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Fabrication d'une fraiseuse CNC serieuse?

  • Auteur de la discussion Otatiaro
  • Date de début
O
Otatiaro
Compagnon
6 Mai 2007
1 002
Metz (57)
  • Auteur de la discussion
  • #1
Hello,

Après beaucoup d'inactivité dans l'usinage depuis plusieurs années (pour cause de beaucoup d'activité en électronique et logiciel), je reviens à cette passion avec l'achat en fin d'année dernière d'un petit portique chinois d'occasion (6090) pour usiner des blocs de mousse (coque de notre drone autonome, http://ezmanta.eznov.com pour voir à quoi ça ressemble).

Evidemment une fois le doigt remis dedans, je passe mes soirée à regarder des CNC, étudier des CNC, regarder les CNC d'occasion, les éléments de construction d'une CNC (rails, servos, etc.) ... bref le virus est reparti de plus belle.

Au détour d'une réunion, j'ai eu un contact avec le président d'une école d'ingénieur en mécanique locale (je donnerais le nom plus tard si ça se concrétise), dont je connaissait déjà l'atelier pour l'avoir visité .... après moultes discutions, il m'a proposé un accès au dit atelier (dans quelles conditions et à quelles machines, c'est en cours de discutions ...).

Ils ont entre autre une Haas mini mill, un VF2 avec une table trunion pour 5 axes continu, et un VF3, une énorme charlyrobot pour la découpe de mousse, plusieurs tours CNC, une énorme découpeuse à jet d'eau, etc.

Du coup, je cogite, je cogite, et je me dit (entre autre après avoir vu une vidéo youtube de NYC CNC sur la construction d'un VF2 de A à Z) que me faire ma propre fraiseuse CNC serait peut-être un projet certes fou, mais pas totalement voué à l'échec ...

La conception, sans être triviale, ne devrait pas me poser trop de problèmes (même structure qu'un VF2 donc, avec une table X/Y et une colonne pour le Z). Je commence à me débrouiller pas mal sur Solidworks et Fusion 360.
Approvisionner les rail, chariots, vis à billes, servos et l'électronique, j'en fais mon affaire (je n'ai pas trop d'idée pour le spindle pour le moment par contre).

Vu le volume usinable de la VF3, et que l'objectif n'est pas de faire la même taille qu'un VF2 mais nettement plus petit (si on avait déjà un volume usinable de 40x20x25, on serait les rois du monde), ça me semble plutôt cohérent (la VF3 à plus de 600mm de Z, 1m en X, et 50cm en Y !).

Idéalement l'utilisation de cette machine serait d'usiner de l'aluminium sérieusement, et éventuellement de temps en temps de l'acier "léger".

Reste la grosse inconnue pour moi, les quelques pièces principales du châssis (base, colonne, table) seraient des pièces de fonderie repris en fraisage.

Je n'ai absolument aucune connaissance ni expérience en fonderie, si ce n'est les quelques vidéos youtube glanées ici et là. Je peux usiner les pièces en mousse dure pour faire un moule à mousse perdue (je ne sais pas si c'est le bon terme ...). Une fois moulées, je vois à peu près comment m'en sortir pour la reprise en usinage (il faut encore que j'y réfléchisse pendant la conception). Je ne sais même pas quel matériau serait le plus adapté, alu, fer, acier, fonte ? D'après ce que je viens de regarder, le prix au kilo est de l'ordre de 1€ pour le fer ou l'acier, et environ 2 ou 3€ le kilo pour de l'alu (mais la densité n'est pas la même, quid du prix au volume, il faut que je fasse le calcul ?)

Donc voilà ou j'en suis ... qu'est-ce que vous en pensez, c'est complètement idiot, c'est envisageable mais risqué ou bien c'est cohérent ?

Idéalement est-ce que quelqu'un dans la région de Metz serait équipé et aurait les connaissances pour m'aider à concevoir et réaliser les pièces de fonderie, en échange de ... je ne sais pas, un coup de main sur un autre projet, ou une aide dans un de mes domaines de compétences par exemple ?

