Fraiseuse cnc 3 axes en mécano-soudée de Paul

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Pa_ul
Pa_ul
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17 Fev 2015
32
Près de Bordeaux
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour à tous,

Après quelques années à vous voir construire vos fraiseuses sur ce forum, je me lance dans la conception d’une fraiseuse cnc 3 axes en mécano-soudée. Je vous partage ma première conception avec mes questionnements.

Présentation : j’ai 28 ans et après une reprise d’étude je suis en dernière année d’étude pour être architecte paysagiste. J’ai quelques notions de mécanique grâce à mon DUT GMP. Je souhaite me fabriquer une fraiseuse cnc pour être autonome dans la fabrication de maquettes de territoire ou d’urbanisme, puis pour la fabrication d’objets en bois et quelques pièces en aluminium.

Cahier des charges :
  1. Matière à usiner : bois, mousses denses et moins souvent du laiton ou de l’alu (pièces en alu si je veux me fabriquer d’autres machines)
  2. Volume usinable : 600 x 400 x 200
  3. Budget : 1500€ (edit : davantage 2000€ maintenant)
Choix :
Structure en mécano-soudée avec tube acier et assemblages boulonnés
Fraiseuse avec portique fixe

Moyens :
Poste à souder à l’arc (j’ai un TIG mais je galère un peu), perceuse à colonne (chinoise), scie à ruban à métal, marbre de soudure, etc.

Je peux facilement avoir accès à une Charlyrobot (600x400x200).

Et par l’intermédiaire d’un ami qui le fait faire à un collègue, j’ai accès à une fraiseuse conventionnelle (X : 1300). Mais du coup avec tous ces intermédiaires je ne veux faire faire que des usinages simples sur des pièces peu encombrantes.

Niveau outils de contrôle je n’ai rien de très sérieux mais je peux également tout me faire prêter (comparateur, niveau, règle, équerre). J’aimerais quand même m’acheter quelques outils pour être autonome.

Organisation :
J’aimerais commencer la réalisation dès février et terminer la partie mécanique d’ici l’été.

Pour tout ce qui est matériel (tube, rail, vis), je n’ai encore rien acheté, j’attends de terminer la conception.

Système d’axe :
Pour que l’on parle de la même chose et parce qu’on trouve différentes infos sur le web et le forum : l’axe Z est celui de la broche, Y celui qui est horizontal sur le portique et X celui qui est horizontal avec le plus grand déplacement soit celui du plateau. Dîtes-moi si je me plante vraiment…

Conception :
Pour cette première conception, j’ai utilisé que des tubes acier carré de 80 x 80 x 5 et des platines en acier de 20 mm d’épaisseur. Seul le plateau sur X et les 2 platines mobiles des axes Z et Y sont en aluminium de 20mm. Les rails sont des rails supportés SBR 20 et les vis des RM1605 (chinois). Les VAB sont souvent plus longues que nécessaires pour faciliter le montage. Pour le montage des patins j’ai respecté un rapport supérieur à 1,5 entre la longueur et la largeur et j’ai utilisé le coefficient de 0,554 pour leurs répartitions sous le plateau, comme JKL nous l’explique ici :
www.usinages.com/threads/cnc-par-quoi-commencer.15262/

Fraiseuse 2 - v1 - 26 nov 2016 3c.png

Fraiseuse 2 - v1 - vue face - 26 nov 2016.png


Les éléments de la même couleur sont assemblés par soudure à l’arc et les groupes d’éléments sont boulonnés entre eux. La base du bâti en gris est triangulé par du 40x40 au niveau des pieds. En rouge c’est les portées des rails de guidage des axes X et Y que je pense faire surfacer sur la fraiseuse conventionnelle. Les longerons en vert, support des rails de X, sont indépendants pour faciliter le réglage du parallélisme et le transport/usinage des surfaces rouges.
Fraiseuse 2 - v1 - bati - 26 nov 2016.png

Avec cette conception mes découpes, assemblages, fraisages et réglages me paraissent simples et réalisables avec mes moyens. Qu’est ce que vous en pensez ?

