Conversion CNC Tour Bernardo Proficenter 700WV (avec Servos)

[vbidou]

Salut,

Comme promis sur la presentation de mon atelier, j'ouvre ici le post ou je compte detailler, de la conception a la mise en production, toute la transformation en CNC de mon tour Bernardo Proficenter 700WV.
J'ai appris beaucoups des differents posts similaires, aussi je souhaite apporter, moi aussi, ma modeste contribution.
Le projet s'étalera probablement tout au long de 2009, et il devra accomoder un agenda professionel chargé, donc patience

Objectif: Pourquoi transformer en CNC ?
A vrai dire, j'ai un projet qui requiert la production d'une grande quantité d'elements, avec de la regularité et de la precision.
L'objectif est pour une utilisation "semi-industrielle" qui m'evite de passer 12 mois a tourner des manivelles.

Matieres: Inox et Alu, barres rondes des 40 a 50 mm de diametre.

Contraintes:
1. S'agissant de semi-production, je ne vais donc pas megoté sur la qualité des composants installés, et privilegier la robustesse (quitte a acheter les composants plus chers, ou/et a l'étranger).
2. Je n'y connais pas grande chose, a la base, en CNC. Je choisis donc d'acheter les composants a des entreprises qui prennent le temps de bien m'expliquer, de me conseiller de maniere pertinente et efficace.
3. S'agissant d'inox, la rigidité du montage devra etre excellente.


Configuration Attendue:
- Moteur du tour: 1.1 Kw (Actuellement 0.6Kw)
- Moteurs X & Y: Servo Moteurs 45W ou 150W
- Axes: Vis a billes
- Transmission: A courroie crantee, Reduction 1:4 / 1:5
- Logiciel: Mach3
- Controle automatique du jet d'emulsion
- Controle de vitesse de rotation par logiciel (pour usiner des filetages)
- Etancheisation et Cartérisation du tout
L'histoire dira si c'est trop ambitieux.


Le projet vient de commencer, car j'ai deja acheté toute la partie électronique. Je devrais la recevoir d'ici debut Février 09.
A noter, que toute la partie électronique et mecanique a ete commandée chez "CNC Drive" en Hongrie (http://shop.cncdrive.com/).
J'ai échangé une bonne dizaines d'emails en Anglais avec un conseiller de "CNC Drive" nomme "Balazs Klincsik".
Tous les emails etant en anglais, il vas donc me falloir un certains temps pour vous les traduire.
Vous verrez, mes questions sont parfois "innocentes" mais il m'as admirablement bien repondu, avec patience et avec de nombreux details explicatifs.
Nos echanges ont ete tres interessant et je suis certains qu'ils sauront fixer votre attention.
Note: J'ai demandé l'autorisation a Balazs de poster le resultat de nos discussions sur ce forum.

A suivre...

Tour Bernardo Proficenter 700WV

 

[vres]

Ce qui m'inquiète un peu c'est le servomoteur 45W 3000tr/min, ça doit faire 0.25Nm a tous casser

 

[vbidou]

Ce qui m'inquiète un peu c'est le servomoteur 45W 3000tr/min, ça doit faire 0.25Nm a tous casser

Veux-tu dire que je compte utiliser le Servo Moteur de 45W pour la vitesse de tournage ?

Si c'est le cas, c'est non.
Les Servos Moteurs de 45W seront utilise uniquement pour le deplacement des axe X & Y.
Apres consultation sur ce sujet, ils devraient etre assez puissants pour ma conversion.
Sinon, J'ai un accord avec "CNC Drive" que si les servos sont trop faibles, je les retournerai et ils me feront parvenir des moteurs de 150W.

Pour la vitesse de tournage, ce sera 1500 tr/mn maximum, et il y aura un moteur de 1,1 Kw pour le permettre.
Précision importante: La vitesse/direction de tournage sera effectuée par le moteur asynchrone classique, et non par servo.

Est-ce que j'ai bon ? Sinon, toujours ouvert aux conseils ...

 

Bonjour, peut tu en dire plus sur le controle de rotation par logiciel pourl les filetages ?

