Portique CNC base alu

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S
simgrouik
Apprenti
29 Avr 2008
123
Paris
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonsoir à tous,

Je me suis présenté il y a qques temps mais mis a part qques coups d'oeil jetés sur le forum je n'ai jamais été très actif voire pas du tout... mea culpa
Comme beaucoup présents ici je pense ne pas révolutionner la chose en voulant réaliser ma propre CN... mais voilà le temps passe trop vite pour que je laisse filer l'opportunité :)
L'idée trotte dans ma tête depuis pas mal d'années et ça m'empeche de penser a autre chose, alors j'ai arreté de crayonner des dizaines de concept différents pour cibler mes besoins et mes moyens (surtout)

Le but de ma CN est l'usinage de matériaux tendres (bois et derivés), en passant par le LAB jusqu'à l'aluminium (pas au delà), essentiellement en 3D, pour la sortie de prototypes et petites séries.
Ne recherchant pas une productivité de masse, je cherche a faire du solide mais en gardant en tete que l'usinage d'aluminium par exemple se fera modérément (dans les passes d'outil).
L'espace de travail que je me suis fixé, est de 1200 x 1200 sur un Z de 350mm
Compte tenu de mes faiblesses en soudure (je suis ébeniste de formation)et un equipement modeste de fraisage, le tout multiplié par le temps libre que j'ai, je me suis tourné vers la solution profilés Aluminium.
Solution validé par mon banquier, tout est empilé gentiment à la cave :) .
Les guidages linéaires eux aussi, sont déjà là (patins a recirculation de billes sur les 3 axes).

Voici la vue CAO:

Sur cette vue, je tiens a rajouter que les entretoises de la table ne sont pas dessinées. Pour info, la section globale de la poutre du portique est de 160x80 et idem pour les jambes. Pour le cadre du plateau, l'épaisseur est de 80.

Cependant des interrogations me tracassent... (petites pour certains sans doute):

Concernant les guidages, deux versions, l'une avec les rails a plat et l'autre sur chant, en regardant les specifités des rails, dans un cas comme dans l'autre les efforts admissibles sont bien au delà du poids de mon portique, mais le fait de réaliser une platine de raccord entre le portique et le rail qui déporte le poids de ce dernier hors de l'axe du chariot est il une bonne chose?


La version rail sur lecoté, me permet de dégager la surface du plan de travail, et de limiter la projection directe de copeaux et meme si un soufflet sera prévu, j'aurais plus de faciliter pour l'intégrer sur le coté.


Concernant l'entrainement, Au vu des courses (max 1200mm) je m'oriente vers des vis a billes roulées (pas encore achetées) mais question con:
1 vis a bille centrale et un "pont" en sous face de la table, ou alors deux vis a billes latérales liés par courroie? avantages, inconvénients
Et dans cette deuxième solution, un moteur et une liaison courroie, ou deux moteurs?...





Pour l'entrainement j'ai eu l'opportunité de récupérer trois servomoteurs ainsi que leur controleurs en état de fonctionnement (Lenze pour ceux qui connaissent), je ne me suis pas encore penché sur l'adaptation de ces derniers, mais par un bref calcul j'arrive a une vitesse max en utilisant des vis au pas de 5 de 333mm/s.... et je ne me rend pas compte mais celà me parait déjà important surtout pour la masse du portique (environ 30kgs), bien entendu c'est une vitesse hors matiere théorique, mais celà vous parait il raisonnable, disproportionné?... réduction en vue?...

Voilà mes premières interrogation, mon but étant d'achever la construction mécanique, pour pouvoir passer à la motorisation, et le controle, mais chaque chose en son temps :)

Un grand merci d'avance pour vos points de vue futur... :)

Antoine
 
phil916
phil916
Compagnon
22 Août 2007
5 603
Le pays du Comté
je n'y connais pas grand chose en CNC mais mécaniquement tu aura déjà un gros soucis de rigidité/vibrations liés au porte à faux que tu crées avec l'équerre qui relie portique et rail bas.
Il te faut un renfort sur cette équerre et un bon ! ou modifier la fixation pour supprimer l'équerre.
Pour le reste rien ne me choque donc je laisse les spécialistes en parler :-D

çà va être une belle CNC !
 
