Construction d'une CNC Epoxy granite pour l'acier

[maxcnc]

Je débute ici la construction d'une machine qui a subi plusieurs itérations au cours du temps, celle-ci a nécessité pas mal de temps de réflexion, pour accumuler les pièces dont j'avais besoin et concevoir (vu mes contraintes, un atelier limité, une présence en France limitée). Un des objectifs ici est d'apprendre sur beaucoup de domaines, sur lesquels je ne suis pas un expert donc certains de mes choix reflètent ça.
L'objectif est de la terminer en 2026.

Caractéristiques générales de la machine:​

• Capacité d'usinage acier avec une tolérance idéale proche du 1/100 mm (je detaillerai sur ce que j'entends ici)
• Chassis en epoxy granite coule en plusieurs pièces.
• Machine de type gantry modifiée avec support au milieu.
• Courses:
  • X 800 mm utile (+150 mm pour l'ATC)
  • Y 900 mm
  • Z 540 mm
• Vitesse d'axe : Vitesse d'avance maximum de 15 m/min.
• Poids machine: autour de 5000 kg (oui un beau bébé, je détaillerai aussi le poids des differents elements)
• Broche BT30 avec ATC 40 outils, 2.2kW*(voir contraintes spécifiques) servomoteur de broche de 2.2kW (jusqu'à 10000 tr/min).
• Contraintes spécifiques:
  • Machine "démontable", 2 dimensions inférieures à 1400 mm (passer par une fenêtre, pour l'atelier), pièces moins lourdes que 1000 kg pour la manutention
  • Atelier en 220V pour l'instant
  • Hauteur sous plafond 211cm
• Extension 5 axes (intégration avec le châssis)
  • Avec un berceau nacelle (trunnion table )

Caractéristiques mécaniques:​

• Guidage linéaire à recirculation de rouleaux INA taille 45 (RUE45) pré contraint. (Certains ont ete achetés à @Olrik sur le forum, il y a bientôt 16 ans je crois)
• Vis à billes rectifiées et précontraintes sur les tous les axes, de diamètre 40 et 50mm en classe C1, C3 et C5.
• Pour le 4/5 axe, un Harmonic drive SHG50-80-2UH et le reste d'un worm gear d'une table 5 axes Nikken (obtenu via le forum)
• Broche BT30 de chez Anyang (même fournisseur que @Squal112 avait utilisé sur sa Syil X7)

Commande et Electronique:​

• LinuxCNC sur un Odroid H4 avec cartes Mesa
  • 7i96S carte ethernet
  • 7i78 Db25 carte fille
• Modules Beckhoff pour le pupitre en Ethercat et quelques autres automatismes dans le cabinet.
• Servomoteurs Lichuan A5 avec codeur absolu 17 bit (ils ne sont pas en Ethercat malheureusement)
  • X Servomoteur 1.5kW
  • Y Servomoteur 2.3kW
  • Z Servomoteur 1.5kW + frein
  • A Servomoteur 1.2kW
  • C Servomoteur 1kW
  • ATC Servomoteur 0.6kW

Design de la machine et références:​

Le design de la machine est fortement inspiré par les machines Hermle en particulier les modeles C42 Pour la construction, il y a un tres bon sujet, tres detaille sur les methodes de construction sur le forum allemand Cncecke (et quelques videos associees)
Des references sur le forum:
- Micluc,
- Benji
Quelques references sur Youtube, pas forcement en epoxy-granite mais qui s'en rapproche
- Alexcn
- Stef van Itterzon

Quelques photos:​

Toute la conception a été faite sur solidworks, ainsi qu'un certain nombre de simulations pour simuler les déformations. Ici une des vues simplifiees en cours de développement.

Les éléments mécaniques pour la machine (rails de guidage et vis à billes) avec une vue de l'endroit ou la machine sera installee

Quelques photos de l'armoire électrique en cours de test, premiers câblages

L'époxy et les granulats en attente

De la première pièce coulée cet ete,

Le moule de la partie gantry

Je prévois de faire des posts pour aller en profondeur sur les différents sujets et aussi poser quelques questions:
- Epoxy granit
- Châssis
- Assemblage
- Calibration
- Electronique
- Electrique
- Pneumatique
- Hydraulique

A vos questions et commentaires

Max

 

[furynick]

Je vais suivre, ça va être une belle bête.
Si tu peux aussi donner une idée de l'enveloppe budgétaire (si c'est pas indiscret) ça complètera le compte rendu du projet.

