Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation pointeuse

[eternity78]

Salut.

Je commence à me documenter sérieusement pour la numérisation de ma Pointeuse Hauser pour en faire une CNC de "précision".
Pour les axes X et Y ça sera du "classique" avec un entrainement par moteur PAP, par contre pour l'axe Z, il y a 2 axes en 1 seul => La partie Z du bati est mobile de 400mm (mouvement motorisé) et il y a la partie "sensitive" mobile de 110mm.

Ce que je souhaiterais c'est pouvoir utiliser et gérer "automatiquement" les 2 courses.

Mon soucis est la gestion électronique/Soft de l'axe Z. Comme le bâti mobile est LOURD et motorisé, je souhaiterais gérer son positionnement par une réglette numérique ou un servo-moteur (je suppose qu'un PAP dans ce cas là sera un peu Light et peu précis). Pour le Z sensitif, je pense remettre "simplement" une petite vis a bille + un PAP.

=> je suppose que les cartes de commandes ne sont plus du tout les mêmes pour gérer un servomoteur en plus des PAP.
=> La gestion PAP (comptage) + la gestion servomoteur (asservissement) peuvent être utilisés avec une carte contrôleur unique et des cartes d'axes spécifiques ?

Ensuite autre "problème", pouvoir gérer les 2 axes Z en complémentaire, en fonction de la course Z utile à l'usinage de la pièce.

Si petite pièces, utilisation de la partie Z avec course 110mm (plus rapide car moins de masse à bouger et donc moins d'inertie)
Si grande pièces, utilisation de la partie Z avec course 110mm autant que possible et déplacement "complémentaires avec la course de 400mm pour le repositionnement.

Déjà l'ensemble est dans une logique 4 axes.

* D'un point de vue réalisation cela vous semble s’il faisable sans que que cela soit une usine à gaz et reste dans un budget raisonnable.
* Est ce gérable "simplement" par Soft avec les logiciels courants (style Mach 3) ?

Si vous avez des suggestions ou idées intéressantes sur le sujet, je suis preneur.

MERCI

 

[stanloc]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

Comme la grosse difficulté pour numériser ce genre de machine se situe sur la partie mécanique, si la course de 400 mm est déjà motorisée, moi je commencerais par envisager de garder cette motorisation et de lui adjoindre un dispositif pour gérer ce moteur depuis le PC. Certes un dispositif assez peu précis mais quelques mm sont peut-être suffisant pour ensuite motoriser plus finement la course de 110 mm en actionnant avec un moteur pas à pas le cabestan sauf qu'il faut y intégrer un ressort à gaz (par exemple) pour éliminer tout jeu dans la crémaillère.
Moi j'ai travaillé longtemps avec une cnc gérée par un ordinateur sur seulement 2 axes le troisième axe était une commande de plume que j'avais aménagé en y adjoignant un compteur/décompteur électronique pour ensuite actionner un moteur pas à pas sur une course fixe mais programmable indépendamment de l'ordinateur. Toutefois cet axe Z motorisé était lui-même installé sur une glissière à commande manuelle. C'était d'une très grande souplesse d'emploi pour faire de la gravure de CI. En effet la commande de plume suffisait pour la levée/baisse de la fraise mais la profondeur de passe était finement réglée en dynamique avec la glissière manuelle.
Dans ton cas selon le travail envisagé, il pourrait en être de même : une approche grossière avec la course de 400 mm et le Z sur la course de 110 mm qui est loin d'être ridicule.
Ou alors la solution que j'adopterais moi et que je préconise à chaque fois qu'on nous parle de numériser une telle fraiseuse, je la laisse telle qu'elle est et avec je me fabrique une cnc sans compromis.
Stan

 

[eternity78]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

J'ai déjà une fraiseuse (une F3), j'ai spécifiquement achetée cette pointeuse pour la numérisée
Le bâti et l'ensemble sont très rigides, une bonne table, de très bon guidages sans jeu et les vis d'origine pour X et Y sont utilisable directement => BREF, beaucoup moins cher et de boulot que de reconstruire une CNC de A à Z
Pour une Fraiseuse de "précision", je pense que je pourrais difficilement faire mieux en autoconstruction avec un budget raisonnable (les axes X et Y sont gradués au 2µ )

C'est sur que le "Z" risque de compliquer l'ensemble de la tache, surtout si je veux rester précis.

