[projet] fabrication d'une micro cnc V4 pour usiner l'acier

[Doctor_itchy]

hello

alors je n'ai pas encore fini ma V3.0 qui reste dans un coin pour l'instant ( le local doit être refait ) et comme j'ai besoin de faire des petite pièce je me suis décidé il y as quelque mois de commencé une V4.0 "micro cnc"

le cahier de charge est le suivant
- être compact et rigide
- capable d'usiné de l'acier
- meilleurs précision possible
- faire avec ce que j'ai en stock de matières et en pièce électronique diverse

ce que j'ai en stock
-un reste de projet de graveuse laser avec sont électronique ( grbl + arduino , pc client 600mhz sous linux avec Bcnc + écran tactile )
-les moteurs pas a pas 2amp phase nema 17
-des rail a bille "large"
- des plat en acier étiré épais de toutes sortes
- des pièce de moteur de récup

ce qu'il me manquais mais recu depuis
-vis a billes
-coupleur d'axe
-visserie
-roulement oblique pour la broche
-carte drivers moteur brushless
-fil émaillé pour rembobiné le brushless
-aimant néodyme pour le moteur
-axe er11 + pince

après des semaines d'usinage divers , de casse d'outils , de bobo et de juron divers et varier :D

voici ou j'en suis

la broche un direct un moteur fait maison un axe er11 et 3 roulement oblique , 8500 rpm

on vois ici deux "trou" d'air , coté broche et un trou sur le coté , cela serviras pour injecter de l'air comprimé par le trou sur le coté et l'envoyer sur l'outils (ou liquide de coupe ) et refroidira la broche en même temps )

le Z presque fini , il manque une douille pour calé les roulements au dessus ( les support roulement sont fait en acier )

vue de la table croisée et des guide a bille

la broche en mouvement (il me reste a collé les aimant et faire l'équilibrage final , ça vibre a partir de 7000rpm )

la machine la ou elle sera installée plus tard , le coffre de rangement va partir et un carénage en tôle sera fait autour , le rack de contrôle sera en dessous et le pc accroché au dessus avec l'écran , pas de clavier ni souris

la partie qui a ete le plus dur la jonction entre colonne Z et broche , en acier soudé , j'ai du flinguer 3 fraise sur les soudures :(

voila encore du boulot mais ça avance bien et je voulais partager cette petite machine ici , elle sera bien sur mise en couleurs une fois les usinage fini et les re-usinage par après au cas ou j'aurais oublier un truc

le rack de contrôle a été fait dans un vieux routeur réseaux , je ferais quelque photos de lui plus tard

merci de m'avoir lu

(edit) , une fois toute les pieces finie , je démonte la machine et porterais tout cela en réctification , meme si actuellement l'etiré offre déja une belle planéité !

 

[Jmr06]

Bonjour.
Tout plein de trucs intéressants.
Tu as les courses de ta machines ? On a du mal à se rendre compte, je suppose qu'elles ne doivent pas être très grandes.
Si j'ai bien compris, les guidages sont "mono-rail, mono-chariot" ? Quel type de rail ?
Bonne suite pour ton projet.

 

[MCrevot]

Bonjour,

Pas ordinaire, le moteur diy ! J'espère que tu déveloperas ... bravo
Michel

 

[Doctor_itchy]

merci

coté course on a 200*200mm en XY et 300mm en Z , les course sont grande mais l'idée est de savoir monter des accessoire divers et de grande pièce pour de très petit usinage , la fraise la plus "grosse" sera du 4mm et j'espère savoir usiné avec des micro fraise en 0.5mm par exemple

les guidage sont des monorail THK 50 avec bille calibrée , il n'y as aucun jeu , acheté il y as très longtemps ici même , vu le peu d'effort de coupe qui sera demander ici , il ne devrais pas poser de soucis , après si vraiment cela ne va pas je peu changer les rail par des autre rail (2 par axe ) , l'écart des vis est identique

pour la broche , a la base je pensais faire une broche avec un moteur electrocraft brushed (il a ete fait finalement , avec tacho pince er11 roulement calé dans le logement d'origine , et variateur amc servo , 4000rpm ,et couple important meme a tres bas régime (impossible de bloquer l'axe a 5rpm , vive les servo dc ! ) , mais le montage roulement n'était pas tres solide , et 4000rpm c'est trop peu pour de petite fraise ! je le garde il iras sur la V4 pour de petit usinage ou de taraudage ! , a voir par des essais

