Portique CNC de Mcar

[Mcar]

Bonjour à tous,

voici un nouveau projet de fabrication d'une CNC type portique pour usiner de l'alu.
le châssis est entièrement en acier, tôle epaisseur 20 mm découpée au laser .
La plaque pour l'ablocage de pièce fait egalement 20 mm en acier
le support de la broche et le tablier du Z font 20 mm d'epaisseur en alu.
j'ai trouvé un fournisseur près de chez moi pour pas trop cher.
les couses 330x370x185
VAB de 20 mm pour le XY et 16 mm pour le Z
moteur PAP en boucle fermée nema 24 4N.m
broche de 3.5Kw ER20
Pilotée par UCCNC et sa carte ABBXE
Je n'ai encore calculé le poids de l'ensemble, mais on devrait approcher les 100 kgs

 

[mpvue91]

le châssis est entièrement en acier, tôle epaisseur 20 mm découpée au laser .

Il est assez inattendu pour moi de vous voir utiliser des profilés alu sous la plaque en acier du chassis en Y !!! Mais pourquoi pas ???

 

[copeaudacier]

Bonjour

Après avoir conçu quelques dizaines de machines avec des chassis en profilés aluminium (Bosch, Norcan, Elcom (Item), SKF (Flex-link) je suis revenu aux chassis acier mécanosoudés. Et ça dans un cadre professionnel. Pour mon atelier, je préfère acheter des bâtis fonte.

Avantage des profilés aluminium :
- étude simplifiée (on n'a pas besoin de coter la position de nombreux trous de fixation sur le châssis puisqu'il n'y en a pas. *
- usinage réduit (pour la même raison) **
- pas de coût de peinture**
- facilité de modification (dans l'industrie les modeles de produits fabriqués se succèdent à un rythme effrenné) ***
- correction des erreurs de conception facilitée (personne n'est infaillible) **
- Facilité de mise au point : reglages aisés ***
-Esthétique moderne (en 1990...) **

Inconvenients des profilés aluminium :

- rigidité moindre que les structures en tubes carrés !!
- absorption des vibrations moindre que les structures en fonte !!! ou en tubes carrés type construction !!
- tassement en service de matiere des rainures à l'emplacement des ecrous de fixation. Ça c'est carrément catastrophique. !!!!!
- ce qui est réglable est déréglable. Et ça se dérègle facilement !!!
- rainures : nids à poussieres !!

Après avoir tente d'ameliorer le comportement en renforçant les assemblages avec des vis traversantes et des entretoises anti-ecrasement, en ajoutant systematiquement des goussets en alliage leger d'abord puis en acier ensuite, je suis revenu à la conception de structures en acier à cause des embêtements subis avec celles en profilés aluminium.

J'ai conservé l'usage des profilés aluminium pour les carterisations des machines où leurs qualités écrasent litteralement les avantages des structures acier.

Conclusion :

Les profilés aluminium (les bons, de marques premium, car il existe aussi des profilés légers pour la carterisation et pour le grand-public mal renseigné) offrent beaucoup de liberté aux concepteurs, un peu plus que ceux en aciers aux realisateurs, les utilisateurs apprécient leur esthetique, mais subissent énormément de désagréments quand ils sont utilisés en structure sur des machines qui vibrent. Tout se déglingue rapidement.

Les fraiseuses sont des machines qui vibrent. Je déconseille fortement l'emploi de profilés de structure en aluminium.




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[Mcar]

merci @copeaudacier pour ce beau comparatif.
je pensais que ma tole de base de 20 mm d'epaisseur pouvait assurer à elle seule la rigidité souhaitée.
le problème je ne sais pas souder, et, je sais pas ou trouver du carré.
en revanche ce que je peux modifier au lieu du profilé alu c'est une tole de 20 mm d'epaisseur pour renforcer la plaque de base en longeur et largeur (et d'ailleurs ça me coutera moins cher)

 

[Mcar]

voilà ce que j'ai modifié, toujours plaque d'acier 20 mm

 

[copeaudacier]

Ce montage me plait beaucoup plus.

