Fraiseuse CNC en béton pour acier et tous matériaux

Uriel
Nouveau
13 Juin 2013
49
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour à tous ! :-D

Voici donc mon projet terminé de fraiseuse CNC en béton. Je post ça ici, non pas pour des demandes mais pour inspirer d'autres constructeurs amateurs qui auraient les mêmes "besoins" que moi !!

Soyez indulgent, je ne suis pas un pro, je ne prétend rien, je tiens juste à apporter ma petite pierre à l'édifice de l'expérience partagée !

Voici l'engin :


(Pas de vue plus large, j'ai construis cet atelier de 5m² pour la machine essentiellement).

Bon, je pourrais vous écrire un roman de 250 pages mais on va être succin !

Choix de conception : après avoir réalisé deux fraiseuses CNC en structure acier très peu rigide, j'en ai eu assez marre, alors je me suis dit, il me faut du 0.01 à 0.03mm de tenue de cote réelle dans un matériau dur (acier) en petites passes. Donc je suis partis sur structure béton "classique" + rail prismatiques 20mm (hiwin 20mm).
Résultat : 0.01mm de déformation tous les 6Kg d'effort sur la broche de la fraiseuse ! Héhé, je suis assez fier de moi figurez-vous !!

Alors, caractéristiques :
- Budget estimé 1000€ (je ne sais pas en fait, mais je pense dépassé de 10 à 20%).
- Structure béton environs 180Kg + chariot X 100Kg+Chariot Y 60Kg (de mémoire) + le reste est environs égal à 380Kg (à la louche hein !!)
- Courses 550x495x280mm
- Bonne rigidité :smt041
- Faible effort de motorisation (environs 15 à 25Kg max sur les chariots, mais je n'ai pas besoin de plus).
- 4eme axe facile à ajouter, retirer.
- Multi-matériaux
-...

J'ai donc coulé la machine avec du béton classique, genre 400Kg/450Kg de ciment par m3 + fibre polypropylène + hydrofuge sika + super plastifiant (Sodium naphthalene sulfonate) (pas noté de de différence moi). Ferraillé de façon convenable... (je crois !)


Avec une vue du haut du coffrage + rails HIWIN pour m'amuser :


Ferraillage :

Montage


Habillage avec passage des tubes irl pour passer les tiges filetés des rails.






Autre vue avec le ferraillage tenu par du fil de fer !



Après le coulage (nécessité de béton bien fluide.) Bombage des surfaces planes à cause de l'aiguille vibrante... Mais rendu de surface très bon !!



Démoulage !
(Et retirage des tubes plastique, donc quelques difficultés ... on en voir les traces ^^)



Autre vue.



Préparation du chariot X (oui, pour moi, le X est différent des autres heu... nan, je crois que c'est le même en fait !!)
Le pied pour donner l'échelle !



Une fois coulé !
(Toujours le même pied... )



Montage (tout seul) de mon châssis sur mon établit !! J'y ai passé environs 2H avec un cric de voiture... Je me suis fait peur quelques fois :roll:



Idée du positionnement de la commande (non-terminé sur la photo).



On comprend un peu mieux !





La table, en cours de surfaçage !
(Le 4eme axe posé juste pour le fun !!!)



Parce que la réalité est toujours plus complexe que notre idée première, les parasites (effroyables) de ce variateur de fréquence m'ont forcé à déplacer l'engin sur le chariot Z et de blinder les câbles avec du coaxial de TV (très peu cher d'ailleurs).



Voilà pour les photos !
Alors, comme vous l'imaginez, il y a un paquet de problèmes que j'ai du affronter (seul) avec un petit budget de bricoleur.
Je veux dire que pour atteindre de la précision, c'est la croix et la bannière !
Problème N°1 les rails prismatique ne sont pas droit :smt022
C'est la misère, sur 1mètre, ils vont des ondulations de 15 à 20centièmes sur les cotés.
Je ne m'en suis rendu compte qu'au montage, vous pensez-bien ^^
Donc j'ai du les visser à peu prêt parallèle puis les mettre sous force à certains endroit pour rectifier au mieux... J'ai ensuite résiné (époxy+argile -> super dur) sous les railles avant de serrer.
D'ailleurs, l'ai boulonné les rails sous le chariot du X pour avoir "toujours" la fraise dans sa surface.
Bon, après, les rails ne m'ont pas couté le prix de rails Allemands !! environs 380€ livré depuis la Chine +TVA de douane (toujours autour du double de la TVA réelle puisqu'ils comprennent aussi le prix du transport soit autours de 500€.

