquoi pas un peu d'alu (donc la structure devra être robuste) ; et faire tous les truc auquels je ne pense pas. Cela étant dit j'imagine bien une surface de travail de l'ordre de 1m20 par 80cm.

De ce que j'ai déjà pu lire sur le forum, l'usinage de l'alu imposerait une structure en acier. Les avantages c'est que c'est robuste et meilleur marché que l'alu. En revanche c'est difficile a travailler (avec un outillage standard de bricoleur comme moi), lourd (?), pas facile a assembler.

Pour l’entraînement du chariot sur la table, nous avons comme possibilités : la crémaillère, la vis, la vis à billes, la courroie. Oublie-je quelque chose ? A priori, mon choix se porterait vers la crémaillère. Pourquoi ? On peut avoir une bonne précision, c'est assez facile a mettre en œuvre (si il n'y a pas besoin de réduire), c'est moins cher qu'une grande VAB (?).

Le guidage doit être supporté a partir du moment qu'il y a de grands efforts d'usinage et que la course est importante (Ce qui peut paraître dans mon propos comme des affirmations sont, en fait, des interrogations qui résument ce que j'ai cru comprendre en lisant le forum).

A propos de la crémaillère, je crois que si je ne veux pas réduire, et avoir un entraînement direct, un peu comme ce qu'a fait Manuforg, il faut que le pignon soit assez petit, ce qui limite la taille de l'arbre du moteur ce qui imposerait des NEMA24 maximum. Ces moteurs sont-ils suffisant pour ce que j'aimerais faire ? De plus, est-ce que pour déplacer le portique une crémaillère est suffisante ? Et pas conséquent est-ce qu'un moteur suffit ?

Voilà pour un premier contact !

Juste une petite question encore. Pour faire les plans, que me conseillez vous ? Je vois que vous êtes nombreux à utiliser Solidworks. Connaîtriez vous un logiciel qui fasse le job, gratuit et qui tourne sous linux (ou macOS) ?

@ bientôt
 
D
Diggi
Nouveau
14 Nov 2015
13
  • Auteur de la discussion
  • #2
En continuant de parcourir le forum, il semblerait que de ne pas mettre de réducteur n'est pas une bonne idée...
Pour les plans je vais me diriger vers Freecad... Multiplateforme et gratuit ! que demande le peuple ? Alors bien sûr je n'arriverai pas à faire des plans aussi beau que ce qu'on peut trouver sur le forum, mais j'espère que cela suffira...

@ suivre...
 
D
Diggi
Nouveau
14 Nov 2015
13
  • Auteur de la discussion
  • #3
e continue mes lectures sur le forum, et je crois bien que les solutions qui me semblaient bonnes ne le sont pas tant que ça... J'ai lu que la crémaillère n'était pas assez précise pour de la gravure a l'anglaise... Donc je ne sais plus... snif

Toujours est il que je découvre FreeCAD. J'ai fais une première base. Que du tube acier (200*100, 100*100 et 40*40). Je n'ai pas encore trop réfléchi à comment les lier les uns aux autres...
g414271.png
 
Fred Carbon
Fred Carbon
Nouveau
17 Nov 2015
20
Drôme
Bonjour,
Voilà un projet fort intéressant. Je vais le suivre, notamment parce qu'il ressemble beaucoup au mien qui n'est pour l'instant qu'à l'état de réflexion. De même, Je pense opter pour un châssis mécano-soudé.
Pour les glissières, je pense à de la cornière 40 x 60 x 7 surmontée par du carré plein, soudé sur la cornière, avec un angle de 45°, puis usiné et rectifié afin d'y faire rouler le pont monté sur roulements à billes.
Je ne sais pas si mon explication est claire. Le temps de faire un petit dessin et je vous montre ça.
 
