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CNC en bois et granite expoxy

P
Pierre Desvaux
Ouvrier
11 Novembre 2014
334
Bourgogne
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour à tous,

Je reprends mon projet de réalisation d'une CNC maison, destinée à la découpe de panneaux de contreplaqué. La surface de découpe devrait être de 1mx1m.











Elle sera réalisée en bois. Je vois déjà les sourcils qui se haussent. Pourquoi donc ? eh bien, tout simplement car le bois est un matériaux qui absorbe bien les vibrations, en tout cas, mieux que le métal.

Et j'aime bien travailler le bois.

Ce ne sera bien sur pas du vrai bois d'arbre, mais un contreplaqué de qualité, de hêtre ou de bouleau, beaucoup moins sensible à l'hygrométrie.

J'ai eu dans le passé un peu de mal à convaincre certains, tenants du tout métal. Je viens enfin de trouver la démonstration physique.

Il se trouve que la capacité d'un matériaux à transmettre les vibrations est mesurée par un coefficient, le Loss Coefficient (je n'ai pas le terme en français). Et comme on le voit sur ce graphique, le "loss coefficient" du bois est de l'ordre de 10-2, alors que pour les métaux , c'est de l'ordre de 10-3 à 10-5 (plus le coeff est petit, plus cela transmet).

Donc, les métaux serait 10 à 1000 fois plus "vibrants" que le bois, toutes choses égales par ailleurs. Exception faite de la fonte (équivalente au bois), mais je n'ai pas la capacité à fondre de la fonte...




Afin d'apporter de la masse, de l'inertie, et pour compléter les propriétés "peu vibrantes" du bois, les caissons seront remplis de granite expoxy, un mélange à 80% de sable et 20% d'epoxy.

Certes, le bois est bien moins rigide que l'acier ou même l'alu, mais dans ce cas, il suffit de déterminer des section plus grandes, de manière à compenser. Cela se calcule. C'est une simple question de moment d'inertie.


La forme générale est la plus ramassée possible, de manière à minimiser les flexions résiduelles.

La base cloisonnée + granite epoxy fera 20 cm d'épaisseur.
Les longerons en x auront une section de 15x10 cm, eux aussi remplis de granite expoxy, de même que la traverse en Y.

Comme la machine sera destinée à découper du cp, je n'ai pas besoin de beaucoup de hauteur en Z.

Je n'ai pas de problème de place dans mon atelier. Je n'ai donc pas vraiment essayé de minimiser les volumes.

Mon budget pour ce projet est très limité. Je ne vais donc pas me payer des guidages linéaires sophistiqués. Ce sera donc du maison: deux cornières, et des roues en V (je sais, c'est pas bien...)

Les roues en V seront fixées dans une chape sous forme d'un bloc "mâchoire" plutôt volumineux, de manière à minimiser les flexions et que les "mâchoires" ne s'ouvrent sous les contraintes, et génèrent du jeu.

La motorisation devrait se faire avec des courroies crantées, prises entre 3 poulies crantées. Le moteur sera intégré dans la mâchoire, et donc invisible.

Afin de bien protéger les cornières et les roues en V des poussières, un cache en demi tunnel amovible relevable sera fixé au dessus des cornières.

Voila pour l'instant...
 
Dernière édition:
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sebastian
sebastian
Compagnon
3 Mars 2010
2 583
92
Bonjour,
aaah, une conception multi matières bois/epoxy/granit à suivre avec intérêt !
Adepte des machines tout bois, la rigidité obtenue (fonction de la qualité du bois et des modes d'assemblages) est assez bluffante, quand on se cantonne à de la découpe de bois, voir un peu d'alu sans grand soucis :wink:
Recherche plutôt un multiplis de hêtre, en général beaucoup + dense que de bouleau.
Oublie le ctp de GSB, souvent plein de trous des feuilles, parfois mal collé… regarde en fournitures pro, à peine + cher en panneau et d'une qualité plus sérieuse.
Il faudra soigner tous les assemblages, en créant des "boites de torsion" pour les caissons des éléments du portique, avec des renforts bien étudiés donnent au final une rigidité impressionnante !
Holzfraese commercialise depuis (à des prix hallucinant maintenant :roll: ) de grosses machines tout bois reprenant l'architecture du concept original, qui rivalisent avec des machines tout métal sans rougir ! (je précise que je n'ai aucunes billes dans l'histoire :lol:
Tu pourrait t'en inspirer pour ton projet… !
 
