CNC en profilés Alu

Bonjour,

nouvellement inscrit, j'écume tout de même ce forum depuis 2 ans, même si je le trouve houleux de temps en temps il n'en constitue pas moins une source d'info très intéressantes.

Une petite présentation pour commencer :

Je suis retraité, basé à Pornic (Loire Atlantique) depuis peu ; ma passion les simulateurs de vols, c'est ce qui m'a amené à la CNC ; je construis depuis un peu plus de 3 ans un simu d'A320 (ou plutôt 1/2 A320, pour des raisons de place il n'y a pas de copilote), avec en option de base de réaliser au maximum par moi-même ; pour ceux que cela intéresse, cf le forum opencockpit, pseudo "A320 hérétique".

J'ai une petite cnc badog, qui m'a servi pour découper et graver tous les panels (plexi), ainsi que les manettes de gaz (plexi, mdf, alu), le sidestick (idem), les divers poussoirs lumineux (les korrys), et quelques autres instruments.
Mais cette machine présente une surface de travail (180x240) contraignante, c'est pourquoi j'ai décidé d'en construire une nouvelle un peu plus grande, toujours pour usiner mdf, plastiques divers et alu, à l'exclusion de l'acier et autres métaux durs.

Pour résumer :
- portique mobile
- course : 540x370x120
- broche : j'ai une kress 1050, je commencerai avec ça
- axes supportés diam 20 mm pour les 2 X et Y, je viendrai peut-être plus tard à des rails prismatiques
- rails prismatiques 20 mm pour le Z
- 4 vis à bille diam 20 mm
- moteurs Nema 23, couple de maintien 3Nm, alimentés sous 48v
- Mach 3, controleur HY-JK02 et drivers M542

Le choix des matériaux de construction est contraint par mes compétences et mon outillage, tous 2 plus que modestes, et c'est donc :
- structure en profilé alu 80x80 et 80x160
- Alu (AU4G) 15 et 20 mm

Mon outillage électrique a été principalement la scie sauteuse, une ponceuse à bande et une petite ponceuse circulaire fixe, ainsi qu'une perceuse à colonne Boch (gamme verte).

Je me servirai de la machine pour ensuite l'améliorer, tout en restant sur les mêmes besoins ; l'important pour moi était d'arriver à une première mouture.

Mes fournisseurs ont été principalement :
- MOTEDIS pour les profilés, ainsi que les rails cylindriques - vraiment très bien, coupes très précises.
- EX-MACHINA devenu UTILOUTIL pour les vis et leur paliers, et les rails prismatiques - fournisseur DESASTREUX, première livraison au bout de 1 mois, manque une pièce sur un pallier, les 2 grandes vis tordues (faux rond de 5/10 et 10/10 mm sur moins de 60cm), retour pour les redresser, re-envoi, vis toujours tordues, retour pour remplacement, re-envoi, une des vis OK, l'autres hors tolérances (35/100 mm de faux-rond), puis les roulements obliques des paliers avec un jeu axial de plus de 5/10 mm (15/1000 me semble une limite), retour, le fournisseur me re-envoie des roulements droits en m'expliquant que ça ira, retour, re-envoi de roulements obliques avec toujours le même jeu, avec à chaque fois des semaines de délais, en tout près de 5 mois. Et pour conclure, me propose de me rembourser les roulements, mais il faut que je retourne également les paliers, ce qui équivaut à démonter la moitié de la machine ... Dommage, un fournisseur français (de matériel chinois).
- E-bay (plusieurs fournisseurs, je ne me souviens plus lesquels car j'avais acheté ces matériels pour ma précédente CNC) pour l'électronique et les moteurs, pas de pb, manque simplement les datasheet, j'y reviendrai.
- Otelo pour la visserie et l'outillage - OK, rapide.
- Blockenstock pour l'alu - bien, rapide.
- Ironwood pour la table à rainure - bien, un peu long à livrer.
- Conrad pour les babioles électriques - OK, rapide.

