Construction de ma CNC en Alu (Aide?)

Bonjour, à tous.

Comme, beaucoup ici, je me lance dans la grande aventure de la CNC Autoconstruite. Pourquoi une autoconstruite? C'est mon porte feuille qui m'a soufflé l'idée.
Mon porte feuille en avait longuement discuté avec mes capacités personnels et mon envie d'aventure constructive et passionnante.

Je viens donc ici créer cette discussion pour vous faire partager l'avancement des travaux, partager les idées, les connaissances, et je l’espère, le moins de problèmes possible...
J'ai déjà pas mal écumé le forum à la recherche d'infos, j'ai pas mal observé les réalisations d'autres membres, dont certaines particularités de conception m'ont fortement séduite. J'en parlerai au fur et a mesure. Je reste persuadé que j'ai encore beaucoup à apprendre, je reste un novice après tout... Un poil averti malgré tout, et j'en remercie tous les intervenants dans ce forum qui est une gigantesque source d'info.

Bon je ne vais pas m'étaler sur le bla bla... Je pense que vous voulez vous aussi passer au choses sérieuses.

Budget: Au meilleur coup, mais ça se jouera sur le rapport qualité prix.
Délais : 3 mois, 6 mois, 1 an, ... on verra. C'est les finances qui commandent.
Voila ça c'est dit.


Bon! j'attaque!
Tout d'abord, il y a un message que j'ai bien retenu dans ce Forum, concernant la conception d'une d'une CNC.
Une chose à faire impérativement, parce qu'il faut commencer par le commencement.
!!! UN CAHIER DES CHARGES !!!

Et bien comme un bon élève, le voici.
Je ne sais pas si il est complet, mais j'ai fais au mieux.
Bien évidement il est évolutif, ce sera modifié si il y a des incohérences et en fonction des différentes discussions futur ici. Il contient aussi des infos sur le matériel et les logiciels que je compte utiliser.


CAHIER DES CHARGES CNC
Edit du 22/01/2018
« Cnc Juluan »

__________________


- Type de matériaux usinés : Bois tendre à très dur / métaux tendre non ferreux (laiton, alu, etc...)

- Matériaux privilégiés : Bois mi-dur à dur 50% / métaux tendre 50%

- Usinage privilégié : 20% en 2D / 80% en 3D

- Profondeurs de passes souhaitées (exemple avec fraise de 6mm) : Bois tendre 10-15mm / bois dur 5-10mm / métaux tendre 0.5-2. (Révision envisageable)

- Précision / Tolérance, souhaitée : 1/10eme

- Performances vitesse de déplacement : Actuellement obtenue 6500mm/min sans décrochage moteur

- Surface d'usinage mini désirée : Y1000 / X600 / Z250

- Nombre d’axes : 3 axes X/Y/Z, évolutive vers 4 axes (axe A en rotation d’axe parallèle à Y)

- Dimensions maxi (espace de travail hors support) : 1500 x 1000 x 1000 CNC accessible uniquement par deux faces, une largeur et une longueur les autres faces sont accolées à un mur et à un établis.

- Structure : tube carré aluminium 100x100x6 (doublées) et Profilés 30x120

- Portique : Type mobile

- Châssis : Type caniveau

- Table martyr : MDF 32mm ou profilé alu fixé sur Profilé 30x120

- Assemblage de l’ensemble : Boulonné / équerres

- Guidages :
Axe X : rail supporté Diam 25 + vis à billes Diam 25 pas 10
Axe Y : rail supporté Diam 20 + vis à billes Diam 20 pas 10
Axe Z : rail supporté Diam 16 + rail hiwin 20mm + vis à billes Diam 16 pas 05

- Entrainement :
Axe X : 1 Moteur – 2 vis à billes = via 1 longue courroies HTD 5M 20mm
Axe Y : 1 Moteur – 1 vis à billes = via 1 courroie HTD 5M 20mm
Axe Z : 1 Moteur – 1 vis à billes = via 1 couroie HTD 5M 20mm

- Motorisation : PAS A PAS Nema hybride avec incrémentation (23, 34, à définir)
Axe X : Nema 34 8Nm
Axe Y : Nema 34 8Nm
Axe Z : Nema 23 4Nm

- Broche : Chionoise 2.2Kw, refroidissement à eau, roulement céramique avec variateur électronique.