J’ai eu du mal à me décider si les 2 longerons (vert) devaient être indépendants ou solidaires (et support de la VAB par exemple). Qu’est ce que vous en pensez ?

Ensuite pour fixer ces longerons au bâti j’ai testé pas mal de solutions. Est-ce cette solution avec le bouchon et le plat de 20mm vous parait raisonnable ou j’y perds vraiment trop en rigidité ?
Fraiseuse 2 - v1 - coupe détail - 26 nov 2016.png


Pour l’assemblage boulonné des éléments j’hésite entre le perçage/taraudage des parois du tube (5mm) ou avec des perçages de part en part pour glisser un boulon (et la clef) à l’intérieur du tube. Peut être ces 2 techniques suivant les endroits. Vous en pensez quoi ? Vous avez d’autres idées ?

Pour l’instant les moteurs sont en prise directe sur les VAB pour plus de simplicité. Est-il intéressant de prévoir un montage avec poulies/courroies pour éventuellement changer le rapport ?

Je me pose pas mal de questions sur cette partie méca et j’aimerais bien avoir vos avis sur cela et sur mes choix (tubes, portées, structure, SBR20, RM1605, etc.).

Merci à vous et au plaisir de vous lire :)
Paul
 
Dernière édition:
Momoclic
Momoclic
Compagnon
4 Oct 2016
1 296
Beau et intéressant projet !

Pourquoi dans le dernier dessin n'accoles-tu pas l'équerre au tube ?
 
S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
Juste une remarque un peu à la cantonade car je constate très souvent que les gens partent fréquemment d'un cadre, or je n'en vois pas l'intérêt puisque comme ici on doit ensuite mettre les deux longerons en appui sur les traverses du cadre. Par ailleurs moi je pense plus souvent "tubes rectangulaires" que "tubes carrés" vu que le premier soutien qu'ils doivent apporter est dans le sens vertical.
Stan
 
sebastian
sebastian
Compagnon
3 Mar 2010
2 647
92
Bonsoir,
sympa ce projet !
bonne présentation, un cahier des charges précis, une étude approfondie… des moyens perso et annexes… ça démarre bien :wink:
Tu est dans les proportions de ma machine ! sauf que la mienne est avec portique mobile… et tout bois.
Peut-être qu'une telle conception accueillerai des rails prismatiques ? (les conseilleurs ne sont pas les payeurs) :mrgreen:
Une petite remarque sur les renforts que tu as prévus à l'arrière du portique (en jaune) : un peu "compliqués" d'assemblage et de découpe… un simple renfort droit suffirait à mon avis.
Le surfaçage des portées de rails (en rouge) telle l'architecture du projet, devront être fait en 2 fois ; le portique étant ensuite boulonné à la structure du châssis. Il faudra jouer de précision pour ortho-normer le tout :wink:
 
S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
Moi je commence comme cela :
point de dépard.png


ensuite je renforce comme il se doit chaque guidage linéaire et ensuite je réunis ces renforts et du coup on ne vois pas pourquoi faire un cadre toujours délicat à réaliser.
Mais bon chacun son "école" avec ses maîtres
Stan
 
Pa_ul
Pa_ul
Nouveau
17 Fev 2015
32
Près de Bordeaux
  • Auteur de la discussion
  • #7
Merci à vous,

@Momoclic : Dans le dernier dessin, j'ai quelques mm de jeu pour garder mes longerons libres et pouvoir facilement les régler. C'était aussi pour me garder un peu de marge pour la création du cadre gris (si j'ai une précision de 1mm pour fabriquer ça).

