Micro fraiseuse lourde pour métaux mous

[Rinar]

J’ai longtemps traîné sur ce forum en anonyme non connecté pour chercher des idées ou astuces. Je n’ai pas toujours trouvé les infos que je cherchais mais j’ai passé des soirées passionnantes… Je profite de ce poste pour remercier et féliciter tous les intervenants.
Je me permet de présenter ma réalisation qui n’a rien d’extraordinaire mais qui est dans un créneau peu répandu : la fraiseuse cnc compacte.

Le projet :

Une mini fraiseuse cnc:

- de taille réduite. C’est le critère le plus important : Pas plus gros qu’un carton de 6 bouteilles de bordeaux.
- qui doit être aussi pratique en manuel qu’en cnc. Donc des manivelles aux bons endroits.
- La précision n’est pas vraiment un sujet mais je veux un bon état de surface. La finition doit être belle donc :
- Bonne rigidité pour une fraise de 6 et une passe de 1mm. Et, si besoin, aussi percer de l'acier sans faire danser le foret.
- Elle doit pouvoir se dégauchir en 5 min avec un réglage indépendant des axes.
- Un bon dégagement en Z. Je souhaite pouvoir utiliser à l’occasion un bon vieux foret Leroy merlin de 10mm et 100mm de long.

Dimension: 200x300x300
Travail: 120x70x90
Poids Total : 30kg

La conception

Axe XY

J’ai vite réalisé qu’avec des prismatiques HGH20, je n’arriverais jamais à tenir mes contraintes d’encombrement. J’ai donc fait l’acquisition d’une table XY en fonte chinoise et je n’ai conservé que les queux d’arondes et la table de travail. Elle s'est avéré d’une très mauvaise qualité. Beaucoup de grattage pour limiter jeux et coincement....

La motorisation est basée sur des nemas 17 avec des TR8x2 intégrés. Les moteurs ont été démontés pour replacer les rondelles élastiques par des rondelles rigides en laiton. Les roulements ont été changés pour des skf.
Il n'y a pas d'accouplement souple entre le moteur et la vis. Les axes doivent parfaitement être alignés.

J’ai fait pas mal d’essais pour avoir un entrainement sans jeux axiaux (et sans blocage). « A vide » et bien réglé, il n’y a pas de jeux axiaux et la précision est en dessous de 5 centièmes. Mais régler les noix TR8 et les lardons sur les deux axes est une vraie galère. Faute à la mauvaise qualité des glissières.

Axe Z

J’ai récupéré un axe Z d’un autre projet. HIWIN HGH15 et TR10x2 de bonne qualité.
J'ai fait ce Z pour me dépanner avec une graveuse chinoise et finalement il marche bien.
Les deux KP000 sont montés en compression pour réduire le jeux axial des roulements.
Ce montage peu orthodoxe fonctionne depuis 2 ans sans maintenance et sans jeux.

Broche

Pas facile de trouver une broche compacte pour de l’aluminium. Broches HF sont hors sujet. Je me suis rabattu sur une brushless de 500W en ER16. Bonne pioche, pas de balourd et elle travaille bien de 6000 à 12000. Les roulements ont l'air faiblards mais ils se changent facilement.

J'ai pas mal joué avec les 100W d'une proxxon mf70 avec laquelle il m'arrive de monter une fraise de 6mm. Les 500W me semble largement suffisants.

Le bâti

Rien de plus simple. 2 plaques fraisées de 20mm et 2 profilés de construction ultra lourd de 40mm. J'aime bien le look de ces profilés.
Le tout assemblé avec 8 vis M8. Le profilé du portique permet de facilement ajuster la hauteur de l'axe Z par pas de 4cm.

Motorisation

Du nema 17 partout. C’est un peu juste mais compatible avec la taille de la machine. Dans la pratique je ne dépasserai pas le 1000mm/min.

L’électronique

Une carte MKS DLC32 avec fluidnc. Qui dit mini machine, dit grosse galère de cablage. Mais je suis patient. J’ai ajouté un convertisseur PWM/10V et un relais pour contrôler la broche.

Fluidnc permet d’ajouter des boutons pour controler le job (Pause, Stop,...) et lancer quelques macros (Homing, probe…). Bien pratique…
La vitesse est affiché. Commande de la broche en vitesse en GCODE ou manuel.

Premier dégauchissage

J’ai fait une demi bête à corne avec les moyens du bord. Pas de cote fonctionnelle... Ca fait bien le job….
Pour le réglage facile, contrat rempli. Premier réglage en 10min chrono.

