CNC - 5 axe - IPE+tole acier10mm - usinage bois

[papang974]

Bonjour à tous

Je suis en phase de conception d'une CNC 5 axe grand format pour l'usinage du bois et j'aurai besoin de vos conseil sur l'optimisation de mon design avant de me lancer dans la fabrication
La conception est faite avec Solidwork 2013.
c'est une CNC de type portique mobile 3 axe avec un table rotative 2 axes

Je vise un précision de 1/10 mm sur une course de X1200 Y900 Z600.

J'ai déjà acheté un liste de matériel mécanique
x5 HGH25HA
x2 Linear Guide Rail 25 L1000mm rail
x2 Linear Guide Rail 25 L1200mm rail
x4 Linear Guide Rail 25 L1500mm rail
x2 ballscrews 2510 /SFU2510-4 L1500mm
x1 ballscrews 2510 /SFU2510-4 L1200mm
x1 ballscrews 2505 /SFU2505-4 L1000mm
x3 SFU 2510-4 ballnut<screws>
x1 SFU2505-4 ballnut<screws>
x2 2510 ballnut bracket
x1 2505 ballnut bracket
x5 X1 beam d'attelage ballscrew 2510/nema34<Coupling>
x4 BK20+BF20 angular contact bearings
5m Cable carrier Closed type 25*57

J'ai fait quelques adaptations:
=>Sachant que j'ai un axe Z assez long, j'ai renforcé l'axe X avec 4 rails de guidage et 2 vis bille 25mm
=>J'ai fait également de simulation de déformation pour concevoir l'axe Z. J'ai un fléchissement de l'ordre de 1/10mm sous 1000N.

A part du matériel de bricolage, je dispose d'une fraiseuse Dufour 120, et je compte :
- Faire fabriquer par une entreprise de métallerie l'ensemble de pièces
- Surfacer moi- même l'ensemble sur support pour les rail, les paliers vis a bille, palier rail de guidage
- Percer l'ensemble des trous avec la fraiseuse

 

[stanloc]

Ouai ! moi je ne vois pas bien l'équipement qui est sous le portique, comment peut-il proposer deux axes de rotation ?
Autrement pour le châssis j'y vois un boulot important avec de gros risques de se planter et d'avoir un résultat décevant. Mais bon ????
Stan

 

[papang974]

Bonjour

quand je parle d'une table avec deux axe de rotation, je veux dire pour le 4 ème et 5 ème axe. j'ai fait un gros plan de la table en question.
Comme je veut faire de l'usinage 3D et de la sculpture, j'ai besoin de dégagement important sous le 4ème axe d'ou un portique assez haut.
Selon toi, quelle sont les risques de ne pas réussir le portique ? Déformation ? planéité des surface ?

 

[stanloc]

Oui maintenant je vois de quoi il s'agit mais sur ta vue d'ensemble on voit deux tables, non ?
Ce que je crains c'est qu'un assemblage d'autant d"éléments ne soit difficile à faire et qu'au final la géométrie soit mal respectée. D'ailleurs comme d'habitude je constate que tu as privilégié dans ton dessin une vision de la globalité de la cnc sans aucune précision au sujet de comment seront faits les assemblages. Par exemple sur ce dernier dessin comment sont assemblés ces 3 profilés en U et comment cet ensemble sera lié au reste du châssis ?
C'est le problème récurrent de nos jours. Les gens grace à des logiciels de dessin conçoivent des ensembles "facilement" sans être obnubilé sur la difficulté de réunir tout ça dans la réalité. c'est un problème de culture. On est assez facilement dessinateur de nos jours et souvent très peu mécanicien. Du moins c'est mon constat sur de nombreux projets présentés ici
Par exemple comment sont fabriquées les deux pièces en violet de ton dernier dessin ?
J'espère que tu es conscient que des mouvements en rotation dans cette optique de table tournante coûte très cher car il faut une grande démultiplication et cela sans jeu aucun. Par ailleurs as-tu déjà repéré le logiciel qui saura gérer ces 5 axes ? Il y a une prise de points d'origine des axes pas piquée des hannetons.
Stan