 

[Mcar]

bonjour à tous,

je me place également pour suivre.
elle a tout d'une grande , beau projet

 

[fred 69]

Bonjour,
Sacré projet !
Une question me taraude ; pourquoi se lancer dans une telle aventure? Est un défi personnel ou l'impossibilité de trouver LA machine pour un besoin spécifique?
Merci

 

[Squal112]

Whaa ça c'est un projet de taille !

Je me permet juste de faire un retour concernant ton choix de broche car au vu des spécifications générales de la machine (course, poids), le BT30 va fortement te limiter et encore plus avec si peu de puissance (2.2kW) à la broche.
Vu la taille, du BT40 aurait été tout indiqué et beaucoup plus en adéquation avec le besoin d'usiner de l'acier et surtout avec une puissance à la broche revue fortement à la hausse (7.5kW mini voir 11kW).
Rien qu'avec ma vieille X7, je vise depuis quelques temps un upgrade vers un servo de 5.5kW pour ne plus être limité par le faible couple de la broche.

Comment as-tu prévu l'évacuation des copeaux ? (bac à l'arrière, convoyeur ?)

 

[mpvue91]

Vitesse d'axe : Vitesse d'avance maximum de 15 m/min.

Bonjour,
J'imagine que cette vitesse d'avance est hors matière ?
Je suis perplexe quant à assembler des pièces MOULEES en granit/époxy
Je verrais plutôt un chassis assemblé en acier ou un châssis mono bloc en granit/époxy
Bon courage sur ce projet très ambitieux

 

[wika58]

Bonjour,

Sacré projet

Je suis tjrs étonné par ce concept de granit/résine.

De mémoire il y avait déja eu un projet sur le forum.

Bonne realisation.

 

[kawah2]

ton coffrage en novopan de récup me fait peur, j'espère qu'il sera sérieusement renforcé? car s'il s'ouvre et que t'as toute la résine par terre, ou qu'il y a des "ventres"...

 

[Pullmax]

s'il s'ouvre et que t'as toute la résine par terre, ou qu'il y a des "ventres"...

Bonjour et beau projet !
J 'aurais aussi placé des arcs-boutants pour éviter ces risques ...

 

[furynick]

De mémoire il y avait déja eu un projet sur le forum.

J'espère pouvoir reprendre le mien en 2027 mais pas d'époxy en ce qui me concerne.

 

[wika58]

Celle que j'avais en tête était bcp plus ancienne...

J'ai retrouvé le post de micluc sur ca CNC... en 2010...

 

[mpvue91]

De mémoire seul Micluc a été jusqu'au bout de la réalisation d'une petite fraiseuse en granit-époxy
Sur le forum MB il y a une réalisation en béton car je pense que le prix de l'époxy arrête net ceux qui veulent faire une cnc de bonnes dimensions.
Pour moi le granit-époxy est un mauvais choix pour faire un bâti de FRAISZEUSE du fait de sa très faible masse volumique ET du prix de la résine

 

[vibram]

Je vais suivre aussi, on en avait deja discuté en privé. Ce qui me retient avec l'EG c'est pour les surfaces de reference, c'est pas si simple d'avoir un truc parfaitement plat. Il y des methodes pour cela notamment une regle et du mylar mais ca reste pas évident

 

[mpvue91]

Je vais suivre aussi, on en avait deja discuté en privé. Ce qui me retient avec l'EG c'est pour les surfaces de reference, c'est pas si simple d'avoir un truc parfaitement plat. Il y des methodes pour cela notamment une regle et du mylar mais ca reste pas évident

En moulage la pèce moulée a au mieux la planéité rugosité du moule donc si on veut une surface de référence sur une pièce moulée il faut un moule au moins localement "parfaitement plan et lisse"

 

[Olrik]

