Création CNC pour horlogerie

[CNC watchmaking]

Bonjour a toute et a tous, je suis débutant dans les CNC, et mon projet ambitieux est de me construire une cnc pour l'année prochaine.

Caractéristiques :
Précision minimum 0.01 sur une marche de 50x50 mm.
Matériaux usinés : Acier, laiton, maillechort. ( pas de titane etc...)
Budget 3000 €.


Voila toutes les pièces trouvée sur aliexpresse ci-joint la liste :

Projet CNC :
​

Tables XY : https://www.ebay.com/itm/Newport-UT...5d8ca84aa:g:YaAAAOSwI-BWInLV&autorefresh=true
https://www.ebay.com/itm/Ball-Screw...hash=item41e65bc314:m:mmAXtanZsXB_hACC_eK80DA
https://www.ebay.com/itm/Lintech-15...495157?hash=item33f67994b5:g:e5oAAOSwF31buSB7
https://fr.aliexpress.com/item/High...-Linear-motion-sliding-table/32557775698.html
https://fr.aliexpress.com/item/Prec...e-in-100-100mm-travel-length/32555170875.html


Axe Z : https://www.ebay.com/itm/DIY-CNC-X-...m4691eff84c:g:kCkAAOSw~llcThjl&frcectupt=true
https://www.ebay.com/itm/New-TechMe...011542&hash=item4b0a47f6f9:g:YooAAOSwNRdYAmOm
https://www.ebay.com/itm/12-Parker-...517912?hash=item33c6048858:g:lHAAAOSw4GVYGlBn


Spindle : http://cncbasis.com/2200w-3hp-water-cooled-cnc-milling-spindle/
http://cncbasis.com/cbs-0-8-spindle-speed-control-500w-12000r-min-set/
https://www.banggood.com/2_2kw-Air-...299223.html?rmmds=mywishlist&cur_warehouse=CN
https://www.ebay.com/itm/CNC-Router...104772?hash=item1c61cffc44:g:stoAAOSwAYtWJlKG
https://fr.aliexpress.com/item/2-2K...19-4399-b5a0-95c18fa325ce&transAbTest=ae803_3
https://fr.aliexpress.com/item/ER11...19-4399-b5a0-95c18fa325ce&transAbTest=ae803_3


Spindle vfd : http://cncbasis.com/2-2kw-vfd-motor-speed-controller-vfd/
http://cncbasis.com/1-5kw-vfd-spindle-inverter/

Servo : http://cncbasis.com/cbx-1-7-cnc-controller-24v-13-4a-up-to-282-oz-in-torque-4-axis/

Motor : http://cncbasis.com/stepper-motor-nema-23-425oz-in-10mm-single-shaft/

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Voila, mon idée est de partir sur un 24000r/m ce qui me permettra d'avoir une surface d'usinage correct, faisant des passes de dixième en dixième pour de l'acier et fraise et foret carbure uniquement. ensuite, en table, plusieurs choix s'offre a moi, mais j'opte plus pour c'elle d'aliexpress, qui est déjà toute montée, et possédant déjà les moteurs.
Mon seul problème, est de trouvé une surface + équerre ( fonte, marbre..) Je bloque sur quoi utilisé, car j'ai peux de moyen pour usiner ce genre de matériaux, l’idéal serai de trouver une surface rectifiée, la percer et fixer une équerre qui accueillera ensuite l'axe Z. Qu'en pensez vous ? et savez vous ou je pourrais trouver un Bâti correct ? Merci pour votre aide futur :D Jules ... horloger dans le FUTUR !

 

[CNC watchmaking]

Et j'ai oublié de dire, la CNC se pilotera depuis Mach3.

 

[MCrevot]

Bonsoir,
Précision meilleure que 1/100 ...
Au delà du challenge de la réalisation : un nema va classiquement faire 200 pas par tour, une vàb au pas de 5, ça fait 25/1000 de résolution, il va falloir sortir des sentiers battus !
Je vais suivre l'affaire avec attention.