 

[gaston48]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

Bonjour,

Pour des commandes cnc un peu exotique Linuxcnc fait tout ce que tu veux
sans problème.
Il faut trouver et tester le PC « qui va bien » pour ses caractéristiques temps réel.
Il faut doper les performance d’entrée-sortie du PC avec une carte Mesa electronics
(à base de fpga) connecté sur le port // ou sur un slot PCI du PC.

Il faut se familiariser (un tout petit peu) au système d’exploitation Linux dans
la phase « trouver, tester et configurer » le PC (ça rappelle le bon temps du Dos).
Mais ensuite sous environnement graphique, c’est comme « Windows en mieux ».

Il faut se plonger dans la doc Linuxcnc, un bonne partie en français, mais à la
base, pour les détails, c’est en anglais.

Concernant la commande de servos, linuxcnc peut le faire comme mach3 comme
s’il voyait un driver pap avec entrées step/dir. Ou comme une cnc professionnelle,
en faisant l’acquisition des signaux de codeur et en pilotant un ampli de servo
en pwm ou en +/- 10 V avec boucle PID et même avec des paramètres feedforward qui
gèrent par exemple des asymétries tel que la masse du Z quand il faut la monter.
Sans forcement vouloir un CNC, Linuxcnc permet de numériser au sens large une
machine conventionnelle, d’offrir des moyens informatiques de calcul temps réel
par exemple de remplacer une boite norton de filetage sur un tour par une
« boite électronique » grace à un codeur sur la broche et un servo moteur ou pap sur la vis
et calculer un rapport de réduction le plus tordu et irréductible en double précision
(16 chiffres après la virgule).

 

[eternity78]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

MERCI Gaston

J'ai pour l'instant lu le descriptif des possibilités/capacités et cela semble intéressant. (Dommage que sur le site linuxcnc.org, certains liens pour les pdf en Français soit HS )

Le capacitaire du Soft n'étant apparemment "pas un problème", reste le GROS sujet de l'électronique...

Comment commencer et surtout quels sont les conneries à ne pas faire (hormis acheter un kit complet pour 50€ en Chine )

 

[stanloc]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

@eternity78 ; tu fais la même remarque que tous les gens qui se placent comme toi dans l'envie de numériser une fraiseuse conventionnelle. Je persiste donc, en disant que modifier une machine très précise serait à mes yeux une hérésie et qu'en plus vues les masses à mouvoir, les performances en cnc seront médiocres ; mais tout dépend du travail que l'on veut faire avec sa cnc. Comme cette machine n'est peut-être pas neuve les guidages à queue d'aronde n'ont pas la qualité de guidages à billes ou à galets avec en plus des frottements à vaincre et peut-être n'y a t'il pas de double-écrou sur les vis donc il risque d'y avoir du jeu dans la transmission ; jeu qu'aucun logiciel ne gère en interpolation circulaire.
Maintenant ce que j'en dis c'est à titre purement indicatif.
Stan

 

[lacier]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

Bonjour,

Une petite remarque au cas où...
Certaines pointeuses ont un système de table croisée où les glissières ne sont
pas prévues pour recevoir des efforts vers le haut, la table étant simplement
posée sur les glissières (ou sur les éléments roulants).
Ce montage n'est pas du tout adapté pour du fraisage, la table ne serait pas
suffisamment maintenue.
Sais tu quel est le système utilisé sur ta machine ?

