Projet d'une CNC: Phase 2, plusieurs questions sur l'étude

[s_Seb89]

Salut à tous et à toutes,

Voilà je réfléchis à me lancé dans la fabrication de ma toute première CNC (fraiseuse), je connais bien l'usinage de pièce à l'aide de machine conventionnel et CNC mais alors pas du tout la conception et la fabrication d'une CNC, c'est pour ça que je me suis inscrit sur ce forum qui fait office de référence pour moi

le but du projet

pouvoir réalisé les pièces qui sortent de ma tête, faire des essaies de conception tranquillement chez moi et être indépendant de l'atelier de mon travail pour de petit projet perso.
Et si on commençait un peu les chose sérieuse en commençant par le cahier des charge

Cahier des charges

Budget: pas de budget spécifique, mais le projet avancera en fonction de mes moyens, pareil pour la durée du projet, faisaint déjà pas mal d'heure au travail, de 44 à 50h par semaine, ça me laisse pas beaucoup de temps, donc le projet ça se fera sur une assez longue durée.

Usinage de matériaux: bois, plexi, pom, alu et idéalement un peu d'acier (je ferais surement deux études différentes de la machine, une pour l'usinage de tout les matériaux cités y compris l'acier, et une autre sans l'acier, je verrais ensuite ce que je choisis notamment en fonction du surcout éventuel)

Volume des pièces usinées XYZ: 600x600x80 mm

précision de déplacement des axes souhaité: inférieur à 0.02 mm, idéalement 0.01 mm ou inférieur (je ne veux pas de précision "batard" comme du 0.0125, je voudrais que ça soit un multiple ou un diviseur de 0.01 mm)

Avance max souhaité: 8 000 à 10 000 mm/min pour de l'alu, 2 500 à 4 000 mm/min pour de l'acier

Vitesse de rotation de la broche: pour l'acier de 1 000 à 10 000 tr/min pour de l'alu de 2 000 à 20 00tr/min

Diamètre maximal des pinces: je ne connais pas trop combien il existe de dimension pour la broche, mais, j'aimerai pouvoir utilisé des fraise jusqu'à un diamètre 18 ou 20 mm pour usiné dans de l'acier et jusqu'à 12 ou 14 mm pour le reste des matériaux.

option souhaité en plus, dans la mesure du réalisable: Changement d'outils automatique (environ 5 à 6 porte outil), plus un palpeur pour la longueur outils, et la possibilité d'avoir par la suite une table tournante (4ème axes)


voilà, c'était l'étape la plus facile et c'est maintenant que ça se corser, prochaine étapes, les études de la machine.

 

[s_Seb89]

Du coup maintenant on passe à l'étude de la machine

Dans le cas ou je voudrais usiner de l'acier, est il préférable de faire un chassis en acier, si oui quel procédé d'assemblage utilisé? Chassis soudé, vissé? À quoi faut il faire attention dans chacun des cas? dans le cas d'un chassis soudé, je m'inquiète pour le réglage de la géométrie.

J'ai pensé à mettre 4 rail de guidage pour ainsi que 2 moteurs pour l'axe X, est que ce que c'est superflus?

Pour la broche, qu'elle sont les diamètre de fraise qu'on peu utiliser?

 

[Momoclic]

Avec quatre rails sur un axe ça va créer des problèmes d’hyperstatique...
Les vitesses de rotation de broche que tu évoques sont quasis impossible sur une unique broche. Quel type de broche(s) as-tu choisi ?Ensuite quel type de machine envisages-tu ?

 

[s_Seb89]

Avec quatre rails sur un axe ça va créer des problèmes d’hyperstatique...
Les vitesses de rotation de broche que tu évoques sont quasis impossible sur une unique broche. Quel type de broche(s) as-tu choisi ?Ensuite quel type de machine envisages-tu ?

Il y aura des problème hyperstatique même en alignant les rails au centième?
Concernant la broche, je n'ai pas encore fait de choix, cependant pour de l'acier, il me faudrait pas mal de couple et la place de rotation de la broche est calculé en fonction de du diamètre et la matière des fraises que j'aimerais utilisé ainsi du matériaux à usiner, j'aimerais avoir ou faire une broche à changement d'outil rapide et capable d'accueillir des outils d'un diamètre de 20mm.

