Fraiseuse CNC du CVRA [Conception]

[romain_cvra]

Bonjour tout le monde,

Nous somme une équipe de roboticien motivé... et nous voulons nous fabriquez une CNC pour la réalisation de nos robots.
Pour plus d'info sur le club : http://www.cvra.ch
Après avoir fait quelques recherches sur les machines disponible dans le commerce nous nous somme rapidement orienté vers une CNC home-made.
Nettement moins chère pour un matériel de meilleur qualité. Et surtout plus fun
J'ai parcouru le forum dans tout les sens, il y a plein d'info intéressante et de belle réalisation!

En se qui concerne la machine :

Espace de travaille : 1000x500x250mm
Structure : tube acier ep.5mm, base tube de 100x60mm, portique tube de 80x60mm.
Motorisation : moteur pas à pas (Nema 34) ou servo-moteur (200 ou 400W)
Guidage : rail à bille ( entre 20 et 30)
Entrainement : vis à bille (pas de 5mm diamètre 20mm)
Soft : Mach3 avec une Smoothstepper

Vous pouvez télécharger ci-dessous la machine en 3D.
Dans le fichier .zip il y a un .exe à lancé. Et op voila la machine!
http://doc.cvra.ch/doc/publique/CNC_2.zip

Quand pensez-vous?

 

[Splash-vf]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Hello Romain !

Je vois que tu consultes aussi ce forum

J'aime bien ta modélisation ! (comme d'hab du bon boulot ^^)

J'ai commencé la fabrication de la mienne, mais c'est pas du tout dans le même ordre de grandeur !

Bon courage et ptete à bientot ^^

Fred

 

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Bonjour
Je serais curieux de connaitre les autres spécifications de ta machine car tes moteurs me semblent monstrueux (jusqu'à 400W) de même que les VAB (20mm)

PS : désolé mais je n'exécute pas d'exe en provenance d'un forum surtout pour voir des dessins

 

[louloute30]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Il n'est pas spécifié si tu utilises 1 ou 2 moteurs nema 34 pour le X (ou Y selon ton choix; Bref, l'axe à 2 vis à bille)...

Moi, comme le précise chlore, j'aurai opter pour des NEMA 23 1.9A très largement suffisant pour ta CN, mais avec 2 moteurs en X (ou Y, l'axe à 2 vis à bille).

Bon projet, bonne chance...
Et tant que tu y es, tu devrais la faire fonctionner sans PC, juste avec un micropproc et un port USB (pour recevoir les fichiers par clé USB), un écran LCD pour sélectionner le fichier, puis le lancement du prog, là, ce serait top !!!

 

[romain_cvra]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Il n'est pas spécifié si tu utilises 1 ou 2 moteurs nema 34 pour le X (ou Y selon ton choix; Bref, l'axe à 2 vis à bille)...

Je pensais mettre 2 nema34 en liaison direct ou 1 seromoteur en liaison par courroie.

Et tant que tu y es, tu devrais la faire fonctionner sans PC, juste avec un micropproc et un port USB (pour recevoir les fichiers par clé USB), un écran LCD pour sélectionner le fichier, puis le lancement du prog, là, ce serait top !!!

Lol, tu connais une carte toute faite qui le fait?

PS : désolé mais je n'exécute pas d'exe en provenance d'un forum surtout pour voir des dessins

J’hésiterais aussi... Mais c'est un peu plus que des dessins ! C'est un rendu 3D complet! Je peux aussi la mettre en edrawing (visualisateur 3D de SolidWork) ou en PDF 3D. Je regarde pour faire ça ce soir!

Je serais curieux de connaitre les autres spécifications de ta machine car tes moteurs me semblent monstrueux (jusqu'à 400W) de même que les VAB (20mm)

Les vis à bille sont calculée par rapport au moteur. Les servo moteur sont des 400W 3000tr/min 1.3Nm en nominale et il y aura une réduction de 3 ou 4 par courroie. Pour la puissance, 400W ou des Nema 34 me semblait pas mal pour usiné surtout de l'alu voir de acier de temps en temps.

Actuellement avec les seromoteur 400W j'ai environ 5500N de force et une avance de 3750mm/min dans chaque axe en nominal.
Vous pensez que c'est trop pour usiné de l'alu voir de l'acier? Vous avez des valeur optimal de force et de vitesse à me donné?
J'ai déjà fait de l'usinage mais il y a bien longtemps... J'ai aucune idée des valeur d'avance et force optimal...

