Construction CNC Béton - 600x300x600 - Usinage Aluminium [Standby]

[AndersFaust]

Bonjour à tous!

Après avoir réalisé plusieurs CN (Imprimantes 3D, Routeurs bois (et super usineur grateur aluminium ...), Mini CN pour prototypes de PCB.

Je me lances dans un projet plus sérieux, j'ai souhait d'usiner des pièces aluminium avec précision et de faire des petites séries au minimum.

Après de longues heures sur internet pour regarder tout et n'importe quoi, mon choix s'est arrêté sur une CN en béton, mes raisons:
- Le poids
- Les vibrations

- Quand on voit l'impact de micro vibrations sur une `bête` impression 3D dès qu'on essaie d'avoir un peu de vitesse, je ne veux même pas l'envisager pour de l'usinage aluminium.​

- La `relative` simplicité de mise en oeuvre (pour moi) je bosses avec des moulages, coffrages, résines tout les jours.
- La place dans mon atelier
- Le délais, je n'en ai pas besoin demain, 6 à 12 mois entre aujourd'hui (03/08/2019) et les premiers copeaux, ça me va très bien.

Béton haute performances (BUHP, BFUP, UHPC si possible ou Epoxy granit) pour le bâti, et surement acier pour la table/chassis.

Pour info et comprendre certains de mes choix, je commandes régulièrement sur AliExpress (comme bien d'autres) mais en prenant un certain soin à discuter avec les vendeurs, surtout quand il s'agit de pièces mécaniques, ou d'électronique, certaines copies sont très bonne, d'autres ... beaucoup moins, mais étant rarement pressé (quand c'est le cas je commandes en France/Europe, et je paie le surcoût) jusqu'à aujourd'hui, j'ai rarement été déçu de la qualité des produits commandés.
Mon budget initial et d'environ 3000€ (flexible, extensible avec le temps, pour des upgrades, remplacements de pièces si en dehors des contraintes / charges, etc... )

--

Actualisation de la bête au 19/10/2019!

Changement de design pour passer sur un VMC​

Bâti béton 560 l x 1070 p x 1380 h​

Poids estimé 500-600kg​

Surface d'usinage 600 x 300 y 600 z​

Carter étanche/récupération 1400 l x 1280 p x 2000 h​

Bac de récupération copeaux / liquide + filtrage pour l'arrosage des pièces à usiner​

Table maçonnée, parpaing/béton​

Rails HGR-20 et chariots HGH-20-CA, 700mm, 1000mm, 1000mm​

Vis à bille SFU 2005 de 600mm, 800mm, 1000mm​

Easy servo stepper hybrid NEMA23 3N.m - closed looped Lichuan LCDA357H + LC57H3100​

3x 48V - 500W Alimentations à découpage régulées pour les moteurs​

Spindle VFD 2.2KW water cooled + Collets de précision​

Commande Breakout board + LinuxCNC​

​

ARCHIVES
La bête au 03/08/2019!

- Bâti béton de 1100 x 750 x 750

- Poids estimé 300-400kg avec les premiers volumes non dégrossis​

- Surface d'usinage 800 x 350 x 300 idéal

- Mais 600 x 300 x 200 minimum requis​

- Carter étanche de 1300 x 850 x 900 (estimation brute)

- Bac de récupération copeaux / liquide + filtrage pour l'arrosage des pièces à usiner​

- Chassis pour y intégrer le système de récupération de l'arrosage, et sur lequel sera fixé le carter.

- Probablement en carré acier ou IPN​

- Pieds réglables sur galets caoutchouc / M16​

- Rails HGR-20 et chariots HGH-20-CA, 600mm, 700mm et 1000mm
- Vis à bille SFU1605 de 400mm, 700mm, 1000mm
- Moteurs NEMA23 3N.m - closed looped Lichuan LCDA357H + LC57H3100
- 3x 48V - 500W Alimentations à découpage régulées pour les moteurs
- Spindle VFD 2.2KW water cooled + Collets de précision

- Pour minimiser l'espace de refroidissement du spindle, je vais partir sur un radiateur de PC de 120x360mm avec 3 ventilateurs de 120mm + Pompe / Réservoir de 1L de PC​

- Pourquoi? j'aurais déjà un bac de récupération / filtration du liquide d'arrosage assez conséquent avec la pompe qui va avec, je n'ai pas envie d'un second réservoir de 10L, la solution radiateur de PC est très compacte, et j'ai déjà le matériel disponible​

- Electronique: A DETERMINER (j'ai des RAMPS, Rumba, Arduino en tout genre, des Breakout board 5 axes chinoises parallèle (mais pas de PC avec port //) si vous avec des conseils ici en terme de fiabilité / pilotage, je suis tout ouïe.

