Projet CNC 3 axes

[Polymeca_31]

Bonjour,
je veux me lancer dans la conception d'une fraiseuse CNC. J'aimerais avoir la possibilité d'usiner de l'aluminium sans problème mais, je ne connais pas trop le domaine électrique. J'aurais besoin de savoir les caractéristiques (puissance,..) de mes moteurs pas à pas d'axes et le moteur de broche. J'aimerais satisfaire les conditions suivantes:
- diamètre d'outil max.: 16mm
- outils HSS
- profondeur de passes: 2-4mm

Pour les avances, je ne sais pas trop mais le plus vite possible

Ma fraiseuse sera de ce type là, entièrement dessinée sur Inventor.
j'espère que vous pourrez m'aider car avant de démarrer la conception, il me faut connaitre les moteurs que je dois acheter. Si vous connaissez des adresses de vendeur aussi, je suis preneur.

Merci d'avance pour votre aide.
Salutations.

 

[PCB5]

Bonjour ,
d"ou vient la photo?
L'avance des vis a bille de 16mm est souvent 5mm (TR1605), ce qui est parfait pour des deplacements rapides tout en conservant un bon couple et precision (400pas sur 5mm = presque 1/100 de precision).
Les moteurs NEMA32 existent jusqu'a 3N.m ce qui est deja enorme. Des moteurs plus gros necessiteront des drivers et alimentations infiniment plus couteuses.
Je te conseille une construction la plus lourde possible (absorption des efforts et des vibrations). Pour la precision des mouvements , pas la peine de faire mieux que 1/100 (les autres sources d'imprecision tels que torsion sous l'effort ou vibration sont bien plus importantes).

Donc du 1/2 pas au niveau des moteurs serait parfait avec 5mm / tour sur les vis a bille.

pour les moteurs , les NEMA32 que j'utilise font 3.5A / 3N.m . Ce sont des double stack (long).

A tu un tour et une fraiseur manuelle pour t'aider dans cette construction ?

 

[victorjung]

je vais suivre ce sujet, parceque je suis entrain de réfléchir à la mienne et je vois aussi quelque chose du genre.
qu'as tu choisis pour driver tes moteurs pcb5?

 

[PCB5]

Je les fabriques depuis longtemps.
http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=221296385833&ssPageName=STRK:MESELX:IT&_trksid=p3984.m1555.l2649


Ce sont des 3.5A/phase . Je les utilises en 1/2 pas . Apres avoir longtemps utilisé 1/16 puis 1/8.
Sur mes equipements (fraiseuse 3mm/tour et laser 2.5tour/pouce) le demi pas me permet des deplacements rapides sa,s envoyer des dizaine de Khz d'impulsion .
Je pense que les pilotes de moteur PWM sont bien plys performants <10Khz de frequence de pas.il faut que la frequence de pas soit < à la frequence PWM (qui doit entre 100Khz si je me souvient.

Je suis tres content de mon systeme , aucun probleme sauf le couple qui parfois me parait jamais assez , en même temps un couple moderé des moteurs permet de proteger les esquipements en cas de blocage ou fausse maneuvre.

Les nema32 sont plus puissants mais plus cher et surtout , je ne saurais pas fabriquer mon electronique au dela de 3.5A xar on sort des puces tout integré .

Je suis pour les moteurs bipolaire en tout cas, les unipolaires utilisent 2 bobines separes au lieu d'une.

 

[victorjung]

c'est toi qui a réalisé cette carte sur ebay? ou tu veux dire que tu ne les fabriques plus depuis longtemps?

 

[axe55]

Je vais jouer le mauvais oiseau, mais une machine de cette conception ne pourra jamais tenir des passes de 4 mm dans l'alu avec une fraise de 16 mm, la rigidité n'est pas au rendez vous,. Une fraise de 16mm veut dire de suite grosse broche, très grosse broche donc très lourde.
Il y a sur le forum un post qui explique tout ce qu'il faut tenir compte avant de se lancer dans la conception.

 

[duredetrouverunpseudo]

J'aurais besoin de savoir les caractéristiques (puissance,..) de mes moteurs pas à pas d'axes et le moteur de broche. J'aimerais satisfaire les conditions suivantes:

Choisir les moteurs, alors que l'on ne sait même pas si tu va être en vis a bille, vis trapézoïdal, tige fileté, le poid des éléments a déplacer, ....

Beaucoup plus logique de concevoir sa mécanique et une fois les rendements de transmission, la masse, les frottements et les vitesses a atteindre, la tu peut choisir ton moteur.