seconde idée , partir d'un stator d'un moteur brushless d'imprimante ( grosse imprimante ), après truc classique , axe "allonge ER11 de 12mm diam sur 100mm long , vérifier les concentricité ( j'ai acheter 5 axe pour en trouver un dans les 5 suffisamment précis ) , après achat de roulement oblique en lot , et appairage de 3 , usinage d'un flasque en alu pour recevoir les 3 roulements , et faire des passage d'air avec joint , et faire un system en bout d'axe pour évité que la poussière et copeaux ne rentre dans la broche ! , après montage du flasque sur le gros bloc en alu ( récup celui la , mais a subit des usinage divers ) puis le rotor usiné une partie dans la masse , seul la cloche du moteur a été utilisée , viré les aimant d'origine aussi ! , montage a blanc des 16 aimant néodyme , le bobinage lui a été fait avec 12 fil de 0.16mm de diamètre par bobine , c'est très serré il y as une 40ene de tour par bobine ! , apres couplage pour avoir les 6 fil pour savoir coupler en étoile ou triangle ! , coté câblage stator , a l'ancienne , mise en forme et fixer a la ficelle , puis trempage du tout dans la résine vibrée ( en protégeant les pôles )

le moteur se gère avec un driver brushless "chinois" sous 30volt (qui sera revu coté timing plus tard ) un module est prévu pour faire une servo régulation , un tachy ou un capteur optique sera placer sur le moteur et un asservissement pid sera implémenté

pour l'instant j'ai 8500rpm , j'espère en avoir plus en modifiant les timings , et si vraiment le drivers ne convient pas , je verrais pour trouver un amc 3phase + tacho , coté couple , non asservis l'axe n'est pas bloquable a la mains vers les 3500rpm , donc sur l'axe ER11 , forcément sur une fraise de 2mm ça ne calera jamais , la fraise casseras avant , le couple sera bcp plus important une fois la broche passée en servo

aussi , si la broche donne satisfaction , je la referais peu etre en acier pour la rigidité , on verra comment cela se comporte au test en usinage !

 

[Doctor_itchy]

aussi vu la grande hauteur du Z ( prévue aussi car un 4eme axe sera de la partie par après ! ) il est possible que je fasse un renfort , bien que actuellement il faut vraiment pousser comme un âne pour avoir la moindre déformation , merci l'étirer ! a voir aussi a l'usage

 

[franck67]

je vois pas trop le detail du guidage lineaire , ca m'interresserait si tu pouvais mettre d'autres photos de cette partie ...merci

et si par contre tu voulais faire une broche qui tourne " lentement " pour de plus grosses fraises ca m'interreserait encore plus

 

[Doctor_itchy]

qu'elle partie du guidage veut tu voir en détail ?

la broche apres réglage timing et "servo pid" devrais pouvoir tourné lentement avec du couple (mais de grosse fraise , peu etre du 6mm grand max a voir/tester , bien que pour mon usage le 4mm sera le max du max ) si tu veut une broche qui peu tourné lentement avec du couple , tu doit faire un asservissement avec un tachymetre et le drivers qui va bien , on peu faire tourné le moteur tres tres lentement style 1rpm voir moins et avoir un couple maximum , c'est ce que j'ai sur les servo de la V3.0 des brushed 500watt servo tachy + encodeur 2000pp , commander en +-10V si on a 0.1v en entrée le moteur tourneras tres tres lentement et le couple maximum du moteur , le principe est le meme sur le petit electrocraft qui doit faire 150watt brushed , juste tachymetre , est couple max meme a tres tres basse vitesse , et démmarage / stop ultra rapide et a 0V on a l'axe bloquer ! (mais on peu choisir le mode relaché aussi ) avec ce type de moteur et un encodeur ab on peu envisager du petit taraudage ! (bien sur le couple max du moteur doit etre suffisant pour le taraudage !!! )

 