 

[vres]

précision de déplacement des axes souhaité: inférieur à 0.02 mm, idéalement 0.01 mm ou inférieur (je ne veux pas de précision "batard" comme du 0.0125, je voudrais que ça soit un multiple ou un diviseur de 0.01 mm)

Bonjour,
Je ne comprend pas, tu ne confond pas résolution et précision ? 0.0125 c'est mieux que 0.02 non ?et si tu réussis ta pièce a 0.0099851555 près tu la jettes

 

[s_Seb89]

Bonjour,
Je ne comprend pas, tu ne confond pas résolution et précision ? 0.0125 c'est mieux que 0.02 non ?et si tu réussis ta pièce a 0.0099851555 près tu la jettes

Oui c'est possible que j'ai confondu, , ce que je veux dire admettons que je veuille faire une cote de 35.98 si j'ai une résolution de 0.0125, la cnc à 2 possibilité de positionnement, à 35.975 mm ou à 35.9875 mm du coups elle va choisir la quelle de ces 2 mesures? je sais, je suis peut être tatillon, mais je préfère avoir une résolution de 0.01mm ou de 0.005mm

 

[Doctor_itchy]

pour respecter une répétabilité pareil il faut une masta machine , stable donc gros batis acier/fonte usiné dans la masse ou beton epoxy baleze , réctifiée et stablisé , avec une temperature d'atelier stable a 20° toute l'année et un réglage hyper précis de la géométrie , pour espéré une telle précision ( et réctification de la plupart des piece de guidage et portée des patin a bille et guide a bille ! )

 

[s_Seb89]

pour respecter une répétabilité pareil il faut une masta machine , stable donc gros batis acier/fonte usiné dans la masse ou beton epoxy baleze , réctifiée et stablisé , avec une temperature d'atelier stable a 20° toute l'année et un réglage hyper précis de la géométrie , pour espéré une telle précision ( et réctification de la plupart des piece de guidage et portée des patin a bille et guide a bille ! )

Oui, j'imagine bien qu'il faut une grande rigiditée, après au travail j'ai à disposition une planneuse 3000x600x600 mm en XYZ et une fraiseuse cnc 1050x530x630 mm en XYZ, je pourrais donc fabriquer des pièces précise.

 

[serge 91]

Bonjour,

0.01mm ou de 0.005mm

Tu veux fabriquer des cales étalon ?
En classe 2 sur 600 mm, c'est +/- 6 µm! (à 20°C)
La dilatation thermique,c'est 1/100 par mètre et par °C ( 600 mm à 20° l'hiver, à 30° l'été ,plus 6/100)
Et pas question d'acheter "chinois" le budget va exploser dans ces tolérances!

 

[bendu73]

Oui, j'imagine bien qu'il faut une grande rigiditée, après au travail j'ai à disposition une planneuse 3000x600x600 mm en XYZ et une fraiseuse cnc 1050x530x630 mm en XYZ, je pourrais donc fabriquer des pièces précise.

C'est tres bien que tu puisses faire des pieces precises a ton travail mais cela ne garantie pas qu'elles seront rigide ensuite sur ta machine.

On ne connait pas ton budget...
Par contre ton cahier des charges est digne d'une machine industriel a plusieurs dizaine de millier d'euros ca c'est sur !

La machine a tout faire on en reve tous, mais c'est compliquer.

 

[vres]

35.98 si j'ai une résolution de 0.0125, la cnc à 2 possibilité de positionnement, à 35.975 mm ou à 35.9875 mm

Si tu utilises des règles, tu peux espérer un positionnement précis, mais si tu utilises des moteurs Pas à Pas, il n'est pas précis a ce point, déjà par sa qualité de fabrication et aussi parce que le positionnement d'un moteur est plus ou moins souple en fonction de l'effort. A cela il faut rajouter les petits jeux, la flexibilité de la fraise ... donc tes 2.5 microns de différence ne seront pas visible sur ton usinage.

 

[arba]

Salut,
A mon avis tu devrais oublier le mot "acier" (comme matériau usinable), surtout si c'est ta première conception.
Ca complique énormément à tous les niveaux.

Oh et puis je vois que tu vis pas loin de chez moi, peut-être que tu pourras m'aider pour ma CNC avec les belles machines auxquelles tu as accès

 

[el patenteux]

A ce jour je crois que personne ici(ou ailleur) a déja vu une machinne usinnant bien ET le bois ET l'acier............c'est incompatible.
Si c'était possible les commercants se feraient un plaisir de nous en vendre.