Bonjour à tous,
Maxcnc effectivement je m'en souviens,tu n'étais qu'un adolescent,tu étais venu avec ta mère,à l'époque je me suis dis: qu'est ce qu'il va faire avec cela,des guidages de 2 mètres. et bien respect,tu as eu une carrière fulgurante, je suis sincèrement admiratif.
Si tu es sur Besançon ou a proximité,j'aimerais te rencontrer,si tu le désires bien entendu.
Du coup je vais suivre attentivement le projet.Moi qui suis un dinosaure encore aux tours traditionnels sans dro bien sur.
Bonne continuation et bonne journée à tous.
Cordialement.
Olrik.

 

[Squal112]

Pour moi le granit-époxy est un mauvais choix pour faire un bâti de FRAISZEUSE du fait de sa très faible masse volumique ET du prix de la résine

Et pourtant tous les grands constructeurs (ainsi que de plus en plus de petits) de machines outils utilise la fonte minérale ou des mélanges béton UHPC pour leurs bâtis (DMG Mori, Hermle, Studer, Hardinge, Somab, Kern, Kellenberger, Reiden, Burkhardt-Weber, EMAG, Realmeca, Schneeberger, Syil, Tormach...)

Sur le pourquoi du comment, il suffit de se documenter auprès des fabricants de fonte minérale/béton :
Reitz, Schneeberger, Durcrete, Sudholt/Wasemann, Rampf

 

[wika58]

Ce qui me retient avec l'EG c'est pour les surfaces de reference

Pour ma culture G c'est quoi l'EG...

 

[g0b]

Pour ma culture G c'est quoi l'EG...

Epoxy-Granite

 

[wika58]

Oups... Mais c'est bien sûr

Merci...

 

[mpvue91]

Et pourtant tous les grands constructeurs (ainsi que de plus en plus de petits) de machines outils utilise la fonte minérale ou des mélanges béton UHPC pour leurs bâtis (DMG Mori, Hermle, Studer, Hardinge, Somab, Kern, Kellenberger, Reiden, Burkhardt-Weber, EMAG, Realmeca, Schneeberger, Syil, Tormach...)

Sur le pourquoi du comment, il suffit de se documenter auprès des fabricants de fonte minérale/béton :
Reitz, Schneeberger, Durcrete, Sudholt/Wasemann, Rampf

Je l'attendais cette remarque ; Est ce que Maxcnc veut commercialiser des cnc de ce type ? Le moulage n'a de sens pour moi que si on veut faire une série pour la vendre et amortir ainsi le prix du moule

 

[EncoreUnPseudo]

En moulage la pèce moulée a au mieux la planéité rugosité du moule donc si on veut une surface de référence sur une pièce moulée il faut un moule au moins localement "parfaitement plan et lisse"

J'ai relu le fil de présentation de la CNC de Micluc, et il s'était affranchit de la contraint en moulant des supports de rail puis en les ajustant (à la lime) un fois la résine coulée.
Le résultat était pas mal, et avec des moules en bois mélaminé ou équivalent à ce qui est présenté ici.

 

[Squal112]

Je l'attendais cette remarque ; Est ce que Maxcnc veut commercialiser des cnc de ce type ? Le moulage n'a de sens pour moi que si on veut faire une série pour la vendre et amortir ainsi le prix du moule

Pourtant on coffre bien les dalles et murs en béton sans forcément en faire des grandes séries ou chercher à amortir un moule.

On reprend le CDC de départ : "Capacité d'usinage acier avec une tolérance idéale proche du 1/100 mm, Courses : X800/Y:900/Z:540mm"
En étant réaliste on oublie une base de machine auto-construite en bois, aluminium extrudé ou acier de construction mécano/soudé...