A+

 

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Voila un thread pour le calcul des moteurs, etc ... avec feuille excel et pdf mis en ligne par l'ami freedom2000.

Moteurs de 400W et VAB de 20 mm : ça marchera sans problème : c'est juste une question de coûts, et à moins d'avoir une conception de machine capable de résister à la force développée (et je ne parle même pas de la pauvre fraise de quelques mm de dia), et/ou une vitesse de broche très élevée (UGV) c'est de l'argent dépensé en pure perte à mon avis

 

[romain_cvra]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Voila un thread pour le calcul des moteurs, etc ... avec feuille excel et pdf mis en ligne par l'ami freedom2000.

Merci pour les feuilles de calcules. Mais mon problème c'est que je sais pas combien il faut d'avance et de force optimalement pour usiné efficacement...
Une fois l'avance et la force connue, calculé les moteur n'est pas trop un souci...
5500N et 3750 mm/min j'ai aucune idée si c'est beaucoup trop ou pas assez...?

A oui j'ai oublié la broche... Nous pensions prendre une broche chinoise de 2.2KW, refroidissement liquide, 24000tr/min, ER20. La même que certain d'entre vous utilise déjà.

c'est de l'argent dépensé en pure perte à mon avis

C'est bien pour ca que je viens à vous

 

[OrOoX]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Hello,

Au sujet de la broche chinoise, attention si tu souhaite usiner à basse vitesse, il recommande 8000 tr/min au
minimum sinon il arrive ça ( du moins pour l'acier ) :

Je préfère prévenir, on ne sait jamais ^^

 

[assurancetourix]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

hello

j'ai fais une remarque dans un autre post
car je veux changer de broche et les HF m'intéresse beaucoup.

un vendeur UK très connu m'a déconseillé de prendre une broche HF
pour usiner de l'alu ................

vv

 

[romain_cvra]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

un vendeur UK très connu m'a déconseillé de prendre une broche HF
pour usiner de l'alu ................

ok mais c'est quoi sont argument? Pourquoi elle est pas adaptée?

Au sujet de la broche chinoise, attention si tu souhaite usiner à basse vitesse, il recommande 8000 tr/min au
minimum sinon il arrive ça ( du moins pour l'acier ) :

A M... Merci pour l'info

 

[assurancetourix]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

ben le vendeur c'est Arceurotrade, ils vendent une broche
qui a des specs pas mal
mais d’après eux, pour du métal, la durée de vie va être courte

d'un autre coté je vois mal pourquoi y a des fabriquant qui font ce genre de broche avec des puissances ......
j'ai vu des 4kw. ça fait riche pour faire du gravage.

vv

 

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Peut être qu'elles sont pas adaptées pour cause d'effort radial trop important pour le dimensionnement des roulement/axe de broche lors de l'usinage dans du métal

En tout cas c'est bien de la part d'Arc Eurotrade de le dire : ils ne poussent pas à l'achat

 

[romain_cvra]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Hello,

Vous pouvez maintenant télécharger le modèle 3D de la mécanique de notre CNC en format PDF 3D ou en edrawing.
PDF 3D : http://doc.cvra.ch/doc/publique/CNC_2.PDF
Edreawing : http://doc.cvra.ch/doc/publique/CNC_2.EASM

Et je vous met une petit image aussi.
N'hésitez pas à faire des commentaires!
Merci

A+

 

[MrDUS31]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Bonsoir Romain,

Enfin le CVRA se met en ordre de bataille pour faire sa CNC home-made
Quand on voit les prouesses technologiques de vos robots, une CNC c'est de la rigolade (enfin il faut quand même que ça marche plus de 90s d'affilé là... )

Juste quelques remarques en vrac sur ton plan, pour lancer le débat
- La table semble plus petite que la surface usinable ! Volontaire ?
- D'ailleurs les protections en plastiques réduisent encore un peu cette surface
- il manque une plaque ou des équerres pour contrer la déformation en parallélogramme du portique (de droite à gauche... enfin tu vois ce que je veux dire...)
- 25cm en Z c'est beaucoup En trois axes, ce n'est pas hyper utile ! Tu comptes ajouter un quatrième axe ensuite ?
- Je me doute que tu y pense déjà, mais ne néglige pas l'intégration des moteurs (surtout celui(ceux) qui déplace(nt) le portique). C'est difficile de les rajouter en "verrue" quand leur place n'est pas définie dés le départ (c'est du vécu )

En tous cas, c'est un très bon début. Encore une belle machine qui va voir le jour sur ce forum

A+

Mr DUS

 

[Hervé67]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Sympa ce début de CNC, possible que je m'en inspire (en plus petite)

Par contre t'as un bon plan pour la plaque alu avec T ? parce que c'est pas donné

 

[Foxtrot]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Bonsoir à tous,

Je ne comprend pas très bien comment tu calcules le couple de tes servos. 400w, ok, 1.3Nm, ok mais 5500N, ce serait plutôt 5.2Nm ou 5200Nmm. Ne pas oublier que ce n'est que le couple de maintien, à sa consommation minimale.