Même en prenant des composants de qualité (servo, rails, électronique), je m'en sortirais beaucoup moins cher qu'une machine toute faite (avec certes un risque non négligeable que quelque chose foire au final ...). En terme de volume et rigidité, l'objectif serait d'obtenir quelque chose d'équivalent à une Tormach (entre la 440 et la 770 par exemple, sachant que la 770 complète fait environ 400kg, et la 440 environ 200kg).

Certes on est très loin d'une Mazak, mais mon budget est ce qu'il est, et mes exigences sont en rapport :wink:

Sachant qu'une Tormach 770 coûte environ 7000$ (5000$ pour la 440), il faudrait que je fasse l'inventaire de ce que vont me coûter les composants "off the shelf" (servos, rails, électronique, spindle, etc.), plus le prix de la matière première pour les pièces de fonderie et pièces usinées, pour évaluer la différence de coût avec une Tormach neuve (sachant que de toute façon une Tormach c'est quasi impossible à avoir en France, et il faudrait hypothétiquement rajouter des frais de port monstrueux).

Ce qui serait parfait, c'est d'avoir aussi les pièces de tôlerie à mettre autour, mais c'est encore une domaine ou je n'y connais rien.

Voilà désolé pour le post à rallonge, je marque tout comme ça me passe par la tête ... mon idée est probablement complètement folle, mais si par hasard c'était réalisable, ça serait vraiment génial. SI (encore une fois, une gros SI) ça devait se faire, à priori je mettrais le design en open source, et documenterais / filmerais la construction de la mienne pour la postérité et aider au maximum ceux qui voudraient se lancer dans le même aventure ...

Mon rêve, mais je doute que ça soit possible dans ce budget, serait un spindle avec changeur automatique (je concevrais un carrousel plus tard), et possibilité de faire du taraudage.

Thomas.

Vidéographie :

- la vidéo qui m'a donné une bonne partie des idées : - la tormach 440 :
 
Dernière édition:
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W
wapiti
Ouvrier
30 Décembre 2015
436
sud
Bonsoir,
La fonderie à moule perdu s'appelle lost foam, attention au type de polystyrene mis en oeuvre, compte un retrait de 3à5%, prevoit des masselottes pour un refroidissement homogene, renseigne toi bien sur cette mise en oeuvre; puis dans quelques années tu aura un gros probleme dans ta précision au centième: ta structure aura travaillé, des tensions internes residuelles se seront dissippées, la géométrie aura changé, ça usinera de travers.
Sinon, tu as les pièces de fonderie minérale à base d'époxy et de granulats:
Bon courage
PS: en français, spindle c'est 'broche'

Pourquoi précises tu 'sérieuse'?
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
4 Octobre 2016
1 281
Bonjour,
Beau projet en perspective !
Cependant, compte tenu des usinages envisagés , je ne comprends pas ce choix de structure ?
Il existe de nombreuses alternatives pour arriver à tes fins, beaucoup moins complexes et onéreuses. Sans doute as-tu des arguments à nous opposer ?
 
O
Otatiaro
Compagnon
6 Mai 2007
1 002
Metz (57)
  • Auteur de la discussion
  • #5
Hello,

Bon hier j'ai abusé sur le café, du coup je n'ai quasiment pas dormi ... j'en ai profité pour avancer un peu sur le sujet.

Niveau broche, je pense qu'un bon rapport qualité / prix / risque, c'est de prendre le système de chez Tormach en R8 (https://www.tormach.com/store/index.php?app=ecom&ns=prodshow&ref=31428 687$ plus les accessoires, c'est une commande qui va finir à 1000$, au cours d'aujourd'hui, 900€), ils font aussi une version en BT30 mais sans possibilité de le faire évoluer en changeur automatique d'outil. Pour le piloter, un servomoteur brushless asynchrone de chez Soprolec 1260W (1.7ch) et son driver (coût 850€ HT ...), ça ouvre la porte au taraudage rigide ...

Des servosteppers largement dimensionnés pour les 3 axes (NEMA34 8Nm, driver 220V), budget 1400€ HT.

En broche et électronique, on arrive déjà à 3150€ HT.
Il faut rajouter les rails, les chariots, les vis à billes et leurs écrous, les accouplements, les paliers avec leurs roulement, à la grosse louche pour de la qualité on va dire 1000€.