Je viens de terminer la machine, tout tourne, les premiers tests sont pour dans qques heures !

Une petite photo tout de même :

Voilà pour un premier contact, je reviens après les premiers essais, avec quelques questions et demande de conseils.

Très bonne année à tous.

Michel

Alors, pour les chaînes à cable, oui, c'est pas top.
En haut, si j'ai assez de longueur de cable, ce sera évidemment mieux derrière, je vais regarder ça.
Sur les côtés, 1) je me suis trompé à l'achat, j'ai acheté un diamètre de courbure alors que c'était un rayon, et donc je ne peux pas plus courber la chaîne, mais surtout 2) si je descends la chaîne, je vais augmenter la largeur de la machine, car là, juste en dessous, il y a la vis à bille ... Dommage, car oui, la chaîne va gêner.
Michel

@CNCSERV, si je dispose la courbure à l'arrière, pour le coup les chaines vont largement déborder derrière quand le portique sera en position reculé ? je n'ai pas de recul

@calagan57 :
- pour la gravure, oui, c'est bien ça, et je plonge à 2 ou 3/10 mm.
- pour les fournitures, oui, évites les ennuis ...
- pour le détail de la construction, je me range résolument dans la catégories des noobs comme toi ! mais bon, je t'assure qu'avec de l'obstination et un minimum de matériel on finit par y arriver ; parfois (et même souvent) des passages difficiles, mais il y a presque toujours une solution.

Voilà qques images qui parlent d'elles-mêmes :

- outillage de base :





- et un peu recours à une petite fraiseuse Proxxon, on peut s'en passer :


- début des opérations : montage du chassis, profilés 80x80 et 80x160




- puis présentation des rails cylindriques (des TBS20, chez Motedis, pour un écartement des perforations correspondant à l'espacement des rainures du profilé)


- grosses scéances de découpes alu 16 et 20 mm, scie sauteuse (5mm à la minute !), ponceuse à bande puis ponceuse à disque, précision finale 1/10 mm partout.



- préparation des flans du portique


- préparation des supports des patins des 2 axes des X



- montage des patins des X sur leurs supports


- fin du montage du chassis, et présentation du portique sur les 2 supports des patins des X


Bon, ça sature chez mon hébergeur d'images, suite au prochain numéro ...

Michel

Poursuivons :

- préparation du chariot des Y


- pose des rails et de la vis du chariot des Y


- montage vis et patins Y sur le portique


- montage du chariot des Y sur le portique


- préparation du support moteur des Z


- fixation du support moteur et du moteur des Z


- préparation des supports pour les patins Z


- montage des supports pour les patins Z


- préparation du chariot des Z


- montage du chariot des Z


- préparation des supports des moteurs des X


- montage des supports des moteurs et des moteurs des X


- préparation des supports pour les écrous des vis à bille des X et Y


- installation des vis des X et fixation temporaire des supports des écrous des vis des X


- installation des chaines


- préparation du perçage de la table rainurée


- pose du plateau


A partir de là, démontage complet, il faut sortir pieds à coulisse, comparateur, équerres, règles, clinquants calibrés, et procéder à tous les réglages ; j'ai choisi la table rainurée comme référence (provenance Ironwood, qui importe d'Allemagne, la table arrive avec feuille de mesure de la planéité et sa géométrie est en fait ce que j'ai de mieux en matière de planéité et d'orthogonalité) :
- parallélisme du portique à la table selon les X
- parallélisme du rail de référence X au bord de la table
- parallélisme du second rail X au rail de référence X
- pose portique, 2 rails Y dans le même plan vertical
- parallélisme du rail Y supérieur à la table
- perpendicularité des Y aux X
- perpendicularité du rail de référence des Z à la table (dans le plan vertical des Y)
- parallélisme du second rail des Z au rail de référence des Z

Il faut également fixer définitivement les supports des écrous des X et Y, ce qui au regard de ma conception me donne qques sueurs froides, car les vis de réglages en hauteur sont inaccessibles ; je trouve tout de même une astuce, mais il faudra que je change ça.

