CNC : par quoi commencer

  • Auteur de la discussion JKL
  • Date de début
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
  • Auteur de la discussion
  • #1
Pour commencer à dessiner une CNC 3 axes, il faut déjà établir quelques données chiffrées. Les premières qu'il faut se fixer, sont les courses sur les 3 axes X, Y, Z que l'on peut appeler : Cx, Cy, Cz.
Par convention on appelle l'axe X celui, horizontal, qui est sur le portique. L'axe Z est lui vertical et fixé sur le chariot de l'axe X. L'axe Y est donc matérialisé par le mouvement d'avant/arrière soit d'un portique soit d'une table. Plaçons nous dans la situation où il s'agit d'une table mobile et commençons par calculer ses dimensions B et C en se portant sur le schéma ci-joint. B doit avoir pour valeur minimale la course en Y. Afin de pouvoir brider correctement à son pourtour notre ouvrage, on va écrire :
B = Cy + 5 à 10 cm. De la même façon on a : C = Cx + 5 à 10 cm.
Pour positionner les patins des guidages linéaires, je me réferre au calcul qui m'a été donné par un fabricant de marbres en granit utilisés en optique. Pour qu'il ne fléchisse que du minimum sous son propre poids il nous est dit que les distances entre les points d'appui ( ici il s'agit du centre des patins ) doivent être égales aux dimensions du marbre x 0,554 ( on est libre de prendre une autre approche ; mon dessin est à l'échelle ). Dans ces conditions on a : E = B x 0,554 et D = C x 0,554
La dernière dimension importante à déterminer, c'est A qui vaut la moitié de la course : A = Cy / 2.
Sur le dessin l'écrou a été placé près d'un bord du plateau aussi la vis pourrait être bien plus courte que représenté. Toutefois, de mon point de vue, en lui donnant la longueur indiquée, le surcoût est largement compensé par le fait que l'on peut , avec des guidages linéaires cylindriques supportés et douilles à billes, faire des pièces d'extrémité (comme il est illustré sur la photo jointe) l'élément de fixation commun à la vis et aux extrémités des barres cylindriques. En usinant à la fois ces 2 pièces en les supperposant, on peut assurer à coup sûr, un parfait parrallélisme des 3 éléments. Il va de soi que sous chaque rail est placé un longeron et les deux vont participer à la structure du chassis qu'il suffit de compléter maintenant que l'on a une base correcte de départ.

DSC00469.JPG


Dimensions1_CNC.jpg
 
assurancetourix
assurancetourix
Compagnon
17 Oct 2008
941
rennes
un seul mot = super !!
 
phil916
phil916
Compagnon
22 Août 2007
5 603
Le pays du Comté
Bonsoir,

Je dois dire que je suis impressionné par la qualité de tes participations "récentes" JKL, apparemment tu es comme le bon vin :wink:

Pour apporter de l'eau à ton moulin avec un peu d'histoire (j'ai découvert ça dans le cadre de mon apprentissage du grattage)
la répartition idéal des supports pour minimiser la flexion d'un objet sous son poids a été étudié par l'astronome/mécanicien George Biddell Airy, on parle des "points Airy".

Il a conclu que le minimum de flexion s'obtenait en plaçant symétriquement deux supports séparés des 5/9ième de la longueur (0,555....)
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
  • Auteur de la discussion
  • #4
phil916 a dit:
Bonsoir,

Je dois dire que je suis impressionné par la qualité de tes participations "récentes" JKL, apparemment tu es comme le bon vin :wink:

Pour apporter de l'eau à ton moulin avec un peu d'histoire (j'ai découvert ça dans le cadre de mon apprentissage du grattage)
la répartition idéal des supports pour minimiser la flexion d'un objet sous son poids a été étudié par l'astronome/mécanicien George Biddell Airy, on parle des "points Airy".

Il a conclu que le minimum de flexion s'obtenait en plaçant symétriquement deux supports séparés des 5/9ième de la longueur (0,555....)
En astronomie du moins pour le dernier grand télescope européen au Chilli, on a choisi d'utiliser au contraire une dalle de zerodur "trop peu épaisse" et on a placé à bon escient des vérins - les premiers essais furent faits avec des moteurs piézoélectriques - et on optimise la déformation du miroir pour obtenir la meilleure image possible. Le plus gros problème en astronomie c'est la turbulence atmosphérique qui provoque des variations de l'indice de réfraction de l'air et cela trouble les images.
 