Soit un budget "off the shelf" d'environ 4500€ avec les diverses broutilles qu'il faudra à droite à gauche (visserie et autre).

Et là on a pas encore commencé à parler de la mécanique elle-même, rien qu'en coût matière on parle au minimum de 500 à 1000€. Au final on approche quand même pas mal du prix d'une Tormach, et une Syil équivalente n'est plus si loin (10/12k€), est-ce que c'est très raisonnable sachant tous les risque que le projet n'aboutisse pas ?

Pour la structure, Momoclic, la question porte sur quoi exactement, la conception de type table X/Y + colonne en Z, ou sur le fait de mouler les pièces principales (ou autre) ? J'ai déjà un portique chinois en 6090, et clairement pour usiner de l'alu correctement ça n'est pas assez rigide, l'acier ce n'est pas la peine d'y penser.

Pour wapiti, j'ai déjà entendu parler d'epoxy-granit, et pourquoi pas, mais de ce que j'en sais il n'y a pas forcément moins de contraintes, elles sont juste différentes (rapport aux bulles et autres, pour obtenir un bon résultat) ? Ne maitrisant aucune des deux techniques, le choix reste ouvert ... quid du coût ?

Et je précise sérieuse parce que certains estiment qu'on peut usiner de l'alu avec un portique chinois à 500€, là on parle d'une machine qui serait capable de faire des grosses passes dans du 6061 ou du 7075 avec une fraise de taille respectable, sinon ça n'en vaut pas la peine.

Thomas.
 
chlore
chlore
Compagnon
10 Mars 2007
2 673
Candulonts
Bonjour

Broche en BT30 ATC par exemple


Pourquoi ne pas envisager des servo d'occasion pour les axes : par exemple

200W c'est ce que j'ai sur ma BF20 qui est en queue d'aronde avec les lardons bien serrés : 30% max de la capacité sur X et Y. 70% en montée sur Z. Tous montés en direct sur les VAB. 15000m/min sur X et Y et 12000mm/min sur Z ... ce que je me garde bien de faire pas sur que la machine tiendrait longtemps a ce rythme
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
4 Octobre 2016
1 281
O
Otatiaro
Compagnon
6 Mai 2007
1 002
Metz (57)
  • Auteur de la discussion
  • #8
Hello,

Pour les servo d'occasion, pourquoi pas, je ne suis pas parfaitement fixé, mais de toute façon ça ne change pas énormément le budget global.
Pour la broche sur AliExpress, j'ai un gros gros doute sur la qualité du machin ... fond rond, qualité des roulements, à mon avis tout est prévu pour économiser sur le prix et rien d'autre.

Pour le type de structure, un portique on a les trois axes dans la même chaîne si la table est fixe (Y, puis X, puis Z), niveau rigidité c'est le pire que l'on puisse faire, si la table est mobile, on a le Y d'un côté, et X puis Z de l'autre, c'est déjà mieux, mais l'axe le plus important niveau rigidité reste le Z, en faisant Y puis X d'un côté (ou dans l'autre sens mais c'est moins pratique), et Z tout seul de l'autre (soit une table X/Y et une colonne fixe pour le Z), permet d'avoir un Z particulièrement rigide, sans en limiter massivement la course (sur un routeur au delà de 15cm de Z la rigidité déjà pas terrible s'écroule complètement).

Donc certes ce n'est pas la structure la plus simple, mais pour l'application envisagée c'est celle que je préfère, d'ailleurs une grande partie des fraiseuses industrielles sont sur ce modèle.

L'acier mécano soudé, c'est encore une autre technique (que je ne maîtrise pas du tout) mais dont je sais pour en avoir parlé avec des personnes qui s'y sont essayé qu'elle n'est pas aussi facile qu'elle en à l'air (l'acier bouge beaucoup à cause de la chaleur, et on fini souvent avec un truc tordu dans tous les sens). Et je doute que la rigidité soit au niveau de la pièce de fonderie ou de l'epoxy-granite.

Pour l'epoxy granite, j'ai regardé quelques vidéos, ça me parait plutôt viable comparé à la coulée de métal, par contre le design devra être plus simple puisque je ne peux pas usiner la pièce simplement en mousse pour le moule, la coulée se fait dans un moule en bois assemblé sur mesure. Il faut aussi incorporer divers éléments métalliques (alu, acier ?) qui viendront servir de support pour les éléments mécaniques de la fraiseuse.