Michel

 

[Jmr06]

ça fait 25/1000 de résolution,

Ben, une réduction par 2,5, avec des poulies crantrées ? Ce n'est pas vraiment sortir des sentiers battus. Mais ce n'est pas non plus ce que proposent les tables toutes montées d'Aliexpress.
C'est aussi la qualité de la vis qu'il faut régarder. Avec une vis roulée, classe C7, je ne pense pas qu'on obtienne le centième, même sur 50 mm.
Avec la table Newport, sur Ebay, c'est sûr que tu obtiens le centième sans problème, mais ce n'est pas certain qu'elle tiennent les efforts dans toutes les directions, il faut regarder dans leur catalogue. Et puis, c'est une solution de lux !
Quel sont les moyens a ta disposition ? Une perceuse à colonne ? Des moyens de mesure ?
Pour étalonner le système, tu peux utiliser un comparateur "grande course", sur 50 mm, comme cela :

Comparateur digital haute qualité

• Lecture 0,01 mm. • Boîtier en Aérométal. • Fonctions : preset, mesure absolue ou relative. • Inversion mm/pouces. • Dos avec patte arrière.

www.micronfrance.com

 

[demoniakteam]

Salut,

Peux tu en dire un peu plus sur "horlogerie"?? Vue ce que tu précise je pense a du mouvement, tu confirme?

Dans tes tables je ne vois que la Newport qui peux peu être convenir... Cote Z du Newport serais pas mal non plus, ou du microcontrole..

Un sujet intéressant qui t'inspirera surement:

CNC à base de table croisée microcontrole

Super ! Merci pour les infos, je vais tenter le granite, ça sera plus léger à manipuler qu'un pain de fonte ! (j'ai pas mesuré, mais j'avoisine déjà les 200kg). La plaque qui porte les rails sera usinée sur les 2 faces, bon j'espère que ça ne sera pas trop instable lors du grattage, in fine la...

www.usinages.com

Vue la precision nécessaire je pense que tu es bon pour mettre des règles sur les 3 axes et les asservir. J'ai des projets similaires dans les tuyaux et je pars sur des capteurs magnetic RLS au micron et des drivers granite device qui géreront l'asservissement. Pilotage avec une carte mach3 usb, motorisation par des moteurs PAP. L'ensemble représente déjà un budget conséquent...

Cote broches, si tu veux avoir des bons états de surface, tenir des tolérances très serrées sur tes diamètres. Ce que tu propose a mon avis, bof! A mon sens le plus simple et économique pour toi serais de partir d'un quill de qualité et le motoriser. Un quill de rectif Chappuis en B8 par exemple, ils sont montes sur des roulements 7001 de precision (P4), vitesse admissible 67'000 tr/min pour une lubrification a la graisse (https://www.skf.com/fr/products/bea...uper-precision/index.html?designation=7001 CD). Tu pourras le motoriser facilement et ce sera compacte et léger ce qui simplifiera ton axe Z.

Voila pour les premières idées, a voir ce qu'en pensent les autres...

Charles

PS: Avoir la machine c'est une chose mais as tu les moyens de contrôle en conséquence??

 

[biscotte74]

Pour étalonner le système, tu peux utiliser un comparateur "grande course", sur 50 mm, comme cela :

Comparateur digital haute qualité

• Lecture 0,01 mm. • Boîtier en Aérométal. • Fonctions : preset, mesure absolue ou relative. • Inversion mm/pouces. • Dos avec patte arrière.

www.micronfrance.com

Entre la précision et la résolution de ce comparateur, tu sera bien au dessus du 1/100 eme la seule solution c'est d'utiliser un comparateur au micron, mais de là à en trouver un qui fasse 50mm de course c'est loin d'être gagné.