Ces opérations de réglages sont très longues, il faudra en particulier que je peaufine la perpendicularité des X et des Y, mais je compte là sur les 2 vis à bille et les contacts de homing des X (contacts que je n'ai pas encore montés, mais qui permettront de recaler la machine à chaque homing - en particulier si perte de pas).

Puis la partie électronique :
- câblage du boitier de contrôle, je rajoute un 5ème driver au cas où ...



- le boitier terminé


- préparation de la connectique moteur


- câblage de la machine ; là, c'est ballot, j'ai bien compris qu'il faudra que j'inverse le montage des chaines latérales, courbure vers l'arrière, mais ça va m'obliger à reprendre tout le câblage (longueurs des câbles ...)

Plus d'image, ça semble bloquer à 20 ??

Bon la machine est terminée (enfin presque, il reste quelques babioles, les contacts homing/fin de course, et quelques améliorations, des protections autour du plateau, ...)

Voilà, du coup, avec tous les plantages de hostingpics, j'ai pris du temps pour récupérer toutes les images et n'ai pas encore eu le temps de tester cette bestiole !

A bientôt pour mes questions.
Michel

Bonjour Locailla,

ton projet est ambitieux !

Sur ma machine, j'ai choisi des moteurs pàp (je ne connais pas encore les servomoteurs, j'y viendrai si besoin de plus grande vitesse).
J'ai acheté très tôt les moteurs, sans bien avoir analysé le sujet, ni fait les calculs précis ; je me suis basé sur le couple de maintien (en l'occurrence 3Nm), ce qui est un raccourci un peu léger ...
Puis en cours de conception, j'ai quand même fait les principaux calculs de rdm (uniquement en mode statique, là aussi c'est un peu court, mais c'est déjà ça), pour m'assurer de la rigidité du chassis et du portique, et vérifier les ensembles moteurs/vis.
Pour les moteurs, je n'ai hélas pas trouvé les courbes caractéristiques de mes moteurs (e-bay c'est pas cher, mais ...) ; j'ai donc dessiné une courbe de couple typique que j'ai ajustée en fonction de ce que je savais de mes moteurs, j'ai calculé le couple nécessaire pour mouvoir le portique (il pèse comme toi environ 30 à 35 kg) et contrer les efforts de coupe (alu - j'ai compté très très large, de mémoire 50 kg) en fonction de la vis à bille (diam 20 mm, pas de 5), et vérifié que je pouvais atteindre les 1000 mm/mn.
Et j'ai constaté, ouf, que les moteurs semblaient largement dimensionnés.

D'ailleurs, à propos de calculs, je vois ton schéma, je trouve que les flans du portique sont peut-être un peu légers : ils doivent supporter les efforts de coupe, mais également l'inertie du chariot des Z quand tu changes des sens sur l'axe du portique ; avis d'un non spécialiste !

N'hésites pas à poser tes questions.

Michel

Bonjour,

premiers essais de la machine, je voudrai vos avis :

Il s'agit des supports pour les contacts homing sur la base ; les pièces sont à tailler dans de l'alu 2017, 5 mm épaisseur.
J'ai retenu les paramètres de coupe suivant :
- fraise carbure diam 3 mm 2 lèvres (je n'ai pas de lub, et pas encore installé le compresseur pour souffler)
- vitesse rotation 10200 trs/mn
- avance 600 mm/mn
- profondeur de passe 4/10 mm

voilà ce que ça donne :


ça passe comme dans du beurre, les copeaux me semblent bien, le bruit me semble aussi très bien, à peine une très légère vibration quand on pose la main sur la broche, portique et base bien rigide.

