Portique fixe pour l'alu

24 Mai 2017
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- Portique fixe pour l'alu
#1
Salutations,

Me voilà donc parti dans la conception d'une modeste CNC à portique fixe destinée à usiner principalement de l'aluminium, plastique, et bois.
Voici où en est la conception:

cnc.jpg


Quelques caractéristiques et dimensions:

- Base: 1000 mm de long et large.
- Courses ~ 700x600x180 mm.
- Plaque de base de précision en alu 25mm, supportée par quelques extrusions d'alu 100x100 et 50x50 mm, qui sert de plan de référence pour monter les rails et les colonnes.
- Colonnes préfabriquées de chez Misumi, en acier, 250 mm de haut. (Coûteuses mais enlève une étape de fabrication.)
- Poutre en profilé acier, 260x180x12.5 mm, 1000 mm de long. ~80 kg.
- Guides prismatiques Hiwin 25 mm sur la base, 20 mm sur la poutre.
- Vis à billes diamètre 16 mm, pas de 15-16 mm.
- Servo-moteurs Clearpath sur tous les axes avec transmission par courroie. Modèle à déterminer.
- Broche haute-vitesse 2.2kW, 30'000 rpm. (Axe Z encore à réaliser).
- Poids total ~300 kg.

- Objectif de rigidité: 10N/µm.
- Objectif de précision: 0.02 mm par 100 mm.

Ma contrainte principale est le peu de moyen d'usinage à disposition. J'ai accès à un atelier de menuiserie et c'est tout.
Autrement dit pas grand chose d'utilisable à part la perceuse à colonne.

À ce stade, mon soucis principal est la fabrication de la poutre, plus précisément les 2 surfaces coplanaires destinées au montage des rails.
Je vois pour l'instant 2 solutions:
- Souder 2 méplats, envoyer le tout pour un recuit de détente (vraiment nécessaire?), puis pour une rectification.
- Utiliser un époxy spécial auto-nivellant. (Semble plus simple et moins onéreux, mais je ne sais pas où me procurer cet époxy...)
- Avez-vous une meilleure idée?

Voilà, avant d'aller plus loin dans la réalisation, tout avis/conseil/suggestion/critique est le bienvenu.
Merci.
 
Dernière édition:
3 Mars 2010
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#2
Bonsoir,
ça démarre bien ; ton approche est réfléchie !
• On ne visualise pas la jonction pieds/poutre… les pieds sont traversants ? ou juste une reprise sur 1 face ? la rigidité de la structure ne sera pas la même…
• La liaison pieds/poutre/socle… j'aurai vu une grande équerre de liaison pour uniformiser les reprises d'efforts.
• des vab au pas de 15-16 ? ça existe ? pourquoi ce choix ?
 
24 Mai 2017
15
- Portique fixe pour l'alu
#3
Merci pour ta réponse.

Bonsoir,
ça démarre bien ; ton approche est réfléchie !
• On ne visualise pas la jonction pieds/poutre… les pieds sont traversants ? ou juste une reprise sur 1 face ? la rigidité de la structure ne sera pas la même…
La jonction est pareille qu'à la base. Voir ici. Je prévois de fixer les colonnes des deux côtés avec des boulons.

• La liaison pieds/poutre/socle… j'aurai vu une grande équerre de liaison pour uniformiser les reprises d'efforts.
J'ai longtemps réfléchi à la liaison base/poutre et il y a en effet des solutions plus rigides.
J'ai opté pour la solution la plus simple pour le moment en fonction de mes moyens d'usinage. D'après mes simulations ces colonnes sont un point faible mais elles ne semblent pas compromettre mon objectif de rigidité.

• des vab au pas de 15-16 ? ça existe ? pourquoi ce choix ?
Oui ça existe. Je suis en train de m'informer du côté des Chinois pour voir s'ils ont quelque chose à prix raisonnable.
L'idée du grand pas est de pouvoir atteindre des vitesses élevées lors des avances rapides (30m/min). C'est pas vraiment une nécessité, plutôt pour le fun 8-)
La résolution serait de 2.5µm avec les servo-moteurs que j'ai prévu d'utiliser (6400 positions par révolution).
 
31 Août 2016
363
- Portique fixe pour l'alu
#6
question du mec qui n'y connais rien, les pied ne devrais ils pas être tournés de 90°. pour moi n'y connaissant rien en usinage, l'inertie crée par le mouvement du plateau du Z suivant l'axe "X"serait mieux contré si les raidisseurs des poteaux se trouve dans cet axe, donc raidisseur dans l'axe du portique et non perpendiculaire.

n'y connaissant rien, se n'est qu'une base de réflexion autant pour l'avancé du projet que pour ma culture théorique de l'usinage.
 
24 Mai 2017
15
- Portique fixe pour l'alu
#7
Salut !

Projet intéressant ! j'ai quand même un doute sur les poteaux que je trouve bien faible..... J'ai hâte de voir la suite.

Par curiosité : tu as fais des simulations par éléments finis ? tu as des résultats de déformation ?
Oui j'ai fais quelques simulations par éléments finis.
Les analyses ont été faites avec une force de 1000N au bout de l'outil, qui se trouve à 180 mm sous la poutre, et la broche est totalement rigide.
Sur les images 2 et 3 ont voit la différence avec et sans les renforts dans le tube. Sans les renforts le tube devient plus flexible que les colonnes.

