Bonjour babas du 24,
Tu habite un département magnifique, mon préféré. (Périgord noir, rouge, vert, blanc ?)
Alors, tout d'abord, je voudrais préciser que je ne suis pas un expert, juste un amateur qui a un peu creusé certaines questions,
et si je me permet d'intervenir, c'est justement que j'étais dans le même cas que toi voici trois ans,
et que l'on ne m'a que très rarement donné les conseils et connaissances que j'attendais.
A la fois, chacun son niveau, et tout le monde n'est pas pédagogue, je comprends.
Je te propose d'aborder certains points de base.
Tout d'abord,
la structure.
Il faut qu'elle soit rigide et stable, tant en statique qu'en dynamique, pour ne pas influencer la précision.
A l'échelle humaine, le métal c'est dur, à l'échelle mécanique, c'est moins évident.
Ex. Une table rainurée en profilé alu de 20mm, se déformera de plusieurs 100e sous l'action d'un simple poids d'1kg posé dessus.
Cela veut dire que le poids de la pièce va la déformer, mais la force exercée par l'outil en mouvement et les efforts de coupe.
Pourtant, ce genre de table nous parait tout à fait rigide.
Si une surface est capable de se déformer, elle est capable de vibrer sous une action mécanique.
Dans l'absolu, tout se déformera, mais plus ou moins. Ce qui est important au final,
c'est qu'il faut rester au dessous de la valeur que l'on s'est fixée, donc négligeable par rapport à la précision attendue, on en reparlera.
L'architecture s'adaptant au matériau utilisé, on peut difficilement commencer en bois puis adapter des pièces en alu,
le mélange des genres entrainera plus de problèmes à contourner que de solutions.
Le bois, dont le MDF, de part sa structure fibreuse sera peu enclin à vibrer, mais il faudra des sections généreuses pour rester rigide.
Au niveau de la stabilité, ça se complique car le bois varie en fonction de l'hydrométrie. Il varie le plus dans le sens inverse des fibres.
Le MDF varie dans tous les sens, et le contreplaqué varie le moins car ces fibres sont croisées.
La variation du bois peut être de plusieurs dixièmes de millimètres en quelques heures.
A noter que le bois et le métal ne se dilatent pas de la même manière ni au même moment. (au chaud le bois se contracte tandis que le métal se dilate).
Donc, dans la construction bois, mieux vaut avoir un local dont la température et l'hydrométrie sont constants ou varient très peu.
Un kit Holzfraese bois, monté en France (structure type "boite de torsion") :
Le bois n'est pas la seule matière bon marché (quoi que ça ne va pas diviser le coût de la machine par deux, on y reviendra),
d'autres matières peuvent être encore plus rentables, comme le béton, par exemple, qui n'a pas que des défauts loin de là.
Donc dans la structure, ce que l'on recherche c'est rigidité et stabilité, mais aussi une géométrie maîtrisée, d'autant plus sur une grande machine.
Comme pour un niveau, une erreur de 0.1% fait 2.5mm au bout d'un panneau de 2500mm, ça compte.
Il faudra donc être précis au niveau des pièces et/ou très prévoyant en permettant le réglage de la structure et des composants.
D'autant plus que toute pièce mécanique prendra du jeu avec le temps, autant le prévoir au départ. Une machine est rarement figée.
A moins de pouvoir s'en faire prêter, un budget métrologie (niveau de mécanicien, comparateur...) est à prévoir.
La géométrie dépend et de la qualité de la structure, de son assemblage, de ses réglages, mais aussi de la matière si elle varie,
tout cela a une incidence directe sur le point suivant : la précision.
La précision :
La précision dépend uniquement du niveau de qualité qu'on attend (d'où ma question).
Inutile de chercher une précision au centième pour de l'ébénisterie ou de la lutherie, inutile d'aller au delà de 2/10e,
le bois, on l'a vu, varie lui même très facilement dans ces valeurs et au delà.
Par ailleurs, la difficulté de la construction (et son coût, forcément) augmente parallèlement avec la précision ; c'est même exponentiel.
Une fois que l'on a une structure correcte, la précision dépend et des guidages, de sa transmission, et de la définition.
La définition se calcule bêtement en fonction de la partie électromécanique. Ce n'est pas une opération difficile.
D'ailleurs la conception d'une CNC fait souvent appel au calcul, notamment pour le choix des sections ou des composants.
Les guidages sont une partie importante de la mécanique, car ce sont eux qui vont contraindre les mouvements et encaisser le gros des forces.
Ils garantissent la précision et la fluidité du mouvement. Un guidage imprécis, induit son lot d'erreurs dans la précision.
Souvent, c'est un budget important de la machine, et la qualité peut revenir cher.
Si le besoin de précision est faible, le budget guidage est bas.
La transmission positionne l'outil. Tout comme les guidages, elle garantit que l'outil est au bon endroit,
et doit être calculée et adaptée à la tache qui lui est confiée. Outre la définition même de cette transmission,
son plus gros défaut s'appelle "Backlash" ou simplement jeu, il intervient lors des changements de direction ou l'absence de déplacement sur un axe.
C'est un peu comme un point milieu flou dans la direction d'une voiture. Ce point flou entraine imprécision, vibration, et qualité de coupe médiocre.
Là aussi, pas de secret, mieux c'est, plus c'est cher. On commence à avoir l'habitude
Selon le type de structure, de guidages, de transmission, on peut déterminer +- la précision à laquelle la machine devrait pouvoir prétendre.
Méthodologie :
Tu as vu, les points déterminants sont nombreux. Pour avoir une machine qui te convienne, il faut selon moi avancer point par point, partir du détail, non du global.
Commencer par dessiner une structure me semble prendre le problème à l'envers. Je n'ai pas procédé ainsi.
- J'ai commencé par la matière (là tu nous as dit, bien que 50mm pour du massif, ça me parait peu, on en reparlera si tu veux),
puis les types d'usinage que je vais devoir conduire, donc j'ai déterminé les outils, les diamètres, les vitesses de coupe et d'avance nécessaires, etc.
- les paramètres d'usinage ont déterminé le type de broche, donc son poids, sa puissance, son encombrement, sa vitesse de déplacement...
- alors, il m'a été facile de concevoir un chariot Z pour l'accueillir convenablement et surtout garantir la précision et le mouvement souhaités.
Motorisation, guidage et transmission compris, bien entendu. J'ai trouvé cela plus simple de travailler sur un logiciel CAO
(SolidWorks gracieusement aidé par un membre éminent d'Usinages qui se reconnaitra sans doute)
Dès qu'un composant a été choisi, je l'ai acheté, puis modélisé, et j'ai adapté la 3D au composant.
- Une fois qu'on a le chariot, c'est plus simple de dimensionner le portique qui va le déplacer et le supporter
- Et ainsi de suite, jusqu'aux pieds de la table...
- Les moteurs étant choisis, la partie électronique est venue après.
- Une fois que tous les composants sont là, que la 3D est vérifiée, alors on peut sortir sa liste de pièces,
déterminer sa liste de débit, commander la matière, la visserie, les pièces, et commencer la construction.
Tout le reste dépend de la configuration et des réglages
En espérant t'avoir éclairé un peu le chemin. On peut aborder certains points plus en détail si tu veux.
++JM