 

[flogpr]

il faudrait que tu calcul précisément tes effort de coupe , car la tu souhaite une précision de 1/10 , mais ton axe z se déforme déja de 1/10 , si tu rajoute les reste des déformations de ton châssis , tu respectera jamais les 1/10 de précision .

les guidages , comme leur nom l'indique ne sont que des guidages , ils ne faut pas les utilisé pour renforcé un châssis .

je ne pense pas que 4 rails de guidage soit nécessaire , sa complique beaucoup le montage , a voir si il n'est pas plus interressant de les positionner sur le châssis et non de coté .

je pense que ton châssis est soudé ? il faudrait prévoir de surfacé les surfaces sous les guidages après sa , c'est possible de le faire sur ta fraiseuse au vue des grandes dimensions du châssis ?

 

[papang974]

Concernant la table, elle est composé de 2 ensembles : 3 UPE soudé + une deuxième structure avec les gousset.
Effectivement, je n'ai pas encore fait les réservations pour l'assemblage. je voulais attendre que la structure global soit validé pour m'y attaquer
La pièce en mauve est un marteau utilisé broyé la canne. J'en ai récupérer dans une usine sucrière. elle sera soudé à la deuxième structure.

Pour le chassis, elle est en partie soudé et vissé. Elle est composé de 3 éléments : la base , les 6 pieds et les 2 ipe accueillant les guidages.
Je compte surfacer l'ensemble des surfaces de raccords pour m'assurer de la planéité et des dimensions

Pour l'effort de coupe, je n'ai pas encore estimer mais j'ai pris comme hypothèse un effort de 1000N. Il faut effectivement l’évaluer correctement pour estimer au mieux les reformations de toute structure.
Les guidages ne sont pas utilisé pour renforcer la structure. Il sont poser sur des platines soudés au châssis (soudage discontinue de 3cm) lesquelles seront surfacés.

Ma fraiseuse dispose d'une table de 1m a une course de 45cm. J'ai vu sur le forum qu'il existe des techniques pour surfacer des pièces plus grande que la table.

 

[stanloc]

Un effort de coupe de 1000 N au niveau de la fraise et dans du bois ????? c'est largement très au-dessus de la réalité. Cela dépend bien sûr de l'outil mais en général pour le bois on utilise des outils qui "coupent" comme des lames de rasoir. Par contre l'effort reporté au niveau des guidages linéaires, compte tenu des bras de levier, c'est une autre histoire.
Attention au choix des profilés en U car les plus courants ont des ailes du U qui ne sont pas perpendiculaires à la base et si on les met côte à côte comme cela on s'en aperçoit de suite.
D'une façon générale les U, I et H en acier ne sont pas ce qui se fait de mieux pour réaliser autre chose que de la charpente métallique. Déjà il y a de la calamine dessus.
stan

 

[el patenteux]

Vrai,les carré ont de bien meilleurs états de sufaces et se soudent aussi beaucoup mieu.(possibilité au tig).
Par contre une section de i H U offrent habituellent une meuilleure masse/épaisseur.

 

[papang974]

Sur une autre post https://www.usinages.com/threads/efforts-dusinage-sur-bois-et-derives.43084/
ils ont estimer les efforts de coupe dans du bois à 200N (un copeau de 0,2 mm d'épaisseur, un angle de coupe de 30°et un outil usé à 50% ) mais appliquant le coefficient de sécurité, on arrive à 280 N.
En faisant une simulation avec une contrainte de 280N sur l'axe Z , j'ai une déformation de 4/100 mm
Cela laisse de la marge pour les déformations du châssis.

Concernant les profilés, je compte utiliser les UPE et IPE. Ils sont bien perpendiculaire à l'inverse de UPN et IPN.
J'ai voulu utiliser des profilés car c'est plus facile à trouver la ou j'habite (ile de la réunion)
Sinon, quel matériau je pourrai utiliser pour le bati?

il faudrait que j'estime les effort reporté au niveau des guidages linéaires pour vérifier si c'est compatible avec les moments statique des paliers.