30m/min sur une si petite machine c'est completement inutil.
10m/min serait bien 20 serait déja extreme
Normallement le pas des vab est de 5-10-15-20-25.....jammais vu de 16.
Dans ton cas,avec des servos,un pas de 10 serait l'idéal.
Tu as sûrement raison, mais je me dit que ça mange pas de pain d'avoir un peu trop que pas assez.
Avec une VAB 1610 de 900m de long sur l'axe X (poutre), je suis limité par la vitesse critique de la VAB qui serait de 2000 rpm.

fea_1.JPG


fea_2.JPG


fea_3.JPG
 
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18 Septembre 2013
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SAVOIE
- Portique fixe pour l'alu
#10
A oui effectivement...

Ba ecoute ca m'a l'air vriament pas mal du tout cette conception. Juste une chose sur ton modele Wade, utiliser la table/meuble de la machine comme bati c'est pas top. Mais toi ton bati est tres bien car desolidariser de la table ou repose la machine. Il faudra neanmoins installer quelques pieds :)
 
16 Juin 2018
48
- Portique fixe pour l'alu
#11
Ah.... c'est une erreur classique des débutants qui font des simulations sur solidworks. (Sans aucun mépris on passe tous par là moi le premier)

Je m'explique :

Tu as fais ta simulation avec la liaison "solidaire" entre toute tes pièces, et ça provoque une erreur qui peut être monumentale sur des assemblages complexe (au hasard une cnc). La les pièces en contact sur le modèle reste toujours en contact, alors c'est très très très cool pour le temps de calcul mais c'est complètement faux pour un résultat précis.
En réalité tes pièces seront vissées donc il faut mettre cette contrainte dans solidworks et lui donner le couple de serrage. A ce moment là tu fais sauter la liaison solidaire et il va te faire bouger les pièces comme si elle était vissées. Et la le résultat et beaucoup plus fiable, même si ça reste un modèle mathématique très simplifié par rapport à la réalité.

Le truc c'est que si tu fais ça tu vas avoir un temps de calcul d'une semaine sur l'assemblage complet, donc il y a plein de techniques pour accélérer tout ça. Déjà ta cnc est symétrique ou à peu près donc tu peux lui dire de faire les calculs que sur la moitié. Ensuite ce qui marche le mieux c'est de découper ton gros problème en plusieurs petits pour augmenter la rapidité, axe par axe par exemple et ensuite tu additionnes tout les déplacements....


Je vais pas te faire un tuto c'est pas le but de ce forum mais garde juste en têtes que les valeurs que tu trouves sont très optimistes.

C'est un domaine de la mécanique qui est passionnante (à petite dose) et qui nécessite un peu de recul sur les résultats. C'est le problème des logiciels de CAO, ça donne presque toujours un résultat joli plein de couleurs qui claquent mais il est quasiment toujours faux si celui qui a lancé les simulation n'a pas travailler le sujet.

Pour approfondir tu as plein de tuto dans soldworks assez rapides et qui te permettront de refaire une simulation plus juste si tu as besoin.


Bon le paragraphe du mec chian est fini, beau boulot quand même :-D:wink:, le déformation ne sera pas aussi faible que celle du résultat (avec 1000N) mais la précision devrait être quand même bonne. Les efforts de coupe ne vont jamais aussi haut sur nos cnc.
 
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J'aime: xenobus
24 Mai 2017
15
- Portique fixe pour l'alu
#12
Excellente intervention, merci!

Je vais refaire une simulation avec des jonctions boulonnées sur les colonnes et comparer les résultats.
Je me suis bien douté que le modèle simplifié donnerait des résultats optimistes (ici ~25N/µm de rigidité),
c'est pourquoi je me suis dit on va diviser ça par 2 pour être un peu plus près de la réalité :-D
 
16 Juin 2018
48
- Portique fixe pour l'alu
#13
Un autre petit conseil :
Ta base est toute bleu puisque elle a une surface fixe sur tout le bas, c'est également très optimiste. En réalité même si ta cnc est posée bien à plat, la base va travailler et va ajouter quelques microns de défaut en plus. Ok c'est pas beaucoup mais quand on vise des rigidités pareil ça compte.

Modélise une pièce dessus et met une surface fixe sur cette pièce à l’endroit ou il y a la fraise, ça sera beaucoup plus juste. Laisse quelque mm entre la pièce et la fraise sinon il va te considérer ça comme une pièce unique. Tu aura comme ça la déformation de la base en plus.
 
24 Mai 2017
15
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#14
Modélise une pièce dessus et met une surface fixe sur cette pièce à l’endroit ou il y a la fraise, ça sera beaucoup plus juste. Laisse quelque mm entre la pièce et la fraise sinon il va te considérer ça comme une pièce unique. Tu aura comme ça la déformation de la base en plus.
Pas sûr de voir ce que tu proposes... Tu veux "suspendre" toute la machine à une pièce placée sur le lit?


Sinon, qu'est-ce qui vous semble préférable pour fixer les rails prismatiques sur la base:
- des trous taraudés dans la plaque en alu ;
- des trous traversants dans la plaque alu, et des écrous en T dans le profil alu en dessous ?
 
3 Mars 2010
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92
- Portique fixe pour l'alu
#15
Bonsoir,
quand je vois ces visualisations de déformations… ça m' hallucine toujours autant…
tu peux peut-être mettre en place une plaque qui reprendrait les pieds en totalité de la base à la poutre du portique (soudé, vissé…)
ça devrait bien rigidifier l'ensemble.
fea_2.JPG

si tu te sent tarauder 130 trous…
des écrous en T (mais il faudrait rainurer la table) seraient certainement moins fastidieux… c'est toi qui bosse :mrgreen:
d'ailleurs, pourquoi autant de points de fixation ? calcule au minimum de bridage de tes + petites pièces…