Ma fraiseuse sera de ce type là,

Pour usiner de l'aluminium, le plus vite possible avec des passes profondes, il y a, a mon avis beaucoup de point a revoir.

Les rails de guidages n'ont supportés, qui vont accuser une déformation sous les efforts de fraisages par exemple

Se méfier des vidéos publicitaires qui traîne sur Youtube, loin de la réalité pour certaine.

 

[PCB5]

Je les fabrique depuis longtemps, je n'utilise que cela et je les conseille.
Par contre le prix est elevé , mais etant le concepteur et utilisateur, je peux dire que j'ai fait ce qui me semblait le mieux:
-optocoupleurs 10Mhz HPCL2630
-Trigger sur les signaux d'horloge apres les optocupleurs(NC7SZ)
-Trigger compatible TTL avant les optocupleurs
-PCB 4 couches entierement plan de masse
-Une couche de cuivre complete pour l'alimentation 5V des puces moteur
-Voyant de zero directement connectes aux sequenceur des puces moteur ainsi pas de saut de pas qui puisse ne pas se voir!

Je les farique depuis longtemps et encore pour longtemps!

Ma recherche est de faire une autre en plus pour la gamme des moteurs NEMA32 et plus.
Ce serait tres original : alimentation directe par 220V ! Donc economie sur l'alimentation et possibilite de monter à 7A mais aussi 10A 15A etc.
Par contre , je pense qu'il faudrait une autre post sur mon sujet car on sort du sujet original de ce post!!

 

[PCB5]

A ca c'est sur , J'ai une fraiseuse manuelle de 110Kg au moins et je peux dire que des passes de 1mm sont deja limites . La moindre vibration se traduit immediatement par des bruits epouvantables et des vibration encore plus forte. Alors sur une machine CN avec une portée plus grande, vue la precision plus grande et la grande vitesse de broche, 1mm devrait être possible aussi , avec une meilleur qualité , mais probablement pas 4mm!

 

[Polymeca_31]

Merci beaucoup pour vos réponses ! Au niveau de l'usinage, je possède une fraiseuse 3axes et un petit tour 102. Je vais utiliser des vis à billes pour le déplacement de mes axes. Des passes de 2mm me suffiront dans l'aluminium. Si j'ai bien compris, les moteurs d'axes n'ont pas besoin d'être très puissant.

Cela me donnerait : moteur d'axes : 3N/m
Vis à billes diamètre 16mm avec pas de 0.5

Pour la broche que me conseillez-vous ? 2,2kw, 3kw ou plus ?

 

[duredetrouverunpseudo]

Si j'ai bien compris, les moteurs d'axes n'ont pas besoin d'être très puissant.

Cela me donnerait : moteur d'axes : 3N/m
Vis à billes diamètre 16mm avec pas de 0.5

On avance un peut.

Glissière a bille ? Axe rond non supporté, axe rond supporté, rail ?

Un moteur sa ne se choisit pas au pif ou mettre le même que son copain.

Ou tu a de la chance et sa suffit
Ou ton moteur est trop faible et tu dois en racheter un autre
Ou ton moteur et surdimensionné et tu a payer plus chère pour rien.

Tu comprend mieux l'importance de nous en dire un peut plus sur ta machine ?

 

[Polymeca_31]

Oui merci,
Alors pour ma machine, je veux:

- usiner facilement de l'aluminium avec une fraise de maximum 10mm en HSS pour ne pas avoir besoin d'une grande broche
- profondeur de passe : 2mm
- avances: le plus possible

Elle sera faite avec :

- vis à billes sur les 3 axes de 16mm de diamètre
- coulisses avec douilles à billes

Voilà, comme je suis pas fort en électricité, j'aurais besoin de votre aide pour choisir mes moteurs d'axes et choisir une broche. Également des adresses de vendeurs.

J'espère que c'est plus clair.
Salutations

 

[axe55]

Polymeca,

Personne ne pourra te conseiller tant que ta mécanique ne sera pas PARFAITEMENT définie.
Les moteurs d'axes seront calculés en fonction des masses à déplacer et l'effort max de coupe. De la suivront les drivers des moteurs.
Pour la broche, 2.2 KW suffit amplement pour l'alu. Moi avec 1,5 kw et une fraise de 6 je prends un bon mm, mais la machine n'a rien à voir avec ce que tu envisage.

 

[Polymeca_31]

Que pensez-vous d'une architecture de ce type ? je l'ai dessinée sur inventor ? Douille de guidage à bille (axe de 20mm).

