Conversion SIEG X3 en CNC (Changeur d'outils ...)

[vince_007]

Préambule:
Ce post présente la conversion en CNC d'une petite fraiseuse d'établie. La machine est à la base une Sieg X3 achetée neuve en décembre 2010 dans l'objectif de la numériser directement.
Les solutions présentées ici sont à but didactique, ce ne sont pas forcément les meilleurs solutions mais elles ont le mérite de fonctionner.
La dernière modification de la machine date de 07/2016.

Sommaire du post:

1) Modélisation de la motorisation de l'axe Z (03/2011)
2) Modélisation axe X et Y
3) Assemblage de la motorisation de l'axe Z
4) Essai de répétabilité de l'axe Z
5) Premier essai d'usinage (05/2011)
6) Première pièce pour la fraiseuse elle même
7) Modification de la motorisation de la broche (08/2011)

A) Etude 3D de la poulie à cannelure​

B) Assemblage du nouveau moteur​

C) Finition de la nouvelle motorisation​

8) Palpeur de mise à zéro auto de l'outil (10/2011)
9) Capteurs de Homing optique (01/2012)
10) Montage de chaînes porte câble sur X et Y (02/2012)
11) Montage de chaîne porte câble sur Z
12) Etat de la machine 2 ans après l'achat (02/2012)
13) Nouvelle armoire de commande (06/2015)

A) Le contrôleur CS Lab CSMIO-IP​

B) Câblage de l'armoire​

14) Nouveau meuble et cabine (07/2015)
15) Changeur d'outil automatique (03/2016)

A) Les choix techniques​

B) Modification de la broche pour système TTS​

C) Installation du vérin et vidéo du fonctionnement​

D) Fabrication du magasin​

E) Vidéo d'usinage avec le changeur d'outil​

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Départ du post d'origine :
Bonjour,

J'ai fait l'acquisition d'une Sieg X3 neuve à Noël dans le but de la numériser pour fabriquer des pièces de modelisme.
Je viens présenter mon travail enfin d'en faire profiter la communauté.

J'ai débuté la numérisation avec l'aide d'un ami (Gloobox sur le forum) qui possède une CN entièrement maison et qui peut donc me faire quelques pièces nécessaire à une bonne numérisation.

Pour le début de l'aventure avec l'installation de la machine, ça se passe ici: installation-de-ma-sieg-x3-t25151.html

Mon objectif est de numériser la machine sans trop la modifier afin que la numérisation soit reversible, donc je me limiterais à de simple perçage/taraudage dans le bati et un petit coup de fraise sur le chariot XY.

Pour la numérisation, j'ai choisi de faire dans le classique et économique avec des moteurs pas à pas.
- Pour l'axe Z, un moteur STOEGRA SM 87.2.18 M4.6, c'est un NEMA 34, avec 4.6Nm et 6.3A en parallèle ou 4.6A en série. 2.65Kg la bête. Il y aura un accouplement par courroie HTD 5 en largeur 15mm avec une réduction 1:2.
- pour les axes X et Y, 2 moteurs NEMA 34 de chez Arc Euro Trade, en 3.6Nm pour 4.2A. 2.25Kg chacun. Accouplement directe sans réduction.

Côté driver, j'ai choisi 3 KL-8056D de chez Keling, ce sont des drivers numériques (a base de DSP), avec une tension de 80V et un courant max de 5.6A. Ils fonctionneront à 800 pas par tour avec réduction du courant de blocage par 2.
L'alimentation est un modèle à découpage de 60V / 390W.
Et pour raccorder tout ça au PC, une breakout board C35 de chez CNC4PC.
En logiciel, le célèbre Mach3 que je ne présente pas !

Côté mécanique, j'ai commandé un jeu de vis à billes RM1605 sur mesure chez Linearmotionbearing avec les paliers BK/BF. J'ai reçu ma commande en 1 semaine chrono pour pas cher, malheureusement je me suis trompé de longueur sur l'axe Z, donc il faudra rectifier le tir.
Côté palier, je n'ai finalement récuperé que les roulements, le reste c'est vraiment pas terrible, il n'y avait même pas de pré-contrainte sur les roulements obliques ! Bref, c'est du chinois. Côté vis à billes, la qualité est plutôt bonne pour le prix.