Bref, une toute première ébauche de ma CAD en cours, parce qu'une image vaux mille mots.

J'en ai surement oublié, le projet commence, les croquis passent du papier a la CAD (SolidWorks ici) et tout se bouscule encore dans ma tête, le projet ne sera jamais plus finis que quand il sera terminé ... et encore, sous réserves d'upgrades.

Bref, je vais tenir régulièrement (1 fois par mois, c'est `régulier`) ce topic et surement répondre plus régulièrement aux questions, idées, etc ...

[Liens]
Liste des achats : https://docs.google.com/spreadsheets/d/1Hg-Vn2vCdju8QjNJQHvCZXcVie0otRPRKTACqTrlCjA/edit?usp=sharing

Merci de me suivre (ou de ne pas me suivre) et à très vite!

 

[osiver]

Il est où l'axe Y ?

 

[AndersFaust]

Il est où l'axe Y ?

une toute première ébauche de ma CAD en cours

Notes le en cours! Il arrives très vite

J'ai voulu commencer le journal très tôt pour avoir un historique complet, et le forum me permets aussi d'avoir des retours constructifs.

 

[AndersFaust]

Oui très vite. En fait je bosses sur la première CAD en ce moment, après je vais pouvoir faire pleins de calculs et d'estimations, et je pourrait ajuster plus finement la structure, le positionnement des différents éléments de guidage, et tout le reste.

 

[osiver]

Ah, c'est quand même mieux avec tous les axes et la table en place même s'il manque la vis et tous les "accessoires" !

Tout le bâti en béton va être coulé d'un seul tenant et en une fois ?

 

[AndersFaust]

Je comptes faire le bati béton en deux fois.

Le gros avantage c'est que je pourrait faire la table sur l'envers et bénéficier d'une très bonne planéité (celle du fond de coffrage), alors que si je coules en une seule fois le dessus de la table sera "flottant".

Pour ce qui et des parties manquantes, j'avances, je pourrait aussi ajouter une petite vidéo cinématique pour visualiser les courses max/min de l'ébauche.

Ensuite la on ne voit pas encore, mais je comptes intégrer des plats acier de 30 x 10 sous chaque rail, intégré au bati avec des brides, ils devront servir de support, et permettre le taraudage (d'ailleurs a priori ils seront percés/taraudés avant assemblage, et alignés avec précision dans le coffrage.

Enfin, ça c'est la théorie, en pratique on verra ce qui est le mieux.

 

[arba]

Béton oui, mais quoi comme béton?
Un béton standard est très loin d'être stable et donc inadapté pour réaliser le bâti d'une fraiseuse.
Par contre un béton haute performance avec très peu d'eau pourquoi pas.

Dans tous les cas ne compte pas sur la précision de ton moule et un alignement soigneux des plats, tu peux être sûr que ca va bouger au séchage.

 

[AndersFaust]

Ce sera en effet un béton armé, avec additifs formule exacte à définir encore!
Et finition peinture epoxy.

Et pour ce qui est de la précision du moule, je souhaites juste le "mieux" je sais bien que ce ne sera précis, mais plus j'apporterais de soin au coffrage, moins j'aurais à réctifier derrière.

 

[Sologne_eng]

Bonjour,
C'est toujours en projet pour moi faute de temps mais je continue de suivre les réalisations.
Voir mon projet en béton HR / fibré:

https://www.usinages.com/attachments/cn4-ens-meca-pdf.321440/

 

[g0b]

/mode rabat joie ON
Faire un bati en béton parce qu'on maitrise mieux le béton que la mécano soudure me semble une des plus mauvaise raison pour faire un choix technique ! Si tu étais boulanger tu aurais fait un bati en pate à sel ?
Au contraire, j'aurais plutôt vu ca comme une opportunité pour me former à une nouvelle technique et augmenter mes compétences.
/mode rabat joie OFF

Ceci dit, et sans ironie, bon courage pour ce projet, que je vais suivre avec attention, car je suis un peu perplexe sur l'utilisation du béton pour faire un chassis de MO, mais je ne demande qu'à changer d'avis sur la question

 

[AndersFaust]

[...] Si tu étais boulanger tu aurais fait un bati en pate à sel ? [...]

