Ma première CNC

[speedfender]

Bonjour à tous

Je suis nouveau pars ici et, voyant les projets aboutis de commandes numériques qui sont présents sur le forum, l'envie de tenter l'expérience m'est venue, ayant déjà gouté aux joies d'un charlyrobot.

Ce projet de cnc se destine à fournir des prototypes d'objets. Je désire, dans un premier temps réaliser une trois axes puis idéalement une 5axes par la suite (fonction de la complexite de la chose..)
Après de longues hésitations et changements , la surface de travail est fixée à une cinquantaine de centimètres de coté par 25 de haut.

Je souhaite faire une machine avec des fournitures que je peux trouver facilement (GSB) et ne dispose pas d'outillages particuliers (ni fraiseuse ni tour..) Elle est principalement destinée à usinée du MDF, peut-être de la mousse PS et occasionnelement de l'aluminium. Budget non défini mais maigre. en ce qui concerne la broche j'utiliserai au début une défonceuse pour mettre ensuite une Kress (probablement)

Une petite précision, la tige filetée ainsi que les cornières qui s'y rattache n'ont été placées que de manière provisoire, pour ajuster, le temps de caler..

J'ai utilisé des roulements à billes de roller (abec 7) pour le guidage sur du tube carré 20*20mm epaisseur 1.5mm (ces roulements sont-ils adaptés?)

Pour la transmission je pensais utiliser de la tige fileté au moins au début mais c'est pas exclu que je parte sur autre chose (vis à billes ou courroie, si je réussi à trouver ou en acheter..


La structure quand à elle est en tube 25*25*1.5mm dans un premier temps boulonnée puis finalement soudée pour augmenter la rigidité (en dépit des possibles déformations..) Je serais bien parti sur des tubes alu, mais je sachant pas où m'en procurer..


Je suis plus ou moins bloqué en ce qui concerne les axes y et z.. ne sachant pas trop comment m'y prendre.. j'ai peur que les tubes soient trop souples..

vous en pensez quoi? ça vous parait à peu près bien parti ? ou alors voué à l'echec.. j'ai des doutes quand à l'utilisation d'une chute de plan travail comme table, meme si les rails sont sur les cotés d'origine(parallèle) du plan de travail. est-ce que ça vaut le coup de le remplacer par une structure en tubes?

pour l'instant mon projet est au point mort pour éviter de faire des bétises; c'est la v2, la v1 a été abandonnée en cours de conception..

merci de votre aide

 

[fabrice c]

Salut
Beau debut
Si ça coulisse sans jeu et sans point dur, tu peux continuer comme cela

 

[speedfender]

salut, merci,

oui ça coulisse bien, et sans jeu . par contre il faudra surement que je renforce le portique dans les angles parceque c'est pas d'une rigidité extreme.. le problème c'est que je vais perdre en course sur l'axe Y si je met un équerrage entre ce rail et la structure. à réfléchir..

je réfléchi actuellement à la platine qui se déplacera sur cet axe du portique (axe y) et je me demande s'il n'est pas possible de procéder de la manière suivante plutôt que de faire des mâchoires réglables (peut-être plus rigide..) ; par contre je n'ai aucune idée des jeux qu'il faut entre les roulements et profilés. si quelqu'un sait je suis curieux de la connaitre..

est-ce que ce ne serait pas trop imprécis de faire des glissières de cette façon.
l'idée serait de fixer les roulements dans une cornière et de souder celle-ci à la tête, comme ceci :

 

[speedfender]

je souhaitai entrainer le portique avec une tige filetée au centre, sous le plateau, mais est-ce que ce ne serait pas plus précis, avec moins de jeu, de mettre une tige filetée au niveau de chaque rail ? ? (de chaque coté du portique)
Si c'est le cas, je pourrais relier les deux tiges avec courroie + poulies ou pignons et chaine ; mais où acheter ceci et est-ce que c'est possible de les fixer sur une tige filetée ??

 

[speedfender]

un petit rendu qui illustre ma question :

 

[fabrice c]

S'il y a du jeu entre l'ecrou et la vis, que tu en mettes une ou deux, n'y changera rien
Donc les 2 solutions sont possibles
Par contre, fait passer ta courroie en dessous du plan de travail

 

[speedfender]

je penssai que c'était une bonne chose de prende la vis au niveau des roulements. j'ai dans l'idée de fileter un fer et d'y ajouter un ecrou pour limiter le jeu.

l'utilisation de deux vis ne limiterait elle pas une deformation possible du portique?