 

[CNC watchmaking]

Ben, une réduction par 2,5, avec des poulies crantrées ? Ce n'est pas vraiment sortir des sentiers battus. Mais ce n'est pas non plus ce que proposent les tables toutes montées d'Aliexpress.
C'est aussi la qualité de la vis qu'il faut régarder. Avec une vis roulée, classe C7, je ne pense pas qu'on obtienne le centième, même sur 50 mm.
Avec la table Newport, sur Ebay, c'est sûr que tu obtiens le centième sans problème, mais ce n'est pas certain qu'elle tiennent les efforts dans toutes les directions, il faut regarder dans leur catalogue. Et puis, c'est une solution de lux !
Quel sont les moyens a ta disposition ? Une perceuse à colonne ? Des moyens de mesure ?
Pour étalonner le système, tu peux utiliser un comparateur "grande course", sur 50 mm, comme cela :

Comparateur digital haute qualité

• Lecture 0,01 mm. • Boîtier en Aérométal. • Fonctions : preset, mesure absolue ou relative. • Inversion mm/pouces. • Dos avec patte arrière.

www.micronfrance.com

Merci de votre reponse, la newport est donc une des seules pouvant respecter le centième, je vais me renseigner sur la force et posterais ici les détails. Et oui j’ai à disposition perceuse à colonne on peut m’y prêter.

 

[CNC watchmaking]

Salut,

Peux tu en dire un peu plus sur "horlogerie"?? Vue ce que tu précise je pense a du mouvement, tu confirme?

Dans tes tables je ne vois que la Newport qui peux peu être convenir... Cote Z du Newport serais pas mal non plus, ou du microcontrole..

Un sujet intéressant qui t'inspirera surement:

CNC à base de table croisée microcontrole

Super ! Merci pour les infos, je vais tenter le granite, ça sera plus léger à manipuler qu'un pain de fonte ! (j'ai pas mesuré, mais j'avoisine déjà les 200kg). La plaque qui porte les rails sera usinée sur les 2 faces, bon j'espère que ça ne sera pas trop instable lors du grattage, in fine la...

www.usinages.com

Vue la precision nécessaire je pense que tu es bon pour mettre des règles sur les 3 axes et les asservir. J'ai des projets similaires dans les tuyaux et je pars sur des capteurs magnetic RLS au micron et des drivers granite device qui géreront l'asservissement. Pilotage avec une carte mach3 usb, motorisation par des moteurs PAP. L'ensemble représente déjà un budget conséquent...

Cote broches, si tu veux avoir des bons états de surface, tenir des tolérances très serrées sur tes diamètres. Ce que tu propose a mon avis, bof! A mon sens le plus simple et économique pour toi serais de partir d'un quill de qualité et le motoriser. Un quill de rectif Chappuis en B8 par exemple, ils sont montes sur des roulements 7001 de precision (P4), vitesse admissible 67'000 tr/min pour une lubrification a la graisse (https://www.skf.com/fr/products/bearings-units-housings/super-precision-bearings/angular-contact-ball-bearings/acbb-skf-high-and-super-precision/index.html?designation=7001 CD). Tu pourras le motoriser facilement et ce sera compacte et léger ce qui simplifiera ton axe Z.

Voila pour les premières idées, a voir ce qu'en pensent les autres...

Charles

PS: Avoir la machine c'est une chose mais as tu les moyens de contrôle en conséquence??

Merci énormément pour tout ce que vous avez dit, auriez vous un lieu d’achat pour la mt 160 ?, après en broche, je peux en avoir une de 12000/mi précision 0,002 fabrique en suisse, un ami peut me la vendre. Ensuite je ne pense pas asservir les axes, cela reviendra trop cher. Et oui, ce sera pour des ponts, mvmts en horlogerie

 

[vax]

Chouette projet.
Regarde bien celui-ci, il regorge de bonnes réflexions.