Première pièce

Un petit étaux modulaire en laiton....
Je me suis amusé avec les motifs de surface. Je suis sous les 5 centièmes en précision et l’état de surface est au-delà de mes espérances.
remarque: la pièce est lisse. L'impression de vague est le moirée de la trace de la fraise.

Budget :

Table XY : 120 euros
Moteurs avec TR8 intégré : 45 euros
Axe Z : 200 euros ?
Bâtis : 200 euros ?
Electronique, Cable, boutons : 100 euros
Au total avec les faux frais on est largement au dessous des 1000 euros en m’approvisionnant essentiellement en europe.

Voilà, voilà...

Merci pour votre attention

 

[Papygraines]

Belle réalisation ! Bravo et super partage !
PG

 

[Rinar]

Merci pour vos sympathiques réactions. Je m'attendais à de sévère critiques...

Corrections:

Le poids est plus proche des 20kg que des 30kg. Ce qui la classe presque dans la catégorie des fraiseuses de voyage.

J'ai oublié le prix de la broche et du controleur. Il faut ajouter 130 euros.

 

[James17]

Elle est mignonne tout plein, et avec la précision au rendez-vous : bravo !
Je croyais que démonter un moteur PàP le détruit ?

 

[Rinar]

Merci. Oui, elle mimi. Vraiment dommage pour la qualité de table croisée. Vu le potentiel de la machine je la remplacerait bien mais dans ce format je n'ai trouvé que des chinoises avec de jolies photos mais aucune garantie qu'elles ne sont pas de même facture. L'idéal serait de la rectifier mais ça dépasse mes possibilités.

J'ai aussi lu ça pour les pas à pas. Il est possible que certains modèles pointus ou d'une d'ancienne technologie se démagnétisent quand on désaligne le rotor. J'ai des doutes concernant les nema à 20 euros.

J'ai néanmoins retiré le rotor avec précaution, évité le contact avec du métal et vérifié que la vitesse maxi était inchangé. RAS. Je n'hésiterais pas à le refaire.

 

[fred 69]

Bravo !

Cette réalisation est aussi réussie que le reportage associé. Même si la table croisée n'a pas la qualité souhaitée il est possible qu'en passant sur une table légère montée avec VAB la masse et raideur vont diminuer et, peut être, être néfaste à la qualité de finition d'usinage.
Le coût de cette machine est vraiment contenu. Qu'en est il du nombre d'heures passées pour la conception, réalisation et mise au point?

Merci

Fred

 

[Rinar]

J'ai éliminé les solutions à base prismes et vab car beaucoup trop encombrantes. Et accessoirement le budget aurait doublé. Voire triplé.

Avec quelques astuces, et des matériaux de qualité, on peut faire de belles choses avec une liaison trapézoïdale. Pour une fraction du prix d'une vab et un encombrement réduit dans tous les axes.

Une fois l'idée et la table trouvée, la réalisation/conception a été assez rapide. J'ai acheté la table le 16 avril. Donc un mois tout compris pour la conception/réalisation en mode loisirs. La conception est très simple, il y a peu d'usinage et l'encombrement limite les solutions aux problèmes qui arrivent.

Donc plutôt rapide, mais j'ai beaucoup capitalisé sur la conception de sa grande sœur dans le même esprit (simple,rigide,mignon) que j'ai sous le coude depuis des mois et qui reste désespérément au stade du papier...

 

[zeppelin54]

Ouhaa !! elle est encore plus belle !!! des détails et photos seront les bienvenus !!

 

[Rinar]

C'est encore une chimère...

J'ai résolu plusieurs problème:
- Eviter le montage des vis à billes à base de BK/BF trop encombrant sur une petite machine.
- La possibilité de réglage indépendant de la perpendicularité des axes qui est souvent le point noir des portiques.
(On voit sur la photo un des écrous excentriques sous l'axe X qui permet le réglage fin de l'horizontalité du X)

Mais je cale, par manque d’expérience, sur plusieurs points:
- La complexité (à mon gout) de l'axe Y: Les supports de roulement en porte à faux et pas facilement accessible pour le réglage.
- Je me pose des questions, peut être à tord, sur le réglage du voile du cadre du Y.
- Le coût d'usinage du bâti que je ne peut pas faire moi même. Les chiffrages en ligne sont €€€.
- L'absence de commande manuel avec des vabs standards.... Mais est-ce nécessaire?
Donc j'ai du mal à me décider à lancer la fab...

 

[zeppelin54]

Dommage l'image donne envie ....

 

[Stef1305]

Très belle réalisation !

 

[alainbiggun]

c'est meunifique!! j'adore ce genre de réalisation!

