Fraiseuse CNC à portique DIY

[Atob]

Bonjour, je vous présente mon projet de création d’une fraiseuse CNC à portique. Je ne compte pas réinventer la roue. Je vais simplement partir de l’existant. Je me suis inspiré des machines de chez Sorotec et des chinoiseries de type fraiseuse 6090.

Je suis possesseur depuis près de 10 ans d’une fraiseuse CNC chinoise, une 3040, qui tourne toujours et dont je me suis également inspirée pour cette construction.

Pourquoi une telle construction ? Déjà par goût du challenge et surtout par envie d’avoir une machine plus puissante et surtout plus grande que mon actuelle 3040.

CAO de la CNC en question :

C’est une machine destinée à fraiser du PVC (plaque jusqu’à 2 cm d’épaisseur), des plaques de fibre de verre et de carbone (5 mm max) et éventuellement de l’alu (ça serait en bonus).

D’une dimension de 1015 x 635 mm, la surface utile devrait être de 800 x 550 x 90 mm.

Mon budget était initialement de 2500 € max, mais au vu des dépenses actuelles, je pense que je vais flirter avec les 3000 €.

Une vidéo en 3D :

Ci-dessous le détail de mes achats actuels et à venir :

LA STRUCTURE
	Eléments Axe Z aluminium en 10 mm ép (découpe John Steel)		222,36 €​
	Eléments Portique inox brut en 10 mm ép (découpe John Steel) + plaque axe support axe Z	​	400,00 €
	Eléments Chassis Avant/Arrière inox brut en 8 mm (découpe John Steel)		211,00 €​
	Profilés aluminium Motedis (Axe X : profilé aluminium 45x90lourd B-Typ rainure 10 / Axe Z : Profilé aluminium 28x160 I-Type Rainure 8 )		310,00 €​
	Platine Profilé aluminium 20x152 I-Type Rainure 8 x 4		248,00 €​
LA MECANIQUE
	Axe Z : HIWIN-Guide linéaire HGR15 220 mm + 4 chariots 1605 ball screw 265mm SFU1605 DSG16H Housing+ BK12 BF12 + Coupler		78,75 €​
	Axe Y : HIWIN-Guide linuéaire HGR15 600 mm + 4 chariots 1605 Double Ballscrew 665mm DFU1605 Double Ballnut +FK12 FF12 + Coupler		105,35 €​
	Axe X : HIWIN Guidage Linéaire HGR20 1000mm + 4 chariots RM2005 Ballscrew 975mm DFU2005 Double Ballnut +FK15 FF15 + Coupler		138,56 €​
L'ELECTRONIQUE
	MW5008 Bloc D'Alimentation Meanwell Cv Transformateur RSP 500 48 500W		114,76 €​
	Meanwell LRS-150-24 150W 24V		22,00 €​
	Pilote numérique 1.8~5.6A 20-50VDC pour Nema 23 DM556T (*3)		105,34 €​
	Machifit NVCM 4/5/6 Axis CNC Controller MACH3 USB		46,25 €​
	Schrittmotor 3 Nm 4,2 A Nanotec DS (*3)		224,00 €​
	Minleaf AT1-2200X 2.2KW 220V PWM		55,56 €​
	Frais divers (câbles blindés/visserie/connecteurs / gaines thermorétractable / interrupteurs)	200,00 €​

Je vous remercie d'avance d'avoir pris de temps de me lire et je reste en attente de vos remarques constructives...

 

[serge 91]

bonjour,
Juste une question,
Pourquoi choisir de l'inox ?, c'est bien plus cher que de l'acier et pas top mécaniquement

 

[Atob]

J'étais parti sur de l'acier brut, effectivement 30 % moins cher. Le problème c'est qu'esthétiquement parlant, il fallait le peindre pour avoir qq chose d'acceptable. Alors que l'inox brut, pas de traitement secondaire. Voilà l'explication ...