De fait, il faut un vrai bâti de conception industriel, robuste, lourd, massif, ayant une (très) bonne capacité d'absorption vibratoire.
Et en dehors de la fonte grise qui légèrement plus contraignante à mettre en oeuvre (l'accès à un haut fourneau pour couler des pièces unitaire de plusieurs centaines de kg n'est pas des plus aisé il me semble...), ou de la pierre naturelle (granit) plutôt difficile à sourcer est surtout à travailler.
Finalement il ne reste que 2 solutions que sont la fonte minérale (epoxy granite) et le béton haute performance.
Et coup de chance, les 2 présentent les avantages d'une mise en oeuvre relativement aisée, de meilleures performances thermiques, d'une meilleure absorption vibratoire, d'une absence de contraintes post moulage (retrait ou contraintes résiduelles comme dans un profilé étiré) et d'un usinage plus précis (dû a l'absence de contraintes résiduelles dans la matière moulée).

Les moules de Maxcnc (comme il me semble tous les auto-constructeurs) sont à usage unique (comme un moule sable) et réalisés en matériaux de récupération ou peu cher, l'argument d'un quelconque amortissement d'un moule série est alors caduque.

 

[maxcnc]

Bonjour a tous,

Pour repondre aux differentes questions,

J'ai retrouvé le post de micluc sur ca CNC... en 2010...

Oui le lien est mis dans les references que je cite.

Une question me taraude ; pourquoi se lancer dans une telle aventure? Est un défi personnel ou l'impossibilité de trouver LA machine pour un besoin spécifique?

Pour l'aventure, la partie construction, apprendre de nouvelles techniques, voir ce qu'il est possible de faire. Effectivement si j'avais besoin d'une machine de production, retrofite une ancienne machine serait plus simple.

Vu la taille, du BT40 aurait été tout indiqué et beaucoup plus en adéquation avec le besoin d'usiner de l'acier et surtout avec une puissance à la broche revue fortement à la hausse (7.5kW mini voir 11kW).

Oui c'est le plan, le Z est deja prevu, pour pouvoir accueillir une broche BT40, et un servomoteur de broche de 7.5kW. Pour l'instant cette broche me permettra de tester, calibrer la machine et me faire la main.

Comment as-tu prévu l'évacuation des copeaux ? (bac à l'arrière, convoyeur ?)

Oui un convoyeur en dessous, je montrerai le chassis sans la table, il y une ouverture au milieu avec une inclinaison pour permettre l'evacuation des copeaux.

J'imagine que cette vitesse d'avance est hors matière ?

Oui hors matiere, juste la vitesse max avec la vitesse des servomoteurs et le pas des vis a billes.

Je verrais plutôt un chassis assemblé en acier ou un châssis mono bloc en granit/époxy

Oui le chassis mono bloc serait ideal, mais ca complique beaucoup la manutention, la coulee, etc.

ton coffrage en novopan de récup me fait peur, j'espère qu'il sera sérieusement renforcé? car s'il s'ouvre et que t'as toute la résine par terre, ou qu'il y a des "ventres"...

Oui c'est prevu, je reviendrai plus en details sur la partie conception des moules.

En moulage la pèce moulée a au mieux la planéité rugosité du moule donc si on veut une surface de référence sur une pièce moulée il faut un moule au moins localement "parfaitement plan et lisse"

Oui en effet, c'est pour ca que la coulee est faite en deux temps:
- une premiere en utilisant le melamine blanc comme surface localement plan et lisse (d'ailleurs si quelque sait la rugosite du melamine blanc, je n'ai pas vraiment reussi a trouver de reference) qui serait utilisee pour les surfaces entre les assemblages. Mais c'est aussi un point de discussion, est il interessant de faire un mating des surfaces (en francais appairage des surfaces?), je pensais utiliser des particules de diamant (pour un rodage au diamant) pour ameliorer le contact entre les deux surfaces. Apres si trop long, trop d'inegalites de surface, je peux toujours couler une epoxy entre les deux.

- une deuxieme avec une epoxy chargee en acier qui sera coulee comme surface des rails avec une regle en granite en classe 00 de longueur 1200 mm (mais je detaillerai ca plus tard sur la mise en oeuvre, alignement etc)

Je l'attendais cette remarque ; Est ce que Maxcnc veut commercialiser des cnc de ce type ? Le moulage n'a de sens pour moi que si on veut faire une série pour la vendre et amortir ainsi le prix du moule

Non pas prevu de commercialisation pour le moment, et pas avec des moules en bois. Et je reviendrai sur les couts de l'epoxy. Une des raisons pour l'epoxy est que je peux realiser une bonne partie de la machine moi meme sans grosses machines.