 

[speedjf37]

Bonjour,

Ton message m'a fait revenir sur ta publication !

Joli travail efficace et rapide , conception assez originale.

Sur la MKS DLC32 et FluidNc tu peux ajouter une petit écran OLED I2C avec quelques infos.

JF

 

[Rinar]

Je pensais avoir essoré les capacités de la MKS mais effectivement, il est possible d'ajouter un petit Oled sans perdre des GPIO. Je suis passé complètement à coté.

Ça tombe bien, j'ai une V2 de cette machine en préparation qui m'oblige à revoir l'électronique.

Je me note ça. Merci!

 

[vieuxfraiseur]

bonjour,
ça ne prend pas de place , super .

 

[wika58]

Vraiment impressionnant de compacité.

Bravo.

 

[Rinar]

Bonjour à tous,

Après quelques mois, j’ai décidé de faire une grosse mise à jour des axes XY. On passe en vis à bille 1204 et prismatiques de 15mm.

Conception dans le même esprit : Usage mixte manuel et CNC, compacité et pas d’usinage (tôle de 10mm et 20mm avec uniquement des perçages, lamage et taraudage) de sorte qu’on puisse faire tout ça dans une cuisine avec une bonne scie et une perceuse à mains.

La surface usinable est plus que quadruplée pour arriver à 150x250. Le poids, malheureusement passe à plus de 30kg (supplément bagage à prévoir pour les voyage en avion).

J’espère finir ce projet avant l’automne (tranquille sur mon temps libre). Mais pour le moment, c’est le vertige de la page blanche. Ca fait bien longtemps que je n’ai pas tracé et n’ai jamais été très méticuleux

Je vous montrerais la machine terminée mais je dois anticiper le changement des moteurs et je m’interroge sur les possibilités offertes par moteurs pas à pas en boucle fermée. J’ai regardé leurs spécifications et tous proposent une interface UART/RS232/CAN… qui permet d’obtenir la position absolue de l’axe du moteur. D’où ma question :

• Est-il possible de faire un DRO à partir d’un moteur pas à pas en boucle fermée.
• Le DRO étant fait, qu’est-ce qui empêcherait de synchroniser dans FuildNC la position de la table après un mouvement manuel?

J’ai fait quelques recherches, je ne suis naturellement pas le premier à y penser mais je n’ai pas vu de réalisations concrètes. Il y aurait-il un loup auquel je n’aurais pas pensé ?

Merci d’avance de vos avis éclairées

 

[Rinar]

Je ne voulais pas toucher au Z pour le moment mais finalement quelques petits ajustements permettent d’étendre la surface utile et de pourvoir régler le porte-à-faux de l’outil.

Une protection pour les copeaux en plexi plutôt qu’en tissu est envisagée…

Détails du montage du Y. Le montage est à l’envers. Il n’y a pas de palier flottant et le palier fixe n’est pas coté moteur. La manivelle est montée sur deux roulements et la liaison avec la vis à bille est assuré par accouplement élastique.

Les paliers standards BF/EF.. pour vis à billes sont bien trop encombrants. Je les ai remplacé par un palier de roulements linéaires.

 

[Otatiaro]

Salut,

Elle est mignonne comme tout, et la conception est intéressante.

J'ai beaucoup rigolé en lisant le reportage sur la fraiseuse "lourde" et les profilés "massifs" !
Rien de péjoratif, mais je bosse sur une CNC de 3m x 2m tout en mécanosoudé, avec une broche 4500W, des servos 1000W, etc. elle fait bien plus d'une tonne, et je considère que ce n'est pas une fraiseuse "lourde", c'est un simple portique. Comme quoi tout est question de point de vue / tout est relatif !

Bonne continuation !

Thomas.

 

[Rinar]

Haha

Oui, bien sûr, tout est relatif et ici relatif à la taille de la bête

Mais ce ne sont quand même pas des profilés 2020 classiques
J'ai sélectionné des profilés 40 construction renforcé largement plus dense.
Les deux longerons sur le côté font plus d'un kilo.
Le profilé de 80x160x200 en haut pèse 2.5kg et à moment d'inertie de 12e6 mm4.
Il faut 10 tonnes à la flèche pour voir le comparateur bouger.
La structure est assemblée en plaque de 20mm et vis M8.

On arrive à 35kg dans le volume d'un pack d'eau.

Merci!

 

[Rinar]

Bonjour,

La collecte des composants commandés et récupérés avance bien.

Les composants du contrôleur. Je suis parti sur du FluidNC autour d’un ESP32. Rien n’est vraiment décidé, il faut que je fasse quelques tests. J’aimerais bien étudier mon idée de DRO via un encoder qui synchronise le contrôleur lors des mouvement manuel. Je n’en occuperai après la partie mécanique.

