CNC pour usinage bois et matériaux tendres

[CreusetLab]

Bonjour

Je suis responsable d'un atelier d'insertion en menuiserie.

Notre structure polyvalente tend à coller à la charte "fablab"

Nous disposons déjà d'un graveur laser de chez trotec et prochainement d'une imprimante 3D

Notre projet concernant la construction d'une petite CNC vient d'être accepté par notre CA.

J'aimerai vous soumettre nos idées et par la même avoir de l'aide sur les choix des différents éléments nécéssaire à cette CNC

Pourquoi une CNC ?
Nous disposons d'un parc machine respectable et d'un bon panel de machines portatives (exclusivement du festool). Notre usage régulier serait de la découpe et du défonçage sur des matériaux bois et dérivés (cp, mdf...), mais aussi du pmma voir de l'alu.

Pour commencer :
Le modèle X-carve de chez inventables nous intéresse mais plusieurs questions se posent :
- l'encrassement de ses système de rails sur profil alu
- la puissance des moteurs
- l'intégration numérique dans un atelier bois (poussière entre autre)

Concernant les rails, le site igus propose des systèmes rails biens plus adaptés que ceux proposés pour le modèle x-carve.

Niveau contrôleurs : le choix d'une carte arduino est t-il tjs judicieux ?
Niveau moteur : 4 moteurs NEMA-23 (2 en X, 1 en Y et 1 en Z). Deux moteurs pour chaque rail X, est ce vrt obligatoire ?
Niveau affleureuse : on se tournerait vers une affleureuse de chez festool (OFK 500) ou un modèle de chez Makita.

Bref, je me suis inscrit sur ce forum évidement pour avoir de l'aide et pour en donner lorsque le projet sera devenu réalité.

A très bientôt.

 

[el patenteu]

bonjour et bienvenue!

Étant donner que ce sera pour un usage pro alors oubliez tout de suite les rails maison avec roulements de rollers qui roulent sur de l'alu.
Opter direct pour des rails prismatiques(hiwin entre autre).
Meme chose pour la défonceuse,les routers meme les meilleurs ne peuvent en rien se comparer avec une broche chinoise water cool.
C'est pas beaucoup plus cher et la différence est sans comparaison.

@+
Fred

 

[CreusetLab]

Merci pour tes remarques.

Concernant les rails prismatiques de chez hiwin, aurais tu un modèle à nous conseiller en particulier ?

Autre direction : que pensez vous des modèles américains style "bluechick" du site buildyourcnc ?

 

[carlos78]

Niveau contrôleurs : le choix d'une carte arduino est t-il tjs judicieux ?

Sur le plan économique, je ne vois pas vraiment l'intérêt d'utiliser une carte arduino. Une carte d'interface classique entre un vieux PC équipé de port // et les drivers coute à peine plus cher. Les cartes arduino que je connais ne permettent pas d'être autonomes et nécessitent un PC pour le pilotage de la CNC. Les logiciels de pilotage arduino (grbl dans la carte et grbl controller dans le PC) n'ont pas les mêmes possibilités de pilotage que les logiciels classiques (Mach3 et LinuxCNC). Si on veut se passer du PC, Il existe des cartes autonomes qui peuvent piloter une CNC mais elles sont plus chères.

Niveau moteur : 4 moteurs NEMA-23 (2 en Y, 1 en X et 1 en Z). Deux moteurs pour chaque rail Y, est ce vrt obligatoire ?

On peut utiliser un seul moteur pour les 2 rails Y. Ca dépend des dimensions de la machine.

Carlos

 

[el patenteu]

Model hgr en 15mm devrait vous combler!

Fred

 

[CreusetLab]

Bonjour,

Je commence à y voir plus clair niveau rail.

Ce forum est une mine d'information. J'y trouve notamment la question de l'entrainement :
vis trapézoïdale , courrai crantée, crémaillère, chaine ??
Cela dépend du format de la table et des types d'usinages prévus.
Nous souhaitons avoir une capacité en largeur de 650 voir 900 utile, de 800 ou 1200 en longueur et de 200 à 300 en Z.
Les usinages seront principalement de la découpe sur panneaux dérivé (mdr, osb, CP peuplier, bakélisé), épaisseur entre 3 et 22 voir 30 pour du mdr. De la gravure aussi même si nous disposons d'un graveur laser (trotec speedy 100) et enfin du défonçage en tout genre.

Donc, quel entrainement choisir ?

Niveau structure, le projet de Sebastian nous plait bien
https://www.usinages.com/threads/je-me-lance-dans-la-grande-aventure-cnc.62877/

Même si la question des forces se pose clairement avec une structure en bois.