Pour le moment, je me suis concentré sur l'axe Z, après avoir modelisé l'assemblage en CAO, voici les premières pièces:

- Donc en noir, c'est le palier d'origine qui a reçu 8 perçages / taraudage M5, de gauche à droite, le porte roulement oblique, l'entretoise et l'adaptateur pour l'écrou à bille. Tout en bas, la bague pour la contrainte des roulements.
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- Montage de l'adaptateur sur la pièce mobile d'origine. Oui, je sais les taraudage sont tangent au lamage mais yavais pas le choix et la pièce fait 15mm d'épaisseur, donc ya du filet restant après le lamage.
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- Montage de l'écrou à bille sur l'adaptateur.
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- Montage des roulements obliques + porte roulement + bague de pré-contrainte. Ajustement de la pré-contrainte et verrouillage de l'écrou
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- Montage de l'entretoise qui sert à absorber l'écrou et la bague, tout en ajoutant 20mm d'épaisseur. 20 + 20mm du porte roulement, ça compense mon erreur de longueur de départ (40mm).
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- Montage à blanc sur la machine, ça se monte nickel:
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- La partie du bas (reste à déposer le renvoie d'angle de la manivelle):
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- La partie du haut où j'ai ré-utiliser le palier et le roulement d'origine, une bague adaptatrice alu de 10 vers 12mm permet de monter le bout de la VAB en 10mm sur le roulement d'origine en 12mm:
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- Vue la partie mobile :
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- Pour finir, test du moteur du Z avec son variateur qui fonctionne parfaitement. L'axe moteur est en 10mm:
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Voilà où j'en suis pour le moment, je vous met un peu de 3D plus tard.

*** image du portail ***

 

[vince_007]

Voilà comment je compte monter le moteur sur le Z:

Les équerres de renforts prendront appui sur le bati de la machine où je ferais 2 taraudages M6. Ca permet de supprimer le porte à faux sur le palier de la VAB.
Un 3ème roulement standard prend place dans le palier d'origine pour supporter les efforts de la courroie sur la poulie.
L'assemblage des 3 roulements ne pose pas de problème car il y a du jeu de montage sur mes pièce alu supportant les roulements obliques. Le centrage est effectué par le roulement standard monté sur le palier d'origine.

 

[abbaqui]

Pas mal , on attend la suite !

 

[jvr33]

très bien et je vais suivre avec interet

 

[vince_007]

Salut,

Merci de vous interresser à mon projet !

Là je bosse sur la modelisation de la machine (ya aucune côte alignée, c'est de l'ajustement au montage par goupille conique ! :(), ça prend beaucoup de temps car il faut relever les côtes précisemment pour aligner la VAB correctement.

J'ai presque fini la modelisation de l'axe Y, je devrais vous mettre de la 3D dans l'après midi.

Côté pièce, j'ai reçu les 2 moteurs X et Y de chez Arc Euro Trade, livraison en 4 jours !! Ce n'est pas la même qualité que le moteur du Z, bon c'est normal, c'est pas du tout le même prix. Le couple est bien présent, pas de problème de ce côté là !

Il me reste à commander les poulies et la courroie pour le Z, mais j'hésite à remettre le vérin à gaz d'origine ou a faire un système de contre poids par câble. Qu'en pensez vous ?
Si je garde le vérin, il faut que je change le diamètre des poulies pour lui faire de la place.

 

[vince_007]

Piouf après des 10ènes d'heures de relevés de côtes et de modélisation, j'ai enfin finaliser l'assemblage de l'axe Y, voici ce que ça donne:

- Vue d'ensemble du chariot XY, du moteur et de la VAB.

- Vue de l'accouplement (en alu classique)

- L'assemblage complet:

- Une petite astuce pour gratter 6mm de course, des lamages pour absorber les vis de l'écrou à bille:

- Vue du support de roulement oblique qui reprend 3 perçages M6 déjà présent. Ce qui explique la présence d'une poche sur le support moteur de droite pour pouvoir passer la vis:

Maintenant, il me reste à faire la même chose sur l'axe X, mais pour ça, j'ai encore du relevé de côte à faire !
Et bien sûr, il faut que je modélise la table, ça va pas être simple.