 

[J-Max]

Bonjour,

Je doute que cette structure et ces guidages puissent convenir pour l'usinage régulier d'aluminium.
Pour conduire régulièrement ces usinages, il faut une machine et des guidages bien plus robustes.
La structure que tu montre est capable d'usiner régulièrement des matières pas trop dures,
telles que de la mousse, du plastique, du MDF, ou des bois tant qu'ils ne sont pas trop durs.
Éventuellement on pourrait imaginer grattouiller patiemment un peu d'aluminium
de temps en temps avec des passes très modestes, mais ce n'est clairement pas la vocation d'une telle machine.
Même s'il existe des aluminiums plus ou moins durs et plus ou moins faciles à usiner.

Tenter d'usiner régulièrement de l'aluminium avec des rails non supportés ou une machine inadaptée
conduira sans doute à une usure rapide des guidages et de la transmission,
et forcément une prise de jeu accentuant tous les problèmes précédents.

Peut-être serait-il bon d'aller voir chez un constructeur de machines,
le type d'architecture et de guidages qu'il utilise sur ses CNC dédiées au travail de l'aluminium et de s'en inspirer.
Les BZT PFU-S peuvent en être un exemple.
Sinon il existe aussi des exemples de réalisations de membres qui peuvent faire école.

++JM

 

[el patenteu]

Meme malgré les courses relativement courtes les rails non supporter pour usinner de l'alu ont oublie ca!
Pourquoi est-ce qu'ont doit ENCORE apres autant d'années répété ca?

 

[J-Max]

Bonsoir,

Il faut envisager qu'il y a aussi des débutants, qui on aussi droit à l'indulgence.

++JM

 

[PCB5]

Y'a pas de probleme. La machine que tu presentais au debut etait tres belle . Tout est possible avec un peu de patience.

 

[el patenteu]

''belle'' n'est pas une qualité sur laquel ont se base pour contruire une cn.

 

[carlos78]

Pour illustrer les propos : Avec 2 arbres de 20mm de 600mm de long et distants de 100mm, supposés encastrés, un équipement en Z de 15Kg, un effort de coupe de 15DaN (ce n'est pas énorme) appliqué à 100mm en avant et 200mm plus bas : La distance entre les 2 arbres aurait tendance a augmenter de presque 0.3mm.
Dans la réalité, cet écart d'entraxe est empèché par les patins de la platine en Y (qui ne vont pas apprécié du tout cette effort lié à la déformation), mais il indique l'extrême souplesse de ces axes non supportés. Sans aucun effort, ils prennent déja 0.05mm de flèche sur 1m de longueur ...

On peut utiliser des arbres non supportés, mais il faut alors augmenter le diamètre ...

Carlos78

 

[Karmicael]

Salut,

Bien sur qu'il est possible d'usiner avec des guides non supportés (et pas rails... comme tu le dis el patenteu). Les rectifieuses de culasse avec des tourteaux de 150 en SA40 et je ne sais combien de pastilles sont couramment équipées comme cela.

Tout dépend du diamètres des guidages ronds, de la tenue des fixations à chaque extrémités des guidages, de la profondeur de l'emmanchement du guide rond dans son support, de la matière de la douille qui "translate" sur le guide, du réglage des jeux de ces dernières etc...

C'est sur que les douilles à billes chinoises type LM30UU prennent du jeu en peu de temps et comme il n'est pas réglable il y aura des vibrations. Par contre la référence LM30UUAJ donne la possibilité de les régler.

Après ces cochonneries de douilles chinoises, le mieux est d'avoir des bagues en laiton ou en bronze, fendues, de manière à régler le jeu. Et la si tout est proportionné, étudié comme il faut, les guidages ronds remplissent la même fonction que des rails prismatiques. Je dirais même en mieux, car les guidages prismatiques ne sont pas réglables...

 

[Karmicael]

A carlos78,

Je pense que ta simulation logicielle est erronée. Tu dis supposés encastrés, oui mais de combien ? Prends le cas d'un arbre en 800 mm mais avec une profondeur d'encastrement de 100 mm dans chaqu'un de ses supports. (donc 200mm de perdu, longueur disponible sur l'arbre de 600)

Et bien dans la pratique, il ni a pas la même flexion sur les 600 mm de longueur de l'arbre. la profondeur de l'encastrement (moi je dis emmanchement) va jouer sur la rigidité de l'arbre.
Un encastrement de 20 mm donne moins de rigidité au guidage qu'un encastrement de 100mm, même si le support est parfaitement rigide.