Quand je vois tourner le laser et la vitesse qu'il possède, je vois mal une structure en bois encaisser autant sans problème de précision.

Merci pour votre aide.

 

[el patenteu]

Une telle course en Z pour faire principalement de la découpe de pannaux de 30mm.....
Il faut faire bien attention car plus ont en veut en Z plus les efforts seront grands sur l'ENSEMBLE de la machinne,
du porte a faux que ca impose,c'est l'effet ''pied de biche'' qui progresse de facon exponentiel a mesure que l'ont
rehausse le portique pour permettre plus de course.
Les découpeuses de pannaux ont générallement un profil tres bas,environ 100mm en Z.
Pour les transmissions j'irais avec la crémaillere module 2 OU des vab au pas de 10mm.
Oui effectivement meme si il ny a pas d'effort de coupe une machinne laser du a sa rapidité est tres exigente sur le chassis.
A mon avis les changements de directions brusque sont bien plus impitoyables sur le portique que les efforts qu'une fraise de 12mm peut impliquer.

Fred

 

[Manuforg]

Pour évité les efforts du a l'accélération/déccélération, il suffit de diminuer ces même paramètres dans le logiciel de pilotage.
Avec des valeurs plus petites, ça devrait passer sans problème, même avec une structure bois.
Manu.

 

[stanloc]

Oui effectivement meme si il ny a pas d'effort de coupe une machinne laser du a sa rapidité est tres exigente sur le chassis.
A mon avis les changements de directions brusque sont bien plus impitoyables sur le portique que les efforts qu'une fraise de 12mm peut impliquer.

Fred

Ça c'est parfaitement vrai.

Si on veut des vitesses de déplacement très grandes mais si on limite les accélérations/décélérations, il y aura comme conséquence que les vitesses demandées ne seront jamais atteintes.
Stan

 

[bricolo05]

Si on veut des vitesses de déplacement très grandes mais si on limite les accélérations/décélérations, il y aura comme conséquence que les vitesses demandées ne seront jamais atteintes.Stan

Ha Jean, et pourquoi ? Tu peux expliquer ta théorie stp ? Toi qui expliques tout avec des images : une voiture qui fait le 0 à 100 km/h en 6 secondes et va à 200km/h, une autre qui fait le 0 à 100 km/h en 8 secondes et qui va aussi à 200 km/h... Enfin, bref...

Non, le problème avec le fraisage cn au sujet de la vitesse constante et des accélérations et décélérations les plus faibles possible est que la matière doit être usinée (ou gravée) le plus linéairement qu'il puisse être. La fraise doit avoir une vitesse constante sur tout son parcours afin que la matière ne soit pas marquée différemment par endroit.

On retrouve le même problème en usinage conventionnel, en impression 3d, avec le laser, etc etc...

 

[carlos78]

Avec une course de 900mm sur le portique je mettrais 2 commandes linéaires et 2 moteurs. Les moteurs coutent pas cher.
Les transmissions par crémaillère ou courroies crantées permettent les plus grandes vitesses. L'inconvenient c'est que plus on va vite, plus il y a de l'énergie à absorber à chaque arrêt ou changement de sens, et cette énergie croit avec le carré de la vitesse.
2 vis à billes au pas de 10mm me paraitrait être un bon choix. On peut déja atteindre les 8 m/mn.
A 40 m/mn, on va 5 fois plus vite, mais l'énergie à absorber est 25 fois plus grande ... Est-ce vraiment nécessaire ?
Une course en Z de 300mm c'est beaucoup et les conséquences sur la structure sont importantes.

Carlos

 

[el patenteu]

Ha Jean, et pourquoi ? Tu peux expliquer ta théorie stp ? Toi qui expliques tout avec des images : une voiture qui fait le 0 à 100 km/h en 6 secondes et va à 200km/h, une autre qui fait le 0 à 100 km/h en 8 secondes et qui va aussi à 200 km/h... Enfin, bref...

Le probleme c'est que les 2 autos changent de directions a toutes les 6 secondes donc la 2e n'atteint jammais sa pleine vitesse

Fred

 

[bricolo05]

Voilà, c'est ça. Il y a donc une notion de distance pour compléter son explication. Il y en a un qui suit au moins, merci El Patenteu

 

[CreusetLab]

Merci pour vos remarques. En effet, aucune utilité d'avoir un Z avec une course aussi grande. Disons que 150 mm serait suffisant.
Je pense que 650 utile sur le portique serait aussi suffisant.
Et donc pour le choix de l'entrainement : vab ou courroie crantée. Idem pour les trois axes ?