- BOB carte de commande : Xhc - ET Mk4

- Commande informatique : Windows XP sur PC Portable.

- Branchement : RJ45 ethernet

- CAO utilisé : Inkscape 2D et Solidworks 2D et 3D

- FAO utilisé : Solidcam

- Logiciel D souhaité : Mach 3


...Voila pour le cahier des charges...


Voici une liste d'outillage dont je dispose, pour vous faire une idée.

De temps (loin de moi l'idée de la vouloir pour demain).
De patience.
Toutes sorte de petits outils à main traditionnels, tournes vis, Limes, clés, Forets, tarauds, serres joints, Grand dormants métal, etc...
Perceuse à colonne (bas de gamme, y a du jeu).
Visseuse perceuse sans fil.
Scie à ongle électrique (chez mon Padre) coupe alu mais profondeur max pas certaine (80 je crois).
Scie a ruban bois (commande d'un ruban métal envisageable)
Tronçonneuse a disque portative.
Scie à format carbure avec chariot.
Un Gravographe (porte outil modifié pour accueillir tous diamètres de fraises)
- Donc possible d'usiner quelques bricoles manuellement avec la table croisée XYZ. (Métaux tendre exclusivement)
Dremel pour l'usinage TRÈS manuel de l'alu.
Défonceuse portative...
Quasi tout pour le bois et certains passent dans l'alu.
J'ai aussi: Équerres de menuisier, équerre de mécanicien, pointe a tracer, trusquin, pointeaux, réglets, jauge de profondeur, pied a coulisse, comparateur, et d'autres outils de genre mesure, ou traçage...

(un ami mécano auto a de quoi souder l'alu, donc si besoin?)

Après je n'ai pas tout en tête...


Voila pour l'introduction de la réalisation de ma future CNC.

Merci à stanloc et jex, qui m'ont apporté déjà quelques conseils sur mon tout premier sujet. J’espère vous revoir par ici à l'occasion.

(Réservé)

Momoclic a dit:

Bonjour,
Projet intéressant, cependant un chose me chiffonne, ici comme dans de nombreux autres projets, pourquoi mettre autant de tubes en parallèle ?
En géométrie la seule figure indéformable est le triangle, ce qui peut donner ceci pour avoir un rectangle rigide :

Voir la pièce jointe 339638
Ce n'est qu'un rapide dessin sans réflexion, mais à priori il y a moyen d'utiliser moins de tube et en même temps d'avoir une structure plus rigide.

Bon courage, mais tu as l'air motivé

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Bonjour Momoclic.
Et bien je dois dire que pour un premier message c'est exactement le genre d'intervention que j’espère sur ma discussions, pour le coup tu m'apportes une solution technique que j'ignorai et qui peut en plus alléger le budget. Mais si j'avais utilisé un aussi grand nombre de profilés parallèle, c'est principalement pour avoir une grande flexibilité d'installation de la table martyr mais aussi pour réduire la complexité de la mise en œuvre du châssis.
Mais si ce type de structure est plus rigide, cela merite que je l’étudie dans mon projet.

