CNC DIY 1500x1500mm sur base PrintNC

  • Auteur de la discussion LR22
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L

LR22

Nouveau
Bonjour tout le monde,
Intéressé depuis quelques temps par le monde de la CNC, je me décide enfin à me lancer
Pour les présentations... que dire... Je bricole, un peu de matos (plutôt bois) et des idées de réalisations.
Niveau compétences, dur à dire mais j'aime bien apprendre et j'imagine qu'il va y avoir du boulot

Le projet :
Une CNC de 1500x1500mm minimum de zone de coupe
Une structure en acier
Précise si possible, une CNC en fait
Capable de faire bois et aluminium (acier, vous ayant lu, ça va être compliqué - je me disais du 10mm peut-être en le faisant tranquillement - et pas au micron près bien sûr).

Ce que j'ai trouvé :
Des machines indus acier, superbes mais hors de prix pour moi.
De nombreuses CNC en alu, mais je ne suis pas pas parti sur cette piste. C'est très cher l'alu (si un peu gros) et quand même moins rigide (en DIY où en Kit) même si super pour plein de projets.
Du coup je suis parti sur la base d'une PrintNC dont j'aime bien la simplicité du concept et le fait qu'on peut la moduler à son goût.

L'objectif est donc de partir du nouveau modèle V4 et de le faire évoluer selon mes besoins à la construction.
En effet, la PrintNC semble être vraiment bien mais aux dimensions que je souhaite, je voudrais m'assurer qu'elle répondra à mes envies.

Budget :
En partant du principe qu'on le dépasse toujours, j'ai un peu de marge. L'objectif est qu'elle dure longtemps dans un usage amateur.
Du coup des composants de qualité sont envisageables mais pas envie non plus de jeter de l'argent par les fenêtres - Faut le gagner quand même
Au départ j'étais parti sur une Shapeoko en 1200x1200... autant vous dire que ça a bougé depuis .
Si on imagine un budget du même ordre cela laisse de la place en DIY pour faire un truc sympa (enfin j'espère).

Pourquoi une DIY, ben parce que je trouve assez génial de construire, de se confronter aux difficultés et d'avoir le plaisir de réaliser quelque chose.

Assez parlé Voilà où j'en suis à cette heure :

Sur les paramètres :
Portique et axes Y : 100x100x5 mm en 2m
Tubes carrés de soutien : 10x50x5 mm en 2m
Supports en tubes rectangulaires (peut-être à stabiliser en époxy - voir ci-dessous) pour le portique : 100x50x5 mm en 0,15m (voir plus, je ne sais pas encore)
Pour chacun des axes, deux charriots

Pour l'axe Z, je suis sur la configuration d'origine mais il y a point qui me gêne (j'en reparlerai si besoin lors des tests de déplacements), du coup je le ferai bien évoluer.
La base est pas mal quand même avec 4 chariots...

Pour les vis à billes, j'hésite entre du D20 et du D25 (car au final, les vis ne font pas loin de 2 m), idem pour les rails. C'est assez cher cependant mais je me dis que je ne vais les acheter qu'une fois (Hiwin ?). Avec les moteurs, c'est vraiment un point sur lequel je n'arrive pas à évaluer les besoins. Mais avec votre aide, j'espère assez rapidement y arriver.

Ma plus grande réflexion a été sur le portique (le tube carré fait 2000mm de long quand même) : comment faire rigide et léger ? la quadrature du cercle
Du coup j'ai fait quelques tests en partant sur des forces en X, Y et Z de 600N appliqué en pied de broche au niveau du collet (c'est trop ou pas assez ?).
Forcément plus c'est gros plus c'est rigide mais alors la gravité fait son boulot et la flexion s'invite. Comme l'idée n'est pas de faire de l'indus à 10 tonnes... on trouve vite des limites.
J'ai un sacré paquet d'essais avec Fusion 360 (Fiable ?) durant un mois d'essai (taille du tube, épaisseur, carré, rectangle, remplissage divers - béton, époxy, IPN, équerres, cornières), à chaque fois le même constat évident, amener de la matière limite l'effet des poussées mais augmente l'effet de la gravité (du moins dans des sections raisonnables).
Il y a quand même quelques pistes sympa (notamment avec fer plat sous le portique et/ou cornière à l'arrière).