 

[carlos78]

Le probleme c'est que les 2 autos changent de directions a toutes les 6 secondes donc la 2e n'atteint jammais sa pleine vitesse

Fred

La 1ère non plus

 

[el patenteu]

Vab au pas de 5mm sur Z.
Pour les autres axes courroie,crémailleres ou vab au pas de 10mm,en autant que ca fasse minimum 10mm/tour moteur et au maximum
25mm/tour moteur

 

[CreusetLab]

Bonjour

Point que j'ai oublié de mentionner, notre budget.
1500 euros max.

Ce dont nous sommes presque sur :
Usinage util : 1000 x 650 x 150 mm
La broche sera dédiée, donc pas d'affleureuse festool ou makita.
Moteurs : nema 23
Entrainement : vab
Guidage : rail hiwin HGR 25 (merci "el patenteu") ou autre marque équivalent

Ensuite les points d'intérogation :
Controleur : ??
Structure : CP haute densité, alu, mixe des deux (on recherche des plans open source), le modèle de Sebastian nous intéresse bien mais les liens qu'il donne sont morts.

Et autre point crucial, où se procurer tout cela. J'ai déjà prix quelques bons liens notamment tes liens d'achat el patenteu, concernant rail et broche (mais j'ai un doute sur aliexpress)

Concernant le chassis inférieur, nous possédons plusieurs chassis métallique de 1200 par 1200 qui nous servent actuellement d'établies de montage. Bien lesté et mis de niveau voir renforcé, cela pourrait être une bonne base . Ensuite, le système cloisonnée du modèle de Sebastian et d'autre comme les modèles américains de chez bluechick est je pense le bon compromis pour une table de découpe en bois. Le combo lestage et absorption des vibrations / sons avec de la vermiculite semble judicieux.

Rqe :
Pourquoi s'orienter vers une structure bois (CTP HD) ?
Notre atelier est comme dit dans mon premier post un atelier bois d'insertion professionnelle, mais aussi un lieu associatif où les adhérents / participants peuvent venir avec un projet bois. Notre projet serait de mettre à contribution les salariés en insertion mais aussi les participants de l'atelier bois. Nous voulons faire DIY, voir du DIT. Hors, notre coeur d'activité est le bois. Mais si j'émets l'hypothèse de mixer alu et CTP (notamment pour le portique), c'est que nous travaillons régulièrement avec des métalliers et un tourneur fraiseur mais leur prix sont forts ce que je comprend aisément. Et le CTP aurait une valeur plus pédagogique et son coût bien plus bas à cela prêts que je n'ai tjs pas fait faire de devis pour une découpe numérique de la structure.
D'ailleur, si quelqu'un est de la région (sud-ouest, Lot et Garonne), je cherche à connaitre toute les boites qui pourrait nous découper notre structure.

La question du micro contrôleur :
J'avoue que là, je suis très incertain depuis les dizaines d'heures passé à scruter les forums (surtout celui-là, car le must à mon point de vu) concernant le choix entre de l'arduino et un système Mach3 (plus cher). Nous nous orientons vers un système style Fablab et nous trouvions très intéressant de travailler avec de l'arduino de part ses capacités très ouvertes. Et question subsidiaire : les risques niveau électronique, ca crame assez souvent (driver entre autre)...

Bonne journée,
Alex

 

[el patenteu]

Non,ca ne crame jammais.
Par contre beaucoup de carte 5 axes arrivent avec une sortie déja grillé ou non fonctionnel.
Pour le choix du 25mm c'est un fort pour une structure de bois,le 15mm serait déja tres bien,meme si ca parrait petit c'est
tres rigide.

Fred

 

[jajalv]

Bonjour,

Point que j'ai oublié de mentionner, notre budget.
1500 euros max.

Ce dont nous sommes presque sur :
Usinage util : 1000 x 650 x 150 mm
La broche sera dédiée, donc pas d'affleureuse festool ou makita.
Moteurs : nema 23
Entrainement : vab
Guidage : rail hiwin HGR 25 (merci "el patenteu") ou autre marque équivalent

J'ai bien peur que ce projet ne soit pas compatible avec les 1500€ maxi !
A moins que vous ayez déjà du matériel à disposition.
Ou qu'une fois lancé, vous puissiez obtenir une rallonge budgétaire.

Bon courage.

jajalv

 

[CreusetLab]

Bonjour,
J'ai bien peur que ce projet ne soit pas compatible avec les 1500€ maxi !
A moins que vous ayez déjà du matériel à disposition.
Ou qu'une fois lancé, vous puissiez obtenir une rallonge budgétaire.