 

[carlos78]

Bonjour,

Les machines CNC amateur d'il y a quelques années etaient souvent basées sur le principe de chariots construits avec des roulements sur des profilés carrés, des regles de maçon, des commandes par vis filetées, etc ...
Ces machines etaient souvent utilisées pour des pièces de maquettes d'avion : découpe d'ailes au fil chaud et découpes de couples en balsa, et pourquoi pas des pièces en MDF, mais surement pas pour de l'alu.
Il y a sur notre forum quelques très bons exemples de réalisations : https://www.usinages.com/threads/ma-cnc-en-alu-changement-de-la-bob.18542/

Courage

Carlos78

 

[speedfender]

oui c'est vrai, si j'avais su j'aurais acheté des roulements linéaires, mais bon c'est déjà la v2 alors je vais continuer comme ça.. j'ai voulu tenter l'experience avec des glissières à billes, mais franchement, aussitot déballées, aussitot ramenées en magasin.. (peu de course et trop léger)
je posterai certainement une petite vidéo mais je suis à peu près confiant, c'est qd mm pas mal rigide.. j'ai utilisé des tubes aciers de 1.5mm avec comme renforts de la cornière épaisseur 3 mm.

D'ailleurs, estce que quelqun sait quelle épaisseur de tube en alu équivaut à 1.5mm de tube acier ??

ps .oui j'ai vu en détails la cnc de ellogo67, c'est devenu une belle petite machine, surtout avec le développement du quatrième axe

 

[carlos78]

Bonjour,

En RDM (resistance des materaux), la flexion des poutres est toujours donnée par la formule :

F= (K P L^3)/(E I)

F est la fleche maximum de la poutre (en mm)
K est un facteur qui dépend uniquement de la nature des liaisons aux extrémités de la poutre ( appui, encatrement, localisation des charges, etc ...)
P est la charge en Kg
L est la longueur (en mm) entre les portées
E est le module de Young du matériau (en Kg/mm^2) (Pour l'acier E = 24000 Kg/mm^2 , pour l'alu E = 7000 Kg/mm^2)
I est le moment d'inertie de la section de la poutre en mm^4

Donc, pour un montage donné, un chargement donné, une section égale en acier et alu, la fleche d'une structure alu est toujours 24000/7000 = 3.4 fois plus importante qu'une structure acier (c'est tout simplement le rapport des modules d'élasticité de l'alu et de l'acier).

A partir de ce constat, si on veut une flèche identique, le seul paramètre variable du calcul d'une flèche qui reste disponible est celui qui concerne la géometrie de la section : c'est le moment d'inertie de la poutre. Ce paramètre est indépendant du materiau.
Pour une section carrée de 20x20 E=1.5, le moment d'inertie est :

(20^4 - 17^4) / 12 = 6373 mm^4

Pour "compenser" le rapport alu/acier des modules d"élasticité, le moment d'inertie nécessaire en alu doit donc être 6373 x 3.4 = 21669 mm^4

1er constat : une section pleine en alu de 20x20 a un moment d'inertie de 20^4 /12 = 13333 mm^4. Celle-ci est insuffisante.
Même plein un carré d'alu de 20x20 flechi 3.4 x (6373 / 13333) = 1.6 fois plus qu'un carré creux en acier de 20x20x1.5

Le calcul qui consiste à déterminer exactement la dimension du profilé carré d'épaisseur 1.5 équivalent fait intervenir une équation du 4ème degré qui est trop compliquée pour moi.
Disons que : Un carré en alu de 30x30x1.5 (moment d'"inertie de 23213mm^4) est très proche en déformation du carré de 20x20x1.5 en acier

NB :
- Les valeurs données des modules de Young de l'acier et de l'alu sont des valeurs usuelles prises en RDM pour un calcul d'approche. Elles varient légerement en fonction des réferences exactes des materiaux.
- Les puristes parlent de DaN pour P et DaN/mm^2 pour E (au lieu de Kg et Kg/mm^4) : cela n'a aucune conséquences sur le calcul car la formule donnée reste homogène.