 

[fred03800]

A ce jour je crois que personne ici(ou ailleur) a déja vu une machinne usinnant bien ET le bois ET l'acier............c'est incompatible.

heu... SI... tu dois même trouver cela dans les archives du forum ou de l'ex groupe de discutions cnc2005
Sur le Z il y a tout simplement 2 broches (une rapide Elte en er32 et une lente homeMade en sa40), pour le reste 2 tonnes en acier mécano soudé et rectifié....

Sur une CNC pouvant travailler l'acier et l'alu, je ne voix aucun probleme pour travailler le Bois, j'ai par exemple une broche rapide du commerce avec au cu un cône SA40. Après certes, les machines pour l'acier non souvent pas les courses et le dégagement adapter au travail des pièces en bois que l''on souhaite faire et c'est pour cela qu'il y a une gamme CNC bois de grande taille moins rigide et moins cher.
Si une machine pouvant plonger une fraise de 16mm de diamètre de 10mm dans l'acier alors cette même machine sera capable de faire une passe de 20mm avec une fraise de 20mm à grande vitesse, a condition d'avoir une broche rapide.

 

[Doctor_itchy]

le truc c'est surtout qu'il demande une machine tres précise et qui peu usiné dans l'acier , y as pas de secret pour ça il faut un batis tres rigide et lourd (vibration , déformation ) et une piece/local a une temperature fixe toute l'année ! , a moins que je n'ais pas tout suivis dans sa demande

 

[el patenteux]

heu... SI... tu dois même trouver cela dans les archives du forum ou de l'ex groupe de discutions cnc2005
Sur le Z il y a tout simplement 2 broches (une rapide Elte en er32 et une lente homeMade en sa40), pour le reste 2 tonnes en acier mécano soudé et rectifié....

Sur une CNC pouvant travailler l'acier et l'alu, je ne voix aucun probleme pour travailler le Bois, j'ai par exemple une broche rapide du commerce avec au cu un cône SA40. Après certes, les machines pour l'acier non souvent pas les courses et le dégagement adapter au travail des pièces en bois que l''on souhaite faire et c'est pour cela qu'il y a une gamme CNC bois de grande taille moins rigide et moins cher.
Si une machine pouvant plonger une fraise de 16mm de diamètre de 10mm dans l'acier alors cette même machine sera capable de faire une passe de 20mm avec une fraise de 20mm à grande vitesse, a condition d'avoir une broche rapide.

Et ta machine de 2 tonnes en acier elle avance a quelle vitesse?

 

[fred03800]

Aucun chiffre en tête, mais pour l'avoir vu travailler bien assez vite et même dans le bois , motorisation des axes en DC

Je viens de vérifier, les photos de cette machine ne sont plus sur le forum, dommage à l'époque l'ambiance de quelque membre du forum avait fait fuir le concepteur (une bonne dizaine d'année).

 

[Jmr06]

Bonjour à tous.
Une précision de 1/100 ème, pour moi cela ne veut pas dire grand chose : il faut préciser sur quelle distance. Si c'est pour usiner un logement de roulement de phi20, c'est une chose. Tenir une cote de 500,00 mm, c'en est une autre.
Si on veut vraiment le centième, une solution est de faire comme en traditionnel : on mesure la pièce avant la dernière passe, et on ajuste la passe de finition en fonction. Je n'ai jamais vu faire ainsi sur une CNC, mais je ne vois pas pourquoi on ne pourrait pas faire ainsi dans les rares cas où on a vraiment besoin de tenir une cote à quelques centièmes.

Je pense qu'on parle souvent de résolution et de répétitivité en utilisant de manière impropre le terme de précision.
La répétitivité, c'est vraiment important à mon avis parce que c'est ce qui permet de maitriser ce qu'on fait.
Une répétitivité de 1/100 ème est dificile à obtenir, il faut des vis à billes sans jeu et une bonne raideur d'ensemble. Si on veut une résolution de 1/100 ème et qu'on utilise des moteurs pas à pas, on n'obtiendra pas la vitesse d'avance souhaitée. Avec les performances des moteurs pas à pas, il y a un compromis à déterminer, on ne peut pas tout avoir. Il faudrait passer à du servo, donc à une autre gamme de prix.