Merci Momoclic pour ta contribution.
je vais reconcentrer mes neurones sur cet aspect technique.

adriboss a dit:

Pour tout ce qui est profilés d alu le fournisseur Motedis est pas mal cest coupé a la longueur souhaitee et cest pas trop cher

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Motedis, oui je connais bien, j'ai épluché tout leur site lorsque j’étudiai la conception du châssis en envisageant de ne prendre que du profilé chez eux pour me faire une idée de la facture juste pour le châssis.
Avec mes tubes en 100x100x8 qui pour moi sont, disons, l’équivalent des profilés 90x90 de chez Motedis, j'ai bien calculé et je me retrouve a diviser ma facture par deux. Mon choix est donc fait sur ce point. Je leur commanderai toute fois je penses les traverses de mon châssis en 45x45.

adriboss a dit:

Pour tes moteurs les nemas23 sont bien (ils font des nema 23 3nm pour une 50aine d euros sur ebay) (act motor sur ebay enviyés depuis l allemagne)
Et cest aussi plus simple pour trouver des coupleurs entre le moteur et la vis a billes , des fois les nemas 34 ont des arbres plus gros et cest moins evidents de trouver le coupleurs qui va

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Je pensais faire un mix pour les moteurs. Au moins un nema 34 pour le déplacement du portique en Y et le reste en nema 23. Quand aux diamètres d’accouplement c'est effectivement à bien étudier.

adriboss a dit:

Bon pi cest que mon avis mais pour avoir fait plusieurs cn, je te conseille d emblee rails prismatiques au moins de 20 et en vis a billes si possible du 20 pour ton axe le plus long.
Jai mis du 16 sur la mienne et avec le recul des vis de 20 ca aurais ete mieux.

Surtout que niveau prix en cherchant bien tu as pas une difference de prix enorme entre rails supportés et rails prisma et vis de 16 et 20..

Mieux vaut voir a peine plus robuste parce que faut pas rever quand tu auras ta machine entre les mains tu choppesle virus et tu en veux tjs plus donc prevoir plus costaud des le debut ca evite de faire des v1 v2 v3 a gogo et au final tu economises pour acheter des l outillage

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Si je suis ici c'est justement pour avoir les avis des uns et des autres...
Donc ce n'est que ton avis, mais il m' intéresse.
Pour les rails prismatique, je vais étudier cette solution, j'ai remarqué tout de même qu'au niveau des patins on est pas sur les même tarifs que des palier guidage linéaire (double de prix en moyenne), après si c'est double de qualité c'est justifié. D'autant que je te rejoins intégralement sur le coup du VIRUS, je connais ça et je suis loin d'être vacciné contre ce genre de chose.
Pour les vis à bille effectivement entre 16 et 20 la différence n'est pas énorme, mais entre prismatique 20 et cylindrique 20 c'est quand même du simple au double.
Chez hiwin je n'ai pas d'idée des prix, mais je m’intéressais au site EXMACHINA pour mes guidages, je n'ai pas vraiment d'idée de la qualité de leurs produits (surement import chine, pas certain) mais l'on voit ici la différence de prix des deux produits dont nous parlons.
(edit du 22/05/17) Visiblement Exmachina serait un site a eviter, j'en prends note.

La bonne question est surtout, est ce que le jeu en vaut il la chandelle?
Dépenser deux fois plus dans le budget guidage pour passer en prismatique?
Et bien en attendant de trouver la réponse ou plutôt une confirmation de mon coté, je pose la question à ceux qui liront ce message.

Car j'ai déjà un début de piste sur le Prismatique VS Cylindrique...
Je cite ceci trouvé dans un autre sujet...

Stan a dit:

On voit aussi qu'un guidage linéaire fait d'un arbre cylindrique supporté lorsqu'il a des dimensions de 20 ou 25 mm de diamètre devient un concurrent sérieux du rail prismatique lorsqu'on doit faire un guidage de plusieurs mètres.
Moralité : des calculs oui mais un peu de logique financière encore plus.
Stan

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adriboss a dit:

Niveau carte de commande tu prevois quoi? Si tu prends la breakout board
Avec les drivers separer prends au moins des dm542 ils chauffent bcp moins et crament bcp moins

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Je pensais effectivement prendre une breakout board avec des drivers séparés. Mais je n'ai pas encore vraiment approfondi le sujet, sur quoi choisir, comment, pourquoi...

