Fraiseuse CNC 3013 pour usinage bois avec un 4ème axe

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Bonjour à tous,

Je me lance dans la réalisation d’une fraiseuse CNC. J'en suis au tout début, donc j’ai plein de question en tête et je ne sais pas encore trop par où je dois commencer. En lisant le forum, je suis tombé sur une trame de cahier des charges que j'ai trouvé plutôt pertinente. Alors, je l'ai complété afin que vous y voyez plus clair dans mon projet :

Je cherche à réaliser une fraiseuse CNC 3 axes type 3013 avec une extension de l’axe Y pour l’usinage sur un 4ème axe. Cette machine me servira pour usiner du contreplaqué, du bois massif et du PMMA. J’aimerai y installer un changeur d’outil et une table aspirante. J’ai de l’expérience sur l’usinage bois 2D et 3D et de bonnes connaissances sur Fusion 360 (Modélisation et parcours d’usinages).

- Budget : 15 000 €
- Environnement : Local non connu pour le moment (idéalement, un garage isolé)
- Capacité d’usinage : H = 500 mm (de course) / L = 1300 mm / l = 3000 mm
- Poids maximum : Inconnu
- Source d’alimentation : 220V ou 380V
- Niveau sonore maxi : Peu important (le moins possible évidemment, mais la machine tournera la journée et probablement dans un garage.)
- Données d’entrée : Je maitrise Fusion 360, j’ai l’habitude d’envoyer directement un G-code.
- Besoin : Fraisage 2D sur panneaux contreplaqué, médium, PMMA (3000x1250) et Fraisage 3D de pièces en bois massif de 500 mm de diamètre sur le 4ème axe.
- Capacité en fraisage : Diamètre 16 mm
- Capacité en surfaçage : Diamètre 100 mm
- Options : Table aspirante, changeur d’outils, 4ème axe
- Protection de l'opérateur : réglementaire
- Utilisation de la machine : 8h par jour - 4 h maxi en continu
- MTBF (durée moyenne entre pannes) : 5 000 h. Je cherche à fabriquer une machine pour une utilisation professionnelle qui soit le plus fiable possible.

Suite à la rédaction de ce cahier des charges, quelques questions me viennent tout de suite :

1] Dans l'exemple de cahier des charges que j'ai complété ci-dessus, il est question de poids maximum. Est-ce que le poids est déterminant pour la suite du projet ? Est-ce qu'il faut prévoir une dalle renforcée ou n'importe quelle dalle béton supporte largement d'une machine de cette taille.

2] Est-ce plus pertinent que la machine tourne en 380v plutôt qu'en 220v ? Qu'est-ce que cela implique ? Est-ce que certains d'entre vous on déjà réalisé des machines en 380v ?

3] Maintenant que le cahier des charges est établi, y a-t-il un sens ce conception plus pertinent qu'un autre ? Est-ce qu'il vaut mieux concevoir la machine en partant de la base ou en partant de la broche ? Quelle devrait-être la prochaine étape de mon projet ?

4] J'imagine cette machine avec un portique mobile, c'est ce que je vois en général sur des machines de cette taille. Y a-t-il d'autres types de structure qui pourraient être recommandée ?

5] L'objectif est d'usiner aussi bien du bois massif que du panneau ou des plateaux de table. Dans le premier cas, j'ai un brut cylindrique et dans le deuxième, un brut peu épais mais avec une grande surface. J'ai donc imaginé travailler sur deux zones :
- Zone 1 : une surface d'usinage de 1300x3000mm avec une course de 250mm sur l'axe Z.
- Zone 2 : une surface d'usinage de 600x3000mm avec une course de 600mm sur l'axe Z.


Merci d'avance pour vos réponses !
J'ai hâte de partager avec vous les avancées de mes réflexions jusqu'à l'usinage des premières pièces.

Rémy
 
Bonsoir Rémy,

Au vu de ton CDC, et du budget prévu, pourquoi ne pas se tourner vers un centre d'usinage industriel d'occasion ?
On trouve des CU a portique ou grande courses parfaitement adapté à ton besoin.
Quelques exemples :

Quitte à engager un retrofit de la CN et ajouter un 4e axe (même si je doute de la pertinence de ce besoin, surtout vu les dimensions souhaitées)
Car honnètement vu les specs visées, je penses que tu te fourvoie "légèrement" sur la réalisation et la conception même d'une machine de ce gabatit...
 
Déjà vu la taille désiré le Triphasé est obligatoire c'est un minimum surtout avec l'aspiration et la pompe à vide
 
Moi je ferais deux machines car les deux types d'usinage sont incompatibles du fait déjà des courses en Z
Moi je commence par choisir la broche ou les broches convenant le mieux au CDC puis à la table sur laquelle va reposer le brut
Pour la construction du bâti je ne vois que l'acier qui permettra de satisfaire au CDC
Le poids pour la dalle de béton n'est pas un problème étant donnée la surface reposant sur le sol
Le choix entre le monophasé et le triphasé tient AMHA beaucoup plus au besoin d'utiliser ou non des moteurs tri ou mono. Question puissance c'est une histoire d'abonnement EDF et de prix.
 