 

[eternity78]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

La table n'est effectivement pas maintenue vers le haut, "elle est juste posé" dans des glissières grattées et lubrifiée et est "retenue" par les vis d'axes=> aucun jeu
Mais à environ 100Kg la table nue (sans étau et sans pièces) j'ai des doutes qu'elle ne bouge en soulevant, surtout avec des fraise maxi de 8mm

Pour les vis des axes X et Y ce n'est pas un "simple" système vis + écrou c'est un système démultiplié à rattrapage de jeu => CE N'EST PAS UNE FRAISEUSE, c'est une pointeuse de précision qui peut effectuer de petits fraisages (comme indiqué dans la doc HAUSER)

Si j'ai fait l'achat de cette machine spécifiquement en vue d'une conversion c'est justement que je n'ai pas les "problèmes" que j'aurais avec la conversion d'une "vraie" fraiseuse.

 

[gaston48]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

(Dommage que sur le site linuxcnc.org, certains liens pour les pdf en Français soit HS )

C’est pour les bizuts
il faut remonter sur la page anglaise et tout est accessible par les pages html et par des doc en pdf.

linuxcnc, c’est du volontariat, beaucoup de contributeurs dont il faut gérer le travail.
Certaines mise à jour viennent plus tard, il y a tellement de choses plus intéressantes à faire.

j’ai pas mal bricoler au début, mais en persévérant ça en vaut la peine.
Un membre, ewidance, m’avait dit :

Linux *is* user friendly. It's just selective about who its friends are.
(Traduction approximative : Linux *est* convivial, il est juste très sélectif sur le choix de ses utilisateurs)

 

[domi.U&M]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

hello;

le coulissant de la règle fixé sur la descente fine
la règle fixée sur la table. ainsi la règle mesure la somme des déplacements broche et table.

une fin de course haut et bas du déplacement de broche; une fin de course haut et bas du déplacement de table. un relais pour aiguiller commande vers driver moteur descente de broche ou driver moteur de table.

le logiciel interroge la règle, les fins de course; actionne le relais de bascule d'ordre sur driver moteur.

Maintenant "y a plus qu'à" faire du gcode pour gérer tout ça. Comme on peut développer une macro, celle ci peut traiter "automatiquement " le dépacement broche ou table en fonction du déplacement demandé et la position des fin de course.

remplacer dans le gcode les commandes du "z" par l'appel de la macro "gestion du Z" avec les mêmes paramètres que pour le "z" standard.

Ce n'est pas de l'electronique; c'est de la programmation.

ps: sans règle, mach3 fait tout ça sans souci: il ne traite que le "z" somme des deux déplacements...

 

[cantause]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

Bonjour,

Comme le bâti mobile est LOURD et motorisé, je souhaiterais gérer son positionnement par une réglette numérique ou un servo-moteur (je suppose qu'un PAP dans ce cas là sera un peu Light et peu précis).

Il faudrait avoir une idée plus précise du système de transmission qui déplace la table, je suppose qu'il y a une réduction mais de quel type est-elle?

A priori pas de problème pour un pas-à-pas, ce n'est pas une sous-classe de moteurs, il y en a des très puissants, précis (servo), de là à dire que c'est la meilleur solution dans le cas présent ce serait hasardeux.
Pour la motorisation je suppose que le poids ne se chiffre pas en dizaines de tonnes, ce n'est donc pas très compliqué à mouvoir avec précision et rapidité, comme toujours il faut juste un moteur adapté. La plupart des fraiseuses cnc à béliers déplacent verticalement la table, le tablier, l'étau, la pièce, le bac à copeaux, voir même le carter de protection pour l'axe Z, cela représente vite une tonne et les mouvements sont fluides et rapides (5-10 m/min), je n'aurais pas de craintes de ce côté là.

=> je suppose que les cartes de commandes ne sont plus du tout les mêmes pour gérer un servomoteur en plus des PAP.

Oui et non

Certains drive peuvent piloter aussi bien des moteurs pas à pas que des moteurs DC, AC avec ou sans balais.
Il faut aussi faire attention aux termes employés, un servo ce n'est jamais qu'un système asservi, on peut donc très bien avoir un servo qui emploie un moteur pas à pas pour la motorisation, ça détermine la manière dont est piloté le moteur, pas la technologie de ce dernier.