[Doctor_itchy]

voici quelque photo du rack et du petit pc qui fait tourné Bcnc ( config linux Lubuntu allégée et optimisée maison , Bcnc tourne sous python et peu etre modifié si besoin (je doit l'adapter au tactile , certain bouton sont trop petit ! )

vue avant du rack et du pc

vue arriere , connecteur vers les axe , la broche et une "aux" pour des option futur (palpage , liquide de coupe , air comprimé , ect ) et alim a droite

vue interne du rack , alim 24V passée a 30V sous 20ampere (4 pour les moteur grand max et le reste pour la broche ) , au centre +- le drivers brushless chinois , a gauche la carte arduino + sheild 4axe en Grbl , sur le dessus le panel de controle broche (on off , auto/manuel , speed , reverse ) et 3 porte fusible , un pour le 5V un pour le 30V axe et un pour le 30V broche , a coté une petite alim 5V pour la logique , deux gros ventillo brasse l'air interne

le pc "client" , cpu via 600mhz , 1go de ram et 8go de cf , sous linux cpu a 12% programme lancer et en execution machine , ram 150mo et 3go sur la cf , on est large (le module de led ma servis pour l'ecran tactile qui est sur port série et pas simple a installer sous linux ^^ )

la suite plus tard

 

[vibram]

c'est beau de faire son moteur soit même, je ne connais pas du tout le procédé et ton post met l'eau à la bouche
Tu voudrais pas nous faire un tuto dans les regles de l'art un jour?

je vais suivre avec interet

 

[Doctor_itchy]

un tuto sur un moteur ? , oui je peu envisager cela ,si celle çi manque de peche , j'en ferais une plus puissante , je part souvent dans de la récup pour le stator , j'ai quelque moteur hs en réserve au cas ou apres il faut calculer tout ça pour evité que ça parte en flamme au premier tour et que ça offre du couple surtout , apres tout se passe dans le drivers pour le brushless , c'est la que cela se corse ^^

 

[vibram]

Oui c'est tout ça qui est intéressant et qu'on voit jamais sur le forum à ma connaissance. Ça peut être intéressant enfin c'est certain que ce sera intéressant même

 

[Jmr06]

Bonjour
Et merci pour ce partage sympa et très intéressant.

j'ai acheter 5 axe pour en trouver un dans les 5 suffisamment précis

Tu peux préciser cela ? J'ai aussi acheté une ralonge er11 et été très deçu de la qualité. Je le demandai s'il falait que je rectifie le cone (mais je ne sais pas vraiment faire), s'il fallait acheter ailleurs plus chère. Tes 5 axes, tu les a achetés chez divers fournisseurs ? Tu as une sources à nous conseiller, ou c'est "au petit bonheur la chance" ? Nous sommes friand de ton retour d'expérience.

après achat de roulement oblique en lot , et appairage de 3

Là, j'apprend quelque chose ! Comment on fait pour "appairer" des roulements ? J'ai toujours cru qu'il fallait acheter des roulements en pair, pour qu'ils soient appairés. Il faut en acheter un gros lot, pour trouver 3 roulements appairés ? (Heu, 3 roulements pour faire une paire, cela ne fait-il pas ménage à 3 ? mais passons) Il faut faire des mesures spéciales ?

 

[Algone]

Très intéressant ce projet, je suis.

 

[Doctor_itchy]

alors pour les allonge er11 , achetée chez plusieurs fournisseur 2 sur wish 2 sur ebay uk et 1 sur ebay de , et finalement c'est un des deux de chez wish qui etait le plus concentrique , les mesure diverse , sur le tour entre pointes "voilage" et centrage cone vs axe , au micromètre au milliemme ! , après mesure quand c'est monter avec les roulements ! , le cone principalement

les roulements , j'ai acheté un lot important en chine encore , je voulais voir ce que l'on pouvais trouver , sur les 20 commander seul 4 répondais au attente ! , a savoir montage sur axe rectifier , bloquer les cage externe dans un v rectifier et mesure au comparateur , certain ne tournais pas "droit" , donc ceux qui etait "nikel" on servis , 3 roulement , 2 dans un sens et 1 dans l'autre , montage en >>< ,bon vu le cout c'était tentable , et si vraiment rien de bon j'aurais pris chez 123 roulements , cela dit l'achat n'est pas perdu les "mauvais" vont servir pour les vis a billes , leur défaut de concentricité n'est pas critique pour ça

après il est possible que je retouche le cone , j'ai encore 0.08mm de faux rond , pas mal pour du chinois , mais pas assez pour mon usage , j'avais fait un montage de retouche avec une broche maison sur base d'un moteur modélisme , un rail scheenberg , quelque bout d'étiré ,il faut que je retrouve les pièce et le remonte , entre temps il a servis a autre chose ^^