Les servos peuvent mutiplié par 4? 5? leur couple de maintien dès que le couple demandé augmente.
Ajouter à cela que les caractéristiques de ces moteurs sont basées sur le voltage donné dans leurs caractéristiques et avec lequel les mesures ont été faites. Rien n'empêche d'augmenter ce voltage minimal. En général, on peut envisager de doubler le voltage, en surveillant au début leurs températures et surtout en contrôlant leurs équilibrages.
Donc, qui va plus vite peut-être encore plus démultiplié.

Encore une remarque, si ça tourne vite, tu atteins vite les limites des vis à bille. Le pas de 10 ou plus serait préférable.

Donc tout ça fait que des servos de 400W, ce sont des monstres pour de petites CNC.

 

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Les 5500N évoqués ne sont pas un couple comme tu le fais remarquer mais la force exercée par la VAB , enfin c'est comme ça que je l'ai compris.

Le voltage sur un PAP ne change pas la vitesse (évite juste la perte de pas à vitesse élevée) et la tension indiquée n'est là que pour renseigner la résistance de la phase et surtout l'intensité admissible. Ce qui va renseigner (à peu près) sur la tension maxi du PAP c'est l'inductance.
Sur un servo la tension indiquée n'est pas une valeur indicative c'est une valeur maxi à respecter (pour un fonctionnement continu ) et la vitesse dépend de la tension (et donc la vitesse maxi va correspondre à la tension indiquée toujours pour un fonctionnement continu).

Une VAB (en support BK-BF) de dia 16mm, de longueur 1m peut monter à vitesse maxi de rotation de 900 tr/min soit avec un pas de 5 mm une vitesse linéaire de 4 500 mm/min. Pour une VAB de dia 20mm de même longueur et même montage) on peut multiplier par 3 cette vitesse .
La même VAB de dia 16 aura une vitesse maxi de 300 tr/min si seulement support BK (fixe) et rien à l'autre bout (oui, oui on peut ! et des fois vaut mieux vu comment c'est monté !!). Bien sur ces vitesses s'entendent pour un montage dans les règles et pas suivant un plan des Schadock avec un écrou qui suit un axe différent de la vis elle même fixée par des supports qui sont loin d'être sur le même plan

Encore 2-3 ans et sur le forum on verra des petites CN chétives avec des moteurs 1kW pour les axes et des VAB de 40 mm.
Bref tout ça ça se calcule en fonction des besoins définis au départ ce qui permet d'économiser un peu d'argent voire le réutiliser pour s'épargner de la peine (et/ou emmerdes) pour la construction du bâti)
C'était mon coup de gueule de la soirée

 

[romain_cvra]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Exacte les 5500N c'est la force exercée par la vis à bille. Pour la puissance des moteurs faut encore que je fasse quelques calcule...
Je pense prendre comme base de calcule les caractéristiques des fraises de chez fraisa, si vous connaissez.
On est en court de négociation avec un de nos sponsors pour les moteurs. Et il y a pas une grande différence de prix entre du 200W et du 400W... A voir!

Quand on voit les prouesses technologiques de vos robots, une CNC c'est de la rigolade

Merci! Bon mécaniquement c'est quand même nettement plus balèze et plus grand...
Et l’électronique on à décider de tout acheter pour gagner du temps! Je suis pas sur qu'on arriverais à faire moins chère pour des performance égale.

- La table semble plus petite que la surface usinable ! Volontaire ?

La table est 50mm en X et en Y plus petit que la surface d'usinage. Le but étant d'usiné les rainure en T avec la CNC.
Les protections réduise que de 5mm de chaque coté la surface d'usinage, c'est négligeable.

