CNC (800 x 1400) : Version 4

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)

• 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)

• 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

• 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:

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 !!)

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.

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 :


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

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 ?

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 ?

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.


Bonne soirée

AndersFaust a dit:

Cette vue me fait frissonner ...
Voir la pièce jointe 597066
d'horreur :D

Mais ce n'est que mon humble avis!

Cliquez pour agrandir...

Celle-ci également j'imagine...



source

Bonsoir, voici la dernière version. J’ai modifié la géométrie et complété un peu la modélisation en ajoutant les vis à billes et moteurs pas à pas. Fait sous sketchup pour aller vite.

• 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

Que pensez vous de cette nouvelle version, est ce que la géométrie et les dimensionnement des éléments vous parait cohérent ?
Merci par avance, Gustave


Ci-dessus : Vue perspective

Ci-dessus : Encombrement et en rouge le volume dans laquelle la tête de broche peut évoluer

Ci-dessus : Vue de profil avec transparence


Ci-dessus : Vue de face avec transparence


Ci-dessus : Vue de dessus avec transparence


Ci-dessus : Dos du portique présentant le couplage avec la vis à bille



Ci-dessus : Vue des traverses du plateau

Bonjour Algone, en fait je vais mettre des caissons de rangement en bois dans le socle (non représentés) qui amélioreront la rigidité dans cette direction.

Bonjour Michel,
Il a fait mauvais temps dimanche et effectivement avec le confinement plus de sortie en montagne donc ça laisse du temps à passer devant le PC ...
Pour le Z je viens de vérifier les cotations cf schéma ci-dessous à priori pas de soucis.

Voici quelques nouvelles du projet :
J'ai acheté un ensemble de 4 x servos moteur et drivers d'occasion, les simdrive de chez cslab ainsi qu'un contrôleur de la même marque. Je vais dans les prochains jours faire des tests pour m'assurer que tout est ok. C'est sans doute de la sur-qualité par rapport à mon projet mais le prix était équivalent à un ensemble chinois de moteur PaP boucle fermée. j'ai également trouvé une armoire électrique de bonne taille dans laquelle je pourrai loger l'ensemble sans problème.

Dans le contexte actuel les frais d'expédition chine-> france on fait un bond de +80% je vais devoir attendre pour acheter les vis à billes, rails prismatiques, ...

Donc je continue à lire pas mal de BuildLog et poursuivre la reflexion. Mon cahier des charges à un peu évolué. j'aimerai par la suite pouvoir monter un 4ième axe rotatif et utiliser un étau pour le fraisage de pièce en alu. Il faudrait donc que je réhausse mon portique pour avoir une hauteur de travail plus importante et cela me fait hésiter à passer sur une construction de type caniveau pour avoir d'avantage de rigidité tel que la machine ci-dessous...

Encore une fois je suis preneur de vos conseils et avis. Bonne soirée

Pour la modélisation j'ai utilisé fusion puis j'ai basculé sur skechup qui permet de faire les esquisses très rapidement. En revanche j'ai du redessiner les paliers et vis à bille car la bibliothèque de composant warehouse ne contient que peu de composant mécanique. En gros il y a des ensemble vis à bille en diamètre 16 & paliers et c'est tout. Sous fusion tu as GrabCad et d'autres qui sont beaucoup plus riche. Tu peux convertir les formats step en skp en utilisant des plugin mais je n'en ai pas trouvé de gratuit. J'ai installé une version d'essai de simlab pour essayer.

J'ai commencé en observant avec attention la conception de la CNC de RP (ça vaut le coup de regarder leur documentation d'assemblage c'est très intéressant, ça permet de voir tout les assemblages avec détail sauf pour le Z qui est vendu déjà monté). En fait dans le commerce il n'y a pas beaucoup de machine pro de cette taille dont la structure est faite de profilés alu, c'est donc un bel exemple pour qui veut travailler des panneaux en bois et ne veut pas se lancer dans une structure métallique avec la problématique des déformations suite aux soudures et autres). Je pense que c'est pour cette raison qu'elle est souvent citée. En revanche il y un élément de leur machine (en plus du Z) qui leur est propre c'est les platines de couplage pinion crémaillère. Et si tu n'execute pas correctement le couplage tu auras des problèmes de backslash et la machine n'est pas bonne... Voila à quoi cette pièce ressemble :



Je me suis écarté de leur dessin en ayant écarté la transmission à crémaillère. Je ne me sentais pas de reproduire une platine de ce type. Quand on lit les BuildLog c'est généralement là que ça coince. Cette partie pose problème si elle n'est pas bien réalisée. Je n'ai pas trouvé d'alternative commercial abordable. Si tu la commande chez RP (US) ca te coutera approx 1000e sans les frais de douane (3xPieces + crémaillères), damenCNC propose également un système et cela coûte encore plus chère. Bref s'il y a un amateur de mécanique intéressé pour réaliser et vendre ce type de pièce en petite série il aura des clients car il n'y a à priori pas d'alternative "abordable" en Europe.