Voila pour les premieres reponses, mais je posterai plus de details.

 

[chabercha]

Bonjour
La discussion de Lucien (Micluc) a été amputée, peut être que Stéphane @lacier pourrait en savoir plus, très complices tous les deux.
A+Bernard

 

[kawah2]

t'as vu les tolérances dans le batiment pour les dalles ou les murs?
et bien sur qu'ils font des "grandes séries avec les banches ou panneaux de coffrage

 

[ManuTaden]

d'ailleurs si quelque sait la rugosite du melamine blanc, je n'ai pas vraiment reussi a trouver de reference

Utilisant des panneaux mélaminés de provenances diverses, je peux te faire une réponse de Père Noêl : ça dépend.
Il y a des différences selon les panneaux, certaines plaques provenant de meubles de magasins peuvent être extrêmement lisses alors que d'autres provenant de meubles de cuisines plus courants, seront plus rêches. Mais ce n'est pas toujours le cas, et parfois c'est le dos du panneau qui sera plus lisse que la façade. Actuellement, lorsque je fabrique un moule (pour de la terre crue), pour définir la plaque et la face à utiliser afin de faciliter le démoulage, je pose une poignée de terre rouge humide, que j'étale, puis enlève à la main, et je compare l'état du panneau après passage d'un chiffon humide : y a t il encore des traces de terre, ou pas.

t'as vu les tolérances dans le batiment pour les dalles ou les murs ?

ça dépend du chantier, mais le millimètre est parfois demandé.
j'ai même entendu parler de demi mm

et bien sur qu'ils font des "grandes séries avec les banches ou panneaux de coffrage

c'est plutôt que les panneaux de coffrages sont réutilisables, mais de là à parler de série.

 

[Pullmax]

Petite question de béotien et d'ordre général :
Pourquoi avoir choisi le granit au lieu de l'acier (comme on utilise du béton fibré acier ou du Weicon etc.) pour la charge résine de ton projet ?

 

[furynick]

La question de la série ne se pose pas ici et le coût du coffrage est probablement dérisoire par rapport à tout le reste.

Sinon pour mettre au clair les tolérances dans le bâtiment, on est très loin du mm, possible de le demander mais c'est irréalisable pour du chantier classique.
Une banche c'est 3/4m de haut sur 2/3m de large en gros et elles sont bien utilisées justement pour faire des séries de mur vu qu'un immeuble d'une dizaine d'étage comportera 10 fois les mêmes murs périphériques à peu de chose près. Selon la longueur, il faut plusieurs jours pour réaliser un étage et les banches sont déplacées/réutilisées chaque jour.

Concernant le choix de l'époxy/granit je subodore que c'est la facilité de mise en œuvre. Faire une pièce aux formes complexes en acier avec une bonne stabilité structurelle est inaccessible à certains (la plupart ?) sans matériel et/ou compétences.
Les caractéristiques mécaniques, notamment l'absorption des vibrations est aussi un point intéressant.

Pour tenter de revenir dans le sujet, perso j'aurais tendance à ferrailler les pièces (armature). Sans forcément aller jusqu'au même dimensionnement que pour du béton classique, la résistance à la flexion devrait tout de même s'en trouver améliorée.

 

[duredetrouverunpseudo]

amortir ainsi le prix du moule

Stan tu est sérieux ?

Tu a vu le prix d'une plaque de melaminé en magasin de bricolage ?

2500x500x18 ça coûte 12,90 €.

Je suis presque sur que se sera une des plus faibles dépenses du projet.
C'est vraiment pour trouver une critique a dire

 

[maxcnc]

Je pense qu'il y a confusion, mpvue91 parle surement du prix de moule en metal utilise par les fabricants de machine pour faire des series de machine.

Et sur les prix on peut arriver a 1.4 euros/kg pour le chassis brut sans soucis (et je ne parle de l'optimisation sur le cout de l'epoxy).

Mais revenons en a mon sujet et ma machine. Je ferai un post plus long plus tard sur l'epoxy granit vu que ca passionne.