- il manque une plaque ou des équerres pour contrer la déformation en parallélogramme du portique

Effectivement, Ce serait mieux! Je vais regarder pour ajouter ça! Pour les moteur, c'est en cours!
Oui le 4eme axe est une évolution envisagée. C'est exactement pour ça que j'ai laissé de la marge en Z.
Je sais plus si je l'ai déjà dit, mais le chassis et le portique sont en mécano soudé, les fasse d'appuis pour les rails et les chariots seront réusinée après soudage. La machine complet fait dans les 250kg

A+

 

[coredump]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Quelques petites remarques:

400w c'est énorme en puissance. Et qui dit grande puissance dit gros dégâts en cas de c...erie! Surtout que les servos ça ne pardonne pas.

Pourquoi être parti sur une structure de type portique? au vu de la machine ça serait plus simple de partir sur une structure caniveau (cad les rails X plus haut. Ça allège le portique, le rigidifie et simplifie la machine, on perds juste en accès a la surface d'usinage (et encore).
Idem pour le Z: pourquoi fixer les patins sur la même pièce et ne pas mettre les rails du Z en fixe. Ça permets d'avoir une rigidité constante (mais pas maximale en haut), d'avoir tout les patins du même type (reduc a la clef), sinon il t'en faut des spéciaux avec montage arrière et les monter a travers la plaque du Z.

 

[OrOoX]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Hello,

Je tiens à réagir sur ce que a dit Chlore :

La même VAB de dia 16 aura une vitesse maxi de 300 tr/min si seulement support BK (fixe) et rien à l'autre bout (oui, oui on peut ! et des fois vaut mieux vu comment c'est monté !!). Bien sur ces vitesses s'entendent pour un montage dans les règles et pas suivant un plan des Schadock avec un écrou qui suit un axe différent de la vis elle même fixée par des supports qui sont loin d'être sur le même plan

Sur quoi t'es tu basé pour obtenir ce résultat ? Mes axes X et Y ont des VAB diam 16 pas 5 et je dépasse largement les 900 tr/min que ce soit pour la vab de 800 mm BK + BF ou la vab de 500 mm BK.

Je réussi même à atteindre des vitesses de 7000mm/min, donc plus de 1100 tr/min lors de mesures.

EDIT : Du moins je crois

 

[romain_cvra]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Idem pour le Z: pourquoi fixer les patins sur la même pièce et ne pas mettre les rails du Z en fixe. Ça permets d'avoir une rigidité constante (mais pas maximale en haut), d'avoir tout les patins du même type (reduc a la clef), sinon il t'en faut des spéciaux avec montage arrière et les monter a travers la plaque du Z.

J'hésite encore entre les deux solutions... Mais qu'est ce que sa apport d'avoir une rigidité constante?
L'autre avantage c'est que je pourrais diminuer la taille de la machine en augmentant la surface d'usinage.
Pour vous quel est l'avantage de l'un ou l'autre des montage?

Pourquoi être parti sur une structure de type portique?

J'ai fait une esquisse des deux solutions au début. Mais je trouvais la solution portique plus sympa !
La c'est une solution entre les deux! La hauteur entre la table et le dessus des chariot de l'axe X et presque identique à la hauteur du dessus des chariot au dessous du portique.

 

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Hello,

Je tiens à réagir sur ce que a dit Chlore :

La même VAB de dia 16 aura une vitesse maxi de 300 tr/min si seulement support BK (fixe) et rien à l'autre bout (oui, oui on peut ! et des fois vaut mieux vu comment c'est monté !!). Bien sur ces vitesses s'entendent pour un montage dans les règles et pas suivant un plan des Schadock avec un écrou qui suit un axe différent de la vis elle même fixée par des supports qui sont loin d'être sur le même plan

Sur quoi t'es tu basé pour obtenir ce résultat ? Mes axes X et Y ont des VAB diam 16 pas 5 et je dépasse largement les 900 tr/min que ce soit pour la vab de 800 mm BK + BF ou la vab de 500 mm BK.

Je réussi même à atteindre des vitesses de 7000mm/min, donc plus de 1100 tr/min lors de mesures.