Projet: Micro CNC de précision

Bonjour à tous, Nouveau sur le forum mais lecteur depuis plusieurs années. J'ai décidé de m'inscrire pour vous présentez mon projet de micro CNC. Je ne vais pas vous faire par de l'intégralité de mon cahier des charges mais les points clés et les axes qui mon permis de choisir les choix...

www.usinages.com

 

[rebarbe]

Salut

J'usine de l'horlogerie sur cn et je peux te dire que 24000t/m c'est bien trop lent, la mienne tourne à 60000t/m.
Dis toi que tu devras utiliser des fraises jusqu'à Ø0.3mm et là une vitesse de 45000t/m mini est indispensable.
Sinon projet sympas, je m'abonne

 

[CNC watchmaking]

Chouette projet.
Regarde bien celui-ci, il regorge de bonnes réflexions.

Projet: Micro CNC de précision

Bonjour à tous, Nouveau sur le forum mais lecteur depuis plusieurs années. J'ai décidé de m'inscrire pour vous présentez mon projet de micro CNC. Je ne vais pas vous faire par de l'intégralité de mon cahier des charges mais les points clés et les axes qui mon permis de choisir les choix...

www.usinages.com

Merci beaucoup, je vais regarde dès que j’ai Un moment

 

[CNC watchmaking]

Salut

J'usine de l'horlogerie sur cn et je peux te dire que 24000t/m c'est bien trop lent, la mienne tourne à 60000t/m.
Dis toi que tu devras utiliser des fraises jusqu'à Ø0.3mm et là une vitesse de 45000t/m mini est indispensable.
Sinon projet sympas, je m'abonne

À super !! Quel type de pièce ?, tu possèdes quoi en machine ?

 

[rebarbe]

C'est de la pendulerie plus que de l'horlogerie mais déjà on est confronté à des rayons de fraise minuscules.
Je ne peux malheureusement pas t'en dire plus pour raison de confidentialité.
Ma machine est une Yenadent DC40 destiné au dentaire à la base, la mienne est customisée avec une sole granite de 80mm d'épaisseur.
La broche est une jager avec changement auto de l'outil en bk16 système tribos de frettage à froid, redoutable de précision.

 

[Fb22]

Bonsoir,
Si vous désirez vraiment une précision inférieure à 1/100 votre budget de 3000€ va exploser. La précision d’une machine n’est pas donnée que pour un déplacement mais aussi pour une répétabilité de positionnement en cours d’usinage ou de changement d’outil.
Votre projet est vraiment très intéressant mais simplement de mon avis je vérifierai si vos pièces à usiner ont vraiment besoin d’une telle précision...
A titre d’exemple j’ai réalisé une micro cnc avec des éléments très basiques et je peux facilement assurer un positionnement à +/- 5 centièmes. En affinant les réglages il doit être encore possible d’optimiser....
De plus je ne suis pas sure qu’une table Newport accepte une répétabilité inférieure au 100eme. De même une broche de 24000 et encore plus 45000 t/min doit être d’une grande qualité sinon les vibrations vont engendrer de gros problèmes.

Si la précision est indispensable pour votre projet il faut absolument asservir tous vos axes par règles et codeurs, je pense pas que mach3 soit assez performant pour ce genre de cinématique ...

Je vais suivre votre projet avec un grand intérêt

 

[rebarbe]

je pense pas que mach3 soit assez performant pour ce genre de cinématique ...

Ah mince! J'ébauche un projet en ce moment et je comptais moi aussi sur mach pour gérer tout ça.
Il ne peut pas gérer les règles de mesure?

 

[Algone]

Si la précision est indispensable pour votre projet il faut absolument asservir tous vos axes par règles et codeurs, je pense pas que mach3 soit assez performant pour ce genre de cinématique ...

Tu peux en dire plus? Je comprends pas trop ton raisonnement là.
Pour moi si tu veux une grande précision il faut tabler sur les rails et patins avec pré-contraints, ainsi que des VAB en C5 ou C3, plus évidemment une bonne structure.