Probablement oui! d'ailleurs à y réfléchir ce serait intéréssant de regarder la résistance mécanique d'une pâte à sel haute performance.

Blague à part pour la référence, un document (en pj) sur les bâtis de MO en BUHP/BFUHP, avec des coffrages/moules variés plastique, bois, même inox ils arrivent à obtenir d'excellentes performances en résistance/stabilité structurelle, et en bonus il ya même une ou deux formules (qui peuvent servir de base)

Après je ne cherches pas a augmenter mes compétences en terme de soudure sur cette machine, la soudure à l'arc je pratiques occasionellement à côté et ça me suffit pour l'instant.

Par contre mettre en oeuvre un bâti béton pour une CN ca je n'ai pas encore fait, et peut-être que la ou d'autres ont réussi, je vais complètement me planter, mais j'ai de la marge en terme de temps

Après je dis béton mais la réalité c'est que c'est quand même plus proche d'un epoxy-granite que d'un béton de maçon.

L'importance dans le béton haute performance ici, c'est la variété de la granularité, sables de 0-2mm et graviers de 2-5mm et pas au délà, ajouté à cela les plastifiants, fibres PP et la faible quantité d'eau, on obtiens un béton stable avec très peu de retrait, et assez homogène, exactement ce que l'on recherches dans un epoxy-granite.

Bon ça c'est la théorie, la pratique ce sera des tests de mélanges in-situ avec différents ratios de mélange, et des tests de résistance avant le coffrage réel.

 

[g0b]

Je faisais cette remarque uniquement parce que dans ton 1er post, c'était le seul point que tu avancais pour justifier ton choix . Mais manifestement, ce n'est pas le cas, donc je retire ce que j'ai dit
Interessant ton doc... Ils arrivent à faire bien grimper la rigidité du béton ... Bon, ca reste 3 fois inférieur à de l'acier, mais ca commence à se défendre sérieusement à coté d'un béton classique qui est plutot 10x moins rigide que l'acier...

 

[arba]

Il existe déjà des formules toutes faites pour ceux qui veulent pas s'embêter:

Et le ciment: www.moertelshop.fr

 

[Algone]

Joli projet!
Pour moi le béton ou pas, tant qu'il y a de la masse ça encaissera, surtout pour de l'alu.
Moi ce qui me turlupine plus c'est la rectification pour avoir une géométrie nickel (équerrage, perpendicularité, parallèlisme, etc...) comment compte tu rectifier ton plat acier coulé dans le béton? Si par exemple tes rails ne sont pas parallèle?
Je te dis ça parce j'ai trouvé que c'était et de loin la partie la plus pénible de mon projet.

 

[Momoclic]

Beau projet et @Algone, à mon sens, pose des questions fondamentales !

 

[AndersFaust]

Pour ce qui est du bâti, il est en deux partie, donc au niveau de l'assemblage je peux régler dans les deux sens, puis brider.

Pour les rails, normalement étant donné que le parallèlisme sera fait sur le coffrage, je devrait être en mesure de régler finement avec le jeu des rails uniquement.
Je dis bien normalement, la manière exacte dont je vais brider les rails sur le bâti n'est pas encore choisie:

- J'ai le choix de faire un réglage niquel sur le coffrage, et d'emprisoner les supports puis d'afiner après.​

- Ou alors, je ne mets que des inserts, sur lesquels viendront se fixer des plats que je pourrait regler avec une plus grande amplitude (puis un premier scellement à l'epoxy), et dessus, je fixerais les rails, que je pourrait ensuite régler finement avec le jeu.​

- Ou .... autre technique à déterminer en fonction des idées.​

​

 

[Sologne_eng]

A lire ou relire, les problèmatiques de reglage avaient été traitées dans ce poste par Miluc:
www.usinages.com/threads/fabrication-dune-fraiseuse-cn-3d-granite-epoxy.15107/

 

[AndersFaust]

@Sologne_eng oui j'ai déjà les divers posts sur les CN epoxy granite, béton, et sur les différentes manière de réglage, ca devrait aller avec les outils et un peu de patience

Accessoirement, j'ai rajouté en première page ma Liste des achats (consultation publique sur Google Docs)

Voici le lien
Liste des achats : https://docs.google.com/spreadsheets/d/1Hg-Vn2vCdju8QjNJQHvCZXcVie0otRPRKTACqTrlCjA/edit?usp=sharing

Pour ce qui est de l'achat d'outils de mesure, je ne comptes que 50% de leur valeur dans le budget de la construction.

