CNC verticale

[edurand]

Bonjour à tous,


Après avoir lu les nombreux projets présents sur le site, je me lance à mon tour dans la conception d’une machine CNC.

Chercheur dans une université d’agroalimentaire, j’ai besoin de prototyper une CNC usinant à la verticale.

Le but de cette CNC est de surfacer (avec des passes de 0.1 à 1mm maximum) des cubes de sédiment de dimension 800x800x800mm.

Le budget pour ce projet est de 5.000€ maximum - structure, broche et électronique compris


Structure :
- Profilé d’aluminium de 45x45cm et 45x90cm
- Renfort en acier de 10 mm et 3 mm
- Support de table en Mdf de 60 mm

Transmission :
- Vis à bille, diamètre 20mm
- Rails prismatiques

Broche :
- 2.2kw watercooled
- Fraise à surfacer (modèle à définir plus tard selon vos conseils)

Moteurs :
- Axe X : 2 moteurs PaP Nema 23 - 4 Nm
- Axe Y : 1 moteur PaP Nema 23 - 4 Nm
- Axe Z : 2 moteurs Pap Nema 23 - 4 Nm

Driver moteur : DSP CWD556 (24 - 50v DC - Max 5.6A)

Alimentation :
- 1 alimentation à découpage 36v - 11A pour axe X
- 1 alimentation à découpage 36v - 11A pour axe Y
- 1 alimentation à découpage 36v - 11A pour axe Z

L’ensemble de la machine sera posé à plat sur une table renforcer du laboratoire.

J’ai encore peu d’information sur la dureté des blocs à usiner, néanmoins elles seront inférieurs à celle de l’aluminium. Malgré tout, je cherche à avoir une conception la plus rigide possible en utilisant des profilés d’aluminium.

Ci-dessous, voici les premières ébauches de la machine :
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Qu'en pensez-vous?

 

[stanloc]

Il faut revoir certaines dimensions qui sont soit affectées d'une unité de mesure inadaptée (cm pour mm) soit elles sont complètement aberrantes comme l'épaisseur du MDF : 6 mm ????
Avec une telle course pour le Z moi je regarderais à deux fois à faire un portique mobile.
On a quand même une impression de "légèreté" du bâtis pour une cnc avec de telles courses.
Des sédiments c'est quoi ? jusqu'ici ce mot je l'employais pour désigner un empilage de terre et de cailloux au fond d'un lac où de la mer.
Stan
PS : j'ai vu que le MDF fait 60 mm OUFFFFFF
Ce n'est certainement pas le matériau idéal pour cet emplacement.
Pourquoi une telle course en X car la disposition de la broche ne permettra d'usiner qu'une seule face du cube.

 

[Plastik]

Je rejoins stanloc sur la course en X qui paraît aberrante, a moins qu'on ne soit passé a coté de quelque chose...
Peux tu faire un schéma pour qu'on se figure bien la forme de tes pièces brutes et les usinages que tu souhaites faire.

Autre point (plus anecdotique), les trous pour évacuer les copeaux, j'aurais tendance a dire que ca ne sera pas super pratique car les copeaux ne vont pas aller naturellement dedans, et ca sera mais galère de les y faire rentrer.
J'envisagerai plutôt, soit un vrai récupérateur de copeau avec des grands plans inclinés pour qu'ils tombent naturellement dedans, soit rien du tout et tu utilise plutôt un système d'aspiration.

 

[lepierre]

Bonjour ,
2 questions:
Un bloc de 800 mm au cube , cela fait un volume de 512 dm cube soit 500 kg avec une densité de 1 : c'est lourd !!
La dureté de tes blocs ? Si c'est un peu dur, l'effort sur le Z à 800 mm de haut va agir sur le porte à faux et la : la structure va souffrir ?
Bonne semaine,

Lepierre

 

[messdu74]

Bonjour Mr Edurand.

Quelques informations m'interpelle !