CNCSERV
CNCSERV
Compagnon
27 Déc 2007
5 765
FR-28360
bonjour concernant la vitesse maxi, il ne faut pas trop esperer depasser 1500tr/mn pour la vis á bille soit 125mm/s
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
Je suis toujours étonné par l'argent que certains concepteurs de CNC dépensent à faire les pieds de leur machine de façon aussi luxueuse. A moins que vous n'ayez le profilé alu pratiquement à l'oeil.
Par contre le bras de levier entre la fraise en position basse et le milieu entre les rails horizontaux sur le haut du portique, va constituer un gros handicap. Ce bras de levier a pour conséquence que les efforts au niveau des billes des patins seront importants et l'ensemble aura une tendance nette à vibrer mettant à l'épreuve la tenue en torsion de la poutre d'autant plus si ses fixations sur les deux colonnes ne sont pas très rigides. Ce type d'entrainement du portique a deux lourdes conséquences : moins de rigidité en gauchissement ( facilité à un déplacement en crabe ) qu'avec deux vis et une flexion de la table du fait qu'elle n'a pas de soutien entre les deux extrémités. Quand je parle de flexion il faut entendre surtout une proportion à vibrer plus qu'à une flexion statique sous charge. Le porte à faux des colonnes du portique ne se justifie pas vraiment et est en conséquence à éviter.
Mais ces remarques sont faites en fonction de ce que je vois et un travail sérieux de placement de renforts ici et là peuvent y pallier, peut-être.
Toutefois il ne faut pas oublier que du profilé d'alu utilisé de cette façon souffre d'un handicap majeur à cause du mode de liaison entre les différents éléments.
D'ailleurs c'est là qu'est le piège. Les profilés qui ont eu toujours ma préference à cause de leur rapport qualité/prix ce sont ceux de la marque NORCAN mais aussi et surtout car ce sont ceux qui à mes yeux emploient la meilleure méthode d'assemblage. Or quand on fait l'addition des longueurs de profilé ( surtout si on englobe des pieds ) et de toutes les équerres ( un CNCiste doté d'une fraiseuse conventionnelle ferait une énorme économie à se les faire ) de renfort qui sont indispensables si on veut une bonne rigidité aux liaisons, c'est là qu'on voit l'intérêt du tube d'acier soudé. D'ailleurs je sais pour Norcan mais d'autres le font peut-être, il existe dans leur gamme des profilés sans rainure du moins sur certaines faces. Quand ces caractéristiques sont bien précisées, on peut voir l'influence des rainures ( négativement ) sur les moments d'inertie ; donc quand on pourra les éviter ce sera tout bénéfice. Il s'agit de profilés pour l'industrie agro-alimentaire afin de faciliter la désinfection des installations.
 
S
simgrouik
Apprenti
29 Avr 2008
123
Paris
  • Auteur de la discussion
  • #5
J'ai bien pris note de la vitesse de la vis à billes, je verrais pour une réduction, concernant la réponse de JKL, effectivement si j'avais eu les moyen et la connaissance de le faire en profilé metaliques je l'aurai fait ainsi, ne serait ce que par la proportion de réalisations profilés alu/ profilés acier, c'est la facilité de montage pour moi qui a orienté ce choix,

Les equerres je ne les ai pas encore, peut etre vaut il mieux les remplacer par une jambe de force qui triangulerait les pieds du portique?

Oui j'ai positionné un beau piètement, mais les profilés des pieds n'étant pas encore tronçonnés je note ta remarque, apparement les contraintes de vibration sont plus affaire de la liaison portique table, qu'une préoccupation du piètement, je vais donc pour l'instant le laisser en attente...quitte a lui oter qques longueurs.

J'ai possibilité de réaliser par fonderie au sable diverses pièces en aluminium (par mon boulot) , l'aluminium ainsi coulé, est il assez solide pour réaliser la pièce de raccord entre le bas des pieds du portique (filetages notamment), les patins, et la vis a bille (avec option une vis de chaque côté)? Car a mon boulot on utilise l'aluminium pour des lampes et autres objets pour propriétaires fortunés, mais c purement esthétique. Beaucoup de bronze en coulée au sable également.