Si petite pièces, utilisation de la partie Z avec course 110mm (plus rapide car moins de masse à bouger et donc moins d'inertie)
Si grande pièces, utilisation de la partie Z avec course 110mm autant que possible et déplacement "complémentaires avec la course de 400mm pour le repositionnement.

Etant possesseur d'une Bridgeport CNC dont l'axe Z fonctionne sur ce principe (Z de 150mm avec le fourreau, Z de 300mm avec la console), je serais prudent avant d'imaginer qu'on a le meilleurs des deux mondes en procédant de la sorte. Le fourreau est une pièce beaucoup plus flexible qu'on aurait tendance à le croire, c'est une source de vibration (pensez à la barre d'alésage sur un tour), c'est clairement le point faible de ce type de fraiseuse, . Si on regarde les fraiseuses à bélier, dont la tête verticale est généralement équipée d'un cabestan, il n'est jamais motorisé, de plus il est recommandé dans les mode d'emplois de ne pas sortir le fourreau lors du fraisage, pour les raisons citées plus haut.
L'usinage CNC va demander un repositionnement fréquent, 110 mm c'est n'est pas beaucoup, la différence de longueur des outils utilisés pour faire une pièce peut être plus grande que ça (passage de la fraise de 10 ultra-courte au mandrin de taraudage par exemple). Vous allez donc vous retrouver avec deux sous-ensemble libres sur l'axe Z en cours d'usinage, le fourreau de la broche, et la console, si on ajoute le fait que la table est juste posée sur ses guidages (100kg maintenus par l'écrou de la vis, ce n'est pas grand chose comparé à la rigidité d'un glissière fermée), ça commence à faire beaucoup de source d'imprécisions.

* D'un point de vue réalisation cela vous semble s’il faisable sans que que cela soit une usine à gaz et reste dans un budget raisonnable.

Les autres intervenants ont déjà bien débroussaillé la question, c'est tout à fait faisable, pour le budget c'est fortement conditionné par les choix techniques employés.
Je ne veux pas vous décourager, mais je crains que la précision accrue due au fait que c'est une pointeuse, ne se ressente qu'en pointage, et que les capacité de fraisage soient fort limitées par rapport à une machine de taille homologue. Si la place est limitée, une fraiseuse cnc un peu malade du genre Aciera F5, Maho 400,... serait une base bien plus adaptée pour avoir une machine précise et compacte, mise en route rapidement, avec un prix d'achat de l'ordre de celui d'une pointeuse comme la votre.
Mais bon, là n'est pas l'objet, cependant si j'étais vous je me contenterai de motoriser la table (400mm en Z ça permet de faire des choses) et je laisserais le cabestan rétracté en court d'usinage, ce qui n'empêcherait pas de s'en servir pour percer (détail peut-être perdu lors de la numérisation) et qui permet toujours un repositionnement manuel si c'était nécessaire, lors de l'usinage cnc.

Bon courage.

François

 

[eternity78]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

MERCI à vous pour toutes ces infos.
Je crois que je vais approfondir le sujet concernant la partie SOFT avec Linux CNC, il y a déjà quelques heures en perspectives pour essayer de bien cerner les possibilités offertes (et surtout la difficulté à les mettre en œuvre)

Pour l'axe Z de 400mm, J'ai fait quelques essai pour avoir une idée de la "démultiplication" de l'entrainement.
=> un tour de moteur ~0.15mm de mouvement (pour l'instant pas d'armoire électrique de faite, j'ai tourner le moteur à la main par l'intermédiaire des ailettes du ventilo)
Le soucis est qu'il y a Beaucoup de jeu: ~1.5 tour de moteur avant de repartir dans la direction opposée. Je pensais que le poids permettrai de toujours plaqué l'entrainement du même coté et du coup pas de jeu...
Par contre pas besoin de beaucoup d’effort pour actionner la monter ou la descente, ce qui limite déja la puissance qui sera nécéssaire (je ne vois pas la puissance du moteur actuel, la plaque est coté bati).