Bon courage.

jajalv

Et bien justement, une fois que j'aurais réuni le prix (les meilleurs) des différents éléments, j'y verrai un peu plus clair niveau budget.
je suis en train de faire un petit tableau avec référencement des différents prix que je trouve sur le net.

Matériel disponible (pas grand chose) :
visserie meca, inserts...
CTP HD,
Fraise de défonceuse
Aspiration et une presse sous vide qui pourrait nous dépanner pour certains serrages de pièce

 

[CreusetLab]

Bonjour

J'ai un peu avancé sur la conception et le choix des différentes pièces.

Le dessin est un "plan de principe" de l'axe X.
Que pensez vous de deux moteurs en direct sur les vab du X ? Le système avec une seule vab demande à ce que le plateau d'usinage soit dans le vide et je trouve ça contre productif dans la possibilité d'y intégrer une table aspirante dans un deuxième temps. Le portique sera posé sur un châssis mecasoudé que nous possédons déjà.

Maintenant, est ce que le choix de 2 moteurs indépendants est judicieux ? J'ai lu ici et là que si l'un des moteurs crame, ça risque de pas être jolie. Aussi, il y a un risque de désynchro évident qu'on peut corriger il me semble. Peut-être un système de courroie en bout de table serait plus judicieux avec l'avantage de se passer du deuxième moteur.
Dans tout les cas, je ne veux pas de table dans le vide. Donc pas de retour de portique sous la table d'usinage.

Autre point, vu la quantité d'offre de rails SBR et leur "irrégularité" niveau qualité, ne vaut t-il pas mieux à investir dans du rail hiwin ? Le mixe possible : rail hiwin en x sur le châssis et du sbr pour le y et z du portique ?

 

[el patenteu]

Je ne crois pas que l'économie n'en valle la peine,moi je metterais du hiwin hgr 15 partout meme si c'est un chassi de bois.
Dans le future ca pourra toujours etre récupéré pour etre transféré sur un chassis d'acier ou d'alu.
A comparer le prix des sbr 25(que ceux qui crois économiser choisissent souvent) vs du hgr 15mm qui sera nettement supérieur
en rigidité et précision.
A noter que c'est ce qui avait été utilser du 15mm sur la fameuse Big cn d'un certain Kris(un monstre d'acier d'environ 2 tonnes)
Pour les transmissions si tu choisi des vab alors un moteur plus gros relié par courroie a la facon de la cn d'Antoine ébéniste.
Seulement si c'est par crémaillere ou courroies crantées avec un portique tres large que l'utilisation de 2 moteurs devient un meilleur choix.
C'est plus simple et plus élégant de cette facon(2 vab avec un moteur central) car le moteur peut etre cloisonné a l'intérieur de la machinne plutot que de dépasser en bout de vab.
Plus économique aussi advenant le cas ou tu voudrais jouer avec le ratio,une seule poulie a changer.

Fred

 

[stanloc]

@fred ; là tu fais "le grand écart" entre du SBR 25 et du Hiwin HGR 15.
Il ne faut pas s'arrêter uniquement sur les capacités de charge des guidages linéaires lorsqu'on est un constructeur-amateur surtout si on envisage un châssis en bois : beurkkkkkk
Il faut aussi faire attention à la mise en place de tel ou tel produit et là ton rail de 15 mm de section c'est de la guimauve à côté d'une barre de 25 mm de diamètre boulonnée sur un support en alu. Un rail Hiwin doit IMPERATIVEMENT être installé comme le préconise le fabricant (ce que personne ne fait) pour en tirer toute sa supériorité, sinon c'est "de la confiture aux cochons".
Du moins c'est ainsi que je le sens.
Stan

 

[CreusetLab]

Juste pour info, l'optique de réaliser la structure en CTP HD n'est plus à l'ordre du jour. On se dirige vers de l'alu en 10 mm d'épaisseur.

Je pense que 2 vab avec un moteur (NEMA 34 ?) est un bon compromis. Et en effet, le moteur sera mieux protégé.
Par contre, niveau courroie/poulie, je suis largué pour le moment. J'avais vu la CN d'Antoine ébéniste, n'y a t-il pas de problème de tension ?
Notre laser trotec a son x et y en système courroie crantée. Ca dépote, mais le poids supporté n'a rien à voir avec un portique de CN. Le Z est en VAB par contre. Ce que je veux dire, c'est est ce qu'un système d'entrainement par courroie d'une longueur moyenne voir grande supporte bien la charge d'un portique ?