Dernière édition:
Fred Carbon
Fred Carbon
Nouveau
17 Nov 2015
20
Drôme
Voilà l'idée générale :
[div=none]
Glissiere01.jpg
[/div]
Excusez l'aspect rudimentaire du dessin, mais je viens juste d'installer FreeCad.
Le principe consiste à souder un carré plein sur un profilé type cornière ou IPN, puis d'usiner les surfaces recevant les roulements afin de faire des glissières robustes à coûts réduits.
Ces glissières peuvent être ensuite vissées sur un châssis, vissage permettant un réglage précis du parallélisme.
Bien sûr, il faut prévoir un appui de roulements opposés (qui n'est pas modélisé ici).
Le principe est à perfectionner, mais il me semble économiquement intéressant. Qu'en pensez-vous ?
 
Djviper16
Djviper16
Compagnon
11 Oct 2012
1 423
Angoulême
Ayant fait un système à roulement moi aussi pour commencer, j'ai très vite regretté le manque de rigidité de l'ensemble.
De plus comme tu as dessiné, lorsque tu vas vouloir plonger dans la matière rien n'empêche ton portique de se soulever, pour que toi système soit un minimum efficace il faudrait aussi des roulements par dessous.
A mon avis ça te reviendra moins cher de partir sur des guidages type SBR. Même en 12mm ça sera toujours plus costaud que cet assemblage de roulements, et bien plus précis.
Tape SBR12 sur aliexpress et regarde les tarifs...
 
D
Diggi
Nouveau
14 Nov 2015
13
  • Auteur de la discussion
  • #7
Je suis d'accord qu'il manque un truc pour encaisser l'effort en z... de plus il faut de quoi usiner. Pour moi une solution "fait maison" semble utopique.
Je prends bonne note des sbr12. C'est moins cher que les rails hiwin. Et si ça fait le job, pourquoi se priver !
 
Fred Carbon
Fred Carbon
Nouveau
17 Nov 2015
20
Drôme
Merci pour ces conseils avisés. Je vais de ce pas regarder les sdr12.
Pour ce qui est d’empêcher le portique de se relever, c'est pour ça que j'avais écrit : "Bien sûr, il faut prévoir un appui de roulements opposés (qui n'est pas modélisé ici). Le principe est à perfectionner..."
 
Djviper16
Djviper16
Compagnon
11 Oct 2012
1 423
Angoulême
Ah oui j'avais pas fait gaffe.
Pour manger de l'alu en petites passes ce sera largement suffisant. Avec du srb20 je prends 1mm de profondeur pleine matière avec une fraise de Ø10mm dans de l'acier, et 4mm dans l'alu. Et encore c'est la broche qui cale...
Bien sur du guidage type prismatique et encore bien plus performant que du rond supporté, mais le prix n'est pas le même aussi...
 
Fred Carbon
Fred Carbon
Nouveau
17 Nov 2015
20
Drôme
Après avoir fouiner sur Aliexpress, il est évident qu'à ces tarifs là, ce n'est pas la peine de s'emmerd.. à fabriquer soi-même les guidages linéaires. j'abandonne donc mon idée.
Par contre, quitte à mettre plus cher, je passerai à une taille bien supérieure, genre sdr25 ou +.
Tout comme Diggi, je souhaite faire une machine polyvalente, permettant notamment d'attaquer l'acier (même s'il faut réduire sérieusement la vitesse).
 
Fred Carbon
Fred Carbon
Nouveau
17 Nov 2015
20
Drôme
...Avec du srb20 je prends 1mm de profondeur pleine matière avec une fraise de Ø10mm dans de l'acier, et 4mm dans l'alu. Et encore c'est la broche qui cale...
Voilà une info intéressante afin de se donner une idée du dimensionnement nécessaire, sans avoir à se lancer dans des calculs de RdM.
 
Djviper16
Djviper16
Compagnon
11 Oct 2012
1 423
Angoulême
Au prix du sbr25, autant partir sur du petit prismatique genre THK qui sera moins cher et bien plus précis/rigide. Si tu trouves les doc, regardes au niveau des charges admissibles en statique et en dynamique sur des sbr et sur des prismatiques.

Voilà une info intéressante afin de se donner une idée du dimensionnement nécessaire, sans avoir à se lancer dans des calculs de RdM.
Certes, mais tu peux prendre beaucoup plus, au détriment de la précision et de la qualité de l'usinage. Car sous l'effort les douilles fendues à billes ont tendance à s'ouvrir / se déformer, ce qui provoque une perte de précision, des vibrations, un désaffutage de la fraise...