 

[vince_007]

Ca y est, j'ai fini la modélisation des pièces !

Voici ce que ça donne:

- Vue globale de l'axe X, j'ai du monter le moteur à gauche car à droite les perçages de fixation de la table tombés en plein sous les supports moteur.:

- Vue de dessous, montage trés classique ! :

- Toujours la même astuce pour gratter 6mm de course :

- Mon choix de montage de l'écrou à bille sur le chariot XY, une poche de 4mm de profondeur dans le chariot pour laisser passer l'écrou à bille. Du coup, je ne monte que 4 vis pour éviter de faire d'autre usinage dans le chariot:

- Détail du support moteur pour éviter les interférences durant les mouvements :

- Les supports moteur au format NEMA 34 passe juste entre les queues d'aronde:

- Détail du passage de la VAB sous la table (1mm de jour entre la table et la VAB):

- Et pour le fun, un assemblage complet de la table croisée:

Maintenant, il reste à fabriquer les pièces, à monter, ajuster, câbler et tester !!

 

[romleno]

Bonsoir,

Bravo pour ce beau début de réalisation. Je vais suivre ton sujet avec intérêt !!

 

[taramop]

salut
Je pense que je vais retenir ton idées pour la fixations des moteurs pas à pas
a++

 

[vince_007]

Content que mes choix donnent des idees aux autres. Je cherchais un montage simple, rigide et peu couteux.

 

[vince_007]

J'ai reçu les poulies et la courroie pour l'axe Z aujourd'hui.

J'ai acheté le tout ici: https://sdp-si.com/eStore/ livraison rapide (commande le 29 mars, expédition le 30 mars et réception le 5 avril), pas de douane.
J'en ai eu pour 37€ le tout avec les frais de préparation et d'expédition, la qualité est au RDV, ce n'est pas de la chinoiserie
Ya un calculateur de longueur de courroie en ligne trés pratique, ça donne même le nombre de dent en prise et ça dit si c'est bon ou pas.

- Les poulies 18 dents, 36 dents et la courroie HTD en 15mm

- Présentation de la poulie 36 dents sur la VAB, ça passe nickel

Faut que je reprenne la poulie 18 dents au tour pour passer le diamètre de l'arbre à 10mm (8mm d'origine).

Voilà, la suite bientôt.

 

[ctoutmoi]

Excellent ce fournisseur, merci. J'ai essayé econobelt et très satisfait également. J'ai également du réaléser les poulies au tour. C'était la première fois que j'utilisais un alésoir et tout s'est bien passé. J'avais prévu une poulie en plus pour me faire la main et je n'en ai pas eu besoin
Bon courage pour la suite.

 

[vince_007]

Bonsoir,

Mon ami Bruno (encore merci) a encore une fois bien bossé et m'a usiné le support moteur pour l'axe Z, toujours en DURAL qualité aéro (facile à Toulouse !), plaque de 10mm d'épaisseur, c'est rigide !

- Voici les pièces constituant le support moteur du Z, sans passe de finition pour gagner du temps en usinage:

- Montage à blanc du support sur le porte roulement d'origine qui a reçu 4 perçages M5, on distingue le roulement (6001 RS) permettant de supporter l'effort transversal de la courroie. Il est volontairement monté sur la pièce en fonte pour garantir l'alignement avec les roulements obliques. J'aurais pû faire un lamage pour absorber les vis mais il fallait retourner la pièce pour faire une reprise, c'est encore du temps à passer donc comme c'est pas indispensable, on s'en passe, je mettrais des vis hexagonale moins épaisses.