A+

Carlos78

 

[speedfender]

merci carlos78 pour ces explications très interessantes et très détaillées.. du coup j'ai fais pas mal de calculs en fonction des épaisseurs et me suis rendu compte des écarts entre l'alu et l'acier. Maintenant je me demande pourquoi on ne voit pas plus de cnc en acier puisque l'acier et plus rigide avec des épaisseurs bien plus faible (25*25*1.5 en acier équivaut à peu près à 30*30*4 en alu et/ou 35*35*2) et aussi un coup du profilé moins élevé..


quelques photos de l'avancement :

arret de la tige filetée contre roulement.

La transmission se fait par le biais d'un filetage dans une barre maintenant le portique. Le backslash est assuré par une platine ramenée par deux boulons vers la barre ; plus aucun jeu et ça tourne facilement (à condition de serrer gentillement). La "souplesse " de cette platine fait effet ressort ; on voit d'ailleurs une légère courbure sur la seconde photo.

 

[speedfender]

J'aimerais remplacer mon panneau d'agloméré par un chassis comme il se doit ; je ne pense pas que ça puisse faire de mal...
voila une modélisation. pour info, je n'ai que du tube ep 1.5mm. (grande surface) le cadre serait en 27*40, les équerrage en 25*25 et les barres sur le dessus du 20*20mm (du mdf serait peut etre aussi bien que le 20*20, non ? ).

J'ai besoin de vos avis experts..

 

[carlos78]

Bonjour Speedfender,

"Maintenant je me demande pourquoi on ne voit pas plus de cnc en acier puisque l'acier et plus rigide avec des épaisseurs bien plus faible "
Les fraiseuses ne sont pas en alu.

Si beaucoup de nos CNC sont en alu, c'est essentiellement pour 2 raisons :
- L'acier pèse lourd et s'usine difficilement sans avoir déja une VRAIE fraiseuse. En outre, rare sont les bricoleurs qui savent souder proprement des barres d'acier. Le contat est que la plupart des CNC homemade sont malheureusement incapables d'usiner l'acier.
- L'existence dans le commerce de profilés alu très sympathiques prévus pour des assemblages mécaniques style mécano, et un début d'usinage possible de l'alu sur nos CNC. Nos CNC permettent ainsi en quelque sorte leur auto- amelioration d'ou les V1, V2, etc ... qui fleurissent dans les posts.

"J'aimerais remplacer mon panneau d'agloméré par un chassis comme il se doit ; je ne pense pas que ça puisse faire de mal...
voila une modélisation. pour info, je n'ai que du tube ep 1.5mm. (grande surface) le cadre serait en 27*40, les équerrage en 25*25 et les barres sur le dessus du 20*20mm (du mdf serait peut etre aussi bien que le 20*20, non ? ). "
- Les tubes de 20x20 ne servent à rien. Je pense qu'un bout de plan de travail stratifié de cuisine en epaisseur de 28mm boulonné (et non vissé) sur le cadre en 27x40 est ideal dans un premier temps (Le MDF est beaucoup trop mou).

arret de la tige filetée contre roulement.
J'imagine que c'est de la tige filetée M8 à cause du roulement qui est probablement du 22x8 epaissseur 7.
Le choix de tiges filetées va vite être bloquant : le pas de la vis est fin, donc la vitesse d'avance sera environ de 200mm/mn à 300mm/mn max (c'est très faible). Conséquences probables une vitesse inadaptée au travail du bois ... MAIS il faut néanmoins continuer à faire cette V1 pour se faire plaisir et étudier son comportement.
La fixation de l'équerre par 2 vis agglo est à remplacer imperativement par des boulons de 6 ou 8mm. Le roulement rendra l'âme rapidement car pas adapté aux efforts axiaux, mais comme il ne coute pas cher ...
Le taraudage de l'écrou directement dans le profilé creux n'est pas suffisant à cause du nombre de filets dans le taraudage. Il faudrait une vraie plaquette rapportée rigide en acier de 4 ou 5mm minimum d'épaisseur (un morceau de plat d'acier).
L'élasticité du rattrapage du jeu est délicate : La plaquette utilisée n'est pas une lame de ressort. Son efficacité est très aléatoire. Perso, je ne ferais rien, ou je la remplacerais par une 2ème plaquette rapportée identique à la 1ère mais réglable.