 

[Doctor_itchy]

ha , pour précision , tout est usiné sur ma bf20l (sacrément modifiée je l'admet) et un tour mtb3000 chinois ( sacrément modifier lui aussi ^^ ) , j'ai passer 1 bon mois a revoir les réglage pour que les machine soit parfaitement droite sur tout les plans

 

[Doctor_itchy]

sinon théoriquement acheté au fournisseur les roulement appairer c'est mieux , il sont récifier "ensemble" et identique en tout point sur toute les mesure possible , par contre des roulement appairé a un cout prohibitif , en tout cas pour un amateur

 

[Jmr06]

Merci pour ces précisions.
Effectivement, 0,08 de faux rond malgré toutes ces précautions, cela laisse réveur.
J'ai acheté une pince ER32/mt4 chez les chinois, et j'ai moins de 1 centième de faux rond, finition correcte, très contant de mon achat. Puis 2 ralonges, une er8 et une er11, inutilisables : axe pas à la cote, faut rond de plus d'un dixième, finition du cone très limite rugueuse, bref guerre utilisable. On trouve de tous, chez les chinois !
Pour les roulements, je suis tenté de faire comme toi.

 

[vibram]

Pour les roulements j'en avais acheté chez les chinois, déjà apairé et ils étaient top qualité et pour un prix correct

 

[franck67]

qu'elle partie du guidage veut tu voir en détail ?

la broche apres réglage timing et "servo pid" devrais pouvoir tourné lentement avec du couple (mais de grosse fraise , peu etre du 6mm grand max a voir/tester , bien que pour mon usage le 4mm sera le max du max ) si tu veut une broche qui peu tourné lentement avec du couple , tu doit faire un asservissement avec un tachymetre et le drivers qui va bien , on peu faire tourné le moteur tres tres lentement style 1rpm voir moins et avoir un couple maximum , c'est ce que j'ai sur les servo de la V3.0 des brushed 500watt servo tachy + encodeur 2000pp , commander en +-10V si on a 0.1v en entrée le moteur tourneras tres tres lentement et le couple maximum du moteur , le principe est le meme sur le petit electrocraft qui doit faire 150watt brushed , juste tachymetre , est couple max meme a tres tres basse vitesse , et démmarage / stop ultra rapide et a 0V on a l'axe bloquer ! (mais on peu choisir le mode relaché aussi ) avec ce type de moteur et un encodeur ab on peu envisager du petit taraudage ! (bien sur le couple max du moteur doit etre suffisant pour le taraudage !!! )

oula tres interressant , mais la j'ai atteint mon seuil de competence malheuresement , c'est une transformation de ma machine que j'envisage pour le futur, date indeterminée , ca me laissera le temps peut etre d'acquérir certaines compétences ... j'envisage du " tout fait " , il faut que je me reseigne plus !

 

[Doctor_itchy]

le "tout fait" est parfaitement envisagable , mais le tarif ne sera pas le meme , apres tu peu transformé un moteur servo brushless en "broche" avec un peu d'usinage , faire un support roulement oblique et mettre le rotor d'origine sur un axe er11 assez long , tant que tu dimentionne le moteur pour l'usage que tu veut en faire

 

[franck67]

a reflechir : en fait j'aimerais a l'avenir pouvoir utiliser des fraises de diametre 20 et + ....

 

[Doctor_itchy]

avec un moteur dimentionner en conséquence ( donc calcul de couple max sur la fraise + marge de sécurité ) , démultiplication si besoin ( dépend de Vmax désirer ) et un couplage "servo" , c'est surtout le mode servo qui va définir la puissance disponible a basse vitesse (donc Pmax du moteur , forçement si on demande plus de forçe que le moteur ne peu donner il bloquera ) , fraise de 20 il faudras surement un moteur entre 1000 et 1500watt et encore , a voir son couple Pmax ! , bien sur il faut aussi voir le refroidissement du moteur , car a basse vitesse et Pmax il va chauffer donc cooling forçer , en liquide ou gros ventillo , mais dans ses tailles la on est dans le servo industriel