 

[vres]

Ce qui m'inquiète un peu c'est le servomoteur 45W 3000tr/min, ça doit faire 0.25Nm a tous casser

Veux-tu dire que je compte utiliser le Servo Moteur de 45W pour la vitesse de tournage ?

Si c'est le cas, c'est non.
Les Servos Moteurs de 45W seront utilise uniquement pour le deplacement des axe X & Y.
Apres consultation sur ce sujet, ils devraient etre assez puissants pour ma conversion.
Sinon, J'ai un accord avec "CNC Drive" que si les servos sont trop faibles, je les retournerai et ils me feront parvenir des moteurs de 150W.

Pour la vitesse de tournage, ce sera 1500 tr/mn maximum, et il y aura un moteur de 1,1 Kw pour le permettre.
Précision importante: La vitesse/direction de tournage sera effectuée par le moteur asynchrone classique, et non par servo.

Est-ce que j'ai bon ? Sinon, toujours ouvert aux conseils ...

pour 12€ de différence je prendrai directement des 150W, déjà tu auras la même tension pour tes 2 moteurs.
EDIT oups c'est 56€ de différence

 

[wika58]

Quels sont les frais de port pour une expédition depuis la Hongrie?

 

[vres]

Apres quel petits calculs:

- 45W a 3000tr/min c'est 0.143Nm
- avec une vis pas de 5mm avec reduction de 5 (1mm/tour) c'est une force brute de 900N
- une vitesse d'avance maxi de 50mm/s a 3000tr/min

 

[vbidou]

pour 12€ de différence je prendrai directement des 150W, déjà tu auras la même tension pour tes 2 moteurs.
EDIT oups c'est 56€ de différence

Reponse a CNCServ: Malheureusement j'avais deja lance l'ordre et effectue le paiement. C'est pourquoi je n'ai pas pu changer d'avis. De toute facon, le temps de monter l'unite de controle et de faire le parametrage, je peux bien utiliser les moteurs de 45W, et les remplacer par les 150W plus tard. Les drivers et cartes de controle sont les memes.

Bonjour, peut tu en dire plus sur le controle de rotation par logiciel pourl les filetages ?

Reponse a Emart: Excellente question, que je ne m'etais pas pose avant, car mon projet initial ne requiere pas de filetage. Mais effectivement, je me suis rendu compte que cela pouvait etre utile dans le futur, et qu'il paraitrait interessant de s'equiper des le depart.
Honnetement, cela fait maintenant un mois que je reflechis a la question que tu m'as pose....
Je vais donc proceder au changement du moteur, pour passer d'un moteur VDC de 1,1 KW, a un moteur Asynchrone 1.5kW, en boucle fermee (c'est a dire ou la vitesse des tours est renvoye a la carte), le tout controle par un variateur de frequence (probablement Omron).
La suite viendra... En tout cas merci d'avoir pose la question !

Quels sont les frais de port pour une expédition depuis la Hongrie?

Reponse a Wika58: Les frais de port ont ete offert par CNC Drive, car j'ai achete un kit complet (Carte, Driver, Smoothstepper, Licence Mach3, plus quelques composants pour le "Power Supply" PSU)
Et franchement, l'expedition etait tres rapide.

 

[vbidou]

INTRODUCTION

Bon, desole, car je n'ai pas assez de temps pour traduire toutes les discussions.
Donc, je met en ligne la version "Anglaise" des echanges avec CNCdrive.
J'essayerai de repondre a toute question sur le contenu, a posteriori.

NOTE importante: Cette discussion peut-etre consideree comme une introduction, afin de comprendre quels ont ete les choix pour la configuration initiale.

Voici quand meme le resume du contenu:
a - Alimentation et Drivers.
b - Configuration de l'Alimentation.
c - Connection entre le Smoothstepper et la Breakout Board
d - Termes de livraison de CNCdrive.
e - Schema de connexion general du boitier.
f - "Dimensionage" de la capacite Moteur (Servo) pour les axes.
g - A propos de la transmission des efforts du Servo a l'axe...
h - Autres capacites de la Breakout board.
i - A propos de la license Mach3.
j - A propos de l'alimentation (PSU) et du dimensionage des condensateurs.
k - Conditions de paiement de CNCdrive.
l - A propos de la conversion d'une fraiseuse.
m - Type de Voltage disponible en France.
n - Precisions sur la fraiseuse "BF30 Super" (Astuce pour l'axe “Z”).
o - A propos du forum web "usinages.com".
p - Avantage des Vis a billes, sur les vis "Acme" (trapezoidales).
q - Quelques fournisseurs de vis a billes.Voir la pièce jointe Discussion CNC Drive-v1.0.docIntroduction - Definition de la configuration CNC Servo pour la conversion du Tour Bernardo Proficenter 700WV

 

Bonjour, peut tu en dire plus sur le controle de rotation par logiciel pourl les filetages ?