Alors pourquoi pas mixer avec un matériau parmi les plus rigides et les plus légers : la fibre de carbone. OK, c'est un peu fou et ça coûte plutôt cher (malheureusement on peut en trouver en chine - 1er producteur mondial - pour des tarifs raisonnables si pas en grande section).
Je vous mets en dessous les deux résultats : la base de départ et celui avec tubes carrés en fibre de carbone + époxy pour le liant (peu au final).
Je n'ai mis ici que la force en Y à 600N (celle qui assure la plus grande déformation).
Le résultat est assez intéressant car dans ce cas la déformation en bas de broche passe de 0,118mm à 0,007mm (17 fois moins).
Avec cornière et acier plat, bien moins coûteux, mais mise en œuvre pas évidente je trouve, j'arrive à 0.031mm.

La version de base (juste un triangle de renfort de différent et sans cornières sur axes Y mais sans impact réel) :



La version avec FDC (tubes de 20x20 dans le tube acier) :



En Y à 600N, l'impact des cornières latérales (le long des axes Y) est quasi absent.
Avec X à 600N, le point faible se place plutôt sur les supports de portique (qui translatent pas mal - d'où l'époxy peut-être).
Image avec accentuation des déplacements avec force en X à 600N :



C'est quand même très faible .

En détail :


Pour autant, après avoir lu un post à ce sujet (désolé j'ai oublié le lieu et en conséquence l'auteur mais merci à lui), il semble qu'il faille aussi prendre en compte la résonnance pour évaluer à peu près correctement l'effet d'une telle hypothèse - Acier + FDC (dont j'admet le caractère un peu bizarre). Mais là j'avoue que mes quelques connaissances en mécanique et résistance des matériaux atteint une sérieuse limite.

Enfin, c'est déjà bien long pour un premier post , je me pose la question concernant l'acier : OK pas de soudage, c'eut été plus simple pour moi, mais déformations dures à gérer.
Il n'en demeure pas moins qu'un tube carré de 100x100x5 n'est très certainement pas hyper plat. Les faire rectifier serait l'idéal si j'ai bien compris mais j'ai aucune idée de ce que cela pourrait coûter. Pourrait-il y avoir une alternative ?

Voilà pour ce premier partage. Je suis bien sûr à votre écoute pour faire évoluer ce projet que je me ferai un plaisir de partager avec vous jusqu'à sa réalisation finale
J'aurai encore plein de questions d'ici-là...

Merci d'avance pour tous vos commentaires
 
E

erwan56

Apprenti
salut
moi j'ai déjà fait des tests sur ma cn ,et j'ai été très étonné/choqué
en Y avec 100kilos j'ai 1mm de déviation. ( 50% c'est le portique qui plie, 50% le chariot Z (qui a toujours des pièces bois)
en X avec 100kilos j'ai 2mm de déviation. ( la c'est 90% de chariot bois qui ce déforme)


Et malgré ses résultats catastrophiques, et bien a l'usinage j'envoie une fraise 2dents 18mm en 1passe dans du medium/mela de 19mm a 6000mm/min et les cotes de mes panneaux sont bonnes.
A l'ocaz je mettrais les vidéos de mes tests en ligne

 
E

Eric420

Apprenti
Même expérience de mon côté avec ma 'petite' PrintNC de taille standard. Mon axe X de 1200mm en 80x50x3 fléchit de plusieurs dixièmes en appliquant un effort a la main (dans les 400N j'imagine). Et même expérience sur la découpe : en maintenant des profondeurs de passes raisonnables on arrive sans problème à des niveaux de précision de l'ordre de 1/10mm, potentiellement moins en faisant attention. Par contre je n'irai pas parier sur des niveaux de précision supérieurs, notamment si tu agrandi la surface de découpe.

A mon avis ton plus gros soucis ne sera pas de savoir combien de mm de flexion tu obtiens sous 100 kg mais plutôt de savoir quel est l'effet de ce manque de rigidité sur la découpe et notamment comment la machine absorbe les vibrations. Ce n'est peut-être pas si important sur du bois, mais dès que tu voudras usiner de l'aluminium par exemple ça risque d'être critique pour ton état de surface et ton respect des tolérances.
 