Pour ceux qui connaissent cette technique, par rapport à la coulée métallique, comment est la stabilité dans le temps, la rigidité, le poids, le prix ?
Est-ce que l'on peut usiner (surfacer principalement) l'epoxy granite une fois la pièce finie (pour l'aspect) ? Les inserts métalliques tiennent bien dans le temps et avec les vibrations ?

Thomas.

PS : sinon pour limiter le budget, je peux partir dans un premier temps sur des "simples" pas à pas en boucle ouverte, et une broche plus simple, un pack stepper + drivers + alims chez Soprolec j'arrive à 750€ HT, soit une économie de 650€ HT sur le budget total. Pour la broche, un VFD "moyen bon" comme le Soprolec en 2200W FV100, c'est environ 200€ HT, et une broche 2.2kW chez les chinois il faut compter 400€ HT environ, soit 600€ HT environ la broche et son contrôle, 1000€ de moins que pour la broche Tormach et le servomoteur 1200W. On économise 1650€ sur le budget total, qui tombe à un peu moins de 3000€ HT pour les composants off the shelf (mais on oublie le changement d'outil automatique, le taraudage rigide ou flottant, et les perfs globales seront forcément bien amputées, surtout à basse vitesse sur la broche). Mais rien n’empêche de commencer comme ça et de faire évoluer petit à petit par la suite.
 
O
Otatiaro
Compagnon
6 Mai 2007
1 002
Metz (57)
  • Auteur de la discussion
  • #9
Et sinon, si j'ai accès à la VF3, pourquoi ne pas "simplement" usiner des bruts d'alu plein ... le brut va coûter cher, mais je devrait récupérer un bon paquet de kilo de copeaux, ça arrondirait les angles.
L'avantage c'est que je n'ai pas à me préoccuper du moulage / de la coulée ou autre, c'est du pur usinage, et ça pour le coup je me débrouille pas trop mal.

Déjà est-ce que ça se trouve des gros blocs d'alu usinables (quand je dis gros, le brut de la colonne ferait dans les 150kg, en 600x300x300mm par exemple - c'est à la louche pour avoir une idée) ?
Je viens de vérifier, sur la VF3 on peut mettre au maxi 1500kg de brut, donc un brut de 150kg ne devrait pas lui faire trop peur ...

Thomas.

[EDIT] Bon visiblement ce n'est pas une idée à garder, le brut coûterait beaucoup plus cher que le budget total de la machine : http://kitcar.bb-fr.com/t9847-usinage-d-un-carter-moteur-a-partir-d-un-bloc-d-alu
 
Dernière édition:
J
joumpy
Compagnon
8 Octobre 2009
1 519
38: Grenoble
C'est amusant, avant de mettre la main sur ma scie CN, j'envisageais un bati en granit epoxy et créer la machine à partir de rien...
Depuis, j'ai testé le matos SOPROLEC en rétrofit: l'ensemble moteurs servo + variateurs + carte de pilotage + Mach3 fonctionne aux petits oignons.
La broche 400Hz made in china, fournisseur ebay trouvé grâce au forum, tourne depuis 2/3 ans sans problème.
Donc pour moi, ton projet est viable.
Il faut définir les contraintes et dimensionner le matériel en conséquence, ce qui te fournira le budget, mais c'est réalisable.
 
F
fredcoach
Compagnon
11 Janvier 2013
971
Hautes Alpes
Pour ce qui est de la fonderie, ainsi que beaucoup d'autres points, tu devrais trouver toutes les compétences utiles à l'ENIM, non?
Car c'est bien de cette école qu'il s'agit, n'est-ce pas?
 
O
Otatiaro
Compagnon
6 Mai 2007
1 002
Metz (57)
Hello,

tu devrais trouver toutes les compétences utiles à l'ENIM, non? Car c'est bien de cette école qu'il s'agit, n'est-ce pas?
Oui seulement je n'ai pas eu de réponse à mon mail pour le moment ...

Thomas.
 
La dernière réponse à ce sujet date de plus de 6 mois
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