 

[Atob]

Petite photo réelle de la fraiseuse (désolé pour le cadrage : je manquais de recul)

 

[Atob]

Bonsoir à tous,

Une petite mise à jour de mon post avec l'installation de l'axe Z destiné à supporter une broche de 1.5 kw (d'un poids de 3.5 kg). Deux photos pour l'illustrer mes propos.

Bonne soirée à vous

 

[vres]

belle conception et belle réalisation

 

[Atob]

Merci pour les encouragements, je tâcherai de poster des photos sur l'état d'avancement plus régulièrement

 

[sebastian]

Bonsoir,
sur ta vab du Z, tu n'as pas de palier ? c'est le moteur qui va faire la reprise d'alignement ?

 

[Atob]

Bonsoir,
Effectivement ce rôle sera dévolu au moteur. Initialement, j'avais prévu un palier supplémentaire (en plus de celui situé à l'extrémité de la VAB), mais il prenait trop d'espace et entré en collision avec mon fin de course.
Mais je dois reconnaitre que je me pose encore des questions sur la pertinence de mon choix : je verrai à l'usage... Tu penses que cela risque de poser problème ?

 

[vres]

C'est comme ça sur beaucoup de machines chinoises.

 

[Atob]

C'est comme ça sur beaucoup de machines chinoises.

Effectivement c'est le cas sur ma petite 3040. Si réellement cela pose problème je corrigerai le tir en déplaçant mon contacteur haut (dont j'apprécie actuellement sa discrétion) et en intégrant un palier.

 

[sebastian]

Tu penses que cela risque de poser problème ?

Non, vu le type de guidages que tu as, l'espacement très serré des patins, et le "peu" de courses de l'ensemble mobile.
Par ailleurs, soignes parfaitement l'alignement moteur / vab avec de véritables goujons et pas de simples vis pour la fixation
Bonne suite dans ton projet ! j'imagine bien l'excitation qui monte à ce stade de la construction.

 

[Atob]

Ok c'est noté... Effectivement l'excitation commence à monter d'autant plus que c'est un projet que j'ai entamé il y a pratiquement 1 an (début de la CAO).

 

[gaston48]

Bonjour,
Dommage que tu aies ajouré (pour faire joli ) les jambages de ton portique, tu enlèves toute
leur rigidité.

 

[Atob]

Bonjour,
Dommage que tu aies ajouré (pour faire joli ) les jambages de ton portique, tu enlèves toute
leur rigidité.

Alors pour faire joli certes, mais aussi pour alléger. Après concernant la rigidité, on est sur de l'acier inoxydable de 10 mm d'épaisseur, donc ça reste à mon sens acceptable pour mon usage futur. Mais c'est vrai que l'esthétique a son importance à mes yeux : on ne se refait pas

 

[enguerland91]

Chacun ses goûts mais pour moi l'esthétique passe après la fonction et prendre de l'inox pour ensuite l'alléger n'est pas rationnel. Par ailleurs certains choix sur le plan de la conception/réalisation sont très critiquables comme le peu d'espacement entre les deux patins en bas de la jambe du portique et le manque de palier près du moteur de l'axe Z . Enfin le fait d'avoir refait la même erreur de conception que sur certaines cnc du commerce, à savoir la place de la vis qui déplace le portique avec la liaison sous le plateau entre les deux jambes du portique.

 

[Atob]

Chacun ses goûts mais pour moi l'esthétique passe après la fonction et prendre de l'inox pour ensuite l'alléger n'est pas rationnel. Par ailleurs certains choix sur le plan de la conception/réalisation sont très critiquables comme le peu d'espacement entre les deux patins en bas de la jambe du portique et le manque de palier près du moteur de l'axe Z . Enfin le fait d'avoir refait la même erreur de conception que sur certaines cnc du commerce, à savoir la place de la vis qui déplace le portique avec la liaison sous le plateau entre les deux jambes du portique.