Merci pour ces premièers avis en tout cas

Hop au dodo maintenant
 
phil916
phil916
Compagnon
22 Août 2007
5 603
Le pays du Comté
L'aluminum allié standard tourne autour de 20-30kg/mm2
La pièce faite par moulage sable n'est pas la plus résistante, c'est souvent la fonderie en coquille qui l'est (moule métal produit une légère trempe) et en dernier de la classe celle par moulage sous pression.

Ceci dit tu peux doubler la résistance de ta pièce (50-60kg/mm2) en coulant un alliage de bronze d'aluminium (10 alu, 85 cuivre, 5 fer et zinc) qui subira une trempe pour atteindre le maxi de résistance.
Tu peux aussi rester sur l'alu simple en moule sable et dimensionner ta pièce en conséquence, ce qu'il faut faire de toute façon !
Parles en a tes collègues fondeur c'est leur métier ils savent faire.
 
R
romteb
Fondateur
23 Oct 2006
1 906
2 vis à bille sont très conseillées pour l'entrainement du portique.

En ce qui concerne le Z, je suppose que tu as fait sciemment cet arbitrage entre la course utile et la rigidité, mais ca me rendrais nerveux ce potentiel de flexion / torsion.
 
HoloLab
HoloLab
Compagnon
27 Mai 2007
625
Oise (entre Chantilly et L'Isle Adam)
Mon premier est un prénom et une fête de druides...
Mon second est une couleur

Mon tout est ce que je pense de la rigidité du portique : Gui Mauve :mrgreen:

Sérieusement, je suis 200% d'accord avec JKL, vu le prix des profilés alu extrudés et de la moindre petit équerre (sans parler du bouchon plastique pour fermer le tube...), il vaut mieux s'acheter un poste à souder et une scie pour faire du mécano-soudé. Au niveau rigidité y'a pas photo (et puis une fois peint en bleu c.phili ça fait même super pro).

Pour tes servo-moteurs, ça se calcule (c'est quoi leurs caractéristiques ?), mais les 30kg risquent de ne pas être la principale source de consommation de puissance. Sur un autre projet j'ai été surpris de refaire les calculs et de constater que la VAB de 25mm de diamètre consommait à elle seule les 80% de la puissance moteur (pour une accélération de 0.6m/s²).

Bon mais pas de misonéïsme créaticide, ce projet part bien et je le suivrais avec attention, c'est toujours sympa la naissance d'une CNC !

@+
 
CNCSERV
CNCSERV
Compagnon
27 Déc 2007
5 765
FR-28360
tu peux aussi prendre des vis au pas de 10, et tu n'es forcé d'utiliser ton moteur a sa vitesse max, ca depent de la puissance du moteur et de la résolution du codeur. Pour les 2 vis je verai un seul moteur car avec 2 servomoteur puissant si il y a un probleme sur un moteur, ta structure pourrai souffrir. Ca peut arriver sutout pendant la mise au point.
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
Pour moi des pièces en alu coulé sont les bienvenues car en général on peut avoir des congés et des joues de renfort qui compensent largement une tenue moindre en traction de l'alliage et encore. J'ai eu l'occasion de reprendre au tour des jantes (bruttes de fonderie ) en alu pour l'aviation légère ( et cela il y a fort longtemps ) et j'ai eu l'impression d'usiner un alliage de la série 7000.
Personnellement j'estime que pour une course de 1200 mm des vis à billes de diamètre 16 mm suffiraient allez du 20 au plus mais jamais je ne mettrai du 25. Et cela en particulier si on a deux vis sur le X . Selon la place disponible dans l'atelier, j'estime qu'avec une course de 1200 mm l'encombrement serait tolérable si vous faisiez un portique fixe et une table mobile. La course en Z étant importante cela mérite réflexion car en rigidité on peut gagner beaucoup. De plus on a qu'une seule vis, et un seul servomoteur sur cet axe. Le portique mobile ( moi je préfère d'aileurs un pont mobile ) ne se justifie à mes yeux que si on veut usiner des pièces très lourdes ou très encombrantes ou bien encore si on veut une course de l'ordre des 2 mètres ou plus. Maintenant !!!!!!!!!!!!!!!!!
 