Reponse a Emart: Excellente question, que je ne m'etais pas pose avant, car mon projet initial ne requiere pas de filetage. Mais effectivement, je me suis rendu compte que cela pouvait etre utile dans le futur, et qu'il paraitrait interessant de s'equiper des le depart.
Honnetement, cela fait maintenant un mois que je reflechis a la question que tu m'as pose....
Je vais donc proceder au changement du moteur, pour passer d'un moteur VDC de 1,1 KW, a un moteur Asynchrone 1.5kW, en boucle fermee (c'est a dire ou la vitesse des tours est renvoye a la carte), le tout controle par un variateur de frequence (probablement Omron).
La suite viendra... En tout cas merci d'avoir pose la question !

Tu devrais jeter un petit coup d'oeil sur l'excellent travail de numérisation de tour effectué par oudini..(son pseudo lui va trés bien d'ailleurs, il m'a toujours épaté dans ses réalisations... un peu comme une certaine personne qui peint ses machines en bleu et vert ) il utilise le soft emc2 sous linux libre de droit. les informations de position angulaire et vitesse de la broche sont transmise au soft via un codeur couplé à la broche. Je ne connais que ce soft qui gere celà (soft au niveau amateur)

 

[vbidou]

... il utilise le soft emc2 sous linux libre de droit. les informations de position angulaire et vitesse de la broche sont transmise au soft via un codeur couplé à la broche. Je ne connais que ce soft qui gere celà (soft au niveau amateur)

Merci du conseil, et j'avoue que je regarde tres souvent le post d'Oudini, pour l'inspiration et la comprehension.
Si j'arrive a faire comme lui, ce sera deja un succes.
Aussi, il semble que Mach3 (avec les cartes que j'ai acquises) permet le controle de la vitesse de la broche ("spindle"). En tout cas c'est prevu, pour apres.
Je compte me concentrer en premier sur la creation du boitier, le controle des servo X et Y et faire les tests "a nu" (sans l'implantation machine).
Ensuite, si tout cela fonctionne bien, soit viendra "l'implantation machine", suivi du controle de broche; soit l'inverse.
Je verrai dans quel ordre je place les priorites.

 

[vbidou]

Etape 2: Creation du PSU pour les servos

Etape 1: Creation du PSU pour les servos

J'ai progresse ces derniers temps sur les elements du boitier de commande.
Voici un post pour decrire le CI qui "transformera" le courant pour les Servos (D'alternatif vers continu).

Ce qui m'as pris le plus de temps c'est quand meme le gravage de mon premier circuit imprime, ceci afin d'executer la carte servant a redresser de 17VAC vers 24VDC.
En effet, le transformateur toroidal permet de convertir du 230VAC en 17VAC.
Comme les 2 Servos moteurs prevus fonctionnent en 24VDC, il faut redresser le 17VAC en 24VDC.
Pour cela, le pont redresseur, en "redressant", permet de passer de 17 a 24V.

Le Bronzage ! A la dizaine de seconde pres !

La Gravure: Bain de Percholrure de fer bien chaud de 4mn30sec (montre en main).

Reussite seulement au 3eme essai, ici la progression...

Voici quelques photos du processus.
Comme le CI devra assumer environ 8A, j'ai "renforce" le circuit imprime avec des pistes larges, et en rajoutant une couche d'etain tres epaisse.
J'ai pris de la pate d'etain que j'ai fait "fondre" au pistolet a chaleur, ca marche impecable et ca ne "bave" pas sur les cotes, en restant bien sur les pistes.