Les 2 pièces terminées, un peu plus de 20 mn de fraisage (les pièces mesurent 75x110) :



Vérifications des cotes, -3/100 mm sur 75 mm :



Etat de surface des champs :



A ce stade, j'ai 2 questions :
1) Que pensez vous de mes paramètres de coupe, si je veux aller plus vite vaux-t-il mieux augmenter la profondeur de passe ou l'avance ? (la kress ne peine absolument pas, à la fin du travail elle est froide)
2) J'observe sous l'éclairage qui va bien que la tranche oblique présente de très légères ondulations - ça se voit sur la photo, vers le bas - et ça se sens au toucher ; très léger, en mettant un réglet contre la tranche, si on cherche le défaut on le voit mais impossible de glisser une cale 5/100 ; quelle est la cause de ce défaut, et comment y remédier ?

Ceci dit, je suis super content du résultat, au moins aussi bien que j'espérai ; j'étais en particulier inquiet du fait de l'emploi de profilés alu pour le chassis, mais là, je suis pleinement rassuré, et comme je n'ai absolument pas l'intention d'attaquer de l'acier ...

Merçi pour vos réponses
Michel

@Stan, merçi.

pour ce qui concerne la profondeur de passe, je suis perplexe ; autant je comprends bien vitesse de rotation et avance, les chiffres constructeurs, les formules, les retours d'expérience sont là, je suis à l'aise avec l'approche ; mais pour la profondeur, quelle méthode rationnelle pour la déterminer ? beaucoup plus flou, les conseils partent dans tous les sens, je comprends bien que la fraise, la broche, la machine, tout cela rentre en ligne de compte, mais je cherche tout de même une approche un peu rigoureuse ...

Ma broche peut tourner de environ 5000 à 25000 trs/mn, j'ai déjà essayé sur ma petite cnc précédente avec une fraise HSS de 5 à 5000 trs/mn avec des passes de 2/10, je n'ai pas noté de faiblesse particulière concernant le couple ; donc si, je peux encore jouer avec tous les paramètres ; donc retour à la case précédente, la profondeur ? je touche à rien d'autre ou je modifie l'avance et/ou la vitesse de rotation ?

Pour la passe de finition, tu as pu constater que je n'ai rien d'un spécialiste, alors non, pas de passe de finition particulière, j'ai juste programmé dans cambam que je travaillais en "finition" plutôt qu'"ébauche", mais je n'ai jamais regardé dans le code comment cela se traduisait.

Et oui, c'est une fraise spéciale alu, origine cncfraise (jusqu'à présent j'achetais chez otello, j'ai voulu essayé autre chose).

@Sébastian, elles sont bien tes pièces !

je fraise en opposition, je vais essayé en avalant. Il faut dire que jusqu'à présent, sur ma précédente petite machine, je soufflais en même temps, pour bien évacuer les copeaux du fond de la saignée ; je vais d'ailleurs reprendre la méthode.

Pour info, c'est bien également de l'AU4G que j'ai utilisé.


Mais en fait, j'ai comme l'impression que le petit défaut que je constate n'est pas du à la fraise et aux caractéristiques de l'usinage, je me suis demandé s'il ne s'agissait pas d'un défaut de linéarité des vis : en effet, le défaut n'est absolument pas présent sur les découpes "verticales" et "horizontales", là où une seule coordonnée bouge ??


Merçi pour vos précieux avis.
Michel

Sébastian,
Mêmes paramètres moteur sur les 2 axes.
Pas de jeux, j'ai changé les roulements obliques chinois par du british sur tous les paliers fixes, le jeu éventuel est inférieur à ce que je sais mesurer ! en revanche, les écrous des vab ne sont vraisemblablement pas chargés ? mais je suis dubitatif, car rien ne bouge même quand je secoue très sévèrement !
Je vais faire un essai en avalant.
Le pb que j'ai rencontré avec la lub au pétrole, c'est que ça agglomère les copeaux, qui du coup ne sont plus évacués par le soufflage (il faut dire que je dois souffler à tout casser à 2 bars ...).