De plus carlos78, qu'elle est la dureté de la matière des arbres que tu as prise en compte dans le logiciel de calculs des déformations ?

 

[J-Max]

Bonjour,

Inutile de polémiquer à mort les amis, déjà on entre dans les querelles d'experts (si rigoureusement argumentées),
qui, en dehors de l'étude d'un cas concret sont peu pertinentes. (cf. emmanchement indéfini)
Par ailleurs, pensez-vous réellement qu'il y ait un intérêt en rapport avec la question posée au départ ?
D'autant plus que nos réponses n'ont déjà pas soutenu l'intérêt de notre malheureux débutant qui est déjà parti...

++JM

 

[carlos78]

... On peut utiliser des arbres non supportés, mais il faut alors augmenter le diamètre ...

... Bien sur qu'il est possible d'usiner avec des guides non supportés ... Tout dépend du diamètres des guidages ronds, de la tenue des fixations à chaque extrémités des guidages, de la profondeur de l'emmanchement du guide rond dans son support, de la matière de la douille qui "translate" sur le guide, du réglage des jeux de ces dernières etc...

Je crois qu'on dit pratiquement la même chose. Pour ma part, Il n'y a aucune polémique.

Si Polymeca_31 veut toujours utiliser des arbres non soutenus : J'ai regardé qu'avec les mêmes hypothèses de charge, mais cette fois-ci avec un arbre de 40mm, la déformation chute à moins de 0.01mm. Ce qui est plutot sympathique.
Comme quoi (même si je continue à ne pas préconiser l'utilisation des arbres non soutenus sur nos petites machines) un montage de ceux-ci reste possible mais en augmentant effectivement suffisamment le diamètre.

Carlos78

 

[Karmicael]

oui on dit la même chose.

On polémique un peu mais sa donne des pistes à suivre aussi pour Polymeca_31. Le montage avec des axes ronds est plus facile à mettre en œuvre que les rails prismatiques, moins cher, la géométrie de la machine est ajustable facilement, possibilité de patins avec jeux réglables... si correctement dimensionné, ça peut être une bonne alternative, surement meilleure que les rails ronds supportés déjà tout de travers avant même qu'ils ne soient livrés. (type SBRUU)
Mais il y a des inconvénients, comme les frottements en translation beaucoup plus élevés qu'avec des rails. Il faut simplement prévoir des moteurs un peu plus puissants, ainsi qu'une lubrification des douilles laiton ou bronze avec de l'huile plutôt que de la graisse, etc...

 

[el patenteu]

Oui d'accord,les rails non supporter peuvent le faire.
Cependant sans logiciel de calcul ca deviens tres laborieux de bien évaluer le bon diametre et surtout la portée MAXIMUM qui elle aura toujours tendance avouloir
''s'étiré'' selon les envies de course plus longue du concepteur.
Outre la flexion,il y a un effet de torsionnement engendré par l'axe z sur les rails en x,et cet effet est plutot difficil a bien évaluer pour les amateurs
comme moi.
Je l'sais maintenant par expérience sur un tour a bois que je m'étais fabriquer il y a quelque années.
Les 2 rails (tige) ne s'entraident pas du tout sur ce point,au contraire c'est comme si l'un deviens le point de pivot de l'autre.
Ayant tres peu de moyens pour calculer ces forces et déformation jy vais donc avec le choix le plus logique,SUPPORTER LES RAILS.

Fred

 

[Karmicael]

Que tu calcules la déformation d'un guidage rond ou que tu calcules la déformation du support de ton rail prismatique el patenteu , il y aura tout de même un calcul de déformation à faire... Ou pas...

Ce rail, il va falloir le poser sur un support suffisamment rigide... lui aussi soumis à déformations. C'est pas le rail prismatique qui donne la rigidité, loin de là, et d'ailleurs ce n'est pas son rôle.

 

[el patenteu]

Ma solution .....upn de 200mmX 70mm en acier....les calculs je laisse ca aux pro.

 

[Polymeca_31]

Merci pour vos réponses. Effectivement les rails non supportés c'est pas le top. J'ai appris à faire des calculs relativement complexes sur Autodesk Inventor. Je vais donc repartir à la base. Je vais commencer par un châssis en profilés aluminium. Je vous montrerais d'ici sa conception 3D.
Salutations

 

[Polymeca_31]

Que pensez-vous des profilés Kanya pour le châssis ?