L'etamage des circuits, avec de la pate d'etain, un pinceau trempe dans l'eau et un recouvrement "delicat" sur les pistes avant "chauffage"

C'est magique, ca reste bien sur les pistes...

Ensuite, j'ai fais les trous et pose les composants.
Note: Soyez indulgent, c'etait mon premier CI.

Sur le PSU (Power Supply), il faut bien rajouter des condensateurs, suffisament "gonfle" afin que les "pics" de puissance des moteurs ne se traduise pas par une baisse de la tension.
Enfin, c'est ce que m'as explique mon fournisseur

La carte avec les condos et le pont redresseur...

Le circuit (a noter, le relief, pas super clean, mais representatif de l'epaisseur ajoutee par l'etamage)

Connexion du pont redresseur au circuit

Aussi, il faut noter qu'on a place une petite resistance ainsi qu'une diode, pour etre certain que les condensateurs se dechargent une fois le systeme eteint.
Au final, le schema est hyper simpliste.

Cette carte "PSU" devrait me servir a fournir le courant aux deux servos Moteurs.
Je dis "devrais" car je ne l'ai pas encore testee.

La suite: la creation du boitier de commande...

Voici le schema de ce PSU, realise sous Target (version 1.0).Voir la pièce jointe PSU-v1.0.zipFichier Target pour le PSU v1.0

 

[MaX-MoD]

hééé... miam!
c'est très propre continues comme ça

Au fait, avec 35µm de cuivre, tu fais passer dans les 50A sur des pistes aussi large

 

[vbidou]

Au fait, avec 35µm de cuivre, tu fais passer dans les 50A sur des pistes aussi large

Merci pour l'info Max-Mod, ca me rassure !
J'etais proprement terrifié à l'idée que ça chauffe trop

 

[taureau]

salut.....
c'est vrai que c'est bien propre......

une petite suggestion cependant: un radiateur sous ton pont redresseur. d'accord c'est pas pour les 150 watts à passer mais bon...... c'est un e bonne habitude

bonne continuation

 

[MaX-MoD]

0.6V*2 = 1.2V *8A = 9.6W!

ben ptet qu'il va être nécessaire le rad.
Bien vu taureau

 

[taureau]

pardon pour la bourde..... fo vraiment que j'arrête de faire 3 chose a la fois... j'en suis pas capable ( et oui j'ai vraiment rien de féminin...... )

donc mon message MAGNIFIQUE PROJET ET BONNE CONTAMINATION.....


et now sous les sifflets de la foule

 

[MaX-MoD]

????

j'explique:

les diodes du pont ont une chute de 0.6V, le pont a donc une chute de tension de 2*0.6V = 1.2V, et dissipe donc 8A*1.2V = 9.6W

tu ne parlais pas de la puissance dissipée par le pont, si?
Suis perdu moi

 

[vbidou]

Merci Max-Mod & Taureau pour votre intervention !
Mais j'avoue que je suis bien perdu par votre echange, a propos de la chaleur générée par le pont redresseur.
J'avoue ne rien savoir sur la question, car je n'ai que des connaissances tres basiques en electrique / electronique.
Je recapitule, le pont redresseur doit, en principe, transformer du 17VAC en 24VDC.
Aussi, Il pourra y passer un courant de 8A max (dans le cas de pics de puissance de tous les moteurs en meme temps, ce qui est peu probable).
Donc j'ai besoin d'y coller un radiateur, ou est-ce que je peux le laisser vissé sur le CI en epoxy ?

 

[taureau]

c'est ma grande faute!!!!!

Max a TOTALEMENT RAISON

pour max:
en // je calculer des puissances et lancé dans mon élan je n'ai pas pris les chutes mais les tensions complètes......

pour vbidou:

non tu n'as pas besoin de radiateur. ton montage est très bien tel qu'il est

fo vraiment que je me relise et que je reflechisse avant de parler.....

 

[MaX-MoD]

aaah ok
T'es pas le premier auquel ça est arrivé taureau (parle en connaisseur )

oui vbidou, laisse comme ça vissé sur le CI,ça devrait aller. Vérifies en usage intensif que ça ne soit pas trop chaud (80°C) sinon c'est OK.