D
Dumnac
Nouveau
26 Jan 2010
18
Merci JKL pour ton aide :wink: .

Ca n'a plus de rapport avec la disposition du guidage mais j'aurais voulu savoir à partir de quelle course en x l'ajout d'une deuxième vis à bille devient nécessaire ?

J'ai lu plusieurs post où il est conseillé d'en mettre deux car des problèmes pourraient survenir lors d'un usinage en bout de course. Quelle sont ces problèmes exactement ? effort trop important sur les guides ?
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
  • Auteur de la discussion
  • #7
Dumnac a dit:
Merci JKL pour ton aide :wink: .

Ca n'a plus de rapport avec le guidage mais j'aurais voulu savoir, selon toi, à partir de quelle course en x l'ajout d'une deuxième vis à bille devient nécessaire ?
Moi je ne vois pas d'intérêt à mettre deux vis à billes SAUF lorsqu'on veut déplacer un élément qui est plus large que long. Relis l'exemple d'Ordinerf avec la tablette pour PC ou les tiroirs de commode.
Il faut préférer des plateaux rectangulaires avec des proportions du style de mon dessin : longueur 12 cm largeur 8 cm. C'est un principe général en mécanique qui régit les guidages linéaires. L'élément qui coulisse doit être plus haut que large dans un rapport minimum de 1,5 et 2 c'est encore mieux (piston dans son cylindre). La limite extrème c'est le rapport 1 mais il ne faut pas s'étonner si ça s'arqueboute. Cette notion est généralisable à nos guidages de CNC. Regardez la longueur des douilles à circulation de billes par rapport au diamètre de la barre cylindrique. Cette proportion est à généraliser. C'est ainsi que lorsqu'il s'agit d'un portique comme ce principe ne peut pas être appliqué, c'est pourquoi il est si impératif "de tirer/pousser sur les deux jambes à la fois" . Accessoirement cela augmente très sérieusement la raideur dans la liaison vis/guidages linéaires.
Si la course est très longue ce qu'il faut c'est minimiser la longueur de la vis ( à l'inverse de mon montage sur mon dessin ) voire augmenter son diamètre pour qu'elle ne fléchisse pas sous son propre poids voire qu'elle ne flambe sous l'effort. Par contre il faut veiller aussi aux vitesses critiques pour les vis à billes et éventuellement envisager de faire tourner l'écrou et non la vis mais il y a du boulot pour le faire bien.
 
D
Dumnac
Nouveau
26 Jan 2010
18
ok, merci pour ta réponse clair :wink: . j'attaque mes dessins. J'ouvrirais un topic pour vous montrer ça...
 
D
Dumnac
Nouveau
26 Jan 2010
18
Je compte m'inspirer de la V4 d'aerofun.be, vu qu'elle est cité pas mal de fois comme exemple.

Mais si je suis bien, puisque l'élément à déplacer est plus large que long, il lui aurait fallu une vis à chaque extrémité, non ? :

 
Fred69
Fred69
Compagnon
2 Déc 2008
4 329
F-69 sud-ouest Lyon
Sauf qu'au niveau contreventement ça me parait un peu léger. Il faudrait prévoir un renforcement de chaque montant.
Je m'interroge aussi sur la méthode pour fxer les rails (THK ?) sur les profilés alu. Si les profilés alu ne sont pas droits, comment ça se passe ?
 
C
coet
Apprenti
17 Jan 2010
132
nord est
bon courage pour ton projet et fait nous suivre ca
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
  • Auteur de la discussion
  • #12
Dumnac, est ce que cette photo est celle de ta machine ou celle du site aerofun ? Si c'est celle de ta machine tu peux continuer comme ça et si tu as des problèmes de translation il sera temps de mettre une deuxième vis.
Fred69b, moi non plus je ne fixerais pas les rails des guidages linéaires directement sur les profils d'alu ; je placerais un étiré d'acier entre les deux.
 