- Montage sur la machine, ça se monte nickel :

- Montage à blanc du moteur avec les poulies et courroie, pas d'erreur de longueur de courroie et de quoi ajuster tranquille. Les vis de fixation finales du moteur seront en M6 (M5 sur la photo car j'ai pas de M6 sous la main):

- Montage à blanc de l'ensemble sur la machine, l'ajustement est nickel, j'avais un peu peur des erreurs de mesures pour les equerres de renforts mais non. Je vais peut être pouvoir remonter le capot d'origine:

- Vu par dessous, il faut que je fasse les 2 taraudages M6 sur le bati, le gros trous est celui de fixation du verin à gaz d'origine, je devrais le déplacer ou le remplaer par des contre poids:

Voilà, j'ai pas eu le temps d'aller plus loin, je veux monter ça proprement et tranquillement.
Prochaine étape, montage définitif du Z, câblage du moteur Z et test du Z, en attendant que Gloobox m'usine les 8 pièces manquantes pour les axes X et Y.

 

[romleno]

Beau travail, ça avance bien !
Je pense que tes modèles 3D en intéresseront plus d'un sur le forum.
En tout cas moi j'ai hâte de voir la suite !

Bonne soirée

 

[vince_007]

J'ai fait les premiers essai hier soir après avoir monté définitivement le Z (frein filet etc...).

Je n'ai finalement pas remonté le vérin à gaz qui est sur-dimensionné (60Kg de poussé pour un poids de tête d'environ 30Kg) est qui déforme carrément la colonne !!! Je ferais une compensation du poids de la tête par contrepoids et câble.

Pour le moment, le moteur n'a aucun mal à bougé le tout, le moteur décroche à une vitesse de 5000mm/min, j'ai baissé à 3000mm/min par sécurité, pas de problème de perte de pas sans la compensation du poids.
Je devrais pouvoir aller plus vite sur les mouvements rapides une fois le poids de la tête compensé.

Niveau précision, sans surprise, il y a du jeux dans la VAB, 0,04mm ce qui est normal pour la classe C7 de la VAB (0,05mm théorique).
En utilisant la compensation de MACH3, j'obtient une très bonne répétabilité dans les deux sens inférieure à 0,01mm.

J'ai fait une vidéo du test de répétabilité au comparateur, j'essai de vous la mettre sur Youtube.

 

[vince_007]

Voilà la vidéo du premier essai de l'axe Z:

 

[schaller_p]

super précis ... bravo.
Je suis avec intéret le sujet. J'ai bien envie de me lancer mais en 2012 pour l'instant j'économise.

 

[vince_007]

Aujourd'hui, j'ai un peu avancé sur la machine.

J'ai adapté un capteur (inductif) de vitesse directement sur la broche.
J'ai simplement percé un trou (6mm) dans le pignon d'entrainement et placé le capteur en face.
Une fois le capteur d'index correctement configuré dans MACH3, ce dernier affiche bien la vitesse !

J'ai donc remonté toute la broche avec son moteur, j'ai également remonté le capot arrière comportant la carte de commande moteur.
Comme prévu, le moteur pas à pas du Z passe nickel sous le carter, je peux fermer les capots sans que ça gêne.

J'ai également monté un relais pour la commande ON/OFF de la broche par MACH3. Plus tard, je ferais la commande en vitesse quand je changerai le moteur par un triphasé avec un ALTIVAR 18 que j'ai déjà.

Côté réglage, j'ai revu la correction du jeu de l'axe Z dans MACH3 ( à la baisse), car j'ai remarqué que le frottement de la queue d’aronde ajoute un effet de jeu qui disparaît avec les vibrations de la broche.
En fait, quand je fait tourner la broche, les vibrations suffisent à "décoller" la queue d'aronde, ce qui diminue le jeu (environ 0.01mm) par suppression d'un effort sur la VAB. Difficile à expliquer...

Je reverrais ce point quand je ferais la compensation du poids de la broche. Le vérin à gaz ne convient pas, il est bien trop fort (50 à 60Kg de poussé), je vais faire un système de contre-poids sur les côtés de la colonne.

Voilà où j'en suis, j'attend les pièces pour les 2 autres axes pour finir la partie mécanique.
Il me faudra encore monter tout les capteurs de fin de course (optique) et faire un coffret pour l'électronique (breakout board, contrôleurs de moteur et carte maison).

Patience ....