Bref tout est question de compromis.

A savoir tout de même qu'avec un petit prismatique de 15mm on mange très facilement l'acier à bonne vitesse, avec une très bonne précision (approchant le 100ème) à condition d'avoir une structure rigide, une fraise bien affutée, et des moteurs suffisamment coupleux.

Avec mes SBR20 je travaille toujours en deux étapes, ébauche / finition, et j'arrive à sortir des pièces à 1-2 centièmes, avec un bel état de surface sur le champ. Acier comme alu.

Pour attaquer l'acier je ne conseille pas le sbr, même en 50mm. Mieux vaut partir sur du prisma direct.
par contre pour l'alu occasionnel en passes de faible épaisseur un sbr12 fera tout à fait l'affaire.
 
S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
Pour attaquer l'acier je ne conseille pas le sbr, même en 50mm. Mieux vaut partir sur du prisma direct.
par contre pour l'alu occasionnel en passes de faible épaisseur un sbr12 fera tout à fait l'affaire.
J'ai bien l'impression que tu fais tes estimations vraiment à la louche.
C'est comme proposer du rail THK de 15 mm de largeur, il ne faut pas seulement voir les charges possibles il faut dire dans quelles conditions il faudra installer ces guidages.
Je crois n'avoir vu ces temps-ci que sur la cnc de el patenteu un montage des rails Hiwin presque comme prévu par le fabricant. L'énorme majorité des gens qui fixent bêtement leur guidage sur un profilé d'alu, n'a jamais ouvert la doc de ces fabricants pour voir comment EUX ont prévu de le faire et c'est à cette condition que les charges statiques et dynamiques pourront être celles prévues au catalogue.
Stan
 
Djviper16
Djviper16
Compagnon
11 Oct 2012
1 423
Angoulême
Tu as raison Stan c'est à la louche, à la GROSSE louche même ! :-D
La majorité d'entre nous moi y compris ne s'embête pas à se lancer dans des calculs faramineux, mais d'après l'expérience des autres on peut estimer les solutions qui nous sont appropriées, et écarter les autres.

Je persiste à penser que même si les rails ne sont pas fixés comme préconisé par le fabricant, on aura un travail de meilleur qualité avec du petit prismatique qu'avec du sbr, surtout si on veut tailler dans l'acier.
A condition d'avoir des assise rigides, plane et parallèles bien sûr.

A+

Jérôme
 
Fred Carbon
Fred Carbon
Nouveau
17 Nov 2015
20
Drôme
Bonjour,
Justement, un truc qui me chiffonne : C'est bien joli d'utiliser des guidages précis, mais si ceux-ci sont fixés et serrés sur des supports qui ne sont pas parfaitement rectilignes - et les profilés qui constituent généralement les supports n'ont pas une rectitude suffisante - alors les guidages risquent fort de faire de légères vagues, influant la qualité des usinages.
Quelles sont les solutions généralement employées ?
A - on s'en fout !
B - On place des cales "micrométriques"
C - On utilise d'autres solutions... dans ce cas lesquelles ?
 
D
Diggi
Nouveau
14 Nov 2015
13
  • Auteur de la discussion
  • #16
Bonjour,
Je viens de parcourir la doc des guides hiwin. Ils sont très vague quant à la qualité de surface. D'autre part pour la série HG, ils disent que cette série absorbe "les erreurs d'installation dues aux irrégularités de surfaces"...
Qu'en disent nos experts ?
 
D
Diggi
Nouveau
14 Nov 2015
13
  • Auteur de la discussion
  • #17
Un début de portique...
Base.png
 
M
myf
Apprenti
2 Mar 2012
150
Brest-29
Bonjour,

Cette forme de machine en U (où on travaille au fond du U...) est réputée stable et rigide.

Je suppose que tu t'es posé la question. Où placer ces rails ? pourquoi ?
Pour ma part, je suggère une modification à discuter : placer les rails du grand axe sur les deux tubes plus hauts et plus centraux.