D
Dumnac
Nouveau
26 Jan 2010
18
coet a dit:
bon courage pour ton projet et fait nous suivre ca
Merci :) je me documente encore un peu et je vous exposerais mon projet.

@JKL : C'est une photo de la V4 d'aerofun.
 
O
ordinerf
Compagnon
15 Fev 2008
3 990
aube
on m'avait caché ce sujet :smt089
 
ellogo67
ellogo67
Compagnon
14 Avr 2010
2 209
Soufflenheim - Alsace
Bonjour,

effectivement, très intéressant. Merci. :-D

Ellogo67 :wavey:
 
dh42
dh42
Compagnon
4 Sept 2009
5 849
Près de St Etienne (42)
Bonjour à tous

Bonjour JKL

Très intéressant ce schéma ; aurais tu également quelques conseils de ce genre pour l'architecture du guidage du portique (X) ?

J'aurais également quelques questions auxquels je n'ai pas trouvé de réponses claires.

Les guides ronds supportés sont ils uniquement réservés à une utilisation "à plat" (axe Y) ou peut on les utiliser sur le portique et le Z ? si oui, quel est l'intérêt des non supportés.

En dehors du prix, quels sont les critères qui déterminent si l'on doit utiliser des guides ronds ou des guides linéaires ?

Voila ce que je veux dire par guide linéaire ; je ne sais pas si c'est la même chose que ce que l'on appelle patin INA.

Guides linéaires

Et enfin, si tu devais choisir entre les guides ci dessus (probablement Chinois) et un guidage "maison" à base de roulements sur barres acier (fraisées mais non traitées/rectifiées) que préfèrerais tu ? (toujours sans tenir compte de l'aspect financier), sachant que ma machine sera probablement entièrement en acier mais faite pour usiner du bois (pas du balsa :wink: )

++
David
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
  • Auteur de la discussion
  • #17
Dh42, les réponses aux questions sont claires en général si le rédacteur maitrise sa langue mais elles ne peuvent pas être "tranchées" car à un problème il y a la plupart du temps plusieurs solutions. C'est à chacun de choisir la sienne et de la mettre en application "selon les règles de l'art" et c'est là qu'un forum comme celui-ci a tout son sens car ceux "qui sont passés par là" peuvent mettre en évidence telle ou telle difficulté qu'une solution comporte et non une autre.
Les guidages linéaires sont de plusieurs types et on les choisit en fonction de l'application mais les amateurs choisissent eux AUSSI en fonction de leur porte-monaie ( un professionnel est pas regardant au prix -seule la finalité prime - car en fin de compte c'est le client qui paye ) Donc il faut se souvenir qu'il y a des guidages linéaires dans tous les types dont certains sont utilisés pour de la manutention d'objets et d'autres pour un travail plus précis comme le réclament les machines-outils. Les rails cylindriques et douilles à circulation de billes appartiennent à la première catégorie et les rails prismatiques avec patins à circulation de billes se partagent entre les deux catégories et leur prix s'en ressent évidemment.
Donc c'est à chacun de faire son choix sachant qu'il y a encore d'autres guidages linéaires. Tout est affaire de compromis donc pas encore de réponses tranchées.
A moins d'utiliser des guidages conçus avec des rails prismatiques et des galets appropriés - mais dont le prix est élevé aussi - toutes les solutions avec des roulements à billes sont des bricolages amateurs - certes cela peut parfaitement convenir à certains ou dans certains cas - mais il faut bien étudier si le rapport qualité/prix est si bien que cela en fin de compte.
Pour un amateur je donne le conseil d'être patient et d'acheter à l'occasion des guidages sur ebay auprès des "démolisseurs/récupérateurs d'usines" aux USA surtout mais il est clair que cela devient de moins en moins avantageux à cause de la parité dollar/euro et du montant des FdP.
Mais là encore tout est possible en bonne connaissance de cause selon le cahier des charges. En général toutefois on voit ici des gens beaucoup trop pressés de posséder leur CNC et du coup leurs achats sont discutables. Construire une CNC n'a rien à voir avec la frénésie ambiante de consommation.
 