 

[Fb22]

Bonsoir,
Je suis désolé j’ai mal formuler cette partie de mon message. Je suis d’accord avec vous les vab et rails suivant leur qualité peuvent convenir pour obtenir une haute précision de deplacement.
Ce que je voulais simplement signifier c’est que la précision va dépendre de toute la chaîne cinématique : directeur de commande, moteur, variateur, transmission ou accouplement, bâti de la machine, conception des paliers etc. etc. A ceci il faut rajouter des facteurs extérieurs : dilatation thermique, vibration etc.
J’émettais donc l’avis mais ce n’est que le mien de pouvoir vérifier ces paramètres en préconisant un codeur rotatif sur le moteur et un linéaire sur l’axe pour s’assurer en quasi temps réel du bon positionnement de la machine, le fait de mettre les deux en redondance permet de contrôler plusieurs phénomènes qui peuvent perturber la précision.

En ce qui concerne Mach3 il est possible d’utiliser des codeurs mais c’est pas aussi puissant qu’une CN type Heidenhain.
Ce qu’il faut surtout avoir en tête et toujours de mon avis c’est que les choix mécaniques influent sur la précision autant que l’electronique ...

 

[Jmr06]

les choix mécaniques influent sur la précision autant que l’electronique ...

Oui, c'est bien cela. Pour la précision, il faut une mécanique rigide + un bon contrôle des mouvements.
Ceci dit, on parle d'un centième sur 50 mm et avec des efforts de coupe probablement faibles. Cela facilite beaucoup les choses, et c'est bien plus facile à obtenir que si on parlait de course de 500 et de passes de 4 mm dans l'acier.

Pourquoi forcement un codeur ou une règle pour un pilotage des axes en boucle fermée ?
Des vis C3 ont une erreur de 8 micron max sur 300mm. Avec un moteur à pas correctement dimensionné on peut obtenir une précision du centième en boucle ouverte, sans codeur ou règle linéaire pour une boucle fermée. Tout dépend de l'objectif :
- si on veut être rapide et précis, il faut être en boucle fermée comme sur les machines pro,
- si on veut être précis mais qu'on accepte d'être lent, une vis à bille et un pas à pas correctement démultiplier convient.
Dans tous les cas, je suis d'accord qu'il faut un guidage de qualité et une rigidité de la structure en cohérence avec la puissace de broche.
Il faut aussi la métrologie qui va bien pour régler et contrôler la géométrie de la machine.

 

[Fb22]

Bonjour,
La solution de mettre des codeurs me parait juste plus simple pour contrôler l’usinage et tous autres problèmes extérieurs impactant la précision. Il est vrai qu’ils ne sont pas impératifs.

Il est difficile d’usiner une pièce en étant lent.... une fraise carbure inférieure au mm à 60000t/min doit respecter une épaisseur de copeau minimum donc une avance à la dent en conséquence.

Il faut aussi garder en tête l’incertitude du parcours d’usinage pour la précision :dépend du réglage du post pro.

Enfin à mon avis vouloir respecter une précision au 1/100 sur une machine avec un budget de 3000€ est très compliqué je suis pas spécialiste et peut me tromper si certain possède une technologie peut onéreuse et arrive à ce résultat je suis preneur d'idées ....

 

[joumpy]

ici
Tu as un exemple de machine 4 axes sous Mach3 qui descend à 2.5µm de précision sur une course bien plus grande.
Je parle bien de précision obtenue et mesurée sur une pièce réelle et pas d'un calcul théorique du pas de la vis divisé par le nombre de pas du moteur ou du codeur...
La base mécanique est d'origine suisse et le "secret" réside dans l'utilisation de vis à rouleaux qui permettent un grand diamètre de vis avec un petit pas. Les vitesses max du coup sont plutôt faibles: F2000 avec des servomoteurs.
Il m'a fallu utiliser la machine plus d'un an avant d'arriver à cette performance car il faut descendre au fur et à mesure toutes les précisions pour en arriver là: la broche, l'outil, le bridage, le dégauchissage, les déplacements d'axe, les réglages Mach3...
Coté budget, la machine pourrissait et je l'ai eu à pas cher, le refrofit, j'estime à 5000€. MAIS je me suis renseigné pour changer une vis à rouleaux de précision et son ecrou appairé: 6k€/pièce et il y en a 3 dans la machine! Elles sont bien protégées et bien graissées pour qu'elles durent encore longtemps.