Bon courage

Carlos78

 

[speedfender]

bonjour,

oui c'est sur c'est plus facile d'assembler de l'alu, en plus la finition est plus propre.. Je serais bien parti sur des profilés alu aussi mais n'en n'ayant pas trouvé (je veux bien des adresses :D ) je suis reparti sur de l'acier ; l'avantage c'est que j'apprend à souder.. lol

"Les tubes de 20x20 ne servent à rien" je pensai à ça pour avoir une surface plane, après je veux bien mettre autre chose..

la tige filetée n'est pas prise dans un tube mais une cornière d'épaisseur 3mm (j'aurai du le préciser) taraudée, la plaquette aussi.

je pense que je mettrais par la suite des roulements plus adapté avec une autre tige (vis trapézoïdale ? ou courroie ou chaine, je sais pas encore)

merci de ces observations

 

[stanloc]

L'existence dans le commerce de profilés alu très sympathiques prévus pour des assemblages mécaniques style mécano
Carlos78

Bonjour,
C'est bien ça le piège le "style mécano".
Nous avons connu un cas similaire il y a bien longtemps avec la cornière TIXIT (qui a connu beaucoup d'imitations) Des trous tous les 50 mm plus une laque cuite au four c'était le rêve pour faire des batis ou des étagères. En fait quand on comparait le prix de ces cornières avec celui de cornières lambda qu'il faut percer et peindre on se rendait compte que c'était ruineux et esthétiquement c'était horrible.
La rainure des profilés alu de cartérisation ne sert pratiquement à rien (d'ailleurs il existe des profilés sans rainure sur une ou deux faces) car la fixation la plus efficace s'obtient par perçage de part en part et dans la plupart des réalisations de cnc les traverses doivent être coupées avec grande précision de longueur et parfaite perpendicularité de la coupe pour lesqueles il faut pour bien faire une fraiseuse
La solution au meilleur rapport qualité/prix c'est l'achat dans le commerce professionnel de tube carré d'acier même s'il faut prendre une barre de 7 mètres.
Stan

 

[speedfender]

j'aurais pourtant pensé que la rainure renforçait significativement le tube, comme quoi..

je fais une pause dans la construction de la machine, maintenant que j'ai pu un peu expérimenter et me rendre compte de certains défauts, je préfère fixer les choses avant de continuer, grâce à votre expérience si vous voulez bien.

j'ai dans l'intention d'usiner de l'alu, du coup il est peut-être nécessaire de renforcer la structure.

Pour commencer, le châssis. Je pense juste faire un encadrement en 35*35*1,5 mm et souder une tôle d'acier de 5mm dessus. j'en profiterai éventuellement pour percer pour des brides. vous en pensez quoi ??

Sinon en ce qui concerne la broche je me demande comment ça se passe quand on veut le moteur et mandrin séparé. Comment ça se fixe, se relie ? Est-ce que ça revient beaucoup plus cher qu'une simple broche? plus de couple?

j’arrête là, ça commence à faire trop de questions..

 

[stanloc]

j'aurais pourtant pensé que la rainure renforçait significativement le tube, comme quoi..

..

Bonjour,
Une structure fermée est toujours plus résistante qu'une structure ouverte.
Vraiment je n'ai jamais compris l'engouement que suscitent ces profilés en alu. Ils n'ont qu'une qualité à mes yeux c'est la propreté de leur surface mais elle ne compense pas leur prix.
Stan

 

[carlos78]

Bonjour Speedfender,

C'est toujours une bonne chose de prendre du recul sur un projet pour mieux redemarrer ...

Vous êtes parti pour essayer de souder de l'acier ce qui est sur le plan de la rigidité une bonne chose.
Je vous soumet une amelioration de votre chassis :

C'est une structure dite de caniveau.
Son avantage est qu'il est possible d'obtenir un dégagement en Z "à volonté" sans dégrader la rigidité de l'ensemble.
Son inconvenient est un manque d'accessibilité à l'espace de travail sur 2 cotès.
L'exemple que je viens de dessiner est tracé avec des tubes de 35x35 et 35x20. Les dimensions du socle sont de 800x800. Le chariot Y fait 250x250x600
La surface "fonctionnelle" reste de 530x550, ce qui etait votre projet. L'habillage de ce chassis en X et Y pour recvoir les rails, etc ... pourrait se faire avec des 2 toles d'alu de 10mm boulonnées sur le chassis.