@sebastian : Pour les rails prismatiques, je n'ai encore rien décidé mais vu mon budget et mon utilisation (bois et pas de manière quotidienne), je pensais que les SBR pouvaient suffire.
Pour les renforts jaune à l'arrière du portique, je les avais droits à l'origine mais je préfère les faire comme ça parce que ça me semble plus facile à découper des angles comme ceux là (55° et 70° en bas) plutôt qu'un angle trop aigu (que je ne pourrais pas faire avec ma scie à ruban). Puis ça me facilite la fixation de la platine au dos du portique en dégageant davantage d'espace.

@stanloc : J'ai fait ce choix de partir sur un cadre parce que ça me plaisait bien d'avoir des longerons (vert) qui ne reposent que sur leurs extrémités pour simplifier la structure et faciliter leurs réglages mais je comprends bien que j'y perds en rigidité. J'avais un peu peur d'avoir un montage trop hyperstatique avec trop d'appuis pour ces longerons, et induire des déformations à l'assemblage. Après je peux aussi essayer de rajouter un tube soudé au cadre, perpendiculaire et sous les longerons, entre la base du portique et l'axe de broche (okay, je fais un dessin...).
Fraiseuse 2 - v1 - bati+renfort cadre - 26 nov 2016.png

Pour le choix des tubes carré, c'était pour simplifier la commande de tube mais finalement je pourrais bien commander 6m de rectangle pour la base et 6m de carré pour le portique.
Peut être du 100 x 80 ou 120 x 80 ? Après j'ai peur que ça me coute un peu cher. Le 80 x 80 x 5 est à une 20ène d'€/m il me semble.
 
bendu73
bendu73
Compagnon
18 Sept 2013
1 226
SAVOIE
Salut,

A ta place je laisserai tomber cette histoire de longerons verts. Fait ton embase soudée et surface les portées de rails/vab et les portées qui accueilleront les pieds de ton portique. Idem pour ton portique --> pied + rail/vab
Tu as la chance d'avoir accès à une conventionnelle qui autorise de bonnes courses, sert toi s'en!

Sinon c'est bien, ton post/cahier des charge est clair, tu pars bien pour accomplir ce projet!
 
Pa_ul
Pa_ul
Nouveau
17 Fev 2015
32
Près de Bordeaux
  • Auteur de la discussion
  • #9
@bendu73
Je vais réfléchir à un ensemble soudée que je ferais surfacer mais ça me rend moins autonome et complètement dépendant de tous ces usinages sur des ensembles plus lourds et plus encombrants.
Je me fais confirmer les courses de la conventionnelle par mon ami.

Et sinon sur l'assemblage sur du tube, par exemple les pieds du portique sur le cadre (j'imagine 4 vis, 2 de part et d'autre du pied), est ce qu'un simple taraudage dans la paroi du tube suffit ? Ou dois-je percer le tube au dos pour y glisser un contre écrou ?
 
bendu73
bendu73
Compagnon
18 Sept 2013
1 226
SAVOIE
Plus tu as de prise sur le pas de vis mieux c'est! Tout dépend de ton épaisseur de tube. Mais à mon avis il est préférable de mettre un contre écrou. Ton tube ne dépassera pas les 5mm d'épaisseurs ( cela équivaux à un écrou M6, seulement).
 
Pa_ul
Pa_ul
Nouveau
17 Fev 2015
32
Près de Bordeaux
  • Auteur de la discussion
  • #11
Okay mais pour des contre-écrous M8 par exemple pour pouvoir les y mettre avec une clé à pipe de 13, je dois faire des trous de 20mm au dos du tube. Rien que pour 4 vis sur un pied du portique ça me fait 4 trous de 20mm. Ça ne va pas trop nuire à la rigidité ou c'est dérisoire ?
 
G
gaston48
Compagnon
26 Fev 2008
9 633
59000
Bonjour,
Ton cadre brun ne sert à rien.
Ta structure de base est ce qui est vert et bleu. La démarche est de rendre rigide au maximum la poutre verte et le portique bleu.
Donc vue de dessus: une croix avec 3 points d'appuis sur la table support.
 