Qu'est ce qui est envisagé pour la broche ? Des pinces en diamètre 20, (donc er32 ?) c'est déjà conséquent. Et avec changement d'outil, on va vers des coûts importants. A mon humble avis, il faut d'abort savoir ce qui est envisagé pour la broche avant de parler du reste de la machine, car tout en dépend.

JMR

 

[s_Seb89]

bonjour, et merci à tous pour vos réponse et de votre intérêt, je vais essayer de répondre à tous.

Tu veux fabriquer des cales étalon ?

non je ne veux pas forcément fabriquer des cales étalon, mais maintenant que tu en as parlé…, non plus sérieusement, je ne sais pas quel genre de pièces je serais amener à faire sur cette machine, je pense faire aussi bien de la découpe de tôle que du fraisage de pièces moyenne (environ 200 mm, peut être moins, peut être plus) je veux "juste" une machine la plus précise et la plus rigide possible, après j'ai bien conscience qu'il y aura un surcout, le tout est de savoir combien.

C'est très bien que tu puisses faire des pièces précises a ton travail mais cela ne garantie pas qu'elles seront rigide ensuite sur ta machine.

On ne connait pas ton budget...
Par contre ton cahier des charges est digne d'une machine industriel a plusieurs dizaine de millier d'euros ca c'est sur !

La machine a tout faire on en rêve tous, mais c'est compliquer.

oui, tu as totalement raison, d'ailleur c'est ce qui me donne des cauchemars, il faut trouver le bon compromis, rigidité/poid, une machine trop légère risque de ne pas être assez rigide et de vibrer, tant dis qu'une machine trop lourd, va engendre plus d'inertie, plus d'effort sur les moteurs, donc prévoir des moteur plus gros, et la encore plus de poids et un cout qui s'envole, d'ailleur concernant le budget, comme dit plus haut, j'en ai pas fixé, c'est un projet qui prendra son temps pour avoir le matériel qui s'impose pour remplir mes exigences

Si tu utilises des règles, tu peux espérer un positionnement précis, mais si tu utilises des moteurs Pas à Pas, il n'est pas précis a ce point, déjà par sa qualité de fabrication et aussi parce que le positionnement d'un moteur est plus ou moins souple en fonction de l'effort. A cela il faut rajouter les petits jeux, la flexibilité de la fraise ... donc tes 2.5 microns de différence ne seront pas visible sur ton usinage.

D'accord, ou trouver ces règles, et combien ça vaut? sinon, avec des servomoteur? bon je sais qu'il y a toujours un peu de jeu, mais ça c'est pas possible de corriger ça directement de façon logicielle?

Salut,
A mon avis tu devrais oublier le mot "acier" (comme matériau usinable), surtout si c'est ta première conception.
Ca complique énormément à tous les niveaux.

Oh et puis je vois que tu vis pas loin de chez moi, peut-être que tu pourras m'aider pour ma CNC avec les belles machines auxquelles tu as accès

mon but est de visée l'usinage de l'acier, mais si j'y arrive pas au premier essai, c'est pas grave, je réessairais autrement, au passage, jolie conception pour ta cnc, faudra m'expliquer comment tu fais tes simulation statique

A ce jour je crois que personne ici(ou ailleur) a déja vu une machinne usinnant bien ET le bois ET l'acier............c'est incompatible.
Si c'était possible les commercants se feraient un plaisir de nous en vendre.

Ah et qu'est ce qui est incompatible? se sont les avances? la vitesse de rotation de la broche? c'est vrai que je n'ai pas regarder les vitesses de coupe pour le bois

heu... SI... tu dois même trouver cela dans les archives du forum ou de l'ex groupe de discutions cnc2005
Sur le Z il y a tout simplement 2 broches (une rapide Elte en er32 et une lente homeMade en sa40), pour le reste 2 tonnes en acier mécano soudé et rectifié....