ctoutmoi
ctoutmoi
Ouvrier
15 Jan 2008
479
Cabries (A côté d'Aix en Provence...)
Pour les plans 3D, c'est le top pour se rendre compte de ce que tu veux faire :-D .
_ Le bras de levier de la broche est vraiment très important mais tout dépendra de la précision que tu voudras obtenir. J'ai découvert que même une plaque d'alu épaisseur 15mm était loin d'être rigide. Il t'appartient de valider si cette hauteur utile est pleinement indipensable.
_ Je conseil de supporter les profilés hauts qui supportent les rails de guidage du portique (croix de st andré)
_2 VAB pour l'entraînement du portique serait préferable pour éviter la mise en crabe.

Si comme moi tu manques de place, je te comprends pourquoi tu n'est pas passé à l'acier mécano-soudé :wink:
 
O
ordinerf
Compagnon
15 Fev 2008
3 990
aube
j'ai le même étonnement que JKL, quand je vois une machine tout en profilé alu je vois mon banquier faire des bons de 15mètres :rirecla:
Simgrouik>j'ai un soucis avec ton Z, pour moi il y a beaucoup trop de porte à faux et même avec un ensemble rigide tu auras des soucis de vibrations, la distance outil/chariot Y et chariot Y/ chariot X est énorme à mes yeux.
pour comprendre imagine que tu retournes ton Z vers le ciel et tu verras à quel point la distance outil/chariot X est énorme et donc gros risque de vibration :eek:
concernant les guides sur le côté je suis d'accord que ça libère de la place mais protège les ou met des balais en avant et arrière des tes chariots X sinon bonjour la poussière !!!
dernier point qui me saute aux yeux c'est la largeur de tes guide en X par rapport à la potence, ta potence tiens sur tes guides X par deux contacts trop fin, tous les efforts vont aller profiter de cette faiblesse c'est certain.
sinon ta machine est sympa dans l'ensemble mais demande des modifications :wink:
 
phil916
phil916
Compagnon
22 Août 2007
5 603
Le pays du Comté
c'est quoi la différence entre pont et portique mobile svp ?
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
Il est possible puisque je l'ai fait de gérer une telle course en Z MAIS il faut y mettre les moyens.
Pour ceux qui dessinent en 3D il est fortement souhaitable d'avoir le réflexe ( il leur est facile ) de faire une vue de côté afin de voir ce qu'on ne voit pas bien de face : la tendance au basculement du portique. Sur la liste Yahoo un gars vient de nous montrer sa CNC "colossale" en cours de construction et justement il a prévu une très grande course en Z mais curieusement il a fait son portique ( fixe ) en dressant deux profilés en U en acier sur lesquels il a soudé une plaque d'acier. Ensuite sur la plaque il fixe ses guidages. Vu de face on a une impression de costaud mais vu de côté on a l'impression de voir un panneau publicitaire de nos bords de route. Pourquoi ne pas "donner du volume" au portique ???? C'est pourquoi j'aime la structure "pont roulant" car naturellement on lui donne du volume. Il faut prendre en considération les moments d'inertie des poutres dans les trois axes trirectangles. Si on considère ces moments d'inertie on pensera en volume et non en masse. A MASSES EGALES un tube est plus résistant en flexion qu'une barre.
 
S
simgrouik
Apprenti
29 Avr 2008
123
Paris
  • Auteur de la discussion
  • #15
Voila, apres reflexion et sage lecture de vos réponses, j'ai revu un peu a la baisse la hauteur du portique de 50mm, et conçu differemment les pieds du portique. Pur information, le support de l'axe Z n'est pas encore bien défini, et pas assez renforcé, mais des que le portique sera plus abouti je m'y plonge




La place dans mon atelier ne me permettant pas de réaliser un portique fixe, je reste sur la solution portique mobile.
Triangulation des pieds, et utilisation d'un troisième profilé pour la poutre(je conçois que la multiplication de profilés est un risque de montage délicat...) qui travaillera dans le sens du porte a faux produit par l'axe Z.
Lamultiplication d'équerres n'est pas je pense la meilleure solution, mais c'est un élément que je peux sortir en fonderie alu



Ces nouveaux pieds, mon cerveau les imagine de deux manières, en plaque alu environ 10 ou 15mm d'epaisseur, avec montage mécanique entre les éléments, ou alors, modèle de fonte (en bois pour ça je suis pluto calé :) ), puis passage chez le fondeur, et reprise des surfaces de contact a la fraiseuse....maintenant mon cerveau n'est pas forcément le plus lucide qui soit... ou alors, je peux peut etre faire sous-traiter par une boite decoupe laser et soudure de plaques acier avec reprise parallele des faces de contact...