La broche sera (un peu) plus près des rails et il y aura moins de mouvements parasites. La traverse supérieure reposera alors sur un profilé bien épais et indéformables qui reliera les deux chariots de chaque rail.

Je te souhaite bonne continuation.

F.
 
D
Diggi
Nouveau
14 Nov 2015
13
  • Auteur de la discussion
  • #19
Merci F. pour ce retour,
Je vais y réfléchir. J'avais mis les rails à cet endroit d'une part car je pensais que ça les protégerait des copeaux et d'autre part pour avoir un portique avec une base plus large afin de pouvoir écarter les chariots.
Je vais faire des essais. De plus il faut aussi que je trouve une place pour mettre mes entraînements...
 
Djviper16
Djviper16
Compagnon
11 Oct 2012
1 423
Angoulême
Bonjour,
Justement, un truc qui me chiffonne : C'est bien joli d'utiliser des guidages précis, mais si ceux-ci sont fixés et serrés sur des supports qui ne sont pas parfaitement rectilignes - et les profilés qui constituent généralement les supports n'ont pas une rectitude suffisante - alors les guidages risquent fort de faire de légères vagues, influant la qualité des usinages.
Quelles sont les solutions généralement employées ?
A - on s'en fout !
B - On place des cales "micrométriques"
C - On utilise d'autres solutions... dans ce cas lesquelles ?
Les profilés auront généralement une rectitude suffisante pour l'application "amateur" qu'on en fera. Si vous avez les moyens de les faire usiner ou rectifier c'est un plus.

Le clinquant est une bonne solution, mais il y a aussi d'autres méthodes.

- Lit de résine sous l'un des deux rails.
- Reprise du bâti en fraisage On fait généralement une rainure à l'endroit ou va reposer le rail, ça permet aussi un bon parallélisme si on usine les deux rainures sans débrider le bâti de la table de la fraiseuse. Seul soucis il faut trouver une fraiseuse ayant un dimensionnement suffisant... et le coût...
- Faire une des deux assises réglable en hauteur (pour être plan par rapport à l'autre rail) et pouvant pivoter (pour régler le parallélisme)
- Et bien d'autres...

La première chose à faire est d'invertir dans un ensemble support/comparateur
 
M
myf
Apprenti
2 Mar 2012
150
Brest-29
Bonsoir Diggi,

Imagine 2 tiroirs : l'un large et peu profond pour un clavier, l'autre étroit et très profond.
Le deuxième coulissera mieux que le premier, surtout si tu appuies de travers.

Sur ton axe principal, tu n'as pas intérêt à élargir la voie entre les 2 rails mais au contraire les resserrer. Au contraire, il vaut mieux que tu éloignes le plus possible l'un de l'autre les 2 chariots du même rail, comme pour cette histoire de tiroir....

Par ailleurs la déformation de la poutre traverse sous le poids et les efforts de la broche augmente avec la largeur entre les 2 appuis en L**3.
Tu augmentes L de 10% et la flèche augmente de 30%. Cela fait vite quelques 1/10mm...

F.
 
Djviper16
Djviper16
Compagnon
11 Oct 2012
1 423
Angoulême
Bonsoir Diggi,

Imagine 2 tiroirs : l'un large et peu profond pour un clavier, l'autre étroit et très profond.
Le deuxième coulissera mieux que le premier, surtout si tu appuies de travers.

Sur ton axe principal, tu n'as pas intérêt à élargir la voie entre les 2 rails mais au contraire les resserrer. Au contraire, il vaut mieux que tu éloignes le plus possible l'un de l'autre les 2 chariots du même rail, comme pour cette histoire de tiroir....

Par ailleurs la déformation de la poutre traverse sous le poids et les efforts de la broche augmente avec la largeur entre les 2 appuis en L**3.
Tu augmentes L de 10% et la flèche augmente de 30%. Cela fait vite quelques 1/10mm...