Un truc comme 150€ les 3 vis à billes avec écrou (1000+1000+400mm je crois) à 150€ :smt003 (+30€ TVA douane de mémoire). (Alors quand je vois des amateurs comme moi qui partent sur des courroies crantées à prix exorbitant... je me dis qu'ils sont mal renseignés !
Ha si, les paliers de vis à bille son chers... J'en ai fabriqué, à partir de roulement "oblique" 7201AC à contact 25°, (assez cher pour 25°) enfin alors que je me suis rendu compte qu'après que les roulements 6201ZZ iraient très bien, car gorge profonde et donc résistance axial du tiers ou quart du radial soit 680/3 = 227Kg dynamique est laaargement suffisant... Même précontraint de 100Kg (1000N axial). Je les ai précontraint avec une clé dynamométrique et une rondelle de carton plastifié fin. (et le calcul adéquat !)
Bref, je ferais mieux la prochaine fois pour le choix des roulement !

Gros problème N°2 les parasites de cette saleté de génératrice à parasite pellée variateur de fréquence (VDF ou VFD in english !). Je me suis battu pendant des semaines contre la perte de pas (parasites audible à l'arrêt). Après avoir filtré le réseau, mis des câbles blindés, les masses des blindages à la terre, déplacé le VDF sans résultat, mis du câble coaxial 6mm... et toujours des parasites perte de pas...
J'ai fini par couper les raccord à la terre des blindage des câbles cartes (driver de moteur) et là : silence !! Héhé, les parasites ont presque disparus !
En fait, je crois que sur un usinage de 9H, il subsiste un petit décalage... tant pis pour l'instant, tous mes fraisage "rigoureux" tiennent les cotes pour moins de 2H... A voir.
Conclusion, pour moi, je crois que rien ne vaut des blindages d'acier (tôle) autour du VDF (ou armoire électrique). Ensuite, viennent les séparation de voies de câble, puis les câbles blindés, ensuite viennent les filtres électrique.

J'ai très peu d'expérience en fraisage acier ! Mais ça marche bien, tant que je ne force pas !
Même dans l'inox, les écrous des mors de la table confirment !!

Voili voilou !
Bonne journée !
Uriel
 
Uriel
Nouveau
13 Juin 2013
49
  • Auteur de la discussion
  • #5
Merci messieurs !!

Alors, pour la réponse à Yvon29, oui oui, 2H c'est deux heures. Je voulais dire que pour des fraisages de moins de 2 Heures; je n'ai pas (encore) décelé de perte de pas influençant les cotes de façon notoire. Il m'a semblé, qu'il subsistait une perte de pas mais qu'elle n'était vérifiable que sur des longues scéances, comme 9H (mais il me faudra vérifier ça, je n'ai pas d'ordre de grandeur.)

Et quand je dis "forcer" ça veux dire tant que le moteur ne décroche pas, c'est à dire, qu'on ne dépasse pas les 200 Newton d'effort de la fraiseuse sur la matière... ça ne m'est arrivé que peu de fois... genre quand je défonçait une planche en fraise de 16mm à pleine vitesse, pleine profondeur et à passe latérale de 4mm !!

(Je n'ai pas compris le terme attachement d'outil ??? J'ai une broche 1.5Kw 24 000Tr.min collet ER16. La broche est plaqué contre un lit de résine époxy+argile qui a exactement sa forme, elle-même dans un emplacement sur une plaque d'acier (4 ou 5mm) rigidifié par deux plaques sur les bords de la broche).

Et franchement, même si c'est un petit peu plus long (coffrage), le béton, c'est top ! (et pas cher, on peut s'en sortir pour 40€/tonne... compter un peu plus avec d'avantage de ciment et un peu de fibre. Pour les vibrations aussi on sent la différence !
 
yvon29
Compagnon
31 Juillet 2012
3 126
FR-77250 Fontainebleau
Oui , par attachement je pense au système de tenue de l'outil

et dans: "on ne dépasse pas les 200 Newton d'effort de la fraiseuse sur la matière" tu parles de l' effort de poussée de la pièce sur la fraise? ( il ne s'agit pas du couple?)

en fait dans de l' acier , tu arrives à prendre quelle épaisseur / diamètre / avance ? Sans Pb ...
bon tu es encore dans la phase de mise au point : tout ça va se mettre en place!
 