Une vis a billes de chaque coté, liaison, par une seule motorisation et courroie, mais j'y reviendrai plus une fois la structure bien définie.

Voilà j'avance petit a petit, merci de votre soutien
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
Pour moi l'amélioration est spectaculaire. Lors d'une retouche du dessin mettre quelques entretoises régulièrement espacées entre les deux profilés en X. Elles sont incontournables pour donner de l'assise au plateau où reposera les pièces.
Très bien les équerres. Si possible il faut rester avec des plaques d'alu pour les pieds du portique car sinon la masse à déplacer va nécessiter un très gros servomoteur ( s'il est unique : liaison des deux vis par courroie crantée ) Il faut avoir en tête les accélérations/décélérations et non la vitesse max. La Force ( donc le couple moteur ) = la Masse x l'Accélération
 
S
simgrouik
Apprenti
29 Avr 2008
123
Paris
  • Auteur de la discussion
  • #17
Les entretoises sont prévues, avec triangulation pour bloquer le tout, mais je dois encore reflechir a qques trucs concernant le plateau avant de les dessinées. En premier lieu, le plateau sera constitué d'un martyr en MDF de 30 qui me permettra de tester sans risque, puis je projete une table a depression, ou un bridage sur table rainuré, bref, un choix a faire, et quelques croquis pour bien placer les entretoises.
Pour la motorisation, les moteurs sont Lenze, MDSKSRS 030-43 avec comme indiqué sur l'etiquette, Mo: 0.6Nm, Nn: 4500min-1 , Un: 330 Veff, In: 0.7 Aeff. Je possede les 3 servovariateurs 9321-EP correspondants, mais aucune carte de controle pour le moment...
La connectique possible est CANBus ou RS232...
Même si ce point est souvent à voir une fois la mécanique achevée, si certains d'entre vous ont montés ou utilisés ce genre de système je suis tenté d'en savoir plus, étant bien conscient de la difficulté de réglage de ce genre de système par rapport a une technique pas à pas, ou là j'ai bien compris le fonctionnement :)
 
J
JKL
Compagnon
1 Avr 2008
1 995
Je reviens sur la suggestion de réaliser les pieds du portique en fonderie alu. A mon avis ce serait le top au point que cette solution pourrait intéresser plus d'un sur ce forum. Il a été tenté de créer une association pour se faciliter des approvisionnements. Voilà un cas où une telle structure serait la bienvenue SAUF que pour que deux français se satisfassent du même produit sans aucune modification et si ces deux français sont des bricoleurs alors j'ai peur que ce soit mission impossible.
L'association AEROMANIACS a mis en place ce genre de service pour des poulies et courroies crantées je crois, mais je ne suis pas sûr que pour des pièces aussi conséquentes ce soit envisageable. Et comme toujours il faut un bénévole pour s'en occuper et en prendre la responsabilité financière. Je rêve quoi.
 
P
pluton
Apprenti
3 Oct 2008
64
Pour ma part , j'ai la possibilité de réalisé un modèle en bois/résine et pouvoir en faire en petite séries de 10pièces sans trop de probléme.

Faudrai voir pour réaliser des plans qu'on puisse chiffrer ca au mieux :)
 
Z
zarpjj
Apprenti
11 Nov 2008
50
Suisse
Bel ouvrage, mème si tu as encore beaucoup d'interrogations avant de finaliser ton projet; cela va donner des idées à plus d'uns, j'en suis sur.

Juste une petite question au passage, quel logiciel 3D utilises-tu pour élaborer ton projet ?