Dernière édition:
Pa_ul
Pa_ul
Nouveau
17 Fev 2015
32
Près de Bordeaux
  • Auteur de la discussion
  • #13
Merci gaston ! :) Je comprends bien que ma première conception avec ce cadre n'est pas ce qu'il y a de plus cohérent pour un bâti rigide.
Je m'en vais regratter le papier !
Comme stan me l'a proposé, je pense repartir de ma conception avec ses guidages linéaires pour imaginer un nouveau bâti qui vient lier tout cela.
A bientôt,
 
Pa_ul
Pa_ul
Nouveau
17 Fev 2015
32
Près de Bordeaux
  • Auteur de la discussion
  • #14
Bonjour à tous,

Sur vos conseils, j'ai dessiné une nouvelle structure. Je n'ai gardé que la position des guidages linéaires de ma première conception.
J'ai un peu l'impression d'avoir dessiné un crucifix :/ mais la simplicité de l'ensemble me plait :).

Je n'ai utilisé que du tube rectangulaire de 160 x 80 x 5. Aucunes coupes d'angles et l'ensemble du bâti passe tout juste dans 6 mètres de tube.
Il faut imaginer des bouchons au bout de chaque tube et je vais faire surfacer les portées des rails, des vis à bille et des pieds du portique.

Mon pote m'a donné les courses de la fraiseuse conventionnelle de son boulot : X1300 Y700.
C'est pour ça que mes rails sur X font 1200 au lieu de 1000. Du coup ma longueur usinable sera plus grande que les 600 prévu dans mon cahier des charges.

Ma question est : qu'en pensez vous ? et surtout, est ce que je peux me passer de renforts/diagonales avec cette architecture et ces tubes rectangulaires ?
Fraiseuse v3 - axono générale.png

Fraiseuse v3 - axono couleur 2.png
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
4 Oct 2016
1 296
Un X de 1200mm pour usiner 600mm me semble surfait, tu peux diminuer les rails (revoit les recommandations de JLK)
Une telle structure mériterait des rails prismatiques :wink:
 
RacingMat
RacingMat
Compagnon
30 Oct 2016
613
Marseille
bonjour,

je découvre ton sujet : la dernière version me plaît bien plus que la première :wink:
sans les longerons verts et avec les tubes rectangulaires (plutôt que carrés)

Je pense que tu pourrais facilement te dispenser des goussets triangulaires si tu bascules un profilé rect en le mettant vertical.
C'est ce que j'avais envisagé sur mon étude en 6 ml d'IPN (voir ma signature)
 
S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
C'est pour ça que mes rails sur X font 1200 au lieu de 1000. Du coup ma longueur usinable sera plus grande que les 600 prévu dans mon cahier des charges.
Momoclic, si tu lisais attentivement ce que les gens écrivent ?
Stan
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
4 Oct 2016
1 296
Désolé @Pa_ul et merci @stanloc, je l'ai lu mais rapidement et suis intervenu plus tard, autant pour moi.
 
Pa_ul
Pa_ul
Nouveau
17 Fev 2015
32
Près de Bordeaux
  • Auteur de la discussion
  • #19
@Momoclic
C'est ce que je disais pour la longueur des rails. Pour 600 usinables, 1000 de rail suffisent (suivant les recommandations de JKL). Mais tant qu'à faire, j'aimerai profiter de la capacité de fraiseuse qui va me surfacer tout ça (X1300) et j'augmente alors ma longueur usinable. Les rails ne me couteront pas beaucoup plus cher et je pense passer de 600 à 730 (à la louche).
C'est vrai pour les rails prismatiques, je me pose toujours la question... Après je pense que les rails supportés répondent au cahier des charges (usage pas quotidien avec du bois et un peu d'alu). Ce que je souhaite, c'est surtout une structure qui me permette un jour de passer aux prismatiques si j'en ai le besoin.
Puis faut que je me limite aussi, sinon je vais toujours surenchérir ! Dire que j'étais parti sur des tubes 80 x 40 dans mes premiers dessins et que j'en suis à du 160 x 80 pour 3 maquettes en polystyrène ou bois... :)
En fin de conception je verrai à combien j'en suis avec le budget et où je peux mettre davantage.