 

[stanloc]

Je n'ai jamais été convaincu par les résultats obtenus par calcul au sujet des efforts de coupe. Je le serais par des mesures bien conduites mais là personne ne s'y risque, c'est dommage.
De la même façon, les déformations de structures telles qu'elles sont évaluées par les logiciels me laissent perplexe car elles dépendent forcément des hypothèses de calcul. Or par principe une hypothèse se doit d'être vérifiée pour savoir si elle est représentative de la réalité. Moi ce qui me préoccupe ce n'est pas si une poutre va fléchir ou pas mais ce qui me préoccupe c'est de savoir de combien va bouger une pointe de fraise sous un effort donné car cela se passe au niveau des guidages linéaires. Sous effort on peut avoir effet élastique de fléchissement qui va permettre des vibrations sous effort alterné. Là encore une maquette de l'installation permettrait mieux que le calcul d'en apprécier l'importance.
Stan

 

[el patenteux]

Plus ont rajoute des axes plus ca devient difficl de tenir une tolérance serré et ce de facon quasi exponentiel.
La plupart des machines du genre que l'ont voit grand format usinnent du polystirene,ca risque d'etre extrement difficil
de tenir le 0.1mm mais surtout......comment le mesurer sur de telles pieces?

 

[papang974]

Je n'avais pas pensé aux déformation élastique que peuvent subir les guidage. Comment pourrait t'on le quantifier ?
Il faudrait que je modifie le design pour éviter d'avoir une axe Z aussi long et donc des déformations.
Au début j'avais pensé à une fraiseuse de ce type

 

[stanloc]

Je te conseille de COMMENCER par mettre au clair le problème des logiciels. Lesquels sont aptes à faire le travail que tu envisages ; combien coûtent-ils ? et ENSUITE tu cherches qu'elle est l'architecture de la cnc qui permettra de les mettre en oeuvre. Il faut minimiser les changements d'orientation de l'objet car cela va prendre un temps fou. Sur cette vidéo on voit qu'un des axes de rotation est au niveau de la broche, à cette fin.
Je ne veux pas te décourager, seulement te mettre en garde, mais tu n'es pas le premier sur ce forum qui rêve de faire faire à une machine ce que peut de gens sont capables de faire avec seulement leurs mains. Pour le moment je n'ai encore pas vu un projet aller jusqu'au bout. Dans le moteur de recherche du forum tapes "cnc 5 axes"
Stan

 

[papang974]

j'ai déjà fabriqué une fraiseuse 4 axe pour usiner le polystyrène avec des guidages en roulement roller. j'ai usiner un buste de 40cm de long en 48h, vitesse de coupe 500mm/min et fraise ébauche 6mm avec passe 10mm et finition 3mm.
J'utilisai comme logiciel : zbrush pour la sculpture numérique, artcam et desproto pour la génération du gcode, usbcnc pour la carte d'interpolation, linistepper pour la partie driver.

Comme j'ai pas mal de problème de fiabilité, et je voulais fabriquer une fraiseuse plus fiable pour usinage du bois.
Pour ce nouveau projet, je compte utiliser Zbrush, autodesk fusion 360 logiciel capable de générer du gcode 5 axe en continue avec du stl , une carte d'interpolation 5 axe de SOPROLEC

 

[vres]

Bonjour

quand je parle d'une table avec deux axe de rotation, je veux dire pour le 4 ème et 5 ème axe. j'ai fait un gros plan de la table en question.
Comme je veut faire de l'usinage 3D et de la sculpture, j'ai besoin de dégagement important sous le 4ème axe d'ou un portique assez haut.
Selon toi, quelle sont les risques de ne pas réussir le portique ? Déformation ? planéité des surface ?Voir la pièce jointe 313552

Bonjour,
La cinématique pour ce genre de machine n'est pas évidente surtout pour avoir une vitesse constante en bout de fraise.
Il faudrait que tu t'arranges pour que les axes de pivotages ce trouve sur la pièce à usiner et non à l'extérieur comme sur ton plan. Sinon tu vas être très vite limité.