En premier, selon votre esquisse de cahier des charges vous devez surfacer aux 6 faces (je présume) d'un blocs de matière +/- inconnue de dureté inconnue. Selon votre conception vous pouvez usiner une seule face par manutention (retournement ou rotation de la pièce) pourquoi un axe Y pouvant se déplacer ?

2ed , en suivant la réaction très pertinente de "lepierre" # 500 kg avec une densité de 1# pourquoi ne pas partire sur un portique fixe en Y avec un plateau tournant vous permettant d'usiner 4 faces de votre pièce avec une seule manutention ?

3em , surfacer avec une broche qui je pense de provenance chinoise et a haute vitesse (2.2Kw W.Cooled)... n'est pas le meilleur choix

Selon moi vous devez etablire un cahier des charges complet en 1er, avec la précision souhaitez, le temps de réalisation, les moyens de mise en place,Bridage ...............

Ceci étant voila un très beau projet avec un "vrai" budget qui reste viable

Au plaisir
Messdu74

 

[edurand]

Merci à tous de vos premiers retours.

En effet, quelques explications s’imposent.
Le bloc est essentiellement composé de strates de bois. Un test d'usinage sur un échantillon avec une CNC classique a été réalisé. Les résultats était satisfaisant pour passer à grande échelle.
Le but du projet est de venir surfacer le bloc sur une seule de ses faces. Une série de capteurs seront placés au-dessus de la broche et qui viendront analyser la surface après chaque surfaçage.

Phase 1 : Surfacage de la totalité de la face du bloc par passe de 1mm maximum. Une fois réalisé, la broche s'arrête.
Phase 2 : Analyse des différentes parties de la surface avec les capteurs
Phase 1 : …
Phase 2 : …

Au fur et à mesure une grignote le bloc uniquement sur la course X

Messdu74 : Je vais éviter d'acheter du materiel en provenance de chine. J'ai trouvé une boutique anglaise qui propose une broche 2.2k :
"Our Spindle Motors and VFD’s are direct from manufacturer and not purchased from lowest priced suppliers of unknown sources and therefore unknown quality and reliability"

 

[Rider63]

Salut, je comprend pas, c'est une machine pour transformer des bloc de bois en copeaux? a quoi va servir cette machine?

 

[edurand]

Salut Rider63,

Oui c'est à peu près ça sauf qu'entre chaque surfacage, des analyses de la surface seront enregistrées via les capteurs situés au dessus de la broche

 

[Rider63]

c'est pour analyser la composition du bloc?

 

[edurand]

En effet, à sa surface, passe par passe

 

[messdu74]

Bonsoir Edurand,

Ok je comprend mieux tu doit usiner et non juste surfacer un bloc
Seconde question selon ton dessin tu usine a la vertical, peut tu usiner a l’horizontale ? la rigidité et mise en place serai facilitée

Messdu74

 

[el patenteux]

Et la matiere a usinner c'est quoi?

 

[fred03800]

Bonjour
et "ensemble de capteur" c'est quoi ? car sur ton ébauche ils sont à la poussière ! (prévoir un deuxième chariot qui se range à l’abri et vient scanner après le surfaçage..)

 

[el patenteux]

Un boitier sur penture pourrait etre former avec exactement la meme forme que les renforts de broche mais plus léger.
Possibilité d'ajouter,ou plutot nécessité d'ajouter des jets d'air ici et la,notament sur la lentille sinon tout va se perdre dans la poussiere.
La premiere des choses serait de l'enfermer dans un boitier comme plusieur font et d'assurer une aspiration efficace de ce boitier
pour catper ce qui est en suspend dans l'air (dépendement de quelle matiere il sagit...)le reste ce qui tombe au fond peut etre récupérer
mais certainement avec des trous beaucoup plus gros.
Ont parle pas de faire de jolies gravures ,ont parle purement de bouffer de la matiere autant qu'il y en a,a ta place ma premiere préocupation serait la captation des résiduts dans l'air.