C'est plus rigide. Un calcul très grossier le confirme.

Si on suppose que les profilés alu sont pleins (ce qui est totalement faux) de section 40 x 40 le moment d'inertie d'un profilé serait egal à 40^4 soit 2 560 000 mm4 et le module d'elasticite d'un alliage d'aluminium 68 GPa

On remplace par de l'acier plein 40 x 20. Moment d'inertie 40^3 x 20 = 1 280 000 mm4 et module d'elasticité 210 GPa

2 560 000 / 68 = 12736
1 280 000 /210 = 18 285

On voit bien qu'entre une poutre carrée de 40 en alu pleine et une poutre deux fois moins large en acier l'acier est déja 50 % plus rigide.

Du tube carré alu, c'est forcément moins rigide que du plein. Et du profilé aux formes bizarroidales encore moins que du tube carré.
La valeur exacte doit être dans la fiche technique du fabricant.

En termes de comportement aux vibrations, l'acier plus lourd que l'aluminium sera meilleur.

Les fixations si elles sont vissées (puisque le soudage est exclu) ne vont pas se tasser puisque les poutrelles sont pleines. On pourra utiliser de la visserie 10.9 ou 12.9 avec succès alors que ça n'aurait servi à rien dans du profilé.

Pour prendre la ceinture et les bretelles, je conseille de goupiller les pieces. Avec des goupilles taraudées (qui facilitent les démontages ulterieurs.)

 

[Algone]

Je pense que t'es pas mal là, j'ai vu que t'avais même prévu des cales pour le réglage de la géométrie, c'est très bien

 

[Mcar]

Merci à vous deux, l'idée de goupille me plait bien
je refais toute la modélisation 3D pour avoir quelques chose de propre
mon fournisseur me propose, pour exemple et avoir une idée du budget, une plaque en acier de 20 mm 505x165 découpe lazer avec une precision de +-0.1 mm pour un prix à 35 € , pas cher je trouve . l'acier c'est du E24.
J'ai vu des échantillons, la surface coupée est vraiment propre
je compte un budget globale de la CN à 1500€ (j'espere m'y tenir )

 

[copeaudacier]

Pour la rigidité, tous les aciers (sauf les frittés) ont le même module d'elasticité.

Pour la tenue des taraudages, le E24, c'est le pire car limite elastique environ 24 kgf/mm2

Pour la dureté (resistance à la formation de crateres en cas d'impact), c'est le pire.

Pour la resistance à l'abrasion par les copeaux, c'est le pire.

Pour moi, c'est un bon choix pour les nervures.
Prevoir des ecrous plutot que des taraudages.

Pour la platine de 20, OK s'il y aura un martyr dessus. Sinon ça risque d'être peu durable. Mais pas pire qu'un alliage d'aluminium quelconque.

Si tu pouvais avoir un A60 (ou un C45 ecrouté) pour la platine, elle serait deux fois plus dure.

La tôle à calibres XC75 serait idyllique mais côté prix, c'est plus du tout pareil. Ça me semble injustifié.

 

[mpvue91]

Un gros doute m'envahit lorsqu'ici comme dans la présentation de KLAUS il est question de la rigidité d'un châssis !!! J'aimerais savoir quelles forces vont s'appliquer sur cette tôle pour la faire plier ?
Par contre je m'inquiète beaucoup plus au sujet des petites surfaces de contact entre cette planche et les deux montants du portique
Les liaisons entre les éléments d'un châssis voilà qui doit recevoir beaucoup d'attention

 

[Mcar]

Bonjour à tous,

j'hésite pour les plaques du Z, entre de l'aluminium et de l'acier.
Mon interrogation portes sur le poids
poids des plaques alu = 5.94 kg
poids des plaques acier = 17 kg
A cela rajouter le poids de la broche = 8 kg + les rails, VAB, vis de serrage
on arrive un poids sur le Z que l'axe X devra emmener et les montants supporter de environ 30 kg pour l'acier contre 19 kgs pour l'alu

j'aurai une préférence pour l'acier car plus résistant à l'effort (et accessoirement moins cher), mais pensez vous que ce poids ne soit pas trop lourd pour la structure des montants et tablier du X?