 

[vbidou]

Bon alors finallement, je vais devoir refaire un nouvelle carte Power Supply (v2.0).
Pourquoi ?
Car le PSU que vous voyez a ete configure pour fournir l'energie a 2 moteurs.
Le truc, c'est que j'ai prevu un seul boitier de controle pour mon Tour ET pour ma fraiseuse.
Ce qui fait que je vais rajouter encore 2 autres drivers de Servo dans mon boitier (4 en tout).
CNCDrive, en Hongrie, vas m'envoyer tres bientot 2 Drives additionels (j'en ai deja 2), et 6 Servos Moteurs de 150W !!!! (2 pour le Tour + 4 pour la fraiseuse).
Donc, Taurus, Max-Mod, je mettrai plus tard en ligne les photos d'un nouveau PSU v2.0, ou je mettrai le pont redresseur dans une autre configuration, "inchauffable".

 

[vbidou]

Etape 2: Creation du Boitier de commande

J'ai presque acheve, ces derniers temps, la construction du boitier de commande.
Voici un post pour decrire toutes les etapes de preparation du boitier, du debut a la fin.
Le boitier est presque termine, car j'attend encore les 2 derniers Drives, afin d'avoir un boitier pret pour une "4 axe".
Le boitier offrira donc:
- Un axe X
- Un axe Y
- Un axe Z
- Un axe A
- Le controle de vitesse de broche
- Une entree USB (par smoothstepper)
- Divers entrees de signals et signaux fin de course

C'est parti....

Voici l'avant-projet de boitier, pour se representer la disposition des elements

On enleve la face arriere, et on "Dremele" pour faire place aux connecteurs et embases.

Voici les connecteurs XLR en rang d'oignons (Je ne les utiliserai pas tous).

On prepare les trous pour embases XLR.

On refixe le panneau arriere...

Pose, a droite, des cables d'alimentations (En bleu) et de masse (Jaune et Vert).
Connexion des interrupteurs, du bloc d'alimentation 12V, du transformateur toroidal et de la carte PSU.

Gravure de 2 nouvelles cartes relais....
Une dans le boitier de commande, l'autre sera inseree sur la machine.
Le tout relie par un cable D-SUB 25 contacts.

Etamage des circuits...

Connexion du courant "digital" de la Breakout Board.
Connexion du courant de "puissance" des ServoDrives au PSU. Bleu c'est "+", Rouge c'est "-"
Connexion des masses des embases XLR.

Premier test de connexion USB et parametrage du SmoothStepper.

Que c'est sympathique de bosser dans son garage...
Petit pensee pour Bill Hewlett et Dave Packard, qui ont debute "HP" dans leur garage.
Une des regles du Garage etait d'avoir toujours les outils "ouverts" et disponibles sous la main.

Preparation des cables moteurs sur prise XLR (c'est bien petit):

Connexion des ServoDrives aux embases XLR...

Test de tous les signaux et de la resistance des pistes.
Connexion des moteurs sur les cables de puissance.
Connexion des encodeurs sur la carte de signal.

Un 1er Test sous Mach3: Zut, rien ne marche.
Contact avec CNCDrive.
Selon conseil, j'inverse les canaux A et B des encodeurs

2eme Test: [rainbow]Fantastique, ca marche ![/rainbow]
Je "Joggue" les deux moteurs au doigt et a l'oeil.
C'etait le 1er Mai, et j'etais si content qu'on a bu le champagne
(Quand meme 3 mois que je travaillais sur ce boitier de commande).

A venir prochainement:
- Creation d'un nouveau PSU v2.0
- Reception et implantation des 2 nouveaux ServoDrives et des nouveaux Servos Moteurs
- Implantation des vis a billes sur le tour
- Implantation des Servos sur le tour
- Modification du moteur de broche (1.5Kw triphase)

 

[wintereivax]

Salut,

Juste une question, tu étames avec quoi tes circuits ? ça ressemble à une poudre qui fond, juste ? ça colle seulement au niveau du cuivre ? Tu le trouves sur internet ?

