CNC (800 x 1400) : Version 4

  • Auteur de la discussion GustaveCrampon
  • Date de début
G
GustaveCrampon
Apprenti
1 Mar 2020
60
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour à tous,
Tout d’abord merci aux administrateurs et contributeurs du site qui est une mine d’information. Voici mon projet de fraiseuse 3 axes :

Utilisation :
Principalement pour le bois:
  • la découpe de panneau en contre plaqué, médium et bois massif (chêne, le noyer, le frêne, …),
  • la réalisation d’assemblages (queues droites, d’arondes et des formes plus originales que l’on peut faire avec une CNC),
  • le fraisage complémentaire pour inclusion
  • le fraisage de bas relief sur des panneaux en bois massif
  • Utilisation du plateau de la machine comme plan de travail pour optimiser la surface de l'atelier
Occasionnellement de l'alu

Cahier des charges:
  • Surface de travail : Je cherche à avoir une surface permettant le chargement d’un panneau 1m20 de largeur (format standard contreplaqué et autre plaques), longueur de l’ordre 1m60-1m80. -> revue à la baisse
  • Travail de pièce verticales : Possibilité de travailler des pièces disposées verticalement à l’avant de la machine pour le fraisage d'assemblage.
  • Capacité du Z : 80-90% du temps, j'aurai besoin de 40 à 50mm, 170-200mm ponctuellement
  • Précision : De l'ordre de 2/10mm. En fait j'aimerai que deux pièces complémentaires fraisées puissent être assembler sans jour apparent
  • Vitesse : 6 m/min ça serait bien
  • Acceleration : ?
  • Démontable
  • Ajout d'un quatrième axe dans l'avenir
Budget: Entre 3000 et 4000euros

Choix Technique : (variante 1 : 1er Mars 2020)
Capture d’écran 2020-03-16 à 18.29.57.png

  • Support de la machine : Structure mécano soudée qui hébergera des tiroirs de rangement
  • Structure machine et portique : Profilés aluminium de section 40x80
  • Guidage et entrainement :
    • Guides linéaire de type HGR20 Hiwin
    • Entrainement par vis à bille pas de 10 ou 5 je ne sais pas (2 x axe X approx 1800mm de longueur, 1 axe Y 1300mm, 1 axe Z 380mm). L’option crémaillère semble assez complexe à mettre en oeuvre.
  • Broche : j’hésite entre la classique broche chinoise 2.2kW qui me permettrait de monter des queues de 12mm ou une Mafell /Kress/AMB limitée à des queues de 8mm
  • Driver et moteurs : pas à pas en boucle fermée,

(version 2)
Capture d’écran 2020-03-22 à 16.29.28.png

  • Support de la machine : Profilé Alu 80x80 et traverses en 40x80
  • Chassis : Profilés aluminium de section 80x120 traverse en 40x80 (rainure 10mm)
  • Portique : Profilés alu 80x80 pour le jambage et 80x160 pour le portique lui même
  • Mécanique :
    • Guides linéaire de type HGR20 Hiwin
    • Entrainement par vis à bille ou crémaillère
  • Broche : Chinoise 2.2kW, AMB ou Kress (1050W)
  • Driver et moteurs : idem

(version 3) : le 29/03/2020

Capture d’écran 2020-03-29 à 19.45.35.png

  • Encombrement, X:2065, Y:1575, Z:1675
  • Surface de travail, X:1653, Y:1153, Z sous portique : 178
Structure :
  • Support : profilés aluminium 40x80
  • Table : profilés aluminium 40x80 pour les traverses et 80x120 pour les 2 longerons
  • Portique : profilés aluminium 80x120 montés en L
  • Plaques aluminium: épaisseur de 20mm représentées en vert, épaisseur de 15mm représentée en jaune
Axe X :
  • 2 x Vis à Bille D25mm pas de 10mm, longueur:1866mm, paliers: BK20 et BF20
  • 2 x Rails prismatiques HGR20, longueur: 2065mm
  • Entraxe chariots, X: 276mm
  • 2 x Moteurs pas à pas, montage entraînement direct (nema 34 sur les schémas)
Axe Y:
  • 1 x Vis à Bille D20mm pas de 10mm, longueur:1153mm, paliers: BK15 et BF15
  • 2 x Rails prismatiques HGR20, longueur: 1436mm, entraxe chariots: 166mm
  • Entraxe chariots, Y: 160mm, Z:199mm
  • Moteurs pas à pas, montage entraînement direct (nema 23 sur les schémas)
Axes Z:
  • 1 x Vis à Bille D16mm pas de 10mm, longueur:341mm, paliers: BK12 et BF12
  • 2 x Rails prismatiques HGR20, longueur: 400mm
  • Entraxe chariots, Y: 122mm, Z:107mm
  • Moteurs pas à pas, montage entraînement direct (nema 23 sur les schémas)
Broche : 2.2kW refroidissement eau