P
pascalp
Compagnon
30 Août 2007
1 080
Perpignan
Juste pour info.
Il existe des solutions "roulement à bille" pro.
DualVee

Ce n'est pas une solution qui concurrence la précision potentielle d'un système à circulation de bille. Mais elle offre d'autres avantages. Autre solution pour un autre cahier des charges.

Le prix n'a rien à voir avec celui des roulements de roller, dommage. Et je n'ai pas encore trouvé un fournisseur pour les rails.
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
  • Auteur de la discussion
  • #19
pascalp a dit:
Juste pour info.
Il existe des solutions "roulement à bille" pro.
DualVee

Ce n'est pas une solution qui concurrence la précision potentielle d'un système à circulation de bille. Mais elle offre d'autres avantages. Autre solution pour un autre cahier des charges.

Le prix n'a rien à voir avec celui des roulements de roller, dommage. Et je n'ai pas encore trouvé un fournisseur pour les rails.

Tu n'as pas bien lu ce que j'ai écris :
A moins d'utiliser des guidages conçus avec des rails prismatiques et des galets appropriés - mais dont le prix est élevé aussi

donc je l'avais dit qu'il y a cette solution puisque je l'ai utilisée professionnellement car elle permet de faire des guidages en arc de cercle.
 
dh42
dh42
Compagnon
4 Sept 2009
5 849
Près de St Etienne (42)
Bonjour à tous, merci pour vos réponses

Pascalp merci pour le lien, et hop dans les favoris.

JKL En ce qui me concerne, il s'agit d'une utilisation semi-pro (= pour le boulot, mais pas intensive ~ 2 à 3 h / j), et en général il n'est pas dans mes habitudes de démarrer la construction de quelque chose sans avoir de plans précis. J'ai déjà une CN qui suffit pour l'instant, il n'y a donc pas d'urgence et je ne veux pas une machine "bricolée". Je n'en suis qu'à la définition du cahier des charge "grossier", d'où mes questions.

Pour l'instant voila ce que j'ai défini.

- travail du bois uniquement, mais avec de bonnes passes, donc rigidité
- course X et Y mini 400 x 600
- Passage sous portique 130 mm mini - course Z = passage + 100mm
- Portique fixe (donc avec table mobile)
- Avance en usinage: au moins 1500 mm/min (la vitesse en rapide n'est pas très importante vue la petite taille de la machine ; 2000 mm/min suffiraient)
- Matière: le plus possible d'acier
- précision 0.05 mm
- vis à billes

reste donc encore beaucoup de choses à définir ...

D'après ce que tu dis, si je comprend bien, même du matos Chinois c'est toujours mieux qu'une fabrication maison ( je veux dire sans passer par les guides comme dans le lien de pascalp). ?

++
David
 
coredump
coredump
Compagnon
8 Jan 2007
4 537
FR-06
0.05mm pour du bois? c'est un peu un canon de 75 anti-moustique.
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
  • Auteur de la discussion
  • #22
David, si tu veux un rapport qualité/prix favorable à un travail "sérieux" il y a ce fournisseur :
http://www.csr.fr

Avec le bois il faut être vigilant à la protection des guidages et des vis contre la poussière. Perso j'avais pu faire une aspiration très efficace auprès de la scie circulaire que j'ai utilisée sur ma CNC avec des guidages cylindriques supportés. Il faut pour cela prendre des douilles à billes avec joints racleurs et cet aspect élimine pour moi tout dispositif roulant sur un rail du type roulements à billes ou galets ( effet rouleau compresseur du roulement sur le rail ). Si les exigeances de qualité sont plus grandes le rail prismatique avec patins à circulation de billes surtout dans la qualité machines-outils est nettement mieux bien sûr. Cette qualité se caractérise par un nombre plus élevé de circuits de billes ( 4 je crois au lieu de 2 - de mémoire ). Ayant eu une destruction de rails cylindriques par la rouille causée par de la poussière de bois et de la condensation d'humidité ( stockage de ma CNC dans un garage après avoir été transportée en hiver un jour de grand froid ) je ne peux que préconiser de faire la dépense supplémentaire de prendre les barres en acier chromé ( pas de l'inox car perte de capacité de charge par rapport à l'acier au carbone trempé tandis qu'au contraire l'acier trempé chromé est un plus )
 
dh42
dh42
Compagnon
4 Sept 2009
5 849
Près de St Etienne (42)
coredump a dit:
0.05mm pour du bois? c'est un peu un canon de 75 anti-moustique.
Bonjour coredump.