@RacingMat
Salut à toi !
Pour les goussets triangulaires, tu parles des équerres sur le portique ? Et par exemple : retourner verticalement la poutre du haut du portique ? J'essaie ça !
Je vais voir ton étude avec les 6ml.

Merci pour vos commentaires :)
 
fred03800
fred03800
Compagnon
19 Mai 2009
543
Une telle structure mériterait des rails prismatiques :wink:
Bonjour,
Je suis bien d'accord, et comme cela tu n'y reviens pas.
Pour ce qui est du tube 5mm c'est bien un minimum, après réctif il risque de ne pas en resté beaucoup par endroit, du 8 ou 10mm serai mieux et là avec des rails prismatique l'usinage de l'alu sans problème !
 
RacingMat
RacingMat
Compagnon
30 Oct 2016
613
Marseille
il vaut mieux ajouter un plat puis le surfacer plutôt que d'attaquer la peau du tube...
Stanloc avait souligné le point des relâchements de contraintes dans mon post :wink:
 
Pa_ul
Pa_ul
Nouveau
17 Fev 2015
32
Près de Bordeaux
  • Auteur de la discussion
  • #23
Je vous entends bien sur les rails prismatiques. Je vais regarder quand même cette solution même si j'ai peur d'être hors budget.
Vous avez des références ? Faudrait que je parte sur des 15mm ?

Pour le surfaçage des tubes de 5mm j'ai bien conscience que c'est limite avec la diminution de l'épaisseur et le relâchement de contraintes.
J'imaginais être le plus précis possible dans mon assemblage soudé pour n'enlever qu'au maxi 0.5 mm.
Je peux éventuellement voir pour du 6mm mais après c'est le poids qui me gêne pour faire passer les ensembles à usiner.
Avec du 160x80x5 (17.5kg/m) je suis à 66kg pour la base (vert). Avec du 160x80x6 (20.7kg/m) : 78kg. Avec du 160x80x8 (26.4kg/m) : 99kg.
Je trouve que le 6mm ça fait déjà beaucoup et le 8mm ça devient vraiment imbrassable pour passer tout ça à mon pote qui le fait faire à un collègue :/.

Pour le plat à rajouter j'y pense mais je ne suis pas convaincu. Déjà ça me plaisait de simplifier au maximum la structure en rajoutant le moins de pièce possible.
Puis pour limiter les contraintes je ne trouve pas ça si simple.
Souder le plat, bof, c'est rajouter des contraintes même si j'usine après.
Le boulonner, okay, mais ça complique un peu et en l'usinant je vais bien libérer aussi des contraintes non ? (je pense qd mm que c'est la solution que je préfère)
La résine, je n'ai vraiment pas envie :/.

Après pour revenir à l'assemblage soudé de la base verte (par exemple), ce n'est pas trop trop compliqué non ? J'imagine souder que les verticales (bridé, pointé, par petits cordons). Je ne devrait pas déformer tant que ça la surface supérieure des tubes, non ? :)

Sinon personne ne m'a répondu sur la triangulation. Pensez vous que je peux me passer de triangulation avec cette architecture ?

Merci pour vos avis qui m'aident bien ! :)
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
4 Oct 2016
1 296
Ne penses-tu pas qu'un tube rectangulaire un peu plus petit et un peu plus épais ne pourrait pas faire l'affaire ?
Avec des rails de 15mm les patin font environ 35mm de large. Pour placer tout ça, en général le rayon fait trois fois l'épaisseur, un tube de 50mm à 60mm de large suffit.
 
Pa_ul
Pa_ul
Nouveau
17 Fev 2015
32
Près de Bordeaux
  • Auteur de la discussion
  • #25
Bonjour à vous, je reviens avec quelques améliorations sur ma dernière conception.