 

[edurand]

Voici une petite mise à jour de la conception. J'ai ajouté 2 montants entre les renforts en acier de 10mm. J'ai aussi rajouté 3 renforts sur la table afin de bien assurer le parallélisme des profilés sur l'axe X. Ils serviront aussi à soutenir les blocs à usiner plutôt que d'utiliser des cales. Je pourrais me servir de ses profilés pour brider et caler le bloc. Cependant, ces traverses bloqueront à un moment l'avancement de la broche. J'ai décidé pour le coup d'avancer la piece manuellement au fur et à mesure : après avoir surfacé une quinzaine de centimètres, j'avancerait le bloc vers la broche ainsi de suite.

Plastik

Autre point (plus anecdotique), les trous pour évacuer les copeaux, j'aurais tendance à dire que ça ne sera pas super pratique

Tu as sans doute raison, j'ai retiré les perçages et je viendrais aspirer manuellement les résidus qui tomberont

MessDu74

Seconde question selon ton dessin tu usine a la vertical, peut tu usiner a l’horizontale ?

Non ce n'est pas possible de faire autrement

El patenteux

Et la matiere a usinner c'est quoi?

Pour simplifier, la matière s'approche de près à celle du bois.

Fred03800

"ensemble de capteur" c'est quoi ? car sur ton ébauche ils sont à la poussière !

En effet j'y ai pensé. Les pièces restent à dessiner mais j'étais parti sur l'idée d'enfermer les capteurs dans une boîte avec la face avant pouvant s'ouvrir et se refermer comme un clapet. Le clapet serait motorisé par un petit servo-moteur et contrôlé par une carte arduino.

El patenteux

La premiere des choses serait de l'enfermer dans un boitier comme plusieur font et d'assurer une aspiration efficace de ce boitier
pour capter ce qui est en suspend dans l'air (dépendement de quelle matiere il sagit...)le reste ce qui tombe au fond peut etre récupérer
mais certainement avec des trous beaucoup plus gros.

En effet, je pense mettre une brosse tout autour de la fraise, comme cela se fait, pour l'imiter les projections et d'ajouter un système d'aspiration


Sinon, avez-vous des remarque du la rigidité de la structure ?
À propos de la fraise pour surfacer, je suis tombé sur celle-ci : http://www.toolstoday.com/p-5714-in...t-with-scorers-2-2-design.aspx#choose-variant
Qu'en pensez-vous?

 

[el patenteux]

Je trouve étrange de faire le jambage de portique dans ce sens,ca rallonge la machine pour rien.

 

[edurand]

@el patenteu : C'est à dire? Est ce que tu peux développer?

 

[stanloc]

Je trouve étrange de faire le jambage de portique dans ce sens,ca rallonge la machine pour rien.

De quelque manière que tu places le jambage, l'encombrement de la machine sera TOUJOURS égal à la course PLUS l'emprise des patins sur leurs axes.
Stan

 

[Blaeutch]

Bonjour,

Non, on gagne en encombrement en mettant le jambage orienté côté broche.
En faisant un petit croquis on s'en rend vite compte.

Johan.

 

[edurand]

Bonjour,

OK je pense avoir compris.

De quelque manière que tu places le jambage, l'encombrement de la machine sera TOUJOURS égal à la course PLUS l'emprise des patins sur leurs axes.
Stan

En effet je suis d'accord avec ça. Cependant depuis que la broche est bloquée dans sa course par une traverse, si j'inversais le jambage, je gagnerais en encombrement. Mais j'ai aussi rajouté deux profilé entre les deux renforts en acier m'empêchant d'inverser le jambage (voir les dernières 3D).
Quoi qu'il en soit, la machine ayant un usage assez spécifique, je suis plus intéressé par la rigidité de la structure que par l'encombrement

 

[stanloc]

Bonjour,

Non, on gagne en encombrement en mettant le jambage orienté côté broche.
En faisant un petit croquis on s'en rend vite compte.

Johan.

Tu as survolé ton croquis trop vite. La configuration qui recueille le plus de suffrages c'est celle où la FRAISE est à l'aplomb du centre de l'empattement des patins. Et dans ces conditions là aussi ce que l'on gagne en encombrement d'un côté on le perd de l'autre. En arrière de la fraise on a la moitié de l'empattement et devant la fraise on a l'autre moitié. CQFD
Stan

 

[el patenteux]

OUi mais ici la broche est carrément en surplus de l'encombrement patin,et en plus elle est dans son sens long donc au moin 20cm.
Une facon ou l'autre ne sera pas plus rigide sauf que celle ci prend 20cm de plus.