tu trouve que c'est trop bien :shock: ; je suis plus un habitué du métal, et je trouvais ça limite acceptable.

j'effectue des incrustations ; donc usinage d'une poche et insertion d'une pièce dans la poche ; il faut quand même un minimum de précision.

je doit dire que j'ai été un peu surpris en lisant certaines doc de machines "toutes faites" comme celles de CNC shop par ex. ils n'annoncent que 0.08 en précision :shock:

++
David
 
dh42
dh42
Compagnon
4 Sept 2009
5 849
Près de St Etienne (42)
JKL a dit:
David, si tu veux un rapport qualité/prix favorable à un travail "sérieux" il y a ce fournisseur :
http://www.csr.fr

Avec le bois il faut être vigilant à la protection des guidages et des vis contre la poussière. Perso j'avais pu faire une aspiration très efficace auprès de la scie circulaire que j'ai utilisée sur ma CNC avec des guidages cylindriques supportés. Il faut pour cela prendre des douilles à billes avec joints racleurs et cet aspect élimine pour moi tout dispositif roulant sur un rail du type roulements à billes ou galets ( effet rouleau compresseur du roulement sur le rail ). Si les exigeances de qualité sont plus grandes le rail prismatique avec patins à circulation de billes surtout dans la qualité machines-outils est nettement mieux bien sûr. Cette qualité se caractérise par un nombre plus élevé de circuits de billes ( 4 je crois au lieu de 2 - de mémoire ). Ayant eu une destruction de rails cylindriques par la rouille causée par de la poussière de bois et de la condensation d'humidité ( stockage de ma CNC dans un garage après avoir été transportée en hiver un jour de grand froid ) je ne peux que préconiser de faire la dépense supplémentaire de prendre les barres en acier chromé ( pas de l'inox car perte de capacité de charge par rapport à l'acier au carbone trempé tandis qu'au contraire l'acier trempé chromé est un plus )
Ok, merci pour ces précisions.

L'utilisation de ma "gamelle" actuelle m'a sensibilisé au problème d'encrassement des glissières et vis, et je compte soigner l'aspect protection (et en plus de ça j'ai eu la stupide idée de tout bien graisser :smt075 - ). C'est vrai que de ce coté, le bois est un problème ; les copeaux ne se contentent pas de rester ou ils sont tombés mais volent partout :mad: . J'envisage même de mettre la machine "sous cloche" histoire de ne pas avoir en plus à nettoyer toutes les machines qui sont à coté !

je repose une question posée plus haut: les guides ronds supportés peuvent ils être utilisés autrement qu'à plat (pour une table/portique Y) ou peut on les utiliser sur le X et le Z ?

++
David
 
P
pascalp
Compagnon
30 Août 2007
1 080
Perpignan
JKL, j'avais lu mais pas bien lu. Jusqu'à peu "prismatique" n'était pas associé à un rail simple, dans mes neurones.

Ceci dit, je ne regrette pas d'avoir rappeler l'existence de ce système. Il me semble tout à fait approprié à une CN à bois.

Portique ou plateau mobile, c'est l'axe Z qui me semble le plus exposé aux déformations. Limiter sa course au passage sous portique est prudent.
Tu prévois une différence de 100mm entre tes outils les plus court et les plus long ou peut-être la mise en place d'un 4éme axe ?
 
dh42
dh42
Compagnon
4 Sept 2009
5 849
Près de St Etienne (42)
pascalp a dit:
JKL, j'avais lu mais pas bien lu. Jusqu'à peu "prismatique" n'était pas associé à un rail simple, dans mes neurones.

Ceci dit, je ne regrette pas d'avoir rappeler l'existence de ce système. Il me semble tout à fait approprié à une CN à bois.