Quand à la seconde fixation pour la broche, tu as forcément raison, je vais faire ça, il me semble avoir vu qque-part une modélisation CAO de la kress ; si d'ailleurs qqu'un avait ça sous la main ...

Michel

@STAN,

merçi pour tes explications, même si je reste un peu sur ma faim, à savoir : si j'augmente nettement la profondeur, dois-je laisser les autres paramètres tels quels, ou faut-il par exemple que j'augmente la vitesse de rotation (au regard de la fraise, je pourrai vraisemblablement tourner plus vite ...).

En tous les cas, je retiens que je devrai plutôt compter en mm qu'en 1/10 mm ; et je comprends bien la problématique de la rainure : quitte à aller moins vite, une solution ne consiste-t-elle pas à remplacer la simple rainure par une poche légèrement plus large que la rainure ?

Quand à l'"avalement", je viens d'essayer :
Je n'ai pas noté de différence quand au comportement de la machine, si ce n'est peut-être un mouvement encore plus fluide ; voilà le résultat :



Difficile de faire la différence, surtout sur la photo (j'ai des progrès à faire !) ; j'ai l'impression que c'est mieux, je ne vois plus les ondulations, mais je sens toujours un petit qque-chose au toucher ; au niveau précision il ne me reste plus que 15/1000 d'écart. De toutes les façons, à mon niveau de besoin, je cherche vraiment la petite bête.

Je vais poursuivre d'une part en essayant avec une fraise 3 mm 1 lèvre, et d'autre part en plongeant plus ! Stan, tu auras surement une fraise sur la conscience .

A +
Michel

Merci pour tous ces conseils, voilà de multiples essais à conduire.

@sebastian : bien compris pour la passe de finition, entre 0.05 et 0.1 mm. Et oui, fraise de finition, lisse.

@STAN : ok, tous les paramètres fixes et j'augmente la profondeur petit à petit.
Et je n'avais vraiment pas du tout pensé à réduire suffisamment l'accélération pour pouvoir travailler sur la vitesse au chrono, je vais essayer ça, ça me semble très astucieux (même pas besoin du chrono, Mach3 affiche la vitesse instantanée) ; mon BAU ne coupe que les pàp.
Pour le second support de la broche, je ne pense pas avoir de difficulté à usiner une telle pièce, je me souviens avoir vu que le profil de la Kress est constant tout le long de la broche, et est constitué de formes géométriques simples ; au pire, je conserve ta solution, mais ça me chagrinerait d'avoir un collier de serrage sur ma belle machine .

@vince, pas de pb pour passer à 6 mm en contournage, j'ai des pinces jusqu'à 10 mm, mais pour une découpe en rainurage, dommage de ne pas rester en 3 mm ? Ou alors je fixe la tôle mais aussi la pièce elle même, et je rainure sans attaches avec une fraise de 3, puis je retire la tôle autour de la pièce tout en la conservant immobilisée, et je termine en contournant sur toute la hauteur avec une fraise de 6 ?

Bonne fin de soirée.

Michel

Bonjour,

@lublub, je ne comprends bien ce que tu veux dire : attaquer par le dessous de la fraise ça veut dire descendre en plongée ? et dégauchir la broche ? (elle est plutôt bien orthogonale à la table, d'ailleurs sur la tranche, il n'y a pas de trace mesurable, ni au toucher, entre les plans de fraisage successifs).

@patoche, en effet la kress emmène une fraise de 5 ou de 6 dans l'alu sans aucun pb, j'ai déjà même du surfacer avec une fraise de 30 (dans du mdf, certes !).
Pour le fichier CAD, oui, c'est là que je l'avais vu, mais je n'avais pas réalisé que c'était du CATIA, et là, je suis sec ! et sur le pdf, pas de vue en coupe, c'est ballot ; ça se complique, j'ai toujours la solution de Stan, mais pis aller ...

Michel