Merci pour ton intervention adriboss.

bendu73 a dit:

Bonjour,
Vas tu usiner les portés sur tes profilés de caniveau?

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J'ai un doute de compréhension.
Qu'entends tu par les portés sur les profilés de caniveau? tu veux parler des longerons parallèle a l'axe Y, ou vont reposer les rails linéaire d'Y?
Si c'est de cela dont tu parles tu veux certainement parler de rectifier la surface ou seront fixé les rails? A la base non ce n'est pas prévu cela dépendra de la qualité d'origine de mes tubes alu (qui a priori sont d'excellente qualité, j'en saurait plus le mois prochain, date de retrait) Mais aussi de la quantité de clinquant qu'il faudra employer.

bendu73 a dit:

Pourquoi des écrous tournant? cela alourdi le portique. certe l'écrou peu tourné plus vite qu'une longue vis à bille. c'est pour cela je pense que des portique pro très rapide les utilises.

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Je suis tombé par hasard sur ce système d'entrainement sur le forum, d'une part l’idée de base m'a séduit, oui il y a des trucs comme ca, on les voit, on trouve ca génial même si au début on sait pas trop pourquoi... Mais ce n'est pas la seule raison. Et il y en a plusieurs...

Premièrement, pour l'encombrement de ma structure je suis hyper limité, et cela m'arrange de ne pas avoir les moteur en bout de VAB qui ajouterons une bonne 15aine de centimètre à l’ensemble. Au départ j'etait parti dans une réflexion de deux PAP en bout des chaque VAB, et puis il y a cette histoire de perte de PAS d'un PAP par rapport à l'autre. Alors je me suis penché sur l’installation d'un seul PAP central pour l'axe Y. Mais, mon type de structure ne s'y prête pas du tout... et point de vu encombrement je ne peux absolument pas mettre de systèmes d'entrainement sous le châssis. Alors comment faire...? Et paf, lors de mon "apprentissage" technique sur le forum je tombe sur ces écrous mobile. Mais c'est bien sur... C'est ce qu'il me faut.
Certes j’alourdis le portique du poids d'un PAP, et du système. Mais dans ma tête, le système semble remplir pas mal de critères positifs.
Un seul PAP sans passer par le dessous du châssis.
Diminution je pense de l'effet oscillatoire de la vis a bille lorsqu’elle est en rotation.
Et je lis aussi beaucoup de commentaires sur ce forum du genre... Mes VAB ont un faux bond, ou je sais plus trop le terme. En gros elle est légèrement tordu. Et la solution de la redresser et de la contraindre.
Alors je ne suis pas expert, mais je pense qu'il est plus efficace de contraindre une VAB en tension pour redresser la courbe sur un support fixe que sur des paliers a roulements. Comme une corde de guitare que tu mets en tension entre autre (Ça te parle ça? hein??? LOL ) Alors je suis conscient que l'on parle d'une barre de 16 à 25mm et pas d'un jeu de 9/42 (9/42=cordes de guitares pour ceux qui ne savent pas). La tension demandée serra certainement énorme pour vraiment redresser la VAB. Mais au moins en contrainte tendu cela ne tirera pas sur les roulements du palier et il n'y aura pas de perte de fluidité suite au frictions que cela pourrait engendrer.
J'y vois vraiment beaucoup de positif dans ce système.
Bon le coût c'est à voir cela dit.



Seul truc qui me fait toute fois un peu tilter et pour lequel j'aimerai bien avoir pas mal d'avis d'experts de la construction, c'est sur mon système de distribution par courroie crantée du PAP au deux VAB.

Merci bendu73 pour ton intervention.