J’ai récupéré des capteurs inductifs de 4mm. Je les avaient déjà mis sur un autre montage. La distance de commutation est courte 2/4mm mais leurs précisions est inférieures au pas du moteur.

Pour la partie mécanique : la table de travail et quelques éléments de structures en profile Item Grove Heavy. C’est plutôt des profiles destinés à la construction. Ils sont massifs et impressionnant par rapport à au standard 2020 à coté sur les photos.

Un peu de découpe perçage lamage pour se chauffer. Je pensait faire les lamages à la main mais LIDL proposait une perceuse à colonne à 50 €. Pour les lamages M8, je ne regrette pas mon achat .

On attaque la plaque de base des Y. Pas super confiant sur mes capacités à tracer proprement à la main mais je ne suis pas mécontent du résultat, le comparateur est dans le centième. Mais pour des surfaces plus grandes, il faut que je change de stratégie. Plus on s’éloigne des points de référence, plus il est difficile de maintenir les cotes et la géométrie.

J’ai fait le choix de monter les rails directement sur la table de travail. Si je veux un bon // entre les rails des guides linaire et les rainure de la table de travail, il faut que je soigne le montage.

Plutôt que de tracer à la règle et compas je vais faire le montage au comparateur, en bridant les pièces au fur et à mesure.

Première étape, je choisis un mon origine et taraude en ce point, et monte le premier rail. Je choisi un plan propre qui me servira de référence X puis j’aligne le rail au plan de référence au comparateur. Puis je monte, je deuxième rail, etc.

Une fois l’ensemble, monté, je bricole la pointe carbure avec de gaine thermo pour faire corresponde les diamètres et limiter l’erreur de pointage. Puis perçage taraudage.

Les rails sont des rails chinois de récup, pas franchement droits. J’ai une flèche d’un dixième sur un des rails.
On verra plus tard…

Voilà, voilà...

A suivre...

 

[Rinar]

Bonjour!

Maintenance et remplacement des billes d'un patin chinois.

Conseils:
- Magnétiser tous les outils avec un aimant.
- Travailler sur un support mou pour éviter que les billes rebondissent. C'est vite la catastrophe. Une serviette éponge est parfaite.
- Travailler à sec jusqu'au test final.
- Trouver un faux rails en plastique qui est élastique. Il maintient mieux en position les petites plaque de guidage. Sinon une troisième main peut faire l'affaire.
- Ne pas sous-estimer la capacité des billes à s’échapper et rebondir jusqu'au fond de la pièce. Il est prudent d'avoir des billes en rab. Sinon, il faut passer l'aspirateur dans tout l'atelier et extraire la bille du sac avec un aimant.

1/ Démontage. Il y a des petits guides en plastique. Bien repérer les petits ergot.
Faire un remontage sans les billes.

2/ Trempage dans un solvant pas trop violent pour les plastiques

3/ Grattage des chemins de roulement à la gomme abrasive.
Bien inspecter les chemins demis tours en plastique. Limer les bavures si besoin.

4/ Remontage de la moitié avec le faux rail en plastique. Et remplissage avec les balles neuves.
Il est possible à ce stade de trier les billes par taille en les faisant rouler entre deux barres presque parallèles.
En utilisant de préférence les plus grosses billes, le montage à moins de jeux, voire une légère précontrainte.

On remplit les 4 chemins du bloc, en remplissant l’extérieur, jusqu’à ce quelles apparaissent dans le chemin intérieur.
Les billes doivent affleurés sur les 4 trous.

Puis on ajoute 3 billes dans les 4 demi-tours.

La fermeture est la seule étape qui nécessite un peu de concentration.
Pour éviter la crise de nerf:
- Ça fonctionne mieux avec un rail élastique
- Bien s'assurer que toutes les petites pièces sont en place

- Ajouter un point de graisse bien pâteuse sur les 16 trous. C'est le seul moyen de maintenir les billes en positon quand on va renverser la partie latérale pour refermer le guide.

5/ C'est le moment de tester le patin. Je le fais à sec. Si pas de blocage ou d'irrégularités, je graisse.

Si ça bloque avec des billes neuves (et rondes) et un guide propre:
- Choc sur le chemin de roulement -> poubelle
- Le plus souvent, c'est les chemins de retour en plastique qui ont des défauts. Il est possible de les poncer/limer.

Et voilà.... 50 minutes plus les billes. A vous de voir si l’opération est rentable sur un patin à 20 euros.