 

[AndersFaust]

Petite réception du jour, c'est toujours cool de reçevoir de nouveaux outils.

 

[ingenieu59]

Bonjour,

vérifies bien que tes équerres soient bien d' équerre .
Tu veux faire en 2 parties, mais attention aux articulations ( tiges filetées ou boulons ) , ce sera elles qui vont faire vibrer ta machine .

 

[AndersFaust]

Bonjour,

vérifies bien que tes équerres soient bien d' équerre .
Tu veux faire en 2 parties, mais attention aux articulations ( tiges filetées ou boulons ) , ce sera elles qui vont faire vibrer ta machine .

Les deux équerres sont en classe I, et sont bien d'équerre.
Ensuite pour la fixation ce sera 2 tiges filetées dans chaque pied (ou une pliée en U a voir) et boulonnés, je compte quand même stabiliser avec une pâte époxy/aluminium pour faire la liaison.

 

[joumpy]

Avantage de tout faire d'une seule pièce: ca ne peut pas bouger.
Inconvénient de tout faire d'une seule pièce: tu ne peux rien régler.
Du coup, je réfléchirais bien à ce que je veux/peux régler pour déterminer le nombre de pièces, plus que l'aspect coffrage et possibilités de moulage.

Il y a aussi les soucis de manutention: une machine de 500 kgs en 2 pièces, c'est 250kg/pièce et ça fait beaucoup pour des petits bras...

A une certaine époque, j'avais admiré la conception de Micluc et pour une machine 2.5 fois plus grosse, j'avais fait quelques regles de 3 pour voir un peu les proportions... Les masses en jeu m'avaient un peu fait réfléchir!

 

[AndersFaust]

@joumpy Oui c'est clair que le poids ca va être massif, mais c'est un choix, après je pourrais aussi faire un mécano-soudé remplis d'epoxy granite, et le poids tournerait sensiblement dans les mêmes eaux (surtout avec des sections de 100x60mm par exemple)

Pour ce qui est des réglages, ce sera surtout équerrage et inclinaison, vu que le portique sera séparé de la base, cela dit, en préparant bien les angles du coffrage il ne devrait pas y avoir énormément à régler.

Après je vais aussi commencer des tests de mélanges de béton et de résistance dans des petits coffrages pour pouvoir adapter l'épaisseur de mon chassis.

A savoir aussi, que la machine sera sur pieds (et roues rétractables) donc même 500kg (je vises plutôt 300-400kg ce qui sera déjà largement suffisant pour la stabilité), ca roulera si j'ai besoin.

 

[AndersFaust]

Au passage j'ai commandé mes moteurs (listés dans le google docs premier post)

Kit de pilote de moteur pas à pas servo à boucle fermée, 3 phases, 3nm, nema 23, avec encodeur LCDA357H + LC57H3100, offre spéciale - AliExpress 13

Smarter Shopping, Better Living! Aliexpress.com

fr.aliexpress.com

Très bon contact avec le vendeur, on a aussi vu pour "réduire la déclaration CN23" si ca passes c'est tout bon, sinon ce sera douane.
A noter que j'ai prévu les frais de douanes pour les gros colis dans le budget (Surtout moteurs/spindle), mais si je peux passer outre ... c'est ca de gagné pour d'autres pièces.

Les specs du coup
1200 tr/mn
3 phases - 1.2°/step
Mes VAB sont des 1605
Donc au maximum je pourrait atteindre 6m/mn et une précision de 0.0167mm par pas (sans micro pas)

Pour la précision, habituellement je serait partis sur des stepper classiques, mais j'avais envie de tester les hybrid closed-loop ici, l'avantage du feedback avec encodeur c'est que les moteurs vont chauffer moins (donc meilleure durée de vie) et que le couple est légèrement plus élevé qu'un stepper équivalent sans encodeur.

A bon entendeur, ce sera à vérifier in-situ, les specs c'est beau, les tests c'est mieux.

 

[joumpy]

J'ai eu une bécane de 500 x 350 x 160 m de course en mécano-soudée et elle faisait plus près de la tonne que de la moitié.
Du coup en 850x350x200 mm et en béton, les 3-400 kgs, j'y crois moyen... A voir quand tu feras tes calculs de tenue aux efforts de coupe et vibrations. Je n'ai plus les chiffres en tête, mais celle de Micluc n'était pas un modèle de légèreté il me semble.