 

[romleno]

Beau travail,

La répétabilité est bonne, mais le grand test se fera sur les axes X et Y car pour le moment, je pense que le poids de la broche fait que les jeu de la vis se trouve toujours du même côté des billes dans ton écrou (je sais pas si je me suis bien fait comprendre ).

En tout cas merci de partager ton travail, ça fait plaisir de voir un sujet de conversion d'une X3 aussi complet et en français !!!!! ça change des forum américains.
Continue comme ça

 

[vince_007]

Merci Romleno,

Pour le jeu sur le Z, j'ai compris ce que tu voulais dire, c'est pour ça qu'il faudra revoir ce réglage avec le système de contre poids.

Pour le reste, ben j'ai moi même eu beaucoup de mal à trouver des conversions de X3, quand on en trouve, il n'y a pas beaucoup de détails. Alors en français, j'en parle même pas.

Je compte partager le projet jusqu'à la fin avec la réalisation des premières pièces (pour la fraiseuse) et les optimisations futures.

 

[ellogo67]

Bonsoir vince_007

je n'apporte rien à ton fil , mais je voulais juste te dire mon admiration par ta qualité de réalisation que ce soit soft ou hard.

Ton reportage est à suivre avec intérêt.

PS : un petit mot d'encouragement ou d'admiration, cela fait toujours plaisir.

 

[vince_007]

Merci ellogo67, ça fait toujours plaisirs !

Sinon, voici quelques news, quelques pièces de plus on été faites:


- Les supports moteurs X et Y

- Le support de la vis à bille du X

- Le support de la vis à bille du Y

Voilà, il reste à faire les supports de roulements obliques pour X et Y, ainsi que les supports de roulements libre en bout de VAB pour X et Y (je les ferais moi même avec la CN fonctionnelle).

Ca avance, ça avance ...

 

[Kiko]

Salut Vince_007

C'est super de partager la conversion de ta x3 avec tout le monde et à ce que je vois c'est super bien parti, félicitation !

Je voulais juste de dire un truc, tu parles de soutenir l'extrémité de ta vis à billes avec un roulement, moi on m'a fortement déconseiller de le faire, en effet, l'alignement ne sera jamais parfait (en mécanique rien n'est jamais parfait) et de ce fait, quand ton roulement serra éloigné de l’écrou, le désalignement serra négligeable car compensé par la flexion de la vis mais lorsqu'il serre près de l'écrou, le flexion de la vis ne sera pas assez grande et le système va forcer :S

Même si ton X3 est plus grande que ma sx2, les longueurs des vis ne sont pas trop importante, (environ 500mm pour X et Z et 300 pour Y) Le porte à faux est donc quasiment négligeable surtout vu le poids de la vis.

Donc voila, essaye de réfléchir de ce coté là, en tout cas félicitation pour ton projet

Moi je vais continuer la conversion de la mienne

Bonne soirée
Pierre

 

[vince_007]

Salut,

J'ai effectivement reflechi au probleme d'alignement de la VAB côté roulement libre et en fait, il suffit de laisser un jeu de reglage au niveau des percages des vis de fixation du support.

Le reglage s'effectue en amenant la table en butté sur le support, le support se trouve donc aligné par le roulement, une fois en place, il suffit de serrer les vis.

De plus, ces supports servent de butté mécanique en cas de probleme, et donc d'eviter que les billes se fassent la mal !

J'ai fait ca sur le Z mais en utilisant le jeu de l'ecrou a bille, ca marche nickel et ca force pas

 

[Kiko]

Oui c'est sûr qu'en laissant un réglage, le risque est minime

Chacun choisi les solutions technique qu'il préfère

J'attend avec impatience la suite

Bonne soirée
Pierre

 

[vince_007]

Pour aujourd'hui, ça a été retouche du chariot XY pour passer l'écrou à bille et augmentation du lamage des vis de fixation pour monter du M6 à la place du M5 d'origine.

- Montage de la VAB du X

- Détaille de la poche qui a été usinée

- Présentation de la table pour voir que tout passe nickel, il reste 1mm.
Au passage noté l'usinage chinois des trous de fixation de l'écrou à bille !