Bonjour toff,
effectivement je n'ai pas vraiment d'avis sur les vitesses de déplacement.
Après je t'avoue que je consacre beaucoup plus de ma réflexion sur la conception de la structure que sur la motorisation pour le moment, même si pour certains besoin d'ajustements mécaniques je regarde quand même les caractéristiques des nema 23 et 34.
Hum Hum, après Hum...Comment dire....? Connaissant la fréquence de rotation de la broche et les matériaux a usiner dans mon cahier des charges... Hum, n'ayant pas vraiment d'avis... Hum, les vôtres pourraient m’intéresser..?
(Désolé j'avais un chat sous les ongles)

Je rebondi vite fais aussi sur les rails prismatiques... Là c'est le THE novice qui parle. 15mm je trouve ça petit en comparaison du gabarit de la future bécane... Je dois pas me rendre compte.
Par contre j'ai lu que c’était un peu plus galère à poser ce type de rail non? Mais c'est vrai qu'ils sont séduisant ces petits patins...

Merci toff pour ta participation.

Okay adriboss, je prends bien note, je vais bien étudier la chose pour les prismatiques, parce que j'ai pas particulièrement envie de faire 15 versions de ma CNC. Je préfère donc envisagé le meilleur rapport qualité prix dès l'origine en fonction de mes besoins.

adriboss a dit:

Moi perso jai pris du hiwin sur aliexpress

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Les hiwin des chez aliexpresse c'est du vrai hiwin pour de vrai ,ou bien du chinehiwin gum express?

toff a dit:

c'est notre avis que tu veux ou alors que l'on fasse le job à ta place ?

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Et bien puisque tu te propose si gentiment... MDR

Jmr06 a dit:

Petite réflexion d'un nouveau venu : pourquoi du diamètre 16 sur l'axe Z et du 20 sur le Y ? Pour moi, il y a les mêmes efforts et le même besoin de rigidité, donc il faudrait mettre le même type de rail.

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Merci pour ton intervention, ce choix est a la suite d'une reflexion (peut être erronée?) mais assez simple, sans calcul trop complexes.
Sur l'axe Y est prevu du 25.
Pourquoi du 16 et pas du 20 en Z?
Plusieurs raisons...
- pour moi, une longueur aussi courte (env 300 ou 400mm de rail ne justifie pas je pense la raideur d'un 20mm)
- par consequent, du 16 = reduction du cout... je vois venir les "la différence n'est pas enorme" certe mais il y a aussi d'autres facteurs a prendre en compte... et puis je n'ai pas les moyens de negliger le porte monnaie.
- point important aussi je penses. Avec du 16 la hauteur de l'enssemble rail plus patin est moins importante que celle du 20 et etant donné que hauteur du chairot du X plus hauteur du chariot du Z plus deport du poids de la broche vont faire la hauteur total en porte a faux sur la poutre du portique et donc plus je vais reduire ce porte a faux mieux se comportera l'enssemble et limitera les torsions. Et la je vais surement entendre "pour gagner a peine un ou deux centimètres..." mais je penses que ces un ou deux centimètres peuvent etre important pour la rigidité final de la structure.
- Et puis le chariot Z sera celui qui supportera le moins de charge de la structure puisque ce mouvement n'aurat qu'a supporter la charge de coupe plus sa propre masse (plateau + broche) pas comme le Y qui doit supporter tout l'enssemble portique X et Z + la coupe.


Ceci est ma reflexion personnel sur le sujet, peut etre est elle erronée, les avis divergeant sont les bienvenus sur la question, je ne suis pas la science infuse j'essai de suivre une logique de cout/efficacité.

Jmr06 a dit:

En tous cas, ton projet est sympa et je le suis avec intérêt.

PS : je suis un petit nouveau dans la conception de CNC. Même si j'ai fais beaucoup de conception mécanique et de RDM dans ma carrière, il faut prendre mes commentaires surtout comme une tentative de comprendre les situations, pas comme des conseils à suivre.

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Je te remercie de suivre mon projet, je trouve ca motivant du coup de partager l'aventure sur le forum quand le projet est suivi.

Moi aussi je suis nouveau dans la conception de cnc, mais comme toi j'ai épluché pas mal de sujets ici pour comprendre au mieux le principe de conception et relever les avis divergeant pour ainsi me faire mes propres avis toujours en prenant en concideration mes contraites personnel. (Cout, faisabilité, resultat souhaité).