Merci pour l'idée de la double broche, je vais me renseigner, par contre 2 tonnes pour une cnc homemade, c'est énorne, j'espère que ça sera possible de la faire plus légère

le truc c'est surtout qu'il demande une machine très précise et qui peu usiné dans l'acier , y as pas de secret pour ça il faut un batis tres rigide et lourd (vibration , déformation ) et une pièce/local a une température fixe toute l'année !, à moins que je n'ai pas tout suivis dans sa demande

Je sais, faut de de la rigidité, mais les avances et les profondeur de passes sont très importante aussi, pour les pièces les plus précises ne seront pas très grande (inférieure à 100 - 120 mm).

 

[s_Seb89]

Bonjour à tous.
Une précision de 1/100 ème, pour moi cela ne veut pas dire grand chose : il faut préciser sur quelle distance. Si c'est pour usiner un logement de roulement de phi20, c'est une chose. Tenir une cote de 500,00 mm, c'en est une autre.
Si on veut vraiment le centième, une solution est de faire comme en traditionnel : on mesure la pièce avant la dernière passe, et on ajuste la passe de finition en fonction. Je n'ai jamais vu faire ainsi sur une CNC, mais je ne vois pas pourquoi on ne pourrait pas faire ainsi dans les rares cas où on a vraiment besoin de tenir une cote à quelques centièmes.

Merci pour tes remarques, comme tu l'as bien deviné, dans le cas de cotes précise, je fais des passes d'ébauches, une passe de semi-finition, je mesure la côte et j'ajuste, bon après c'est vraiment pour de cotes précises, inférieure à 0.02mm. dans un ancien travail, on m'avait demander de tourner des jauges de diamètre 20 à 28 mm en acier trempé avec une tolérance à plus ou moins 0,0015 mm (donc 0.003), je vous raconte pas le bordel.

Je pense qu'on parle souvent de résolution et de répétitivité en utilisant de manière impropre le terme de précision.
La répétitivité, c'est vraiment important à mon avis parce que c'est ce qui permet de maitriser ce qu'on fait.
Une répétitivité de 1/100 ème est dificile à obtenir, il faut des vis à billes sans jeu et une bonne raideur d'ensemble. Si on veut une résolution de 1/100 ème et qu'on utilise des moteurs pas à pas, on n'obtiendra pas la vitesse d'avance souhaitée. Avec les performances des moteurs pas à pas, il y a un compromis à déterminer, on ne peut pas tout avoir. Il faudrait passer à du servo, donc à une autre gamme de prix.

C'est possible que j'ai pas utilisé les bon termes, oui je suis entrain de regarder les différence de prix, dans les servo, il y des chose à prendre en compte? à évité?

Qu'est ce qui est envisagé pour la broche ? Des pinces en diamètre 20, (donc er32 ?) c'est déjà conséquent. Et avec changement d'outil, on va vers des coûts importants. A mon humble avis, il faut d'abort savoir ce qui est envisagé pour la broche avant de parler du reste de la machine, car tout en dépend.

je sais pas trop, mais la plupart des broches que j'ai vu sur les cnc du forum me paraisse un peu légère pour de l'acier, je m'inquiète surtout pour la rigidité.

 

[bendu73]

Franchement sans budget precis moi je ne sais pas comment t'aider...

Avec tes attentes moi je te conseil de regarder une machine cn d'occasion, une vieille fraiseuse des annee 80/90. Pour 4000€ tu peux en trouver qui fonctionne parfaitement et a 2000€ il suffit de faire un retrofit. Ensuite tu ajoutes une broche HF pour travailler les plastique, bois etc... La au moins tu as rigidite et precision et ca te coutera surement moins cher que la machine dementiel decrite en cdcf.
Voir ce pote pour l'ajout d'une broche HF sur une vieille becane retrofitee :
https://www.usinages.com/threads/3-cylindres-en-ligne-15cc.97391/page-11

 

[Jmr06]

ou trouver ces règles, et combien ça vaut?

Il y a ce genre de règles.
https://m.fr.aliexpress.com/item/17...ZVf&aff_short_key=UneMJZVf&aff_platform=msite
Résolution 5 microns, ou avec un petit surcout 1 micron. On peut utiliser la visu, mais on peut aussi relier ces règles sur une commande/contrôle. Pour le contrôle en boucle fermée, je ne sais pas.