Ca reste cependant une structure "légère", mais avec ce début de structure, on peut commencer à envisager le travail de l'alu (si les élements de guidage et de commande sont en adéquation).

Pour les broches : le constat est simple, les défonceuses, les Kress et ses variantes, les broches chinoises refroidis à eau ou à air, tournent trop vite pour nos machines.
On peut usiner avec tous les bois, les plastiques, etc ... Encore faut-il avoir une vitesse de déplacement suffisante.
Pour l'alu, on peut uniquement utiliser des fraises de petit diametre. Il faut rester assez modeste dans ses ambitions de coupe. Pas de surfaçage avec des grosse fraises ...
Pour l'acier, au mieux des bricoles d'usinage.

Broche et moteur séparé c'est mieux, mais il faut déja avoir des moyens d'usinage très précis ...

A+

Carlos78

 

[kalendhal]

j'aurais pourtant pensé que la rainure renforçait significativement le tube, comme quoi..

..

Bonjour,
Une structure fermée est toujours plus résistante qu'une structure ouverte.
Vraiment je n'ai jamais compris l'engouement que suscitent ces profilés en alu. Ils n'ont qu'une qualité à mes yeux c'est la propreté de leur surface mais elle ne compense pas leur prix.
Stan

Une question pour stanloc : possèdes tu une cnc ? Diy ou toute faite ? Parce que ton acharnement à tout dénigrer me fait penser que tu n'en as pas. Comme si tu étais jaloux des gars qui en ont une, eux...

Même une cnc en mdf, en aglo ou ce que tu veux, peut être suffisamment rigide pour usiner de l'alu. Alors avec du profilé alu...

 

[speedfender]

Oui c'est vrai carlos78, je m'étais fais la réflexion sur la structure caniveau, après avoir fixé la tige filetée ; et puis j 'y avais renoncé pour ne pas avoir à tout recommencer. Ceci dit la structure que vous avez dessiné est particulièrement bien faite et il est fort probable que je me dirige finalement vers ça.. je ne sais pas très bien souder (mes premières soudures sont visibles sur les premières photos du topic) et du coup, n'ayant pas de recul, je me demande s'il n'y aura pas trop de déformations sur les tubes. (à condition que les tubes se déforment vraiment en soudant). En tout cas je vais réfléchir autour de tout ça.

 

[speedfender]

Bonsoir,

Finalement je vais garder mon portique qui est quand même pas mal rigide même si je trouve le plan de Carlos78 vraiment très bon. Comme beaucoup je risque d'utiliser cette CNC (si elle fonctionne ) pour la faire évoluer si le besoin s'en fait sentir.

Je n'arrive pas à me décider entre crémaillère et tige/vis. Ce qui est sur c'est que je souhaite un entrainement sur chaqu'un des deux rails. (en axe x). Est-il facile de bloquer des pignons sur tige filetée?

Je viens de récuperer une plaque d'acier de 16x38 cm en 8mm et deux de 24x24cm en 10mm d'épais. Ca vous parait approprié comme support de broche? je dirais qu'une plaque fait dans les 3-4kg. Je sais pas trop comment faire sans avoir de fraiseuse..

 

[carlos78]

Bonjour Speedfender,

Tu as raison de continuer. Mon dessin etait juste pour te montrer sans pretention d'expertise quelque chose qui devrait "mieux" fonctionner.

Entre crémaillère et tige filetée, je garderais pour mes 1ers essais la tige filetée.
Pour le serrage d'une roue dentée sur la tige filetée, il suffit de commencer avec un bon serrage avec des rondelles larges. A mon avis le couple à transmettre sera faible.

Sur le plan de la tenue mécanique, les plaques d'acier récupérés permettent sans problème de faire un support.
Le soucis est peut-être d'avantage dans l'implantation physique des élements sur ces plaques.

En fait, je pense qu'une conception doit rester homogène, et qu'il est inutile de durcir à outrance une fonction si le reste n'est pas en adequation.
Le développement d'une machine avec uniquement des roulements est intellectuellement beaucoup plus difficile à concevoir qu'une machine avec des élements de guidage prêts à l'emploi.
C'est un bon parcours initiatique.