Uriel
Nouveau
13 Juin 2013
49
  • Auteur de la discussion
  • #8
@ yvon29 : le Newton est une force. Pour le couple, c'est en Newton-mètre. Pour moi, il s'agit d'une limite de décrochage des moteurs (à bonne vitesse type 1200mm/min) d'environs 20Kg.

Pour la mise au point... heu, c'est ok pour la machine depuis quelques mois, c'est juste que je n'ai pas vraiment testé l'acier, je n'ai jamais fraisé de l'acier sur une "vraie" machine et j'ai un peu peur de bousiller mes fraises. Et surtout, ma broche ne peux pas dépasser les 0.6Nm (couple !!) car elle est surtout faite pour la vitesse (24 000Tr.min). Donc pour de l'acier, je ne peux pas prendre de grosses passes.
Néanmoins, j'ai déjà pris du 1mm de profondeur, sur 3 ou 4mm de latéral à environs 300mm/min pour une fraise de 6mm de diamètre. Je ne sais pas ce que tu en pense... Moi ça me suffit !!8-)

Pour Norbert, non, les vibrations des moteurs et broche ne sont pas énorme, (un peu lorsque j'ai surfacé la table ^^).
Le béton armé, ça reste robuste ! Du reste, tout est vibration, le son, les mouvements créent des vibrations, tout est une question de quantité !

Mais le mieux pour ces machines, serait le béton pré-contraint (ou post-contraint) qui permettrait d'avoir des dimensions plus facilement contrôlable.
Un jour je ferais des tests de béton post-contraint !
 
ZZR1100
Apprenti
12 Février 2013
194
Tout d’abord, bravo !



Puis, j’aurais quelques questions à te poser :

Pourquoi, sur quelques photos, y a-t-il un changement de coloration (humidité) entre le socle de ton bâti et les supports de l’axe Y ?
Tu as fait une reprise de coulée ????
(Si cela est juste, ce n’est pas très bon, il eut mieux valu la faire vers le tiers supérieur, le mieux étant de n’en pas faire du tout.)

Pourquoi avoir fait un mélange époxy/argile ?
Sur quels conseils ? (J’aurais fait époxy/billes de verre, beaucoup plus dur et … démontable.)



Sans vouloir aucunement te critiquer :

J’aurais fait le ferraillage un peu plus conséquent et avec plus de triangulations tout en liant les grosses armatures entre-elles (ou pas de ferraillage du tout, mais en plus massif et bien fibré)
Il est dans la tradition BA, un peu léger.



Par contre, tu lui as inclus des fibres, les fibres carbone, presqu’aussi cher que les polyamides, auraient été un plus : elles sont moins sensibles aux dilatation et suivent celles du béton (Pas les polyamides)



À part cela, c’est du sans faute, tu as bien pensé aux passages des boulons, à travers des tubes PVC, ce qui répartit bien les contraintes dans la masse du béton.



Le plastifiant dont tu n’as pas perçu l’intérêt te permet de moins vibrer ton béton : Il s’écoule plus uniformément et surtout évite les ruptures de densité d’agrégats (aggloméras).

L’hydrofuge (Sika, une très bonne marque), n’était peut-être pas trop nécessaire.
C’est sans doute lui qui a causé l’adhérence du coffrage au démoulage. (C’est du latex, en majorité)

Je pense que tu aurais pu t’en passer, une imperméabilisation avec certains vernis, voir une couverture de résine époxy (en imprégnation superficielle après enlèvement de la laitance, aurait été suffisante.

Le béton n’aime pas l’huile, l’eau, il s’en moque un peu :wink:



Autre petite remarque :

Il ne sert à rien de monter au-dessus des 350kg/m3 de ciment.
(Le maxi étant aux environs des 400 – 450 kg/m3)
Cela provoque un faïençage et n’accroit pas la résistance (Sauf pour des bétons très spéciaux utilisé dans les barrages hydroélectriques)

Plus intéressant est le fait d’utiliser un ciment, type fondu, le ciment courant, appelé CPJ contenant une forte proportion de chaux.
Le vrai ciment, dit Portland, étant normalisé (Le tien (CPJ) devait être en dérogation à la norme => marqué sur le sac.)


Cela étant dit, bravo !