Merci d'avance

Zarpjj
 
F
fred250
Compagnon
8 Mai 2007
3 059
Vienne Isére 38
Pour tes servos il faut faire attention a la façon dont ils sont commander, les logiciels utiliser en amateur envoie du step direction.
Cela est il compatible avec tes drivers?
 
CNCSERV
CNCSERV
Compagnon
27 Déc 2007
5 765
FR-28360
0.6Nm 4500tr/mn il faut prevoir une reduction de 2.5 environ sinon ca risque d'être un peu juste
 
S
simgrouik
Apprenti
29 Avr 2008
123
Paris
  • Auteur de la discussion
  • #23
Réponse pour Zaprjj, j'utilise rhino professionellement, et c'est pour moi un bon compromis entre précision de réalisation pour des pièces techniques, avec un gros plus sur la compatibilité et l'export des formats de ttype iges ou step, et la liberté de création de formes objet en tout genre sortant de la précision que reqiert la mécanique. Seul mébol ne pas avoir de modeleur de maillage performant, mais bon ya d'autres soft pour ça.. :)
Autrement, concernant l'avancement, je finalise le chariot et le Z et en parallèle j'ai fait différents devis pour les pieds, en fonte alu (sable), avec modèle fait par moi même , et d'autre en decoupe laser et montage à froid et un autre en soudure acier mais reprise necessaire du dessus et dessous pour le parallelisme. Dès que j'ai qques réponses, je vous les indiquerait ne serait ce que pour avoir votre avis.
Pour la suite des plan c'est dans qques jours, et très bientot les photos de la fabrication
 
Z
zarpjj
Apprenti
11 Nov 2008
50
Suisse
simgrouik a dit:
Réponse pour Zaprjj, j'utilise rhino professionellement, et c'est pour moi un bon compromis entre précision de réalisation pour des pièces techniques, avec un gros plus sur la compatibilité et l'export des formats de ttype iges ou step, et la liberté de création de formes objet en tout genre sortant de la précision que reqiert la mécanique.
Oui je sais, j'exagère, mais bon....

Encore une question par rapport à Rhino cette fois, quels sont les paramètres que tu a appliqué dans Paramètres de rendu pour avoir un rendu comme sur les photos que tu as mis plus haut sur le post.
Mes rendus à moi sont tout moches et nwe donnent rien.

Merci d'avance Simgrouik

Zarpjj
 
taureau
taureau
Apprenti
15 Nov 2008
217
nord et ardennes
salut simgrouik

alors comment avance ton projet??
je le suit de prêt car j'ai a peut pret le meme mais en acier.....

bonne continuation
 
S
simgrouik
Apprenti
29 Avr 2008
123
Paris
  • Auteur de la discussion
  • #26
Toujours présent, juste un peu pris par le boulot en ce moment, mais j'ai presque achevé les plans, notamment du Z, et je n'hésiterai pas a les afficher dans le courant du weekend....
 
S
simgrouik
Apprenti
29 Avr 2008
123
Paris
  • Auteur de la discussion
  • #27
Après quelques jours d'absence, et de temps qui passe trop vite, je suis en train de finaliser les éléments mécaniques, mais je cherche des informations enfin surtout un retour d'expérience a propos des vis à billes, sur la question du flambage.

Ø16 pas de 5 ou Ø20 pas de 5?....sachant que leurs longueurs seraient de 1400mm en x et Y (pour le Z course de 300 environ, je reste en Ø16)

Bien évidemment, je privilégie le Ø16 pour réduire l'inertie supplémentaire d'une Ø20 et donc la force nécessaire pour la motorisation, mais est ce que avec une telle course rester tout de même en Ø16 est un choix judicieux.....

Quelqu'un a t'il déjà monter de telle vis sur un course similaire?


Merci d'avance
 
M
mdog
Ouvrier
15 Juin 2008
484
Essonne
Sur cette longueur je prendrais du 20mm, mais c'est une simple intuition sans avoir fait les calculs. L'inertie supplémentaire ne devrait pas poser de problème, après tout dépend de tes moteurs mais je ne pense pas que cela se ressente énormément au niveau de l'accélération (encore une fois j'ai pas fait les calculs). Par contre niveau rigidité, là tu va gagner beaucoup, et sur une telle course ça me semble important.

@+
Mdog
 
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