A+

Carlos78

 

[speedfender]

oui et bien je verrai bien pour la tige filitée. Ca suffira pour tester quelques temps. Il faut juste faire en sorte de ne pas avoir à tout retoucher pour la changer par la suite..

En tout cas j'ai laché le poste à souder pour la 3d parceque là ça devient pas évident ; croisement de deux axes au niveau de la broche, avec des roulements.. et je suis obligé d'adapter la conception aux outils (peu pour la mécanique). Je commence à regretter de ne pas avoir eu recours à des éléments pret à l'emploi, même si je reste convaincu que j'aurai autant de précision avec des roulements. En tout cas, j'y travaille

 

[duredetrouverunpseudo]

Je pense que ré-inventer la roue n'apporte pas toujours grand choses.

Je ne saurais que trop te conseiller d'acquérir se type de plans pour 20 $ => http://www.momuscnc.com/

Structure bois, guidage par roulement et transmission par courroie.

Les vidéos montre que la machine arrive a réaliser un travail honnête même dans l'aluminium.

Il indique que le coût de revient de la machine est de 500 $ (hors électronique et moteur) se qui en plus rend la machine abordable même au petit budget. Avec beaucoup de rècup et le marché de l'occase de se qui abandonne, tu doit largement pouvoir faire baisser le prix de revient.

 

[carlos78]

Merci Dureduredetrouverunpseudo pour le lien !!!
Cette machine est vraiment surprenante. J'aime la cartérisation pour faire tout propre.

Carlos78

 

[speedfender]

réinventer la roue...

Effectivement cette réalisation, anti-poussière, est bien pensée et je suis même surpris de la rigidité de la broche (d'après la vidéo)
Je n'ai pas voulu faire une structure en bois et encore moins utiliser de fer plat pour guidage. Je n'en ai jamais vu un bien droit, ils sont toujours voilés (en tout cas dans les magasins qui m'entourent..) ; et puis, ce n'est pas maintenant que j'ai terminé le portique (et oui, j'ai avancé, un peu), que je vais recommencer. En plus j'ai fais en sorte de faire un maximum de choses réglables comme par exemple le parallélisme des rails et des roulements sur les patins, (ça ne se voit pas sur les photos), du coup je trouverai dommage de ne pas en profiter.

En tout cas c'est un bon lien et je m'en serais fortement inspiré si je l'avais vu plus tôt. Je trouve malin la structure caniveau et le fait qu'elle se ferme.

 

[carlos78]

Je suis d'accord avec vous, le fer plat du commerce n'est pas adapté. Les profilés étirés creux carrés ou rectangulaires sont bien plus précis en géométrie.

 

[speedfender]

Salut

Les beaux jours étant de retour je reprend mon projet que j'avais un peu mis de coté..

J'ai repris le chassis pour le faire en tubes acier. La surface de travail sera en panneau mdf vissé dans la structure
Les dime,tion ssont 100*60cm.

J'ai néanmoins quelques interrogations pour la suite et surtout savoir quoi commander comme pièces..

Pour déplacer le portique, je souhaite utiliser des crémaillères, fixées sous le chassis, de chaque coté. Comment cela se fixe t il ?
Je souhaite relier les pignons des crémaillères par un même axe, entrainé par un seul moteur. Ou est-ce que je peux trouver un axe d'une longueur suffisante?

A bientôt

 

[speedfender]

Bonjour, voici quelques photos de l'avancement de ma cnc

La transmission se fera par vis trapézoïdale. Deux vis seront utilisées pour le déplacement du portique, reliées par une chaine.

Devant le poids grandissant de l'ensemble, je me demande quelle puissance moteur sera nécessaire. Un moteur de 3 Nm vous parait-il suffisant?

 

[F6FCO]

Je pense que ré-inventer la roue n'apporte pas toujours grand choses.

Techniquement peut-être (surement) pas. Mais pour un bricoleur çà apporte énormément de plaisir

Speedfender, ton projet avance bien. Pas trop de difficultés pour souder les tubes sans déformation ?
Bravo pour tes rendus 3D, ils sont magnifiques. Qu'utilise-tu comme soft ?