P
Pierre Desvaux
Ouvrier
11 Novembre 2014
334
Bourgogne
  • Auteur de la discussion
  • #3
Merci pour ce retour bien réconfortant!

En effet, je m'oriente vers le cp de hêtre. Je connais bien, je l'utilise régulièrement. Pour les assemblages des boites de torsions, de pense faire des découpes en queues droites pour tous les éléments. J'ai fait des essais chez un ami qui a une cnc, et la précision des découpes est bluffante. Cela s'imbrique sans aucun jeu. Le tout sera ensuite collé/vissé, avec tous les renforts nécessaires à l'intérieur.

Je connais les Holzfraese, qui sont une source d'inspiration, mais je n'aime pas trop la configuration générale. Les bras latéraux qui supportent le portique me semblent bien frêles. Je préfère une configuration plus ramassée pour le portique, des bras latéraux "bodybuildés" et une plateforme en caniveau.
 
sebastian
sebastian
Compagnon
3 Mars 2010
2 583
92
La structure en caniveau est une très bonne solution pour réduire la hauteur du portique :wink:
par contre, c'est un peu gênant pour disposer son brut… mais ça doit être une habitude à prendre.
Ma CNC Holz…eze (1000x700 de surface de coupe utile) a des flancs de portique en ctp 22 plis de 1mm, avec ses renforts latéraux… c'est indéformable comme structure une fois bien collé/vissé renforcé avec ses boites de torsion tenons-mortaises :-D
C'est toute la machine que tu soulève en "forçant" sur le portique. Je peux t'assurer que je n'ai aucun mouvement/déformation de la structure, mesuré avec comparateur ; ça ne bouge pas !
Les derniers modèle de la marque, en grand format, ont des joues de portique qui doivent faire à vu d'œil 40mm, toujours en multiplis.
Il faut bien soigner cet assemblage/géométrie du portique et ce sera parfait :wink:
à te suivre
 
C
cr-_-
Compagnon
29 Septembre 2009
832
FR-31 Plaisance du touch
Bonjour,

Je trouve qu'il y a une petite incohérence entre l'utilisation de roue en V et le remplissage par l'epoxy (au passage tu peux passer à bien moins d'epoxy 10% si tu as un bon malaxeur 12-13% si c'est moins bon)

à budget égal je pense que je ne mettrais pas d'epoxy (éventuellement un béton faible retrait ou un truc du style) mais j'opterais pour des petits rails supportés.

En petite remarque sur ton dessin j'essaierai de centrer un peu plus l'appui de la poutre par rapport à des roulements (en gros ta broche va sortir du rectangle des appuis dans ta configuration)
A part ça, structure simple, relativement simple à réaliser, ça me parait bon :)
 
P
Pierre Desvaux
Ouvrier
11 Novembre 2014
334
Bourgogne
  • Auteur de la discussion
  • #6
Incohérence.... tu veux dire que l'époxy, c'est cher, et que donc, si je suis prêt à payer pour l'époxy, je devrais dépenser encore plus pour des rails supportés ? A voir... En tout cas, l'idée du béton est aussi une bonne idée!

Pour le placement de la poutre en Y, tu veux dire que la broche devrait être à l'intérieur du plan défini par les roulements avant sur l'axe X, sinon, il y a un bras de levier ?
 
C
cr-_-
Compagnon
29 Septembre 2009
832
FR-31 Plaisance du touch
Incohérence oui c'est que le béton epoxy est un très bon matériau mais dont l'utilisation sera plombé par les guides linéaires
C'est pas dépenser plus juste remplacer l'epoxy par des guides de meilleure qualité et éventuellement remplir d'epoxy plus tard si le budget le permet et si tu en éprouves le besoin

Pour la poutre c'est exactement ça
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
4 Octobre 2016
1 281
Bonjour,
Beau projet !
Lors de l'étude de ma fraiseuse j'ai interrogé des fabricants de produits bétons pour réaliser une charge dans mon bâti :

http://www.usinages.com/threads/etude-dune-fraiseuse-cn-3-axes-pour-metaux-en-gros-tubes.95198/page-26#post-1125037

Le produit retenu est très facile à se procurer, c'est un béton à scellement sans retrait et d'un prix très raisonnable :
De marque Parexlanko, deux versions du produit
- Clavexpress 705 granulat de 2mm
- Clavexpress 708 granulat de 10mm
Les deux sont faciles à se procurer chez les marchands de matériaux de construction.
Un sac de 25kg, près à l'emploi, à environ 22€ fourni quelques 13 litres de remplissage ayant une densité de 2 une fois sec.
Ces produits n'ont aucun retrait lors du séchage.
 