 

[gomax69]

Honnêtement la méthode des profilés fonctionne pas mal je trouve. Evidement on peut faire mieux mais ça dépend des moyens d'usinage à disposition. J'ai réussi à faire ma machine avec une perceuse à main casto et une scie à métaux grâce à cette méthode et elle attaque de l'alu sans broncher.
Après sur ma machine la rigidité vient surtout des plaques qui forment un caisson, les profilés ne servent que de système de fixation pour les plaques. Coyote en avait fait une sur le même principe avec de bons résultats aussi.

(Je ne cherche pas à convaincre sur la méthode, j'apporte juste un retour d'expérience)

 

[mpvue91]

j'hésite pour les plaques du Z, entre de l'aluminium et de l'acier.
Mon interrogation portes sur le poids

Pour moi les pièces en mouvement doivent être les plus légères possibles. C'est un gage de pouvoir accélérer avec aisance et une garantie donc au niveau perte de pas

 

[Algone]

j'hésite pour les plaques du Z, entre de l'aluminium et de l'acier.

Comme dit Mpvue avec une plaque alu tu pourra avoir des accélérations plus courtes mais elles encaisserons moins les vibrations, perso je couperai la poire en deux, plaque acier pour la première, épaisseur à voir, 12 ou 15mm et celle du support broche en alu de 15mm serai suffisant à mon avis. Libre à toi de faire comme tu le sens.

 

[Mcar]

Merci à vous deux,

Commande de ma ferraille passée cet apres midi en decoupe tout laser
ca y est les prises de têtes vont commencer et la grande aventure avec.

pour le Z j'ai tout pris acier mais la plaque support broche coute 11 €, je ne vais pas mourir si je dois changer en alu.
j'ai choisi des nema 24 avec 4Nm de couple en boucle fermée
ci dessous le prix de l'acier commandé chez mon fournisseur tout près de chez moi. (prix HT)

ça représente 0.8 m2 et environ 110 kg le tout

prochaine etape les VAB et les rails de guidage

 

[Algone]

Tu le sais peut être déjà mais pour les VAB il y a plusieurs niveaux de qualité, C7 c'est du basique, C5 c'est mieux, qualité prix c'est pas mal, C3 c'est encore mieux et précis mais les prix grimpent vite.

 

[dh42]

Tous les perçages sont fait avec la découpe laser aussi, ou c'est juste les contours des plaques ?

++
David

 

[Mcar]

Tu le sais peut être déjà mais pour les VAB il y a plusieurs niveaux de qualité, C7 c'est du basique, C5 c'est mieux, qualité prix c'est pas mal, C3 c'est encore mieux et précis mais les prix grimpent vite.

oui , je regarde justement mais le C5 coute plus cher environ 40% en plus que le C7 alors je me pose la question si le dia. 20 pouir les VAB X et Y est justifié ? le 16 en C5 serait moins cher et tout aussi efficace (en terme de rigidité). ai je raison ?
le C3 est hors budget et dans les C5 il y du C5 roulé et du C5 usiné(rectifié) et la precision entre le roulé et l'usiné est également diffèrent à l'avantage toujours de l'usiné. mais le prix grimpe encore
rappel je veux faire de l'alu avec cette machine

 

[Mcar]

Tous les perçages sont fait avec la découpe laser aussi, ou c'est juste les contours des plaques ?