(version 4) : le 09/05/2020

Modification de la géométrie de la machine :
- Réduction de la largeur utile (800mm)
- Transmission X réalisée avec une vis à bille centrale 25mm pas de 10mm=> donc protégée de la poussière et des chocs
- La zone de travail en bois de bout se fait sur le côté et non en partie avant
- Cette zone latérale pourra par la suite être équipé d'un 4ième axe (la broche à une course 10cm en Y sur cette zone)
- Bâti en mécano-soudé section 80x80x5 sur pied réglable
- Lit fraiseuse en aluminium : profil de 160x80 en X, traverses en 40x80 en Y, elle même sur pied réglable
- Portique en forme de L : 2 x profil aluminium 120x80, VAB 20mm pas de 10, transmission par courroie rapport 2:1
- Je modifie la disposition des raidisseurs du Z, écartement des chariots, transmission par courroie pour limiter la hauteur rapport 2:1, VAB 16mm pas de 5

Voici quelques images:
Capture d’écran 2020-05-09 à 13.32.59.png


Capture d’écran 2020-05-09 à 13.33.13.png
 
Dernière édition:
A
arba
Apprenti
24 Mai 2017
197
Qu'est-ce que tu espères en terme de précision, vitesse et accélération ?
Une vis à bille de 1800mm est très limitée en vitesse, à moins d'augmenter sérieusement le diamètre (60mm+) ou le pas (20-30mm).
Typiquement avec une VàB 2010 tu es limité à ~600rpm avant de la voir entrer en résonance. Ce qui donne une vitesse max de 6m/min.
(En partant du principe que tu fais tourner la vis, pas de problème de résonance si tu fais tourner l'écrou.)
 
O
Ondatra
Apprenti
Salut Gustave,

elle est chouette ta modelisation, on se rend bien compte de ce que tu souhaites.
Comme vu avec toi, on a presque la meme machine effectivement.

j'ai un doute sur l'angle de tes joues de portique. C'est bien de deporter sur l'arriere pour recentrer le centre de graviter mais là tu n'es pas un peu trop en arriere ? je ne connais pas les regles mais je dirais que tu devrais plutot avoir ta fraise entre les deux patins Y et j'aurais mis celle ci plus vers le patin avant. là il me semble que tu es plus vers le patin arriere. (après je ne suis pas pro, ecoute plutot les autres que moi là dessus)

Sinon @arba avec une vis à bille au pas de 20 on peut donc esperer des vitesses de 7/8m/min ?
si oui avec quelle precisions si la machine supporte les efforts?

Seb :)
 
A
arba
Apprenti
24 Mai 2017
197
Sinon @arba avec une vis à bille au pas de 20 on peut donc esperer des vitesses de 7/8m/min ?
si oui avec quelle precisions si la machine supporte les efforts?
Si une VàB 2010 @ 600rpm = 6m/min, avec une 2020 tu auras logiquement le double, soit 12m/min.
La précision impossible à dire, c'est pas lié au pas de la vis. En revanche la résolution va dépendre du moteur. Avec un moteur pas à pas de 200 pas/tour le calcul est vite fait: 20 / 200 = 0.1mm.
 
O
Ondatra
Apprenti
Super, merci @arba.

Je suis en train de regarder ou trouver de telle vis mais pas evident. D'ailleur en vis à bille il y a SFU et SFE. je ne trouve pas à quoi correspond la différence. j(ai vu une supposition sur le forum et rien sur google.

Si quelqu'un sait
merci

Seb
 
G
GustaveCrampon
Apprenti
1 Mar 2020
60
  • Auteur de la discussion
  • #6
Bonjour,

@arba
`En terme de précision je dirais de l'ordre de 2/10mm. En fait j'aimerais que deux pièces complémentaires fraisées puissent être assembler sans disgrâce
Pour ce qui est de la vitesse et de l'accélération, étant novice dans le milieu je n'ai pas d'objectif quantitatif.

Si je calque mon cahier des charges sur celui de la CNC de Router Parts, voici les informations qu'ils donnent sur leur site (j'ai fait la conversion inch en mm) :
  • Vitesse en usinage : 6300 mm/min NEMA 23, (12600 mm/min NEMA 34 version)
  • Vitesse de déplacement max : 12600 mm/min NEMA 23, (25200 mm/min NEMA 34 version)
  • Resolution: X/Y = 0.0127 mm; Z = 0.005 mm
  • Repeatability: +/- 0.05 mm
  • Précision: +/- 0.127 mm ou mieux
La vitesse de déplacement de leur machine est énorme au regards de l'estimation de la vitesse atteignable avec une VAB de 10 de D20 que tu as faite si c'est la vis qui est en rotation.