Dès que je pourrait je démonterai le moteur et j'ouvrirai l'ensemble, car pour "justifier" le jeu je pense que cela doit être un système à "vis sans fin (c'est le flasque du moteur qui ferme le boitier de transmission avec toute l'huile, il faudra d'abord que je vidange avant un démontage du moteur)

Comme indiqué par Cantause, Je crois que la rigidité de la broche avec la course de 110mm risque de "dégradé" la précision sur le Z par rapport à la partie mobile de 400mm.
Donc effectivement, pourquoi ne pas verrouiller la partie sensitive pour une utilisation manuel par exemple et n’utilisé que les 400mm (ce qui est effectivement largement suffisant).
=> En plus ça simplifiera la partie Gestion et Soft.


Par contre du fait du jeu important sur le Z, je me demande si je n'ai pas intérêt à partir sur une solution moteur + réglette numérique pour de l'asservissement ??
=> Je verrais déjà au démontage comment s'est fichu à l'intérieur.

Concernant le choix, une machine plus grosse ne sera pas possible (mon atelier de 30M² est au dessus de mon garage, donc les 600KG de la pointeuse sont déjà pas mal )
Ensuite le prix d'achat de la machine complète est BIEN inférieure au prix que j'aurais eu à débourser pour uniquement refaire une mécanique 'équivalente" en terme de rigidité (ferraille+guidage+moteur)

 

[cantause]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

Bonsoir,

Voilà des infos qui en disent déjà plus sur la machine.

Pour le moteur du Z, il faudra le changer de toute manière, vu la forte démultiplication annoncée, c'est probablement un simple asynchrone (puis il n'y a pas de raison d'utiliser quelque chose d'autre pour une simple assistance électrique). Si on connaissait la vitesse nominale du moteur et le pas de la vis ça nous permettrait de voir quelle est la technique de démultiplication employée, un plan ferait aussi l'affaire
1,5 tours de jeux, j'ai du mal à imaginer qu'il s'agisse d'un couple vis sans fin/roue creuse, tout du moins pas en ligne directe...

Une boucle d'asservissement (un servo) ne peut pas résoudre tous les problèmes, les jeux dans la chaine cinématique sont critiques, ce sont des source d'instabilité et d'imprécision de la boucle (au delà de l'imprécision mécanique). Donc le passage à un couple servo + règle de verre ne va pas solutionner le problème, bien au contraire!

Il faut régler ce problème de jeux, ensuite c'est a chacun de voir comment il veut motoriser l'axe:

-En boucle ouverte: L'application par excellence du moteur pas à pas.
-En boucle semi-fermée (apellation japonaise que je trouve adaptée): Un moteur monté avec un codeur, on a bien un retour sur la position du rotor mais on ignore la position réelle de l'organe que l'on déplace.
-En boucle fermée: Un moteur avec un codeur ou un tachymère + mesure de la position de l'organe déplacé (règle de verre), on connait la vitesse (et/ou position du rotor) et on connait la position de l'organe déplacé.

Dans tous les cas, un système avec peu de jeux est un avantage, en boucle ouverte ça permet de positionner avec le moins d'erreur possible, en boucle fermée ça évite les oscillations, dépassements de consigne,...

Concernant le moteur, ce n'est probablement pas la force gravitationnelle qui sera la plus gourmande en puissance, mais l'inertie, qui est directement liée aux accélérations qu'on attend du système. De toute manière si la machine pèse 600 kg au total, il y a peut de chance que l'ensemble table + console pèse plus de la moitié, en restant raisonnable sur les accélérations ça ne demandera pas beaucoup de puissance.