 

[stanloc]

Et bien voilà, cela va beaucoup mieux lorsqu'on présente son projet entièrement. Et avec ces logiciels l'initialisation des axes tels que tu les conçois se fera facilement ?
A présent cherche les solutions en priorité pour tes rotations qui sont donc les points délicats de ce projet. Attache toi à bien calculer la résolution angulaire qu'elles devront avoir pour avoir une résolution sur la surface de la statue dans les valeurs qui t'intéressent.
Stan

 

[armederubis]

Salut
beau projet en perspective mai en effet le portique est tres haut et plus le portique est haut,plus faut etre caustaud! Pourquoi tu ne ferai pas une machine avec la tete qui pivote pour le 5eme axe? La tu rabaisserai toute la structure et tu serai donc plus caustaid et moins encombrant....

 

[papang974]

je vient de calculer les rapports de réduction de chaque axe et la précision en du matériel que j'ai déjà
Pour les axes linéaires, les moteur pas à pas seront en prise direct sur les vis à bille

Axe x : moteur pas à pas 200pas + vis à bille au pas 10mm => précision 10mm/200 = 5/100mm
Axe y : moteur pas à pas 200pas + vis à bille au pas 10mm => précision 10mm/200 = 5/100mm
Axe z : moteur pas à pas 200pas + vis à bille au pas 5mm => précision 5mm/200 = 2.5/100mm

Pour les axes de rotation, je pris l'hypothèse d'avoir un précision de 1/10mm dans une sphère de rayon 400mm.
Si je bloque un axe de rotation, mon volume de travail devient un cylindre de rayon 400mm
Pour avoir une précision de 1/10mm sur la surface du cylindre, on doit avoir une résolution angulaire
Résolution angulaire = arcsin(0.1/2/400) soit environ 0.014 degrés
Rapport de réduction = 360/0.014/200 soit environ 125.6

j'ai voulu calculer la vitesse d'un point sur la surface du cylindre (R=400mm) pour une vitesse du moteur de 500tr/min avec ce rapport de réduction
vitesse rotation|r=400 = 500/125.6*2*pi*400 soit 10 000mm/min . Ouf ce n'est pas trop lent

Pour avec cette forte réduction, j'avais commencé a travailler sur un réducteur hypocycloïde http://www.zincland.com/hypocycloid/
et en acier
Il y a qq mois, j'avais travailler sur la modélisation de ce réducteur à un étage, mais pour avoir une réduction de l'ordre de 100 il faut une 2 étage

Je me suis basé sur ce tutoriel pour la formule
https://www.google.com/url?sa=t&rct...edOlPv7ILLBEuVOEA&sig2=zEw999bEmyVti-qFRhHCyg

Vous pensez que c'est réalisable de fabriquer ce réducteur

 

[bendu73]

réalisable avec quoi?
As-tu idée du prix de ce genre de réducteur?
Regarde aussi les "harmonic drive", mais c'est très cher. pourquoi c'est cher? car tu a de fine tolérances sur des courbes avec des états de surface irréprochable.

 

[ingenieu59]

Bonjour,

Au vue de ce qui a été dit précédemment , tu peux oublier les poutrelles en IPE , c' est beaucoup trop flexible , sauf si tu as décidé de mettre de la grosse section .
Ensuite, pour ta table , je ne sais pas quel budget tu as compté au départ , mais, des fois, tomber sur une table rainurée d' occasion en bon état pourrait déjà faire un bon support à ta cnc .
Pour le 5 axe , en voici un exemple :https://www.usinages.com/threads/conversion-d-une-ernault-somua-z1c-cc-en-cnc.80031/
Il faudra aller voir tout en bas .