sur les cnc du forum me paraisse un peu légère pour de l'acier

Comme beaucoup ici, je pense qu'il est difficile d'avoir une broche parfaitement adaptée à la fois pour l'acier et pour le bois ou le plasique. Mais on n'est pas obligé de toujours fraiser dans les conditions parfaites. Avec ma 7045 bien adaptée pour l'acier, je fraise aussi dans du plastique même si ce n'est pas dans les conditions optimales. Réciproquement, avec une broche hf, on peut usiner de l'acier avec de petites fraises. On doit donc définir ce qu'on usinera en priorité, choisir la broche en fonction et s'adapter dans le rares cas où on doit usiner d'autres matières.
Mais bien sûr, l'idéal est d'avoir 2 broches, une rapide à faible couple, une lente à fort couple. Mais cela augmente significativement le coût, du faite de la broche en plus bien sûr, mais aussi à cause de la complication de la machine.

je te conseil de regarder une machine cn d'occasion,

Bien sûr, c'est la solution la plus raisonnable, mais est-on toujours raisonnable ?
Et puis, il y a peut-être un problème de place et de poids pour acquérir ce type de machine.

 

[Doctor_itchy]

sinon tu peu faire deux machine , une rapide , grande (dans ce cas on peu viser 1.5metre sur 1metre voir plus) pour un usinage de bois et autre avec une précision toute relative un chassis acier mécano souder et du pas a pas et avoir une machine cn retrofitée ou une bonne fraiseuse convertie , course plus petite mais plus précise et stable pour les piece en acier avec du servo et pourquoi pas des visu 1micron , seule chose les course seront plus faible ( 300*200mm par exemple , avec un z de 200 a 300mm )

 

[bendu73]

Bien sûr, c'est la solution la plus raisonnable, mais est-on toujours raisonnable ?
Et puis, il y a peut-être un problème de place et de poids pour acquérir ce type de machine.

A partir du moment ou tu veux une telle machine avec une telle precision... tu as de la place !

Tu dis toujours pas ton budget et pourtant cela me semble indispensable pour t'aider.

 

[arba]

Si tu tiens vraiment à usiner de l'acier (de manière limitée), je partirais sur un design qui ressemble à celui-là.
2 pièces: base + portique, moulées en époxy-granite. ~600kg pour 500x500x200mm de courses.
Prévoir ~8000€ de budget avec broche adaptée et servomoteurs...

 

[Jmr06]

à usiner de l'acier (de manière limitée)

Pourquoi de manière limité pour l'acier ? Il me semble que ce type de bâti, avec des rails de 20 à forte précharge est parfaitement adapté pour usiner de manière régulière de l'acier.
Après, c'est au niveau de la broche que cela se joue. Et ce constructeur propose bien 2 types de broches, une rapide (40000tr/mn !) et une lente à fort couple pour l'acier. Bon cette dernière, entraînée par un servomoteur, monte tout même à 8000 tr/mn, cela permet d'usiner correctement tout type de matériaux. Je n'imagine pas trop le prix d'une telle broche, mais ce ne doit pas être à la porté d'un amateur.

Personnelement, c'est la géométrie de bâti que je préfère, elle me semble bien adaptée à un amateur pour avoir aisément une structure rigide.
Quant au matériau de construction, je pense que cela doit se faire en fonction de l'expérience et des moyens à la disposition de celui qui fabrique. Pour moi, ce serai en plaques et profils d'acier usinés et assemblés par boulonnage. Mais c'est parceque j'ai déjà une fraiseuse, que je soude très mal et que le béton époxy me fait peur ...

 

[arba]

Ca reste une machine catégorie poids plume. Elle sera pas mal limitée au niveau de la vitesse d'usinage dans l'acier.
La broche 8k rpm que tu mentionnes coute 8000€ avec l'axe Z (j'avais demandé la liste de prix).

Un gars sur le forum allemand cncecke.de avait construit une machine similaire, et le résultat dans l'acier était pas vraiment à la hauteur de ses attentes (il avait aussi fait une erreur au niveau de la conception en n'espaçant pas assez les 2 rails du portique). Au final il a fait une version 2 qui pèse 6 tonnes . A voir ici:

 

[el patenteux]

Peut-on voir l'ensemble de cette formidable machine pour le bien de la communauté?

 

[arba]

Malheureusement non. Je lui avais demandé mais il m'a répondu qu'il a vendu le design et qu'il ne pouvait pas donner de détails...

 

[bendu73]

Il n'y a pas de photo de la machine ??
moi aussi j'aimerais bien voir a quoi cela ressemble !