F.
D'accord, sauf s'il prévoit une double transmission, dans ce cas il peut simplement remplacer ses tubes rectangles par de simples cornières pour protéger des copeaux, et il gagne en surface de travail.
 
Fred Carbon
Fred Carbon
Nouveau
17 Nov 2015
20
Drôme
Les profilés auront généralement une rectitude suffisante pour l'application "amateur" qu'on en fera. Si vous avez les moyens de les faire usiner ou rectifier c'est un plus.

Le clinquant est une bonne solution, mais il y a aussi d'autres méthodes.

- Lit de résine sous l'un des deux rails.
- Reprise du bâti en fraisage On fait généralement une rainure à l'endroit ou va reposer le rail, ça permet aussi un bon parallélisme si on usine les deux rainures sans débrider le bâti de la table de la fraiseuse. Seul soucis il faut trouver une fraiseuse ayant un dimensionnement suffisant... et le coût...
- Faire une des deux assises réglable en hauteur (pour être plan par rapport à l'autre rail) et pouvant pivoter (pour régler le parallélisme)
- Et bien d'autres...

La première chose à faire est d'invertir dans un ensemble support/comparateur
Voilà qui est fort intéressant ! Merci. La technique du lit de résine est astucieuse et me plaît beaucoup.

Petite question : Fraiser un profilé sur une longueur d'1m50 requière une fraiseuse d'un bon gabarit. Quel pourrait être le coût d'une telle opération dans un atelier de mécanique général ?

Bonsoir Diggi,

Imagine 2 tiroirs : l'un large et peu profond pour un clavier, l'autre étroit et très profond.
Le deuxième coulissera mieux que le premier, surtout si tu appuies de travers.

Sur ton axe principal, tu n'as pas intérêt à élargir la voie entre les 2 rails mais au contraire les resserrer. Au contraire, il vaut mieux que tu éloignes le plus possible l'un de l'autre les 2 chariots du même rail, comme pour cette histoire de tiroir....

Par ailleurs la déformation de la poutre traverse sous le poids et les efforts de la broche augmente avec la largeur entre les 2 appuis en L**3.
Tu augmentes L de 10% et la flèche augmente de 30%. Cela fait vite quelques 1/10mm...

F.
Tout à fait !
La traverse sera d'autant plus rigide que l'écartement sera réduit. Quant à la protection des rails, autant choisir quelque chose de peu encombrant, ne prenant que très peu de place en largeur entre la partie utile de la table et les rails. Un système enveloppant serait le bienvenu, style soufflet, ou bande tendue, fixée sur le bras du portique et faisant le tour par dessous, montée sur deux galets à chaque extrémité de la table. Diverses solutions ne doivent pas manquer. Mais là, on cherche la petite bête... Quoiqu'il ne soit pas inutile de protéger les glissières.
 
Djviper16
Djviper16
Compagnon
11 Oct 2012
1 423
Angoulême
Voilà qui est fort intéressant ! Merci. La technique du lit de résine est astucieuse et me plaît beaucoup.

Petite question : Fraiser un profilé sur une longueur d'1m50 requière une fraiseuse d'un bon gabarit. Quel pourrait être le coût d'une telle opération dans un atelier de mécanique général ?
Je l'ai fait faire pour mon X sur un ensemble soudé, deux rainures de 1500mm environ, 150€HT !
Et encore au début le devis était de 300€ HT !

Si tu as plusieurs entreprises qui peuvent le faire vers chez toi profite en tu aura peut-être moins cher, moi j'en ai qu'une qui pouvait passer une pièce aussi longue.

Par contre ils m'ont fait le redressement et la stabilisation de l'ensemble sans que je leur ai demandé, ça c'est un plus.
 
D
Diggi
Nouveau
14 Nov 2015
13
  • Auteur de la discussion
  • #25
Bonjour à tous,

Imagine 2 tiroirs : l'un large et peu profond pour un clavier, l'autre étroit et très profond.
Le deuxième coulissera mieux que le premier, surtout si tu appuies de travers.