 

[Doctor_itchy]

en gros un moteur de ce style , coupler sur une broche sa30 avec courroie ou prise direct , selon le couple demander ! http://www.zoneindustrie.com/Produit/Servomoteur-de-Broche-HV-13512.html et le variateur spécifique bien entendus

en diy c'est possible aussi de récupéré le moteur ci dessus pour garder stator et rotor uniquement , puis la puissance dépend de la matiere que tu va usiné , de l'acier ne demande pas le meme Fmax que du bois et les Vmax ne sont pas les meme

 

[franck67]

c'est pour de l'acier

vas y fais moi peur , donne moi stp une notions de prix ( pour celui par exemple dans le lien )

 

[Doctor_itchy]

bien ça , ça dépend , tu peu en trouver entre 500 et 3000€ neuf , et pratiquement les meme tarif en occasion , tout dépend de la marque du model et du bol , apres il faut le variateur qui est dans la meme fourchette ! , maintenant tu peu choper un couple moteur servo +variateur en occasion pour 3 fois rien , et apres tu adapte selon tes besoin , pour du 20 de large ça dépend de la profondeur de passe aussi (en imaginant bien sur que la structure de la machine soit suffisament rigide pour ne pas tenir en compte la flexion de la machine ) apres il faut calculé le couple utile sur l'axe pour de telle passe , donc largeur profondeur et avance ! , en déduire le couple max , et visé 15 a 20% de réserve au minimum , apres tu vois le moteur réel que tu a besoin , si avec 4000tmin tu a assez , tu prend un 8000tmin , et une réduction 1/2 , tu double le couple du moteur

 

[Doctor_itchy]

après tu peu te lancer dans un big diy , récup de gros moteur hs pour le stator , gros aimant néodyme , plus l'espris diy , mais gros boulot et pas foçrément de bon résultat directement

 

[DIYeverything]

@Doctor_itchy Je travail depuis quelques temps sur un moteur linéaire triphasé de 3 mètre de long, gros soucis de dissipation thermique surtout a 8A RMS, deux bobinage diam 0.35 par phase ce qui fait une résistance réduite étant en parallèle. enfin bref bien prévoir la gestion de la dissipation thermique ayant utilisé des aimant néodyme de moyenne qualité et les bobinage dégagent pas mal de chaleur cela a conduit à une démagnétisation résultat 288 aimant à dévissé et décoller pour les changer sur une version N45 120°C.
la motorisation est tout un art, si tu veut qu'on se fasse un petit retour d’expérience je serait dispo début de l'année avec le montage de la cnc je vais être bien occuper entre les fêtes.
Imagine une broche avec ce genre d'aimant https://www.supermagnete.fr/aimants...mm-neodyme-n45-revetement-epoxy_Q-111-89-20-E

 

[vibram]

Désolé j'essaie de comprendre mais je ne connais pas assez les moteurs pour être au niveau. Mais c'est vraiment interessant, je vais chercher de la littérature la dessus.

J'ai pas mal reflechis a des retrofit et j'ai souvent pensé au moteur linéaire, mais impossible d'en trouver pour le commun des mortels.
Ce serait interessant d'avoir des posts sur cette technologie et qui plus est en DIY. Apres, avant d'arriver à avoir qqch de précis, j'imagine qu'il faut se lever tot...

 

[DIYeverything]

voilà la photo de la V1 de mon premier moteur linéaire, toujours fonctionnel si je remonte le reste des pièces mais plutôt faible donc j'en ai simplement refait un avec des pièces usiné pas imprimé en 3D (linéator) et des triborubans en polymère même si c'est pas sensé toucher, la force du champ magnétique s’effondre de façon exponentiel donc j'ai seulement 0.75mm de jeu entre bobine et aimant.
Je vais voir se soir si je retrouve une vidéo du moteur en marche.
Sur ce je retourne au montage de ma CNC

 

[vibram]

Peut etre arrive t on a créer un sujet dédié ?
Car il me semblait que l'avantage du moteur en plus du faible encombrement, c'était la précision. Mais je ne suis pas allé plus loin dans mes recherches. J'imagine que quand on veut concurrencer la précision d'une VAB, ca demande des technologies inaccessibles aux amateurs?