P
Pierre Desvaux
Ouvrier
11 Novembre 2014
334
Bourgogne
L'epoxy (avec durcisseur), revient à 35 € pour 1,3 litres (on peut sans doute trouver moins cher). Si on mélange à 1/10 avec du sable, on peut donc faire 13 litres. A comparer avec les 22€ du béton, c'est plus cher, mais pas tant que cela... A voir... Merci en tout cas pour la référence.
 
G
gaston48
Compagnon
26 Février 2008
9 082
59000
Bonjour,
Oui il suffit de dimensionner pour compenser le plus faible module Young. cela procure une fausse
impression de massif et ne résout pas un problème majeure qui est la rigidité à la compression des
assises, "du ballast". Il faut quand même finir par associer un peu de métal (pouaaaa) au bois sous forme
de cornières de roulement ou autres.
Sur le tube en acier, en revanche, on peut même directement rouler dessus !

Les deux sections en dessous, l'une en bois, l'autre en acier. même rigidité, même masse linéaire.
Celle en acier: par exemple un tube carré de 80 x 80 x 3 à 16 euros la coupe d' 1 mètre pour un particulier.

Quand à l'amortissement, le remplissage des corps creux avec du sable sec est très efficace et
employé depuis toujours dans les montages optique, même dans les cloisons d'enceinte de HP en bois.
Je ne suis pas adepte systématique d'Eiffel, une charpente en lamellé collé est très rationnelle, ne serait que
pour le tenu au feu, portée, les aspect ponts thermique etc ... mais là ...

inertie.jpg
 
Dernière édition:
P
Pierre Desvaux
Ouvrier
11 Novembre 2014
334
Bourgogne
Voici une version plus compacte et encore plus simple. Parce que, j'ai oublié de le dire, il va falloir que la chose soit belle, également, c'est très important, la beauté... :wink:





 
sebastian
sebastian
Compagnon
3 Mars 2010
2 583
92
Tu as élargi les montants du portique pour que l'axe de la broche soit + d'aplomb / moins déporté avec les poulies en V, ce qui est mieux pour la répartition des efforts.
Avec cette nouvelle approche de montants, il va falloir bien étudier les transmissions et emplacement des moteurs.
Il faut t'y pencher dés maintenant.
 
P
Pierre Desvaux
Ouvrier
11 Novembre 2014
334
Bourgogne
Pour la motorisation en x (les poutres rouges), je pensais mettre les courroies entre les deux cornières, les faire rentrer dans la poutre du portique, et les moteurs placés verticalement à l'intérieur de la poutre du portique, avec une porte à l'arrière pour y accéder (à voir pour l'ergonomie, s'il faut changer la courroie, etc).

Pour l'axe en y (le portique), le moteur pourrait être à la verticale, sur un coté de la planche jaune verticale, et la courroie entre les deux cornières.

Le décrochement, à l'avant, sur la base grise, c'est pour pouvoir usiner des pièces à la verticale, fixées sur le bord (par exemple, faire des queues d'aronde ou une mortaise sur le bout d'une planche).
 
P
Pierre Desvaux
Ouvrier
11 Novembre 2014
334
Bourgogne
Les cogitations se poursuivent...

Voici l'ensemble à peu près terminé, avec le portique et l'axe z.

A noter le système qui permet de régler finement la position des roulements en V sur les cornières. Habituellement, sur ce type de système, la roue est fixée sur un axe, lui-même boulonné directement sur la planche verticale. Pour la partie réglable, c'est un simple trou oblong, et on sert bien quand on a trouvé la bonne position.

Bien évidement, c'est très rudimentaire...

Je vais donc fixer la roue en V sur un axe lui même pris dans une chape (une cornière en U). De ce fait, l'axe est pris des deux cotés, sans risque de cisaillement. Cette chape est inserrée dans une gouttière, et un système de vis poussantes/tirantes. On a alors un réglage fin de la position de la chape, donc des roulements.

Ce n'est pas de la haute mécanique, mais c'est mieux qu'un simple bricolage...







 
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