Whoua ça le mérite d'être clair
Plus sérieusement, j'ai bien conscience qu'il existe différentes façons de faire. Certaines sont meilleures que d'autres. Perso lorsque je suis dans une phase de création, que ce soit pour cette fraiseuse ou autre, il faut que j'éprouve du plaisir dès la conception. Je suis incapable de faire qq chose qui ne va pas susciter un minimum d'attrait visuel.
Ensuite, je ne suis pas ingénieur structure, du coup j'effectue un travail en amont de recherche sur ce qu'il se fait (de bien et de moins bien) et je l'adapte à mes besoins et désirs.
J'ai fait cette fraiseuse pour moi, et je me doute bien qu'elle ne sera pas parfaite, que j'aurai pu mieux faire. Il est probable qu'à l'usage, lorsqu'elle sera fonctionnelle, je m'apercevrait de mes erreurs et des limites de la machine.
Mais ce qui compte à mes yeux, c'est qu'elle soit fonctionnelle, qu'elle soit capable "d'usiner" des plaques de PVC, du carbone, et en bonus de l'aluminium : s'il elle fait tout ça, je serai déjà satisfait.
Et si par la suite, je dois corriger certaines erreurs (style l'allègement de l'inox nuisant à la rigidité du portique), je le ferai.

 

[sebastian]

Excellente analyse Atob de tes réalisations face à tes besoins !
Mr enguerland91 (j'ai vraiment du mal avec ce pseudo…) a une fâcheuse tendance au côté pessimiste des choses… (j'assume mon avis).
Ta machine devrait parfaitement remplir ton cahier des charges de tes projets de réalisations (quand je vois ce que j'arrive à faire et la précision que j'obtiens avec ma machine "toute en bois") je n'en doute pas une seconde !
Ce qui est primordial (entre autre) dans le cas d'une animation du portique par une seule vab centrale, c'est d'avoir un portique extrêmement rigide possible (liaison jambe / portique) en haut ET en bas ; la fluidité des déplacements des guidages feront la bonne animation de l'ensemble.
Pour une machine de cette dimension, le fameux "risque de départ en crabe" du portique est beaucoup + faible dans le cas d'une mono vab que mû par 2 latérales (dans le cas de 2 moteurs en //) sauf si réunis par une courroie avec 1 seul moteur… quoi que…
Soignes tes assemblages du portique, équerres en + si nécessaire (pas sur) et un bon graissage / révision régulier on a tendance à zapper…) feront de cette machine une bonne machine pour cette taille de travail !
Une bon dispositif d'aspiration à mettre en place (c'est souvent ce que l'on fait en premier avec sa machine) maintiendront l'ensemble clean.

 

[enguerland91]

Mr enguerland91 (j'ai vraiment du mal avec ce pseudo…) a une fâcheuse tendance au côté pessimiste des choses… (j'assume mon avis).

C'est pas toi qui a fait remarquer qu'il n'y avait pas de palier en haut de la vis en Z ? alors assume tes responsabilités.
Monter un mecano en bois ne prédispose pas au mieux pour concevoir de la mécanique.

 

[Atob]

Et ben c'est animé... pour rappel, c'est juste une construction que je partage avec vous, l'avenir de la nation n'est pas menacé lol

Pour en revenir au sujet, à mes yeux, et pour le moment, je pense qu' il y a deux choses qui risquent de me poser problème.
En premier l'axe Z (comme mentionné précédemment) et puis peut être la broche. Même si j'ai déjà testé le portique avec la broche en place, son poids de 3,5 kg me fait peur sur le long terme... Concernant l'axe Z, j'ai une pièce toute prête dans les cartons (mais avec obligation d'enlever le contacteur haut).
Soyez rassuré, je n'hésiterai pas à partager avec vous mes erreurs et corrections futures.