Le point qui m'inquièterait le plus, si le but est de faire une machine précise, est l'emploi de couples vis/écrou et non de vis à bille, pas tellement à cause des problèmes de jeux, qui semblent avoir été bien traités sur cette machines, mais pour des raisons de rendement. Cela va demander de la puissance supplémentaire par rapport à un système à base de vis à billes, et toute cette puissance supplémentaire va uniquement être dissipée par frottement au niveau de l'écrou, cela va faire chauffer la vis et donc nuire à la précision. Ce n'est pas un phénomène anodin, c'est une des sources principales d'erreurs dans les machines cnc, même les plus récentes.
Ca pourra être compensé en partie par l'emploi de règles de verre (qui vont elles aussi souffrir de la chaleur), car on mesure le point réel auquel se trouve la table, mais cela veut dire qu'il faut utiliser des servos sur tous les axes, avec des règles de qualité, ça va couter fort cher malheureusement.

Tout est possible, mais pour avoir un résultat à la hauteur cela va demander des moyens élevés, d'où ma suggestion de trouver une machine qui était déjà prévue à cet effet à la base.

Concernant le choix, une machine plus grosse ne sera pas possible (mon atelier de 30M² est au dessus de mon garage, donc les 600KG de la pointeuse sont déjà pas mal )
Ensuite le prix d'achat de la machine complète est BIEN inférieure au prix que j'aurais eu à débourser pour uniquement refaire une mécanique 'équivalente" en terme de rigidité (ferraille+guidage+moteur)

Je ne parlais pas d'une construction de A à Z, obtenir une qualité de fabrication équivalente serait effectivement très coûteux, mais de l'achat d'une petite fraiseuse CNC dont la qualité de la mécanique est comparable à cette pointeuse, il y a quelques modèles comme les Aciera, Sixis,.. qui ont été commercialisée en CNC. L'avantage c'est que tout est déjà adapté à l'usinage cnc (vis à billes, codeurs/règles de verre, servos, refroidissement,..). Ces machines souffrent souvent de pannes électroniques, ce qui ne pose pas de problème si on est parti sur un projet de numérisation, le prix d'achat est relativement faible (environ 1000€), ce n'est même pas le prix de 3 règles de verre de qualité.

Si votre intention était de numériser un pointeuse (donc pour automatiser du pointage), je ne vous ennuierais pas avec ce genre de mise en garde, en se contentant de vitesses de déplacement faibles (comme lors d'une utilisation manuelle), les problèmes d'échauffement ne seraient pas préoccupants, et ceux liés à l'usinage inexistants. Mais se dire qu'une pointeuse est une machine précise, donc s'en servir comme base pour faire une fraiseuse cnc va aboutir à une machine précise est loin d'être trivial.
Mon avis est probablement biaisé, mais je sais comme tout le monde ici qu'il est parfois difficile de garder la tête froide lorsqu'on analyse un de ses projets. Si par contre vous n'avez pas d'objectifs de performances clairement fixés, et que le résultat final vous conviendra quoi qu'il arrive, les remarques de ce message n'ont pas vraiment lieu d'être.

Pour la motorisation de l'axe Z, il faudrait des photos, des plans et des mesures, pour vous donner une idée des moyens à déployer, donc on attend la suite

Bonne soirée.

François

 

[gaston48]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

peut-être n'y a t'il pas de double-écrou sur les vis donc il risque d'y avoir du jeu dans la transmission ; jeu qu'aucun logiciel ne gère en interpolation circulaire.

Sous linuxcnc tout au moins , le jeu est compensé sous toutes formes d’interpolation même spline.
A chaque inversion de sens, un offset et ajouter ou retranché à l’ordre de position.
Ce qui n’exclu pas des problèmes d’usinage dans les transitions usinage en opposition / avalant.

 

[eternity78]

Re: Gestion de 2 axes Z complémentaires / Numérisation point

Merci pour toutes ces précisions. Certains point méritent d'êtres "éclaircis et affinés" de mon coté avant de faire des choix sur la suite à donner.
=> Je ferais déjà un démontage des différents éléments importants, afin d'éliminer toutes mauvaises surprises (mesure précise des jeux puis démontage des axes X, Y et Z)

La suite après ces vérifications (pas avant 2 ou 3 semaines )