Merci d'avance,

Xavier

 

[Doctor_itchy]

perso j'aurais pas pris des xlr bas de gamme !

premièrement car l'instensiter max n'est pas tres elevee du au mauvais connecteur et metal utiliser !

ensuite car la fixation de la gaine sur le cable est vraiment nul !

tu aurais du mettre du neutrik un brin plus chere mais 100* mieux surtout que tu y branche des moteur DC qui vont cree des pointe de courant a chaque demmarage !!

le top aurais ete des speakon nl4 qui tienne 20amp par broche et comme il y as 4 broche en pontant en // tu tenais 40A continus


par contre tu dit faire un rack pour le tour et la fraiseuse donc ça fait 5 axe en tout a gerer donc 5 module servo , hors je ne vois que 4 module max possible sur la carte !!

 

[Doctor_itchy]

ha oui un XLR neutrik tient 6ampere continus

un bas de gamme tient au max 3 a 4ampere continus

 

[vbidou]

Juste une question, tu étames avec quoi tes circuits ? ça ressemble à une poudre qui fond, juste ? ça colle seulement au niveau du cuivre ? Tu le trouves sur internet ?

Alors en fait c'est de la pate d'etain, facilement trouvable au rayon soudure d'un magasin de bricolage.
Il faut en melanger un peu dans un bouchon, avec de l'eau.
Ensuite, tu prend ton circuit, un pinceau, et tu etale une couche tres homogene.
Tu peux deborder hors des pistes, car a la chauffe, tout revient sur les circuits.
Ensuite, tu prend ton pistolet decoleur, tu chauffe regulierement pour faire evaporer l'eau, avec un souffle "reduit" pour ne pas "deshomogeiniser" la couche.
Puis une fois qu'une croute grise clair et seche couvre toutes les pistes, tu met la puissance de souffle maximale, et tu part d'un coin de la "croute", et tu remonte au fur et a mesure que l'etain fondu s'agglutine sur les piste.
Fait 1 essai ou 2, tu verra c'est magique

premièrement car l'instensiter max n'est pas tres elevee du au mauvais connecteur et metal utiliser !
ensuite car la fixation de la gaine sur le cable est vraiment nul !

Hello Docteur Itchy, le connecteur XLR est tres suffisant pour mon application, car je ne vais pas aller plus haut que 30V par embase.
Aussi, j'ai pris des XLR "3 connecteurs", qui sont suffisament gros pour les amperes a passer (enfin je crois bien, si ce n'est pas satisfaisant, je changerai).
Pour la fixation, il y a une gaine qui permet de bien fixer le cable au connecteur XLR.

par contre tu dit faire un rack pour le tour et la fraiseuse donc ça fait 5 axe en tout a gerer donc 5 module servo , hors je ne vois que 4 module max possible sur la carte !!

Bonne remarque.
En fait, c'est un boitier de connexion "amovible" qui pourra etre pris dans la configuration:
- Tour CNC (cad 2 Servos + 1 controle de broche)
- Fraiseuse CNC (cad 4 Servos + 1 controle de broche)

 

[vbidou]

Houra, je viens de recevoir mes 6 Servo Moteurs.
Je ne resiste pas de vous montrer une petite photo des 6 servo et du nouveau moteur triphase 1.5Kw avec Variateur de frequence...
Reste plus qu'a monter tout ca sur les becanes.
Je crois qu'il me faudra encore quelques mois.
Quel bonheur !

 

[Doctor_itchy]

pour les XLR 30V ok tu peu monter a 150V sans probleme d'isolation mais coter ampere ça risque de chauffer et de fondre en plus vu que c'est bcp des pic de tension sur un servo c'est pas l'ideal

je dit ça car j'ai deja tester se genre de connecteur bas de gamme ( je boss dans la sono et on utilise du xlr pour les HP ) et apres test on est fort limiter , enfin tu verras bien avec un peu de chançe se sera tout juste ^^

 

[JKL]

je dit ça car j'ai deja tester se genre de connecteur bas de gamme ( je boss dans la sono et on utilise du xlr pour les HP ) et apres test on est fort limiter , enfin tu verras bien avec un peu de chançe se sera tout juste ^^

C'est ce que j'appelle travailler comme un bricoleur du dimanche : les connecteurs XLR sont des connecteurs standardisés POUR LES MICROS et non pour les HP !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!