J'ai réfléchi à utiliser d'autres tubes comme tu me le suggères Momoclic mais je suis finalement resté sur du 160x80.
J'ai utilisé ici du 160x80x6 et l'ensemble passe tout juste sur 6mètres (6000 exactement, la longueur standard c'est 6050 non ?).

Ma course en X est dorénavant de 730.
J'ai ensuite écarté les "bras" sur le bâti (vert), sur lesquels vient se fixer le portique. L'assise est plus grande et j'imagine pouvoir me passer de triangulation portique/bâti.

Je n'ai pas basculé verticalement de poutre du portique parce que je préfère le souder horizontalement.
En effet avec cet assemblage là, je n'aurai que des soudures verticales pour le bâti et horizontales pour le portique qui seront bien réparties et symétriques ce qui me laisse espérer un meilleur équilibrages des contraintes après soudure.
J'espère obtenir la meilleure géométrie possible par la simplicité du montage et n'avoir à usiner seulement quelques 1/10 de millimètres.

Après je suis bien conscient que l'usinage va quand même relâcher des contraintes c'est pourquoi j'imagine faire usiner ma structure recto/verso (au moins les poutres supports des guidages).
L'idée serait d'en enlever autant dessus que dessous pour répartir les contraintes. Et tant qu'à être sur la fraiseuse, ça ne rajoute pas un usinage très compliqué.

Cela vous parait cohérent ?

Pour les bouchons, ils sont soit troués pour pouvoir éventuellement remplir les poutres, soit pour pouvoir glisser une clé et un boulon pour fixer le portique.
Mes rails sont toujours des SBR20, je réfléchie et essaie de dessiner la même chose avec des prismatiques de 15mm.
Fraiseuse v4 - axono.png
Fraiseuse v4 - axono couleur.png
Plan dessous.png
 
serge 91
serge 91
Lexique
18 Fev 2010
6 935
FR-91 Brétigny sur Orge
Bonjour,
Attention, une course de 1300 de la fraiseuse de ton pote ne permet pas d'usiner 1300!
Demande-lui d'abord ce ce qu'il pourra te surfacer réellement et avec quel résultat "garanti"!
 
Pa_ul
Pa_ul
Nouveau
17 Fev 2015
32
Près de Bordeaux
  • Auteur de la discussion
  • #28
@serge 91
Je ne comprends pas. Il m'a dit que la fraiseuse avait une course en X de 1300. On ne parle pas de la longueur de la table là. Si la course est bien de 1300 mm pourquoi ça n'irait pas ?
Moi sur cette conception j'ai une course de 750 et je compte bien usiner 730.

@RacingMat
J'avais bien compris ta proposition. Ce que j'ai essayé entre temps. Mais dans mon message précédent j'explique pourquoi je préfère la laisser horizontale (pour équilibrer au mieux les soudures).
Cet équilibrage des soudures dont je parle vous parait dérisoire ?
 
Momoclic
Momoclic
Compagnon
4 Oct 2016
1 296
Le négatif de cet assemblage ce sont les portés des rails à cheval sur des soudures...
Deux tubes de la longueur des rails sont préférables et plutôt que mettre des goussets, mettre une plaque au dos des deux tubes l'ensemble sera beaucoup plus rigide.
Peut-être même que cette plaque ne nécessitera pas de soudure.
 
serge 91
serge 91
Lexique
18 Fev 2010
6 935
FR-91 Brétigny sur Orge
Je ne comprends pas. Il m'a dit que la fraiseuse avait une course en X de 1300. On ne parle pas de la longueur de la table là. Si la course est bien de 1300 mm pourquoi ça n'irait pas ?
Sur une fraiseuse, la fraise doit se trouver à l’extérieur de la piece avant et après l'usinage.
La longueur usinable est donc égale à la course moins deux fois le diamètre de la fraise!
 
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