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Projet en cours ... Grandes dimensions : Elle bouge !

L
Lezard
Apprenti
8 Décembre 2015
238
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonsoir à tous,

J'ai entamé il y a déjà quelques mois la construction d'une machine d'assez grandes dimensions, destinée à usiner des matériaux tendres, du bois, voir de l'alu. Les courses utiles sont de 3400 x 1900 x 1300. J'ai prévu d'utiliser des guidages prismatiques sur les 3 axes, avec des crémaillères sur les axes X et Y et une VAB sur le Z. La motorisation sera faite avec des servos et des réducteurs sur les axes X et Y, un servo et une transmission par poulie sur le Z.

L'objectif est d'usiner des préformes de moule en volume, pour la réalisation de moules composites. J'ai donc besoin d'une précision moyenne, de vitesses d'avance assez importantes, et d'une bonne rigidité pour pouvoir envisager de l'usinage 3D dans des conditions correctes.

Ci-dessous une 3D vue de la machine, il manque encore pas mal de détails, mais cela donne une idée d'ensemble :


A ce stade, j'ai presque terminé la fabrication des éléments mécano-soudés :
- un treillis d'IPE 100 soudé, fixé et scellé au sol
- deux chassis en tôle de 5mm et tubes de 140 x 3, le tout soudé, et boulonné sur le treillis
- deux poutres X : tubes de 150x150x10, boulonnés sur les châssis
- une poutre Y en tôles de 4 et plats de 40x15 : j'ai reconstitué une poutre de 400x200 avec des raidisseurs ajourés, et soudé des plats qui seront usinés pour recevoir les guidages et la crémaillère
- d'une poutre Z en tube de 150x150x4, avec des plats de 40x15 idem
- les chariots X et Y sont réalisés en plaques de 15 mm, découpées et soudées.

Le tout est assez massif...

Bref, la question que je me pose pour l'instant : j'ai prévu de faire stabiliser les chariots ainsi que les poutres Y et Z avant d'usiner les portées des guidages. Est-il à votre avis important de faire stabiliser aussi les 2 châssis ? Le budget est assez contraint, et j'hésite donc entre la sécurité (?) et le désir de ne pas trop dépenser sans gain évident : chaque chassis pèse pas loin de 500 kg, le coût du traitement et du transport s'envole ...

Le châssis en cours de soudage :



La poutre Y :



En vous remerciant pour vos avis éclairés :-D

GA v27 rendering.png


IMG_20170606_124204.jpg


20170815_194602.jpg
 
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chabercha
chabercha
Compagnon
9 Janvier 2009
9 790
FR-84 Cavaillon
Bonsoir
Sacré projet, pas vraiment habituel dans les dimensions, un peu étonné par le poste à souder par rapport au projet.
A+Bernard
 
L
Lezard
Apprenti
8 Décembre 2015
238
  • Auteur de la discussion
  • #4
Bonsoir,

... un peu étonné par le poste à souder par rapport au projet.
A+Bernard
Ben oui... En fait j'ai grillé les deux postes qui sont en photo, avant de m'équiper de qq chose d'un peu plus sérieux. J'ai au passage acquis un vrai respect pour la notion de 'facteur de marche', et compris aussi qu'il ne fallait pas se fier au seul thermique de sécurité pour protéger l'appareil.

Sinon, un avis à propos de la stabilisation des châssis ?
 
D
Doctor_itchy
Compagnon
20 Avril 2007
4 226
Morlanwelz
sacré projet , par stabilisation tu entend quoi ? déformation des tole du au soudage ? rectification des portée d'axe ? réctification de la partie fixation piece ? , normalement avant de scellé le tout au sol , faut faire un "recuit" donc chauffer la piece en metal puis la laissé se stabilisé a temperature ambiante , la fixer au sol et de niveau , faire rectifier les portée diverse sur place ( vu la bete sur une machine conventionelle , pas possible ... )donc dressé la portée chassis bas et semelle des montant , dressé la partie haute des montant pour la portée du guide a billes , mais j'espere que sur le haut tu va soudé un longerons suffisament rigide pour y visser les guide a bille :)

belle machine , mais un gros défis pour rectifier les portée et avoir une bonne géométrie :)

perso je coulerais un beton epoxy pour la dalle du bas , faire un cadre en bois autour et coulage puis vibrage , apres tu dresseras le banc avec la broche si tu prévois assez de course :wink:
 