Voilà, maintenant il reste à usiner les portes roulements que j'ai du retouché après avoir vu des conflits avec des gabarits en papier.

 

[gloobox]

Le support de roulement est prêt a etre usiné sur la seconde face...

 

[vince_007]

Super ! Merci Bruno.

De mon côté, j'avance sur le cablage de la machine, il ne reste que les fin de course a faire. Je mettrais des photos ce soir.

 

[vince_007]

Comme promis voici les photos du câblage du coffret électrique.
Je suis partie d'un coffret électrique de récupération en fibre de verre et couvercle transparent.
J'ai installer une plaque de fond en alu de 3mm et j'ai monté dessus les 3 variateurs et un bornier de câblage (sous la breakout board).
Sur le dessus un ventilateur 80mm en extraction, un Enermax à vitesse variable provenant d'un PC.
L'alimentation ne pouvant rentrer dedans, je l'ai monté sur le côté sur des entretoises.
Les entrées d'air sont sur les côtés juste en dessous des variateurs.

Côté raccordement, j'ai installer les fonctions suivantes:
- Récupération de l'arrêt d'urgence machine (second contact de dispo sur l'inter), je l'envoi sur l'enable de la breakout board et donc ceux des variateurs, il est également câblé sur une entrée pour MACH3.
- Capteur inductif pour l'index de la broche sur une entrée de MACH3, sert à connaitre la vitesse de rotation et pour les taraudages.
- Commande ON/OFF de la broche par MACH3 via un relais intégré dans le coffret électrique de la machine.

Pour toutes ces fonctions, je passe par un câble RJ45 (8 fils) entre le coffret et la machine.

Il me restera à installer les fins de course mais j'hésite entre 3 capteurs de HOME avec des limites soft où des capteurs de fin de course sans HOME. Je ne vois pas bien l'intêret de la fonction HOME en automatique sur ma machine. Si quelqu'un a un avis sur le sujet.

Voici les photos:
- Comme prévu, le moteur du Z passe nickel sous le carter d'origine

- Un simple perçage pour sortir le câble moteur (protégé par de la gaine thermo et un surgainage.

- Voici le coffret, sur le dessus on retrouve le ventilateur et son potentiomètre pour le réglage de la vitesse:

- Vue de devant, le couvercle transparent est pratique pour voir l'état des LEDs

- Vu général de la machine et de son coffret

- Détail du passage du câble de capteur de broche, il re-rentre dans le petit coffret élec d'origine pour utiliser la gaine métallique d'origine.

Voilà, ça sent la fin bientôt, j'ai commandé de la visserie qualité 12.9 pour toutes les vis de la machine, une 20ène d'euros chez http://www.bricovis.fr

 

[vince_007]

Bruno (Gloobox) ayant terminé le porte roulement de l'axe Y, j'ai pû faire un montage à blanc et effectuer les premiers essais de l'axe Y !

Voici les photos:
- Le porte roulement terminé:

- Le passage de la VAB sous le chariot, ça passe juste, il reste moins de 1mm (environ 0.7mm):

- L'assemblage complet avec le moteur:

J'ai prévu de faire des capots de protection sur le dessus pour éviter que les copeaux et la poussière aillent faire un tour dans le roulement oblique.

Bon, pas de mauvaise surprise, tout se monte parfaitement, c'est déjà ça !

J'ai juste eu le temps de faire quelques essais après avoir serré moderémment les lardons. Côté vitesse, je tient tranquillement les 6000mm/min, ça décroche vers 6800mm/min.
Sachant que le courant moteur n'est pas au nominal, j'ai mis 3.8A alors qu'il prend 4.2A.
Suivant le réglage des lardons, je monte même à 8000mm/min, sans la table bien sûr.
Pour le moment, j'ai baissé la vitesse à 4000mm/min pour avoir une marge de sécurité, j'ajusterais ci-besoin plus tard, surtout que la course est faible sur cet axe (160mm).

Pour le moment je suis content, je n'ai pas fait trop d'erreur de conception et le couple des moteurs suffit largement. Il me tarde d'usiner ma première pièce.