EDIT : Du moins je crois

Ce sont des données d'un fabricant. Maintenant tu peux évidemment tourner plus vite mais faut pas venir se plaindre d'une détérioration de la VAB.
Comme c'est quand même du matériel pro c'est aussi prévu pour une utilisation intensive. Si la machine ne tourne que quelques heures par semaine même en tournant plus vite que la vitesse critique, la VAB ne va pas non plus exploser au premier dépassement
Le tout c'est de le savoir

 

[OrOoX]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Ta qualification de "matériel PRO" est aussi valable pour les VAB Chinoise ? :p

 

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Ta qualification de "matériel PRO" est aussi valable pour les VAB Chinoise ? :p

C'est une question de prix et on en trouve de tout à fait honorables en Chine
Mais comme je pense que tu veux parler de VAB LMB je me hasarderais pas à les pousser dans leurs retranchements trop longtemps
Et cela dépend aussi de ce que l'on attends des VAB. Pour ma part les LMB me conviennent (mais déjà les supports fixes je me les fais moi même avec des roulement doubles)

 

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Je pense prendre comme base de calcule les caractéristiques des fraises de chez fraisa, si vous connaissez.
On est en court de négociation avec un de nos sponsors pour les moteurs. Et il y a pas une grande différence de prix entre du 200W et du 400W... A voir!

Si tu pars sur du matériel pro si il y a en général une belle différence entre 200 et 400W mais sur des moteurs basse tension pas beaucoup c'est vrai mais il faut aussi intégrer les alim et multiplier toutes ces différences par 3 : en final cela peut faire une belle différence (mais bon le franc suisse est haut actuellement
Du moment que c'est choisi en connaissance de causes et pas au hasard ...

 

[romain_cvra]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Sur quoi t'es tu basé pour obtenir ce résultat ?

Tu peux trouvé les calcules de la vitesse critique de la vis par exemple dans le catalogue SKF (p.48) : http://www.skf.com/files/871179.pdf

Si tu pars sur du matériel pro si il y a en général une belle différence entre 200 et 400W mais sur des moteurs basse tension pas beaucoup c'est vrai mais il faut aussi intégrer les alim et multiplier toutes ces différences par 3 : en final cela peut faire une belle différence (mais bon le franc suisse est haut actuellement

C'est des 230V AC. Les moteurs 400W sont 8% plus chère que les 200W et les drives 400W sont 3.5% plus chère... C'est pas énorme! Après on est toujours en négociation avec le sponsor on verra bien.
Je vais faire les calcules pour le couple et la vitesse en partant comme je le disait plus haut des donnée des fraise fraisa, je vous tiens au courant!

A+

 

[coredump]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

L'autre avantage c'est que je pourrais diminuer la taille de la machine en augmentant la surface d'usinage.
Pour vous quel est l'avantage de l'un ou l'autre des montage?

Rigidité constante: état de surface constant. Autre avantage: on peut éloigner un peu plus des rails Y l'un de l'autre, ce qui augmente la rigidité. Mais pour moi le point principal reste le montage plus simple.
On monte les rails Y, on aligne les rails Y, on monte la plaque de support Z sur les patins Y, on monte les rails Z, on aligne les rails Z, on monte la broche sur les patins Z... En plus le moteur de la vab est fixé sur le support Y, et donc n'ajoute pas de masse au niveau du support de broche.
Désavantage: le porte a faux est constant et maximal, et donc il faut bien rigidifier le support de broche. Note qu'en position d'usinage basse on retrouve les même soucis avec ta solution, les rails n'entrant pas en jeu dans la rigidité (et il ne doivent pas y entrer sous peine d'usure).

J'ai fait une esquisse des deux solutions au début. Mais je trouvais la solution portique plus sympa !
La c'est une solution entre les deux! La hauteur entre la table et le dessus des chariot de l'axe X et presque identique à la hauteur du dessus des chariot au dessous du portique.

Mhhh du coup je vois encore moins l’intérêt: tu vas faire un caniveau et un portique, au lieu de faire un portique complet ou un caniveau complet.

 

[romain_cvra]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Hello,

Je suis entrain de faire quelques modifs en ayant pris en compte vos divers suggestions et commentaire.
J'aimerais prévoir assez de place en Z pour ajouter un 4ème axe à l'avenir.
D'après vous, quel hauteur est nécessaire entre le portique et la table pour être à l'aise avec un 4ème axe?

A+

 

[OrOoX]

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Hello,

Cela dépend du diamètre du mandrin et de la taille de la table rotative que tu souhaite installer.

Il me semble qu'avec une table rotative, le mandrin sera à 5 cm max plus haut que la table cnc.

 

Re: Fraiseuse CNC 3axes du CVRA

Bonjour

Cela dépend ce que tu entends par 4ème axe et ce que tu compte faire avec : faire tourner une pièce de manière indexée ou bien faire un mini tour ou les deux à la fois ?
1 cas : table indexée + moteur pap
2 cas : juste une broche + moteur à vitesse variable
3 ème cas : broche + servo

Défini d'abord tes besoins et à question précise tu auras un début de réponse précise