L
Lezard
Apprenti
8 Décembre 2015
238
  • Auteur de la discussion
  • #6
Bonjour,

sacré projet , par stabilisation tu entend quoi ?
Il s'agit de faire passer les pièces assemblées par soudage dans un four de traitement thermique (montée contrôlée en T°, palier à +/- 600°c pendant qq heures, descente contrôlée) afin de les stabiliser avant l'usinage des portées des guidages. Donc au minimum la poutre Y, Z, les chariots X et Y. La question que je me pose concerne les 2 châssis latéraux : traitement ou pas ?

[.../...] belle machine , mais un gros défis pour rectifier les portée et avoir une bonne géométrie :)
On est bien d'accord, j'ai bien conscience de m'être attaqué à un gros morceau.
Ce que je vais essayer de faire : monter les guides de l'axe X séparément sur chaque tube support (150x150x10), le plus droit possible, puis poser les tubes sur le haut des châssis, avec un assemblage boulonné sur un lit de résine. De cette façon, je devrais pouvoir rattraper les défauts de géométrie de la base et du châssis, à condition de pouvoir aligner les tubes X assez finement. Ensuite, il ne faut pas que la structure se déforme, d'où la question sur le traitement. Si le châssis se déforme dans le temps, les rails ne seront plus alignés, et ça va coincer.

[.../...] perso je coulerais un beton epoxy pour la dalle du bas , faire un cadre en bois autour et coulage puis vibrage , apres tu dresseras le banc avec la broche si tu prévois assez de course :wink:
Pas une mauvaise idée. Je verrai à l'usage. Pour l'instant, je pensais plutôt poser un plancher bois assez épais et micro-perforé pour faire le vide par dessous et plaquer les blocs à usiner par dépression. J'ai donc prévu de traiter les mailles de la base en IPE comme autant de caissons étanches, pour limiter les pertes en hauteur.

Merci pour vos commentaires et suggestions !
 
D
Doctor_itchy
Compagnon
20 Avril 2007
4 226
Morlanwelz
ha tu a trouver un four assez grand :) , cool ça !!! ,ben si tu traite le chassis autant tout traité :wink: , truc important , bien poser tout avec un niveaux ! ( un de machine , pas celui du maçon ^^ ) comme ça ce sera plus simple pour installé les rail , tu les installe avec le niveau :)

chose aussi , le metal se déforme avec la chaleur ambiante , sur de petite structure , ça n'est pas critique , mais ici tu risque d'avoir de grosse déformation en cas de grosse chaleur , l'ideal etant de monté la machine et la rectifier a sa temperature d'utilisation , donc dans le principe piece/local a 20° et laisser les piece machine prendre la temperature avant tout montage ! , donc local fermé et "ventiller/chauffer" selon le temps , si pas attend toi a des surprise les jour de grosse chaleur :) (ou de grand froid si mal chauffer ) , si tu as fait une stabilisation termique , ça ne bougera plus ( enfin si c'est bien fait ! )

plancher oui pourquoi pas , 2 couche de "plan de travail" type cuisine , ça reste assez droit :) a voir si tu trouve ta dimension , a voir chez un grossiste en menuiserie ! , ou coller boulonné des petite poutre entre elle genre 100*50 raboté le haut bien droit une fois collé , faire les rainure pour le passage d'air et collé/vissé/ une grande plaque de mdf de 22mm sur le dessus avec des trou tout bete :) ça devrais proposé une bonne rigidité , mais , la encore il faut surveillé l'hydrometre ! le bois travaille pas mal surtout dans ses dimension la :) , c'est pour ça que le beton epoxy est plus adapté pour ta machine :wink:
 
P
Pierre Desvaux
Ouvrier
11 Novembre 2014
334
Bourgogne
Incroyable projet!

Je n'y connais pas grand chose, mais à vue de nez, en voyant l'ensemble de la structure, il me vient deux ou trois remarques:

- Les contreventements en triangles sont énormes et superbes, et sans doute extrêmement rigides. Mais ils reposent sur un treillis / base qui me semble très sous-dimensionné. Ce treillis va se déformer. Si on pousse sur le haut d'un des triangles, les poutres du treillis en bas vont prendre une forme de Z. Sauf si tout est boulonné de partout au sol, et dans ce cas, le treillis devient quasiment solidaire du sol.