Portique ou plateau mobile, c'est l'axe Z qui me semble le plus exposé aux déformations. Limiter sa course au passage sous portique est prudent.
Tu prévois une différence de 100mm entre tes outils les plus court et les plus long ou peut-être la mise en place d'un 4éme axe ?
oui, j'envisage un 4ieme axe utilisable en diviseur et en tour. (avec 2 moteurs ; PAP pour le diviseur ; Kress en mode tour)

pour les outils, je me disais que je devrais pouvoir dégager totalement une fraise de 80/100 de long avec une pièce passant au ras du portique. (usinage 3D) mais c'est peut être abusé :-D
 
coredump
coredump
Compagnon
8 Jan 2007
4 537
FR-06
dh42 a dit:
coredump a dit:
0.05mm pour du bois? c'est un peu un canon de 75 anti-moustique.
Bonjour coredump.

tu trouve que c'est trop bien :shock: ; je suis plus un habitué du métal, et je trouvais ça limite acceptable.

j'effectue des incrustations ; donc usinage d'une poche et insertion d'une pièce dans la poche ; il faut quand même un minimum de précision.

je doit dire que j'ai été un peu surpris en lisant certaines doc de machines "toutes faites" comme celles de CNC shop par ex. ils n'annoncent que 0.08 en précision :shock:

++
David
Il faut d'abord voir ce que tu veux dire par 0.05mm. C'est une précision absolue de positionnement dans le volume XYZ? Ou bien c'est la résolution de positionnement? Ou bien la répétabilité, en dehors de toute linéarité?
Par exemple sur un axe, une vis a bille classe C7, c'est déja 0.05mm d'erreur sur 300mm (max), et ca ne prends pas en compte le moteur et les supports!
Et il ne faut pas oublier que le bois ca travaille beaucoup (même le chêne corse), 0,1mm sur 100mm c'est 0,1%, hors une fibre de bois de dilate de 0.01% par % d'humidité au minimum (dans le sens de la fibre), et jusqu'a 20x plus dans le sens radial aux fibres.
 
dh42
dh42
Compagnon
4 Sept 2009
5 849
Près de St Etienne (42)
je voulais parler des cotes de la pièce à ± 0.05 par rapport aux cotes demandées.

Je croyais qu'il n'y avais pas de jeu du tout sur une vis à billes :oops:

Bigre 0.05 mm sur 300 mm c'est énorme comme défaut :shock: .. et dire que je me prends la tête avec mon combi à bois parce que j'ai un défaut de 0.05 sur 260 mm de large en rabotage !! (des heures à essayer de régler cette maudite machine de m** :mad: )

Donc si je comprends bien, il faut que je révise mes prétentions en matière de précision ?

++
David
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
  • Auteur de la discussion
  • #29
OUI un guidage fait à partir d'une barre cylindrique supportée peut être utilisée pour les 3 axes mais il faut quand même voir les directions dans lesquelles les efforts sont les mieux supportés pour optimiser le montage. Du fait qu'il manque un circuit de billes dans la douille on imagine qu'il faut y regarder de près. Mais la dimension de la barre est un facteur important. Moi je ne prendrais pas de guidages de moins de 20 mm de diamètre.
 
dh42
dh42
Compagnon
4 Sept 2009
5 849
Près de St Etienne (42)
JKL a dit:
OUI un guidage fait à partir d'une barre cylindrique supportée peut être utilisée pour les 3 axes mais il faut quand même voir les directions dans lesquelles les efforts sont les mieux supportés pour optimiser le montage. Du fait qu'il manque un circuit de billes dans la douille on imagine qu'il faut y regarder de près. Mais la dimension de la barre est un facteur important. Moi je ne prendrais pas de guidages de moins de 20 mm de diamètre.
C'est noté, merci. :wink:

Je suis en train de jeter un œil sur les pdf de CSR, en particulier sur les "monorail à billes" qui sembles disposer de racleurs. C'est très bien documenté :-D je vais avoir de quoi lire !!

Je viens aussi de voir que les barres rondes supportées se posaient/fixaient sur le support ; je pensais que c'était en une seule pièce ...
 
Haut