 

[markonitro]

Bonjour,
quand j'ai vu ton châssis j'ai dit wwwahouu, celui qui va souder tout ça va s’amuser. C'est toi ? si tu fais toutes tes découpes au laser, réalise des "tenons mortaises" pour l'assemblage, tu passera moins de temps à faire les modifications sur PC qu'a te lancer dans des calages à prises de têtes, même si... Sachant qu'en soudure t'as une tolérance dans le meilleur des cas +/- 0.5mm/m, ça va être dur de réalisé tout ça qu'en mécano-soudure sans reprise d'usinage. N'ai pas peu de rajouter des croix de St André au extrémité de ta machine. Je ne veux pas être pessimiste mais tu as un budget de combien ?

 

[papang974]

La fabrication des pièces se feront chez un atelier de ferronnerie. Comme montrer le la photo, les pièces de même couleur seront soudé d'un seul tenant et assemblé entre eux par vis-boulon.
Les pièces surfaces de raccord seront surfacer.
Concernant le budget, j'ai déjà acheté pour 2k euros des pièces mécaniques (guidage linéaire, vis bille, palier BK BF, cable carrier, coupleur flexible). Je compte mettre 1k euros pour moteur, driver, électronique, cable et 2k pour la fabrication des pièces en métal en atelier.

 

[markonitro]

Ok, parce qu’il y a vraiment du boulot en mécano soudure... Fais découper toutes des pièces en tôle au laser. n’hésite pas à faire des assemblages "tenon mortaise" ça plais au soudeur...

 

[papang974]

j'ai ajouté des contreventements sur le bâti.

 

[flogpr]

salut

tu t'est renseigné pour l'écartement a avoir entre les patins sur l'axe x car ils m'ont l'air vachement proche , surtout que tu a quand même pas mal de bras de levier dessus .

 

[markonitro]

Bonjour,
Là c'est du costaud, par contre ce qui m’inquiétè c'est le budget...

 

[papang974]

Effectivement flogpr, l'écartement entre les patin est assez faible soit 220mm. En essayant de comprendre comment calculer le bon écartement, j'ai commencé à lire la doc des rail Hiwin de j'ai déjà acheté.

Un calcul est proposé pour estimer les effort statique sur chaque patin en fonction de plusieurs configurations.
Je sais pas comment d'estimer l'effort du fraisage ramené au centre de mon guidage de l'axe Y. sur une des photos, j'ai représenté la distance entre la fraise et le centre du support de guidage de l'axe Y lorsque l'axe Z est au maximum
Quelqu'un pourrai me conseiller la dessus ?

Pour le dynamique, c'est autre chose. La doc propose que les efforts de chaque patin est proportionnel au poids W et 1/D , avec D : distance entre les patins.
=> Plus de meilleur répartition des efforts quand la distance entre les patins sont grandes : assez logique

Sachant que j'ai un porte à faux important sur l'axe Z avec 450mm des courses, j'ai augmenter la distance ente les patins pour atteindre 300mm
J'essaye également d'ajouter des contreventements sur l'axe X avec des platines de 10mm

 

[papang974]

J'ai complété mon design ajoutant des contreventements au bati et à l'axe x, une tole de 10mm comme table rainuré.
Toutes pièces seront soudés seront manipulable pour être surfacer sur ma fraiseuse et assemble par vis-boulons M8

 

[sebastian]

Bonsoir,
je suis du fond de la classe… c'est démoniaque comme projet !
je te souhaite toute la réussite dans cette aventure ; tu y arrivera certainement
Juste une interrogation : il n'y a pas + simple à concevoir comme montage au niveau raccord // portique // rails ?

Tu ajoutes et rajoutes de multiples renforts… un boulot de fou pour tout bien caler et sans déformations à la soudure… ça me parait bien compliqué ces ajouts de plaques de renforts en pagaille…
De "simples" flancs en plaque unique épaisse (avec renfort en T)… non ?
à te suivre

 

[papang974]

Merci de tes encouragements Sebastian. Effectivement, je suis pas entièrement satisfait de cette liaison. il y a encore un coup d'optimisation entre le raccord de l'axe Y et X.
Pour les assemblages, toutes les pièces de couleur différentes sont assemblé par boulon M8. Et je compte également surfacer pour les surfaces de raccord entre chaque pièces.