Les commentaires ou tentatives de comprendre comme tu dis, sont aussi importants que les avis de pros ici, car cela me permet de me poser de nouvelle questions ou de ne pas passer à côté de quelques choses a laquelle je n'aurai pas pensé.

Ça y est, j'ai récupérer mes tubes alu.
C'est du costaud, croyez moi. C'est pas de l'alu très tendre...
Un bon dépoussiérage et on va pouvoir attaquer la phase d'assemblage du châssis.

Jmr06 a dit:

Super, tu vas pouvoir entrer dans le vif.
Ils ont l'air d'avoir des parois épaisses. Où les as tu acheté ?

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Oui comme tu dis on va maintenant entrer dans le vif du sujet.
Les parois font 8mm d’épais c'est vachement rigide, les tubes faisaient 6m de long et pas une flexion en vue...
Je les ai achetées à un particulier autour de chez moi sur lecoicoin, le coup de chance.

Bonjour à tous, me revoilà après une petite période de silence.
Le projet n'avance pas très vite, mais bon... Ça avance quand même...
C'est pourquoi je viens vous partager quelques photos de l'assemblage d’ébauche à blanc de mon future châssis.
histoire de vous donner un aperçu de ma future structure en tube alu de 100mm ep8mm.

On est sur des dimensions d'encombrement de Longueur 1500 x Largeur 1000.








Reste à commander des profilés pour les traverses du fond et de quoi boulonner l’ensemble.

Momoclic a dit:

Bonjour,
Avec ça tu dois arriver à quelque chose de rigide
Tu as des idées pour la disposition de tes équerres d'angles et leurs fixations ?
Personnellement j'opterais pour un rivetage de celle-ci, aucun risque de desserrage. En terme de robustesse beaucoup d'avions construit avec ce principe volent encore.

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Pour l'assemblage je penses boulonner le tout. Tige filetée de 10, vis de 10 et écrou nylstop, et effectivement aussi des équerres que je vais tailler dans des restes de tubes.
Il y aura juste quelques parties que je penses commander en plaque alu de 20mm car je crains que 8mm (épaisseur de mes tubes) ne soit pas assez rigide pour maintenir par exemple les palier de vis a billes.
j'ai songé un moment découper mes supports de palier dans ce qui me reste de tube.
Mais si vous pensez que cela peut suffire (alu de 8mm) pour soutenir les paliers, alors je foncerai vers cette solution, car elle pourrait me faire faire quelques belles économies...

Pour la réutilisation des reste de tubes de cette façon.
Équerres en rouge

sebastian a dit:

bonsoir,
j'aurai fais l'inverse pour le positionnement de tes tubes : les grandes longueurs sur le dessus, pour une meilleure assise des rails sur un tube unique et non avec des reprises en bout qui risquent de ne pas être alignées parfaitement…
et les équerres aux 4 coins reprenant la hauteur des 2 tubes pour une meilleure liaison
Tu va avoir une belle surface de travail !

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En faite, je les ai mis au dessus pour pouvoir faire ça d'un coté:


Et de l'autre coté prévoir d'y fixer éventuellement un 4ème axe par le dessous (comme le moteur), afin de gagner en hauteur de travail de l'axe Z.

Quand aux équerres des quartes coins, c'est prévu qu'elles prennent l’ensemble de la hauteur des longerons. j'ai juste mal dessiné mon explication dans la précipitation.

Sinon, vous en pensez quoi de fixer mes paliers de VAB sur les équerre en 8mm d'épais??? Ça le ferait? Ou bien faut il vraiment que je m'oriente vers plus épais?

sebastian a dit:

Tu va avoir une belle surface de travail !

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Je devrais normalement obtenir une surface de travail de 1100 X 600 et pour la hauteur Z approximativement 250 mais c'est pas encore bien défini.