Donc je dis: oui, c'est possible!
Après, faire une machine c'est bien, mais il existe ça tout fait tout prêt: cherche avec "Pocket NC". C'est la bonne taille en tous cas!

 

[arba]

Après, faire une machine c'est bien, mais il existe ça tout fait tout prêt: cherche avec "Pocket NC". C'est la bonne taille en tous cas!

Cette "PocketNC" c'est peut-être la bonne taille, mais c'est tout...
Aucune chance de faire quoique ce soit de précis avec un état de surface acceptable avec une structure aussi peu rigide.

 

[joumpy]

Des passes de 4x2mm non bien sûr (encore que...)
Mais pour de la petite horlogerie et sur des petites quantités à produire, pas si sûr!
Regarde le poids de la bête par rapport à la taille...

 

[arba]

Regarde le poids de la bête par rapport à la taille...

C'est encore pire que ce que je pensais... 14kg la "machine" 5 axes
Rien que dans les spécifications de leur dernière machine à 8500$ avec une broche 50k rpm,
la géométrie est à ±0.05mm. S'ajoute 0.01mm de backlash, ±0.05mm de répétabilité. On est déjà très loin du centième.

 

[gaston48]

https://www.usinages.com/threads/visite-dune-manufacture-horlogere-attention-modems.5067/

 

[Fb22]

Désolé pour cette question bête, je ne connais pas du tout ce sujet... mais les pièces mécanique d’horlogerie ont pour certaine des tolérances inférieures au 1/100mm? Avoir une machine très précise c’est bien mais difficile de justifier les coûts s’ils ne sont pas nécessaire non?

 

[joumpy]

FB22: c'est une question d'échelle...
Un axe de Ø0.1 mm ne peut pas tourner correctement avec un décalage de 0.1mm. Remplace le 0.1 mm par du Ø32 mm et ça saute aux yeux!
Donc oui, quand on descend dans les dimensions, il faut aussi descendre les tolérances...

 

[el patenteux]

A mon humble avis c'est jouable de tenir le centieme sur de si petites courses sans se ruiner avec des vab hors de prix des codeurs etc...
Une simple vab chinoise avec un 2e écrou et démultiplication conséquente jumelé a pap nema 23 ca devrait le faire.

 

[Jmr06]

J'ai déjà eu un relevé de mesure d'une vis de classe C7, cela ne tient pas le centième, du moins celle qu'on a testée. Il y avait un défaut de linéarité sur chaque tour (défaut de période 2pi) de quelques centièmes de mémoire. On à utiliser une vis rectifiée. Après, ce n'est qu'un essai qui date de plus de 20 ans. Mais la classe C7 n'a pas changée.
Il y a les défauts linéaire en fonction de la course, et là effectivement une petite course de 50 compte. Et puis il y a les défauts périodique, à chaque tour de vis, et là 50, 100 ou 300 c'est pareil.
La course réduite est très importante aussi pour avoir facilement une machine rigide.

 

[Algone]

Je confirme, mes VAB sont des C7 chinoise double écrou sont pas terribles.

 

[joumpy]

En C3, ça se trouve encore en Chine. je ne sais pas ce que ça vaut: jamais utilisé.
En C1, on trouve en Europe, le budget est à revoir à la hausse...Et l'ordre de grandeur est le même pour des vis à rouleaux au lieu des vis à billes. Ca permet de baisser le pas et d'augmenter la précision liée au moteur au détriment de la vitesse de déplacement. Vitesse que l'on regagne en utilisant des servomoteurs au lieu des pas à pas. Mais là aussi, plus cher...
Et là, on ne parle que de la précision de déplacement, il reste encore l'ablocage, la broche, le porte-outil, l'outil et enfin les réglages machine comme la planéité, les perpendicularités...Tout ça rentre en ligne de compte quand on veut descendre à 10µm sur pièce finie!