Je pourrais éventuellement passer sur un VAB de diamètre 25 mais au-delà, comme cela semble moins courant le tarif risque d'exploser. Donc :
- soit je me contente de cette vitesse (quelqu'un pourrait m'indiquer l'impact que cela à sur la durée d'un usinage type de panneau bois, peut être en faisant une simulation d'usinage)
- soit je passe en écrou rotatif, (je ne connais pas, je vais me renseigner)
- soit je considère un autre mode d'entrainement par exemple par crémaillère. (ça semble plus complexe à réaliser et je ne sais pas si c'est à ma porté)

@Ondatra
Merci pour le compliment au sujet de la modélisation, ça a été pas mal de travail parce que je partait de zéro sous fusion360. D'ailleurs j'ai posté sans doute un peu tôt car il manque plein de composants. En ce moment je me penche sur la modélisation des VAB et je chercher à comprendre les différents montages (paliers : BK, BF, KF, FF, EK, EF, ...?).

Effectivement je ne savais pas comment positionner la tête de la fraiseuse par rapport au patin, ainsi que pleins d'autres paramètres dimensionnels, j'ai crée le dessin en les indiquant comme variables pour facilement adapter la modélisation. Sur les vues ci-dessous j'ai fait la modification que tu suggères. (J'en ai profité pour utiliser le mode cartouche et indiquer quelques dimensions, désolé pour l'affichage au centième !!)

Capture d’écran 2020-03-17 à 18.39.59.png
 
Dernière édition:
G
GustaveCrampon
Apprenti
1 Mar 2020
60
  • Auteur de la discussion
  • #7
Bonsoir,
Voici le plan avec quelques mise à jour :
  • Dessin du support en profilé métallique de section 40x60mm. Cette structure est en partie soudée et assemblée avec des boulons. Il n'y a pas de croix de saint andré car j'aimerai loger à l'intérieur des meubles de rangement qui apporteront un peu de masse et probablement de la rigidité également.
  • J'ai lu que pour faciliter l'assemblage du Z il était préférable de placer les rails sur la platine du Y et les patins sur la platine du Z de la broche.
Capture d’écran 2020-03-18 à 20.49.43.png
Capture d’écran 2020-03-18 à 20.50.36.png
Capture d’écran 2020-03-18 à 20.51.49.png
 
Dernière édition:
G
GustaveCrampon
Apprenti
1 Mar 2020
60
  • Auteur de la discussion
  • #8
Bonjour,
Suite à une discussion avec Manuforg j'ai modifié la structure en utilisant des profils de section plus imposante :
- pour le X, longueur de la machine 1800mm : section de 80x120, rainure de 8mm (avant 80x40, rainure de 10mm)
- pour le portique Y : section de 80x160, rainures de 8mm (avant assemblage de 3 sections de 80x40)
- Comme la section des X est plus importante, j'ai simplifié le support qui est en aluminium (pieds en 80x80 et traverses en 80x40) au lieu d'être en acier. Les rangements sous la table ne sont pas représentés, ils permettront d'alourdir l'ensemble, contreventer la structure.

Ci-dessous un aperçu de cette nouvelle version :
Capture d’écran 2020-03-22 à 16.29.28.png
Capture d’écran 2020-03-22 à 16.30.05.png


Concernant l'entrainement :

- Je pensais utiliser une vis à bille avec un pas 10mm et passer sur un diamètre de 25 voir 32mm pour éviter le flambement et les vibrations mais je n'avais pas en tête que l'augmentation du diamètre -> augmentation de la masse -> réactivité amoindrie. Une VAB de 1800mm en D25 pèse approximativement 7kg. Je souhaiterai atteindre un vitesse de l'ordre de 6000mm/min, mon portique pese approx 50kg. Quel type de moteur PaP boucle fermé serait adapté ?

- l'autre option que j'envisageais est la crémaillère mais il y a très peu d'exemples de réalisation sur le forum. Très utilisée sur les machines amateurs aux états Unis, j'ai l'impression que c'est peu utilisé en France. Je l'avais écarté parce que cela me semblait assez complexe à mettre en oeuvre (nécessite de réaliser une platine incluant réducteur et système pour venir presser la crémaillère). (La crémaillère je pourrais l'acheter en local 50e en 2m mod2 chez tridistribution).

Pourriez vous me conseiller à ce sujet ?
Bon dimanche, Gustave
 
Dernière édition:
E
el patenteux
Compagnon
6 Août 2016
805
La table ne fait que 1.8m et tu veux passer au 25 voir 32mm:shock:
Aucun souci en 2010 pour atteindre 6000mm/min
 
G
GustaveCrampon
Apprenti
1 Mar 2020
60
Ok c'est apparement un choix que vous avez validé avec CNCSERV pour la machine d'Ondatra. Y a t'il des types de montage que vous recommandez, de paliers à privilégier ?
 