Très intéressé par ton retour sur les pas-à-pas hybrides pour faire avancer le comparatif avec les servomoteurs... Mais à mon avis, le principal avantage, c'est de pouvoir stopper l'usinage en cas de perte de pas supérieure à une limite que tu fixes. Ca devrait être possible avec la fonction alarme...
Ah oui, tiens, tu aurais dû demander à ton vendeur des cables plus longs ou des rallonges.

6m/min, c'est énorme et ça ne se justifie que pour un ATC, parce qu'en usinage classique, tu n'as jamais le temps d'accélérer jusqu'à ces valeurs avant de freiner. F2000, c'est déjà beaucoup! Mais comme on trouve des ATC à 2k€, ça s'envisage...

 

[AndersFaust]

6m/min

Oui c'est "le maximum" avec ce que sont rated les moteurs, et pour l'instant, je pars sur un Spindle 2.2Kw ER20, et un ATC ISO 30 ne rentres pas dans le budget initial, cela étant dis, j'ai quand même louché pas mal sur des ATC et ce n'est pas exclus qu'un jour j'en prennent un, mais pas de suite.

Bref, les maximum théoriques, c'est toujours intéressants de les avoirs, et pour les closed-loop a voir comment la sortie alarm se comportes, c'est sur qu'il vaux mieux pouvoir stopper en urgence tout seul, et "peut-être" sauver la vie d'une fraise

Pour les 400kg, c'était les premières estimations en fonction de la masse volumique d'un béton classique par rapport a ma 3D, je pourrait avoir une idée plus précise quand j'aurais finalisé mon mélange de béton, la masse volumique du béton tournes autour du 3000kg/m3 et celle de l'acier autour de 7500kg/m3

Quand tu parles de ta machine mécano soudée, tu inclus aussi la table dans le poids total? parce que la pour le coup je parles uniquement du chassis béton, mais je n'ai pas inclus le poids des moteurs, des rails, de la table ... etc ... donc oui, je penses que la bête atteindra peut-être la tonne tout compris.

 

[joumpy]

Oui, le poids, c'est "all inclusive" parce que quand il faut lever au transpal, tu regardes les petits chiffres marqués dessus!
Evidemment, dans cette gamme, on oublie les roulettes de caddies...

J'ai fonctionné avec une broche chinoise ER16 1.5 kW 400Hz (24.000 trs/min) sans jamais atteindre les limites du moteur MAIS en water cooled pour le silence de fonctionnement. Je pensais la flinguer assez vite vu le prix et elle a tenu plusieurs année d'utilisation intensive puis a été remplacée par un ATC en BT30 alors qu'elle marchait encore.

Les arrêts après la perte de quelques pas te permettent de sauver les outils qui sont chers, mais aussi les pièces qui sont longues à fabriquer et dont tu as besoin pour hier bien sûr!

 

[franck67]

/mode rabat joie ON
Faire un bati en béton parce qu'on maitrise mieux le béton que la mécano soudure me semble une des plus mauvaise raison pour faire un choix technique ! Si tu étais boulanger tu aurais fait un bati en pate à sel ?
Au contraire, j'aurais plutôt vu ca comme une opportunité pour me former à une nouvelle technique et augmenter mes compétences.
/mode rabat joie OFF

Ceci dit, et sans ironie, bon courage pour ce projet, que je vais suivre avec attention, car je suis un peu perplexe sur l'utilisation du béton pour faire un chassis de MO, mais je ne demande qu'à changer d'avis sur la question

alors la mienne tourne avec un chassis beton ( uniquement la table ) et franchement je ne regrette pas , je tape dans l'acier sans soucis , a tel point que je suis en train de faire evouluer ma broche pour que celle tourne entre 200 et 1200 trs minutes pour pouvoir utiliser des fraises plus grosses et etre encore plus a l'aise dans l'acier dur !!!
le lien vers la construction de ma machine : https://www.usinages.com/threads/construction-de-ma-cnc.104319/

 

[AndersFaust]

@franck67 merci pour le lien, en effet tu disposes d'un bon bâti en béton, avec l'avantage d'être ancré dans le sol.

 

[franck67]

et tu remarqueras que c'est un beton classique de macon

la masse volumique du beton classique est certe plus petite que celle de l'acier , mais vu le coût et la mise en oeuvre d'un beton rien ne t'empeche de faire 3 fois plus de volume que si c'etait de l'acier ........ car evidemment je ne parle pas de machines " transportable dans tout l'atelier " ( comment ca peut etre sans vibrations un truc qui se deplace ??? )