M

mpvue91

Compagnon
Moi autant je comprends le besoin d'avoir des courses de 1500 x 1500 mm pour usiner des panneaux d’aggloméré autant je ne vois pas ce que vous voulez usiner avec de telles dimensions en Alu et encore moins en acier.
Pour faire rigide et léger il ne faut pas prendre du tube d'acier carré épais mais optimiser la dimension de la poutre dans le sens de l'effort et utiliser du tube de moindre dimensions mais en les empilant et en les espaçant façon dans les charpentes. Voyez les ponts construits par Eiffel et les charpentes des verrières des gares parisiennes du Nord et de l'Est
 
L

LR22

Nouveau
Merci pour ces premiers retours.
Pour répondre à mpvue91
J'y ai pensé en effet, c'est le choix structurel le plus pertinent (on fait des tours et des ponts quand même ) mais difficile à mettre en œuvre avec précision je trouve. Je suis preneur d'exemples cependant.
Concernant l'usinage alu, c'est clair que je vais pas avoir de telles pièces à fraiser . L'idée est plutôt de pouvoir le faire dans l'angle le plus rigide.
Pour l'acier, ce serait des plaques, de tailles variables, mais c'est une option à vitesse tranquille (j'ai le temps ).
Les vibrations, c'est vraiment un sujet que je maîtrise mal. J'en comprends l'idée mais de là à savoir comment lutter contre (et à fortiori le calculer), c'est hors de mes compétences. Si je ne me trompe pas il faut de la masse pour ça et la masse est aussi un ennemi en flexion...

Ce que je cherche en fait, c'est bien de partir sur une structure générale de ce type, qui reste simple, tout en y apportant toutes les modifications possibles (matériaux, matériels, mise en œuvre) pour essayer d'en améliorer la précision... sachant que 1500x1500 de coupe c'est assez grand quand même.
Donc pas une machine de métrologie mais une très bonne bécane pour faire au mieux .
Oui effectivement en apparence ça fait un peu peur... mais c'est aussi rassurant de voir qu'en condition de coupe, ben ça marche plutôt pas mal d'après ton expérience

J'en déduit, à cette heure :
- l'idée du carbone est peut-être intéressante car ça réduit bien fortement la flexion et autres déformations
- que ce choix n'intègre pas la dimension vibrations et que c'est un problème
- qu'il me faudrait refaire des calculs sur une zone en 500x500 par exemple pour la coupe métal (en ayant en tête bien sûr les limites d'une telle CNC qui n'a pas vocation à faire de l'usinage de grande précision - je bosse pas pour Airbus )...
- reste ouvert la planéité des tubes en acier qui devront être rectifiées sinon... ben c'est un peu compliqué pour la précision.
- et qu'au-delà de la structure (capitale me semble-t-il ?), il faudra bien dimensionner les autres composants (moteurs, broche, vis...).

Encore un grand merci
 
E

Eric420

Apprenti
Au fait tu pars sur quelle solution technique pour l'entraînement des axes ? Tu parles de vis mais j'ai bien peur qu'une vis à bille sur de telles longueurs ça soit difficile à tourner rapidement sans phénomène de 'whipping'. A moins de passer sur des vis à noix rotatives mais là il y a du travail de conception pour adapter le design PrintNC.
Sinon c'est crémaillère comme sur les Avid j'imagine.
 
L

LR22

Nouveau
C'est en effet un de mes gros points d'interrogation.
J'aimerai bien rester sur le design de départ (simplicité). Je me disais qu'avec une vis en 20 voir 25 mm cela pourrait le faire. Je ne sais pas si certain l'ont fait ici.
J'ai cru comprendre que la crémaillère était quand même moins précise (mais c'est peut-être selon la qualité).
L'écrou rotatif est une solution. J'ai vu une vidéo d'un gars (en anglais), il est finalement revenu à une solution à vis classique, il trouvait qu'elle tournait trop vite et chauffait... mais c'est qu'un avis, que je respecte, mais est-ce une vérité pour autant ?
 
M

mpvue91

Compagnon
Je crois que vous ne lisez pas assez les spécifs des produits car vous ne semblez pas savoir quel poids fait une vis à billes de diamètre 25 mm et de près de 2 m de long poids et donc inertie à faire tourner en accélération décélération
Sur ce forum et ailleurs il est généralement admis sans discution que ce n'est pas une bonne idée de vouloir usiner du bois et des métaux sur la même cnc ne serait ce que du point de vue de la broche, des vibrations et de la poussière de bois ainsi que de la nécessité de devoir lubrifier la fraise lorsqu'on usine du métal
 
E

Eric420

Apprenti
De ce que j'ai pu lire sur le Discord PrintNC la vis a bille de 20 (et pire encore de 25) a une inertie en rotation beaucoup plus importante que celle de 16. Cela demande des moteurs (servos) beaucoup plus puissants pour conserver des accélérations correctes. Sans parler de l'impact sur la construction de la machine. Bref le consensus général est que ça ne vaut pas le coup.

Peut être une question bête mais pourquoi veux tu 1500mm de course en X ? Généralement les panneaux sont en 1200mm et qq de large donc tu pourrais réduire un peu les contraintes de ce côté là peut être ?
 