Dernière édition:
A
arba
Apprenti
24 Mai 2017
197
Note que cette valeur représente le pire des cas avec 1800mm d'espace entre l'écrou et une des extrémités. En pratique dès que l'axe commencera à bouger cette longueur variera. A 1500mm tu pourras déjà tourner à 1000rpm. L'important c'est que l'écrou soit préchargé, sinon il ne contribue pas à soutenir la vis.

Fixer la vis aux 2 extrémités c'est une mauvaise idée à moins de savoir exactement ce que tu fais, car il faut compenser correctement l'expansion thermique de la vis en la mettant sous tension.
 
G
GustaveCrampon
Apprenti
1 Mar 2020
60
Donc si j'opte pour une VAB je prendrai une 2010.
Et entre VAB ou crémaillère que me recommandez vous ?
Aussi que pensez vous de la conception mécanique globale des deux versions, Avez vous une préférence entre l'une et l'autre ?
 
A
arba
Apprenti
24 Mai 2017
197
Perso pour une machine à bois avec des grandes courses je prendrais crémaillère, et je viserais des vitesses de 30m/min.

Pour la structure la 2ème version est assurément meilleure. Le portique est beaucoup plus simple et probablement plus rigide que tous les assemblages de petits profils. Le renforcement des flancs est aussi une bonne chose.
Pour la base pas grand chose à dire à part que ca va couter cher tous ces profils alu :)

Par contre le Z me semble un peu disproportionné par rapport à la broche.

EDIT: en y regardant de plus près les flancs me semblent aussi bizarres. Je préfère la géomètre de la v1, mais avec le renforcement de la v2.
 
Dernière édition:
M
mgr74
Nouveau
26 Sept 2013
13
Bonjour
Ton projet s’est bien amélioré par la diminution du porte à faux de l’axe Z de la boche par rapport aux patins de guidage de l’axe X.

Je trouve que sur la conception de ce type de fraiseuse l’axe Z et presque toujours beaucoup trop déporté
de l’axe Y en conséquence la poutre de l’axe Y travaille en torsion.(voir les efforts d’usinage en Z ?)
Une conception avec l’axe Z intégré entre deux poutres en Y remédierait au problème.
L’inconvénient est la multiplication du nombre de guidages, moins bonne accessibilité à l'axe Z et augmentation des coûts.
Les vérins de mise à niveau ne sont plus sur ton dernier dessin, ils seront indispensables pour un réglage de la géométrie.

Tous mes encouragements pour ton projet.
 
G
GustaveCrampon
Apprenti
1 Mar 2020
60
Bonsoir,
Voici quelques nouvelles du projet :
- j'ai contacté routerParts qui vendent la pièce permettant de faire le couplage entre la crémaillère et le moteur. Comme ils sont au format impériale pas question de ne commander que les platines réducteur, il faut également acheter les crémaillères. En équipant le X et le Y la facture s'élève à 1070 dollars frais de port inclus sans les frais de douane... hors budget

- J'ai pu avoir un échange très intéressant avec une personne de chez Hiwin france qui me suggère de passer en HGW25 pour le X, HGW20 pour le reste. Il m'encourage à disposer le rail en X en horizontal plutôt que sur le flanc afin de faciliter le réglage. Impossible à régler une fois chargé si le rail est sur la face verticale. Côté entrainement si VAB de chaque côté (X1, XSlave) plutôt en 2510 que 2010.

- En allant faire un saut sur GrabCad j'ai trouvé un modèle très complet de machine dont je pourrait m'inspirer. Ci-dessous quelques détails du portique. Le rail sur cette machine est en horizontal tel que me l'a recommandé la personne de chez Hiwin. Dans cette position j'imagine tout de même utiliser le plan de la machine pour faire du montage ou collage si l'épaisseur du panneau de la table est supérieur à la hauteur du rail. (-) Le rail est plus exposé à la poussière il faudrait mettre en place des cornières de protection lors des usinages.

- Merci pour les derniers commentaires, j'avoue ne savoir comment déterminer le déport en X du portique. Faire un calcul en tenant compte du centre de gravité des éléments du portique et des efforts de coupe n'est pas dans mes compétences... Si il y a des règles du pouce je suis preneur !!

Ci-dessous un aperçu de la modélisation donc je pense m'inspirer. Je suis preneur de tout avis concernant cette modification. Je n'ai pas encore commencer à dessiner cette variante.

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Capture d’écran 2020-03-24 à 19.18.47.png
Capture d’écran 2020-03-24 à 19.18.08.png

Bonne soirée
 
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