- Vu l'énorme hauteur de la poutre Z, le portique transversal me semble bien petit, tant en hauteur qu'en épaisseur. Idem pour la poutre Z elle-même.

En fait, on a l'impression qu'il y a disproportion entre les parties triangulaires, et le reste. Soit c'est fait pour usiner de la mousse en très grande dimension, et dans ce cas, les efforts ne sont pas énormes, et pas la peine de faire ces grands contreventements, soit c'est pour usiner du très dur, et dans ce cas, les contreventements sont sans doute bien dimensionnés, mais le reste ne l'est pas.

En tout cas, bon courage!
 
L
Lezard
Apprenti
8 Décembre 2015
238
  • Auteur de la discussion
  • #9
Bonjour,

[.../...] Ce treillis va se déformer. Si on pousse sur le haut d'un des triangles, les poutres du treillis en bas vont prendre une forme de Z. Sauf si tout est boulonné de partout au sol, et dans ce cas, le treillis devient quasiment solidaire du sol.
Tout est boulonné en effet, on ne voit pas bien les chevilles d'ancrage au sol sur la photo, mais il y a 24 chevilles M12 réparties sur l'ensemble, qui ont aussi servi à régler la planéité. J'ai prévu de compléter par un scellement au ciment spécial sans retrait, pour les endroits où le treillis ne repose pas sur le sol.

[.../...] - Vu l'énorme hauteur de la poutre Z, le portique transversal me semble bien petit, tant en hauteur qu'en épaisseur. Idem pour la poutre Z elle-même.
La poutre fait 400 de haut par 200 de large, en tôle de 5 avec 7 tôles transversales pour raidir le profil. Je me suis contenté d'un simple tube 150x150x4 pour la poutre Z. Sur les simulations que j'ai fait, c'est en fait le seul élément qui montre une flexion notable, lorsqu'on travaille à fond de course en bas. Au besoin, je peux encore raidir la liaison entre les chariots X et la poutre en ajoutant des contreventements.

[.../...] En fait, on a l'impression qu'il y a disproportion entre les parties triangulaires, et le reste. Soit c'est fait pour usiner de la mousse en très grande dimension, et dans ce cas, les efforts ne sont pas énormes, et pas la peine de faire ces grands contreventements, soit c'est pour usiner du très dur, et dans ce cas, les contreventements sont sans doute bien dimensionnés, mais le reste ne l'est pas.
L'objectif est bien de travailler des matériaux tendres, et si on peut faire mieux, ce sera tant mieux.
La partie statique de la machine est peut-être bien trop dimensionnée, mais il n'y avait pas de pénalités particulières à le faire, hormis un peu d'encombrement et qq kilos de ferraille en plus. Sur un routeur, la rigidité de l'ensemble du châssis est plus simple à faire, parce qu'on a la hauteur pour faire une table de travail très costaud. Dans mon cas, les rails X sont dissociés, et j'ai donc voulu m'assurer qu'ils ne bougeraient pas de trop.
Pour les poutres, il y a une contradiction entre augmenter la rigidité et limiter le poids des éléments en mouvement. Les efforts de coupe ne seront pas énormes. Par contre, le poids de la broche d'usinage, en bout de l'axe Z dans le cas le plus défavorable, engendre une inertie et des efforts importants lors des accélérations.

J'ai essayé de trouver un compromis, en tenant aussi compte des coûts. Pas impossible que je sois largement à côté de la plaque, on verra bien :???:

[.../...] En tout cas, bon courage!
Merci !
 
Dernière édition:
P
Pierre Desvaux
Ouvrier
11 Novembre 2014
334
Bourgogne
Je ne suis pas la pour te décourager, mais pour peut-être éviter que le truc ne marche pas à la fin... :). Je n'y connais pas grand grand chose en cnc, mais je suis habitué à réaliser des structures qui ne doivent pas bouger un pouillème.

Ce n'est pas un problème de compromis sur les coûts, mais de conception.