A

arba

Compagnon
J'aimerai bien rester sur le design de départ (simplicité). Je me disais qu'avec une vis en 20 voir 25 mm cela pourrait le faire. Je ne sais pas si certain l'ont fait ici.
Tu es loin du compte. Avec une VàB de 25mm avec une extrémité fixe et l'autre flottante tu seras limité à max 200 rpm. Avec un pas de 10mm tu ne pourras pas dépasser une avance de tortue de 2m/min. Avec une VàB de 50mm tu atteindras péniblement les 5m/min. (Bon c'est pas des valeurs très exactes puisqu'elles ne sont valables que quand le portique est aux extrémités. La vitesse critique est plus élevée au milieu de course, l'écrou faisant office de support).
Oups je me suis trompé dans mes calculs, j'ai utilisé (palier fixe - rien) au lieu de (palier fixe - palier flottant). On arrive à max 850-950 rpm avec une vis de 25mm.

Si tu fais tourner l'écrou au lieu de de la vis tu n'auras pas de problème de vitesse, mais un problème de rigidité. Une vis de 25mm de 2m de long est aussi molle qu'un spaghetti trop cuit.

Ta meilleure option c'est une crémaillère. Elle ne limitera pas la précision, qui sera limitée dans tous les cas par la rigidité de la structure.
 
Dernière édition:
M

mpvue91

Compagnon
Tu es loin du compte. Avec une VàB de 25mm avec une extrémité fixe et l'autre flottante tu seras limité à max 200 rpm.
Pourquoi une extrémité flottante ? c'est une erreur sur une telle longueur
Une vis de 25mm de 2m de long est aussi molle qu'un spaghetti trop cuit.
Tu dois avoir des dents en carbure de tungstène,non ? C'est du n'importe quoi.
 
M

mpvue91

Compagnon
Je voulais dire palier "simple", avec un roulement qui flotte axialement.
OUI mais le mieux pour retarder le flambage de la vis c'est de la monter en traction avec des rondelles élastiques Soit c'est le roulement qui est monté "gras" dans son alésage extérieur soit c'est la vis dans l'alésage intérieur du roulement. Pour cela il faut que les paliers de la vis soient montés sur une structure en acier pour ne pas avoir des problèmes avec la dilatation de l'alu.
 
L

LR22

Nouveau
Merci à tous pour vos commentaires... le problème de l'entraînement va être complexe. Il faudra que je fasse plus de recherche mais il me semble que certaines CNC de cette taille tournent avec des vis à billes (mais youtube est un média pas un précis d'usinage )...
Donc l'idée d'une vis à bille pour vous c'est mort ?
Si un crémaillère de qualité est aussi efficace pourquoi pas, mais j'étais vraiment convaincu (à tort ?) que c'était moins précis...

Concernant la surface carré en 1500x1500, en fait je devrais plutôt dire un cercle de 1500mm, c'est pour travailler de l'olivier notamment (cookies).

Je suis conscient que cette taille impliquera un coût pour dimensionner les éléments, mais je me dis qu'au prix d'une shapeoko 4x4, livré et taxé en France (pas loin de 5000€ au final), on doit pouvoir faire un truc pas mal (en mettant beaucoup d'huile de coude et deux ou trois craquages de neurones ).
 
A

arba

Compagnon
Si un crémaillère de qualité est aussi efficace pourquoi pas, mais j'étais vraiment convaincu (à tort ?) que c'était moins précis...
Le plus important ce n'est pas la précision de l'entrainement (qui peut être mesurée et compensée), mais d'éliminer le jeu. Avec une crémaillère/pinion c'est un peu moins évident (fais une recherche, il y a plusieurs systèmes possibles) mais tu gagnes en vitesse et rigidité.

Il y a une solution toute faite et pas cher chez Vallder (https://vallder.com/fr/product/rack-and-pinion-gearbox-3/), mais j'ai jamais essayé.
 
L

LR22

Nouveau
J'ai regardé un peu le forum pour la crémaillère. Effectivement en terme de rigidité, y a pas mieux semble-t-il...
Sur un post à ce sujet j'ai vu que fredcoach avait une VAB avec écrou rotatif. Je ne sais pas s'il va voir ce post (Enchanté si c'est le cas ) mais ça me paraît pas mal.
S'il est encore dans le coin, je serai curieux de son retour car la crémaillère ça semble pas mal compliqué à gérer...
Si faut m'y coller, ben pourquoi pas mais une VAB me permettrait de rester plus ou moins dans le design de départ.
 

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