Sur ton axe principal, tu n'as pas intérêt à élargir la voie entre les 2 rails mais au contraire les resserrer. Au contraire, il vaut mieux que tu éloignes le plus possible l'un de l'autre les 2 chariots du même rail, comme pour cette histoire de tiroir....
J'ai bien compris l'idée des tiroirs. Si je reste sur cette analogie, je vois bien que pour pousser mon tiroir il vaut mieux que j'applique mon effort au milieu. Dans le cas présent ça n'est pas possible. L'effort sera appliqué sur le côté. J'ai essayé tous les tiroirs chez moi, certain se ferment bien si je pousse que d'un côté, d'autres moins bien. Je vois bien que cela à un rapport avec la largeur et la profondeur... Dans le cas de cette CNC en devenir, comment savoir si un entraînement que d'un côté suffit ou s'il faut en mettre un sur chaque côté. Qui peut le plus peut le moins ; donc avec deux entraînements ça devrait le faire, mais un seul ?
CNC.png
 
Fred Carbon
Fred Carbon
Nouveau
17 Nov 2015
20
Drôme
Bonjour,

... Dans le cas de cette CNC en devenir, comment savoir si un entraînement que d'un côté suffit ou s'il faut en mettre un sur chaque côté. Qui peut le plus peut le moins ; donc avec deux entraînements ça devrait le faire, mais un seul ?
Voir la pièce jointe 251806
Il est quasi impératif de placer un entraînement de chaque côté. A moins d'espacer grandement les 2 chariots du rail côté entraînement et de réaliser un portique extrêmement rigide.
Le déplacement peut être réalisé par un seul moteur qui transmet sa puissance aux deux entraînements de part et d'autre soit par l'intermédiaire d'une courroie crantée, soit par un axe d'une longueur à peu près égale à celle du portique. Tout dépend du type d’entraînement, s'il s'agit de vis à billes ou de crémaillères.

Reste à choisir entre VAB et crémaillère. Quelques avis éclairés seraient sympa.

Je l'ai fait faire pour mon X sur un ensemble soudé, deux rainures de 1500mm environ, 150€HT !
Et encore au début le devis était de 300€ HT !
Si tu as plusieurs entreprises qui peuvent le faire vers chez toi profite en tu aura peut-être moins cher, moi j'en ai qu'une qui pouvait passer une pièce aussi longue...
Certes ce n'est pas gratuit, mais c'est donc une option tout à fait envisageable, qui a le mérite d'apporter une bien meilleure qualité de réalisation et une grande précision.
 
Fred Carbon
Fred Carbon
Nouveau
17 Nov 2015
20
Drôme
Il est quasi impératif de placer un entraînement de chaque côté...
Il y a aussi la solution de placer un entraînement unique sous la table, au centre, en faisant une extension au portique par dessous.
 
D
Diggi
Nouveau
14 Nov 2015
13
  • Auteur de la discussion
  • #28
Il y a aussi la solution de placer un entraînement unique sous la table, au centre, en faisant une extension au portique par dessous.
Effectivement, mais ça complique tout de suite la réalisation.
 
Fred Carbon
Fred Carbon
Nouveau
17 Nov 2015
20
Drôme
Effectivement, mais ça complique tout de suite la réalisation.
Oui et non, ça nécessite de faire une platine (pourquoi pas démontable) qui relie le portique par dessous et de concevoir la table de façon à permettre son passage, mais ça a l'avantage de n'avoir plus qu'un entraînement. Ceci dit, j'opterai plutôt pour un double-entraînement car on gagne notablement en qualité de guidage, de répartition d'efforts et au final de précision à l'usinage.
 
D
Diggi
Nouveau
14 Nov 2015
13
  • Auteur de la discussion
  • #30
Bonjour,
Voilà une petite mise a jour. J'ai rajouté le chariot. Celui-ci me pose déjà quelques problèmes. Quand la fraise sera en position basse et pour des matériaux durs, il risque d'y avoir un effort important sur le chariot qui ne sera tenu que par sa partie haute.

Le portique ne me plaît pas encore tout a fait. J'ai l'impression de perdre beaucoup de place, ou du moins de surface de travail.

voili voilou :-D
CNC3.png
 
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