 

[sebastian]

Le choix de tes moteurs devraient supporter sans broncher tes solutions de structure ; tu verra qu'en restant dans des plages de vitesses de déplacement acceptables (sans aller chercher de déplacements trop rapides) ça ne devrait pas poser problème.
Avec 1 seule alimentation de 48V et 500W pour 3 moteurs (il faudra bien les régler suivant le nb de pas/T choisi) le couple de maintient pour le Z devrait suffire (les pros de ce type de réglages se manifesteront).
Si c'est trop faiblard il faudrait passer à 1 alim/moteur mais je ne pense pas que ce soit nécessaire.
Aux vues de tes dessins, la broche choisie est une ELTE ?
Avec plaisir de suivre l'évolution de ta machine

 

[vres]

Et ben c'est animé... pour rappel, c'est juste une construction que je partage avec vous, l'avenir de la nation n'est pas menacé lol

Ben il y a des gens qui critiquent pour ce donner de l'importance, regarde tout ces interventions sont du même acabit. Demande lui de te montrer sa machine.

 

[Atob]

Le choix de tes moteurs devraient supporter sans broncher tes solutions de structure ; tu verra qu'en restant dans des plages de vitesses de déplacement acceptables (sans aller chercher de déplacements trop rapides) ça ne devrait pas poser problème.
Avec 1 seule alimentation de 48V et 500W pour 3 moteurs (il faudra bien les régler suivant le nb de pas/T choisi) le couple de maintient pour le Z devrait suffire (les pros de ce type de réglages se manifesteront).
Si c'est trop faiblard il faudrait passer à 1 alim/moteur mais je ne pense pas que ce soit nécessaire.
Aux vues de tes dessins, la broche choisie est une ELTE ?
Avec plaisir de suivre l'évolution de ta machine

Pour les performances moteurs, je devrais pouvoir confirmer d'ici 1 mois, j'attaque la partie électronique le WE prochain... Concernant la broche, c'est une Made in China, achetée pendant la grosse période de confinement en Chine. Il y avait pas mal de promotions à ce moment là, vu que personne n'achetait par peur du Covid : je sais je suis un crevard Voici la bête

 

[Atob]

Ben il y a des gens qui critiquent pour ce donner de l'importance, regarde tout ces interventions sont du même acabit. Demande lui de te montrer sa machine.

Soit rassuré, j'avais déjà regardé .

 

[lulux]

Salut ! J'aime beaucoup ta machine ! Je trouve également que le coté esthétique à son importance... et franchement elle à de la gueule (avis perso)
Le plus important c'est quelle respecte TON cahier des charges, une fois que tu en connaitra les limites je suis sur que tu vas te régaler avec !
Vivement la suite.

 

[Atob]

merci
Demain, normalement je vais travailler dessus, je tâcherai de faire des photos (avec un peu plus de recul que d'habitude).

 

[Atob]

Bonjour à tous,

Comme promis qqs photos de la machine, à noter que je n'ai pas encore fixé le plateau

Et désolé pour le bordel dans l'atelier

 

[vres]

Et désolé pour le bordel dans l'atelier

Ou ça

 

[sebastian]

c'est une affaire mécanique rondement menée !
Pour moi les proportions retenues sont idéales à tous points de vue, avec une certaine simplicité architecturale et dimensionnelles ; encore
Tu devrait te régaler si tu la règle aux petits oignons !
On ne voit pas bien, le socle est monté sur pieds réglables ?
Les vis de liaison du portique / flancs, tu les as immobilisées avec du frein-filet ? ce serait pas mal de jouer "la sécurité" avec la gamme intermédiaire du produit (je ne me souviens plus du code-grade)…
Pour le vissage / verrouillage des profilés de la table, si tu avais un comparateur ce serait pas mal pour jauger du vrillage au serrage
Et pour ce qui est de l'atelier… propre, bien rangé, avec du matériel de rangement de qualité… le bonheur quoi

 

[Atob]

Bon ben pour l'atelier, je vous ferais une photo lorsqu'il sera correctement rangé, vous verrez alors la différence
Pour les "vis de liaison" portique/flancs, c'est une idée à noter... et oui la fraiseuse repose sur des pieds réglables (heureusement parce que le plan de travail qui fait office de support c'est pas un marbre).
Quant au profilé de la table, j'ai déjà effectué un passage au comparateur, je suis conforme à mon objectif (précision inférieure au 1/10). Du coup je suis plutôt satisfait. Après je verrai à l'usage et dans le temps comment elle se comporte : je croise les doigts