++
David

non, il n'y a que les contours avec des formes adaptées pas toujours des formes rectangulaires.
il n'y a pas de transport puisque cette entreprise est à quelques Km de chez moi

M.D.S

M.D.S

mdsoxy.com

 

[Algone]

De mon point de vue, plus le diamètre est gros et moins t'auras d'usure, 16 je trouve ça un peu light, ça fonctionnera malgré tout, à toi de voir.
Je savais pas qu'il y avait du C5 roulé ou rectifié, je savais que les C5 étaient rectifiés en bout ça oui.

 

[Mcar]

Bonjour à vous tous

j'ai recu mes toles,
et bien .... avec du 20 mm d'epaisseur c'est une CNC que je vais construire, mais plutôt un char d'assaut
la decoupe laze est vraiment propre.

en revanche il va falloir que je décape la surface soit avec un produit chimique, grenaillage, (j'ai un ami qui a une cabine de sablage) ou soit ponçage
Un avis svp

 

[mpvue91]

et bien .... avec du 20 mm d'epaisseur c'est une CNC que je vais construire, mais plutôt un char d'assaut

Bonsoir,
et l'effet sera encore plus saisissant lorsque vous entamerez le perçage de ces plaques par contre si on vous parle de la rigidité ce ces plaques vous allez éclater de rire
Pour répondre à votre question : moi je laisserais comme cela les parties qui seront peintes ensuite : juste un bon dégraissage
Les régions où seront posés les guides linéaires par exemple gagneraient à être blanch''((ies par ponçage MAIS surtout ne manquez pas de faire subir le même traitement exactement aux deux faces de vos plaques
Attention au sablage cela libère des tensions en surface sauf s'il s'agit de projection de billes de verre et non de SABLE

 

[mvt]

Bonsoir,

Il va falloir aussi ébavurer les bords. Sablage ou grenaillage, penser à mettre une protection tout de suite après sinon, cela va faire fleur de rouille; A moins que tu ne souhaites faire une CNC Rat !
Pour ma part, je le ferai une fois prêt à être assemblé... A voir pour les surfaces en contact (angles)

 

[Mcar]

Bonsoir,

Il va falloir aussi ébavurer les bords. Sablage ou grenaillage, penser à mettre une protection tout de suite après sinon, cela va faire fleur de rouille; A moins que tu ne souhaites faire une CNC Rat !
Pour ma part, je le ferai une fois prêt à être assemblé... A vois pour les surfaces en contact (angles)

oui il faudra d'abord ebavurer, mais je suis surpris de cette decoupe laser, c'est tres propre.

 

[Mcar]

Bonsoir,
et l'effet sera encore plus saisissant lorsque vous entamerez le perçage de ces plaques par contre si on vous parle de la rigidité ce ces plaques vous aller éclater de rire

oui il va falloir que je m'equipe de bons tarauds machine, c'est à dire pas vraiment du chinois

 

[mvt]

J'ai utilisé la même matière pour la table de soudage (en moins épais...) Il n'y a pas d'altération de la surface (rouille), en dehors des endroits qui ont été "décapés"
Qu'en est-il de l'équerrage avec la découpe ?

 

[Mcar]

C'est pas le top je vais devoir reprendre les champs à la fraiseuse,

j'ai mis un clinquant de 0.25 mm pour une découpe de 20 mm d'epais.

 

[mvt]

Cela a une grosse incidence dimensionnelle ?

 

[Mcar]

Cela a une grosse incidence dimensionnelle ?

non, pas vraiment,
je vais reprendre les flancs sur 0.3-0.4 mm
ma fraiseuse HBM BF28 va le faire sans souci,
le problème sera plutôt l'ablocage des pièces sur la table,
je vais me fabriquer des "crampons plaqueurs" pour l'occasion.
trouver l'idée ici : https://www.usinages.com/threads/crampons-plaqueurs-pas-cher.101313/

 

[Mcar]

Bonjour à tous,

pour faire l'assemblage de la structure acier en plaque de 20 mm d'epaisseur
les vis utilisées seront majoritairement du M8 , ou du M6 en classe 10.9
vaut il mieux utiliser des vis tête cylindrique six pans creux, ou des têtes hexagonales ?