Bonsoir à tous,

Tout d'abord, merci pour la qualité et la pertinence de vos réponses.
Au vu de ton CDC, et du budget prévu, pourquoi ne pas se tourner vers un centre d'usinage industriel d'occasion ?
Eh bien, j'avoue que l'idée de fabriquer ma propre machine, de A à Z, c'est quelque chose que je trouve super intéressant, gratifiant et qui me passionne. Mais c'est aussi une machine que j'ai besoin pour produire et lancer mon activité. Alors, même si j'aimerai beaucoup la fabriquer, je reconnais que c'est surement la piste la plus pertinente.
vu les specs visées, je penses que tu te fourvoie "légèrement" sur la réalisation et la conception même d'une machine de ce gabatit...
Dit m'en plus, je suis quelqu'un de très curieux et j'aimerai beaucoup savoir qu'est-ce qui pourrait rendre cette réalisation compliquée ou irréaliste ?
Déjà vu la taille désiré le Triphasé est obligatoire c'est un minimum surtout avec l'aspiration et la pompe à vide
J'ai lu quelque part qu'il fallait répartir les phases pour passer sur le 220v domestique, c'est bien ça ? Comment ça se passe sur une machine ? Excusez mon niveau, je suis assez novice en électricité, hors installation domestique classique.
Moi je ferais deux machines car les deux types d'usinage sont incompatibles du fait déjà des courses en Z
Justement, c'est pour cela que je pensais mettre le 4ème axe sur le côté :
En effet, la course en Z est la même. Mais sur la zone 1, j'avais prévu de travailler avec le Z en haut pour avoir le plus petit porte-à-faux possible. Sur la zone 2, plus le brut est gros moins il y a le porte-à-faux. Tu penses que ce n'est pas pertinent ?

Rémy
 
Salut Rémy, chouette projet, j'ai vu que tu souhaite surfacer avec une fraise diam 100, je pense que les broches classiques de 2.2kw (en 220v) seront limites je pense, il te faudra plus puissant.
Ensuite, 3000mm pour l'axe X, avec les Vis A Billes classiques je suis pas certain que ça colle avec la longueur, risque de résonnance mais j'en suis pas certain, faut se renseigner.
Après il te faut chercher la taille et puissance du matériel, si tu pars sur des Vis A Billes, je verrai minimum diamètre 16mm en pas de 10mm, rails (Style Hiwin) 20mm et moteur (losed loop) Nema 23, ça devrait être pas mal, après à toi de faire des recherches et affiner mais je pense que partir sur une base peut être pas mal
A+
 
Dit m'en plus, je suis quelqu'un de très curieux et j'aimerai beaucoup savoir qu'est-ce qui pourrait rendre cette réalisation compliquée ou irréaliste ?
Je ne sais pas quelle expérience tu as en conception mécanique et tes connaissances en machines outils, mais la conception d'un tel ensemble mécatronique est loin d'être si facile que ça en a l'air...

Dans ton CDC tu ne mentionne pas non plus la précision et la répétabilité souhaitée, 2 données capitales dans ce genre de projet, puisque ce sont (entre autres) ces dernières qui vont justifier de tel ou tel choix technique et donc le coût de ce même choix.

Rien que parler de vis à billes sur des longueurs de 3000mm... La section d'une telle vis pour supporter son propre poids va être au moins égale à un Ø32mm...
Comme la conception sera de type portique, ce dernier devra être dimensionné correctement pour supporter l'electrobroche capable d'emmener un tourteau de Ø100mm (on va viser les 5.5kW mini pour être cohérent).
Qui dit conception de grande taille emmenant un poids important, impose une rigidité importante, donc une structure assez massive.
Ce qui forcément implique une inertie (très) importante dans les déplacements.
Exit donc des moteurs type Nema23, 34 ou autre... on est sur des gammes bien plus grosses comme des servomoteurs en taille 130 voir 180.

Pour avoir travaillé et entretenu une poinçonneuse numérique (Amada Europe 258) aux courses importantes (1250x2000), je peux t'assurer que la conception méca derrière des courses aussi grandes sera pour quelqu'un qui ne réalise pas souvent ce genre de conception un défi technique énorme et engendrera des choix de matériels au coûts "colossaux".
On parle là d'une machine de 11T avec une conso de 30kVA.

Mais pour te faire une idée, tu devrait par curiosité consulter les fiches techniques de machines industrielles avec des capacités equivalentes (dans le genre de modèles que j'ai posté en occasion).

La liste est encore très longue des points qui rendront cette conception (dans un premier temps) très compliquée.
Et éventuellement la réalisation, qui à mon avis (ayant 15ans de BE méca (entre autre) dans les pattes) sera irréalisable au vue de ton CDC.

Novice en éléctricité, ça commence assez mal pour faire une selection des composants électrique et électronique adaptés.
Sans même parler du cablage d'une machine outil qui est autrement plus complexe que de brancher une prise ou interrupteur domestique surtout quand tu écrit dans ton CDC :
- Protection de l'opérateur : réglementaire

En France, les 230V domestique est un réseau monophasé, donc une seule Phase + Neutre + Terre
Le réseau 400V est lui en triphasé (3 Phases + Neutre + Terre), juste pour rappel une tension supérieure à 80VAC peut-être mortelle.
On ne pas évoquer les risques à se lancer dans une installation 400V et le cablage d'une machine outil sous cette tension sans les connaissances/compétences adéquates et idéalement les certifications qui vont avec...

Au vue de ton schéma de principe, on pourrais en déduire que ton 4e axe accepterait un rond de Ø600 x 3000, juste sur ce point tu as déjà vu un tour à bois ou mécanique de ce format ?
Non parce-que trouver de quoi brider un Ø500 va déjà pas être simple (encombrement, poids et prix d'un mandrin) et je n'évoque pas la conception d'un tel 4e axe.
Oublie la fourniture toute faite du commerce, chez Nikken un axe de cette taille coûterais plusieurs fois le montant de ton investissement pour la machine entière.
 

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