- La treillis/ cadre boulonné au sol va être "flexible". Il va en fait épouser les mouvements du sol. Même si c'est du béton, cela bouge... entre l'hiver et l'été, cela ne sera pas la même chose..

- La poutre du portique risque de plier sous son propre poids, d'autant plus que tu as évidé une des faces.
Pour que cela reste léger, il faudrait faire une poutre triangulée, comme n'importe quel pont ou la Tour Eiffel.

- Ce qui m'inquiète surtout, c'est la liaison entre le portique et l'axe Z. Vu la longueur de cet axe Z, cela va faire un beau pendule... Il faudrait un polygone de liaison bien bien plus large, en largeur et en hauteur. Pareil pour la liaison entre le portique et les axes longitudinaux.

- Tu dis que tu vas mettre tout cela sur des rails de guidage prismatiques. Mais je suppose qu'ils sont dimensionnés à la dimension de l'ensemble ? ce ne sont pas ceux les trucs que l'on trouve habituellement pour les petites cnc ?

Disons qu'avec ce que tu as la, si tu obtiens une précision d'usinage de quelques cm, tu pourras être content.
 
E
el patenteux
Compagnon
6 Août 2016
726
Il ne faut pas exagéré.
Le béton si il bouge il fend,alors je ne crois pas qu'il bouge tant que ca.
Des rails hiwin hgr 25mm-30mm seront tres suffisants.
Une précision de quelques CM....hahahaha c'est n'importe quoi!!!!!
Je dirais pluto que tu vas réussir a tenir le 0.5mm...........ce qui risque d'etre plus que suffisant pour faire DE LA PRÉFORME DE MOULES
EN COMPOSITE.
Pierre t'as qu'a aller visionner sur you tube des cnc avec sensiblement la meme silhouette que celle de lézard,ils y en a que
le z est encore plus long avec sensiblement la meme emprise sur la poutre du portique.
Biensur ca ne taillera jammais dans un brut d'acier,ni d'alu et meme dans le bois va faloir y aller molo,ces machine ne sont
pas dédier a la rapidité d'exécution.
 
L
Lezard
Apprenti
8 Décembre 2015
238
Bonsoir,

Après avoir fait qq calculs, j'ai choisi en effet des rails Hiwin de 30 pour le X, puis 25 pour le Y et 20 pour le Z. La poutre Z risque de faire un peu le spaghetti, d'après les simulations (faites seulement en statique...) c'est là qu'est le point faible. La précision visée est de l'ordre de qq 1/10èmes. J'ai cherché des solutions pour rigidifier cette poutre, mais à part faire qq chose de trop encombrant, qui gênerait l'usinage de formes, je n'ai rien trouvé de très probant.

[.../...] des cnc avec sensiblement la meme silhouette que celle de lézard,ils y en a que
le z est encore plus long avec sensiblement la meme emprise sur la poutre du portique.
Je me suis en effet inspiré de différentes constructions, notamment celles de BZT en Allemagne.

Avec tout ça, je n'ai pas de réponse à ma question initiale : personne ayant eu l'occasion de faire stabiliser une grande pièce mécano-soudée et qui pourrait partager son expérience ?
 
P
Pierre Desvaux
Ouvrier
11 Novembre 2014
334
Bourgogne
A voir...

Je ferais au moins une chose, c'est utiliser le maximum de la plaque qui tient l'axe Z, et avoir une emprise d'au moins 400x500 mm. Pour cela, plutôt qu'une seule poutre pour Z, je prendrais deux poutres de section plus petite, écartées, pour tirer parti de la largeur de la plaque qui coulisse sur le portique.
 
L
Lezard
Apprenti
8 Décembre 2015
238
A voir...
[.../...] je prendrais deux poutres de section plus petite, écartées, pour tirer parti de la largeur de la plaque qui coulisse sur le portique.
C'est vrai que ce serait plus rigide, au moins dans le sens du Y. Par contre, le fait d'avoir un axe Z plus large risque d'être gênant en usinage dans la hauteur, avec beaucoup plus de risques de collision entre la pièce et la poutre Z. C'est pourquoi je suis resté sur une section carrée, en mettant la fraise au centre
 
La dernière réponse à ce sujet date de plus de 6 mois
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