 

[edurand]

Bonjour à tous,

Je pense commander l'ensemble des pièces mécaniques et électroniques d'ici mercredi. Cependant, avant toute chose, j'aurais aimé valider la puissance des moteurs requise pour l'axe X. J'estime le poids du portique à déplacer sur ses rails prismatiques à environ 50kg. Pensez-vous que les deux moteurs Nema 23 prévus initialement avec un couple de 4Nm seront suffisants? Pour rappel, sur cet axe, la vitesse de déplacement sera très faible, car le portique avancera millimètre par millimètre en fonction de l'usinage des blocs.

Merci d'avance

 

[vax]

Il suffit d'associer une réduction (poulies courroie) avec une bonne démultiplication pour assurer le coup !

 

[el patenteux]

Avec des vab au pas de 5mm aucun probleme meme en prise direct.

 

[el patenteux]

un nema 23 de 4nm jumelé a une vab au pas de 5mm va déplacer autour de 50 kilos de masse morte,alors immaginne
si c'est monter sur des rails

 

[RacingMat]

projet très original
grignoter toute cette matière, pfiou !!

nécessité d'ajouter des jets d'air ici et la, notamment sur la lentille

dans ce cas, il te faudra un air propre (l'air produit par un compresseur étant chargé d'huile) sinon ta lentille sera vite salie.

ou à voir aussi un système d'occultation pour protéger tes capteurs pendant la phase d'usinage

 

[edurand]

@RacingMat : merci

En effet, je vais partir sur un système d'occultation motorisé avec un petit servomoteur commandé par Arduino. La carte Arduino sera quant à elle pilotée par la Bob.

Je reçois les premières pièces dès la semaine prochaine pour commencer le montage. Les photos sont à venir.

En attendant, il me reste à commander ma fraise à surfacer. Après avoir hésité entre celle-ci de chez Onsrud et celle-ci de chez Amana, je pense partir pour la Amana. Maintenant, j'ai un doute sur le choix du collet en ER20. Le diamètre du "Skank" est annoncé à 1/2" soit 12.7mm. Est-ce que je choisis un collet ER20 de 13mm comme celui-ci ou plutôt un ER20 12mm ?
Un collet de précision a-t-il une grande importance pour l'utilisation d'une fraise à surfacer, car il y a aussi ce modèle ?

Merci de vos réponses

 

[sebastian]

Bonsoir,
Tu n'a pas choisi une fraise "bas de gamme" pour surfacer
Le choix d'une pince n'est pas uniquement destiné à une fraise à surfacer
donc + c'est précis, mieux c'est.
En ce qui me concerne, je préfère une pince un peu "serrée" qu'une pince un peu "grasse" au montage (12,7 pour 13… et ainsi de suite)
Le serrage du collet fait le reste du montage.
Sorotec est un bon fournisseur "moyen de gamme"/prix (je n'ai aucunes billes chez eux) mais me fourni satisfaction à des prix corrects.
PS : tes dessins sont de super qualité ! tu bosse dans le domaine de l'archéo ?

 

[edurand]

Bonsoir Sebastian,

Merci pour ta réponse et tes conseils.
Pour être sûr de bien comprendre, il vaut mieux partir sur une pince un peu "serrée", c'est-à-dire une ER20 12mm pour 12.7 que sur une 13mm plus "grasse".

Sorotec est un bon fournisseur "moyen de gamme"/prix (je n'ai aucunes billes chez eux) mais me fourni satisfaction à des prix corrects.

Une raison de plus pour commander chez eux

PS : tes dessins sont de super qualité ! tu bosse dans le domaine de l'archéo ?

Merci! Je suis dans l'agro, cependant j'ai fait une formation en design avant et qui m'a donné des bases en 3D