C’est du bel ouvrage, pas trop couteux (du moins avec l’argent mis là où il le faut) et avec la précision qui était ton objectif et qui est tenue !


Comme les autres, toutes mes félicitations !
 
ZZR1100
Apprenti
12 Février 2013
194
Mais le mieux pour ces machines, serait le béton pré-contraint (ou post-contraint) qui permettrait d'avoir des dimensions plus facilement contrôlable.
Un jour je ferais des tests de béton post-contraint !
Ah non !
Là, tu vas te retrouver avec un piano : une machine à vibrations (et harmoniques)
Il vaut beaucoup mieux profiter de l'inertie vibratoire d'un massif de pierre artificielle, comme le béton.
 
Uriel
Nouveau
13 Juin 2013
49
Houlà !
Que de conseils et d'avis sur une machine déjà terminée et fonctionnelle...
Le bâti est coulé d'un seul coup. La différence de couleur est dû à la différence en le ciment de Brico-Dépot et Leroymerlin (gris vert et gris bleu).
Epoxy argile sur mon conseil et mes échantillons après des années d'utilisations et de tests. Tu me feras un échantillon époxy-argile, puis époxy-bille de verre, tu me fait une rupture en labo et tu me donnes la différence
beaucoup plus dur
, tu vas trouver une différence du genre 15-25%... Et ensuite, pourquoi démontable ?

Pour le ferraillage, écoute, j'ai fais des calculs, j'ai pris 12DaN/mm² et on est laaaargement au dessus de la résistance maximum nécessaire, le reste n'est là que pour la rigidité en déformation... Donc qu'on soit à 50 ou 80 fois plus que la résistance de rupture, j'en ai un peu rien à faire. Tu noteras que les fers sont toutefois soudés entre-eux.

Les fibres ne servent qu'à limiter la micro-fissuration, ça ne sert pas à grand chose ce n'est pas structurel. (C'est pas des polyamide c'est du polypropylène)

Merci, je connais la fonction du plastifiant, mais pour avoir fait des coulées avec et sans aux proportions indiquées, à part l'odeur, je n'ai pas noté de fluidité supérieur, et même plutôt le contraire dans d'autres ouvrages...

Hydrofuge Sika, décidément, tu as un avis sur tout -> si c'est utile pour l'humidité interne, dans une pièce qui dépasse parfois les 80% d'humidité et est susceptible de geler.
Heu, j'ai pas eu d'adhérence du tout, au décoffrage, mais pour sortir les tubes IRL... c'est normal ils étaient pris !

Il ne sert à rien de monter au-dessus des 350kg/m3 de ciment.
Paradoxal avec ta phrase suivante ! Pourtant si les maçons montent à 450Kg pour les linteaux, c'est pas pour le plaisir...
Bien sûr qu'il y a des ciments qui sont mieux, des sables qui sont mieux, que j'aurais pu augmenter la résistance avec du 55N.mm² à 28 jours et tout et tout !

Quand à me retrouver avec un piano pour du béton pré-contraint, on va faire un truc, tu m'en fabrique un, tu me fais une vidéo, et là je te croirais sur parole :wink: pour l'heure, je n'ai jamais entendu de pont précontraint chanter une mélodie, si ce n'est le vent dans les câbles !

Je maintiens que le précontraint est une bonne chose puisque le béton se déforme sous l'effort, la machine s'affaisse. Donc en contrainte on pourrait "maitriser" cela dans une certaine mesure. Après qu'il y ai plus de résonance, oui, c'est certain, mais comparé à l'acier des machines classique, heu, non... (ou alors, pareil, tu me fait des tests de labo avec graphique et rapport de 120 pages :smt002).

Cela dit, promis , si j'ai des questions dans le domaine de la maçonnerie, je ferais appel à tes connaissances et tes conseils :-D
 
gralo
Ouvrier
20 Janvier 2010
482
31 et 46
Très jolie machine!
Si tu as des vidéos ou photo d'usinage à posté ?

Pour le béton chacun sont point de vue, et tu auras toujours des avis contradictoire. Surtout sur la fabrication d'une cnc en béton qui est un sujet expérimental.

Moi je m'était renseigné sur les bétons BUHP, mais trop cher au final.

Petit question, t'es rail ils sont collé par l'epoxy ou tu as fait un lit d'epoxy bien plat et après tu boulonne les rails ?
 
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