Merci pour votre aide

 

[antoinebeniste]

Salut,
Je n'ai pas rencontre de problème de tension et pourtant pas de tendeur meme apres pas loin de 300 heures d'usinage, je me souviens aussi qu'a l'epoque je m'inquietais de l'elasticite des courroies mais aucun soucis, j'avais utilise celle d'hpc en largeur 16mm armee en fibre de verre, l'avantage principale selon moi par rapport a deux moteurs sur le meme axe est de ne pas détruire sa cnc en cas perte de pas ou de panne d'un des deux moteurs. Par contre je ne suis pas vraiment pour un entrainement direct par courroie (sans vab), la vitesse est trop rapide limite inutile et la precision diminue d'autant, cela devient complique d'obtenir une précision de l'ordre de 0.05 ce qui est dommage pour une machine a commande numerique.
Il semble qu'une vab au pas de 10mm soit un bon compromit pour du bois, sans rapport de demultiplication, on obtient une precision de 10mm/200pas=0.05mmm, (le mode micro pas n'arrange pas vraiment la précision mais les vibrations et la fluidite des moteurs)
Bon courage pour la suite!

 

[el patenteu]

Pour le bois personellement je trouve que 0.05mm est plus que satisfesant,mais bon,chacun son cdc.
Mais j'avou que pour une machinne ''raisonnable'' en taille des vab au pas de 10 seront certainement supérieurs que des crémailleres
ou courroie comme moyen de transmission.
Comme Antoine dit les vitesses des crémailleres sont ''limitte inutils'' surtout pour de petites cn.
Avec des vab la vitesse est réduite mais l'accélération sera bien meilleur!!(c'est ce qui compte le plus)
Moi aussi avec transmission par vis je craindrais le cas ou un moteurs flancherait qqe pas......surtout lors des premier réglages.

Fred

 

[stanloc]

Moi aussi avec transmission par vis je craindrais le cas ou un moteurs flancherait qqe pas......surtout lors des premier réglages.

Fred

Pourquoi être inquiet ? Si un des deux moteurs ne parvient pas à "faire son travail" c'est qu'il y a une malfaçon dans la construction de la cnc ou dans le choix des moteurs. Si le portique se tord c'est qu'il a été mal conçu. Tout le challenge dans la conception d'un portique mobile c'est justement qu'une jambe ne puisse pas avancer ou reculer par rapport à l'autre. C'est pourquoi j'insiste toujours sur les liaisons entre les éléments d'un châssis ; ce que nos concepteurs ne montrent jamais dans leurs dessins en 3D quoique "sophistiqués" par ailleurs.
Mais depuis le temps que le sujet de l'entrainement des deux jambes d'un portique mobile est cause d'inquiétude sur ce forum, je ne comprends pas pourquoi une fois pour toute l'idée simplissime d'un seul moteur avec une liaison par courroie crantée des deux vis ne s'impose pas définitivement.
A mon avis le problème c'est dans la tête des gens qu'il est.
Stan

 

[el patenteu]

Mais non Stan,........
Faut bien donner une chance aux p'ti nouveaux qui débarquent sur le forum apres en avoir vu de toute les sortes......y'as de quoi etre confu!

Fred

 

[el patenteu]

Jean je t'assure que ces petis moteurs (en nema 34 du moin)jumlé a une vab de 5mm ont suffisaments de couple pour ruiner
un chassi qui a la base était bien concu.
Si un moteur s'arrete ce coté se trouve FIGÉ!!......tandis que l'autre POUSSE!!
C'est la poutre qui vas s'en prendre plein la geule
Pas toujours facil de TOUJOURS respecter LA logique de la mécannique,question budget et contraintes diverses,poid etc....
C'est a mon avis inévitable lors des PREMIERS réglages de faire sauter des pas aux moteurs question de maitriser les limittes.

Fred

 

[CreusetLab]

Merci pour vos commentaires et à leur lecture, je pense que le système avec un nema 34 au centre sous la table, avec poulies et courroie (ou chaine ?), s'avère être le meilleur choix.

Dans l'option à 2 moteurs en direct sur vab, est ce que dans le cas ou un moteur lache, la vab est du coup elle aussi figée ? Si, c'est le cas, il est clair que c'est un coup dur pour le portique.

A ce jours, je n'ai pas vu beaucoup de cn avec ce système détaillé. Peux tu m'en dire un peu plus Antoine, niveau position des poulies, chemins.. ?

Plus que ce point là avant conception finale de la structure