Etude de construction d'une fraiseuse CNC

[levend]

Bonjour,

Bien que ma CNC plasma ne soit pas encore terminé (ni même commencé), et vu les remarques lu pour ma première fraiseuse CNC, je préfère ouvrir un sujet. Une des deux motivations pour ouvrir ce sujet aussi tôt c'est que la commande de métal pour la construction de la CNC plasma demande des frais de port très élevés alors je préfère regrouper mes commandes (même si je cherche un autre revendeur). La seconde motivation est l'urgence...

Le cahier des charges :
- usiner du MDF ( et autre dérivés de bois ?)
- usiner des matières plastiques (plexi ...)
- usiner de l'alu
- surface utile : 1,50x3,00m (minimum 1,25x2,50m)

Je pensais prendre modèle sur la Mechmate, mais cela vaut-il la peine de payer $100 pour obtenir les plans ?
J'envisage des guidages linaire du type HIWIN, est-ce que cela conviendrait ?

 

[stanloc]

De mon point de vue (qui ne sera pas celui des autres, probablement) vouloir une cnc capable d'usiner ???? (c'est quoi, en fait) de l'alu avec un tel format va coûter une fortune.
Autrement pour usiner bois et dérivés il "suffit" de refaire la bigcnc de el patenteu(qu'il y a un moment que je ne vois plus ici) et qui est décrite sur ce forum.
Stan

 

[fred03800]

Bonjour,
Oui cela va couté chère pour usiner de l'alu sur cette dimension.
Des rails Hiwin c'est le minimum à mettre.

Perso je préfère une CNC avec un portique fixe, mais bon les gouts de chacun.

Sur une structure de cette taille capable d'usiner de l'alu grand nini 2 voir même 3 tonnes ( pour la mienne en construction, en pause actuellement, sont poids sera certainement de 1,4t pour une course de 130x80cm et comme ambition usinage du bois et un peu d'alu).

Pour une machine type "Mechmate" pourquoi pas pour usinage bois et autre, par contre 100€ pour des plans c'est bien chère payé pour une structure aussi simple.

 

[fred03800]

Re, sur une Mechmate comment change t'on la fraise? On retourne le portique à l’envers !
(la broche au milieu du trou, niveau rigidité oui, mais peu pratique pour travailler)

 

[levend]

Par usiner de l'alu, j'entend réaliser des pièces comme ça : http://www.robot-maker.com/forum/topic/6409-mon-projet-de-robot-telecommande/page-17 ou http://www.robot-maker.com/forum/topic/6409-mon-projet-de-robot-telecommande/page-10 , mais ce n'est pas un souci si je ne peut pas usiner l'alu avec une grande machine, je verrai plus tard pour une plus petite . Mais j'ai vu une vidéo de l'usinage de pièce en alu sur une Mechmate ...
Après, je ne veux pas spécialement construire une Mechmate, je suis ouvert à toutes vos idées.

Donc si je n'usine pas d'alu avec, ce sera principalement pour l'usinage du MDF, je n'ai pas trouvé de sujet sur la construction de la big CNC de el patenteu, seulement le sujet avec des vidéo en utilisation.

C'est sûr que j'aimerais bien pouvoir changer de fraise sur ma machine, et encore mieux avec un changement automatique si possible.

 

[levend]

Donc un châssis assez simple pourrait convenir ? Et le portique ?
La table doit elle aspirante ? rainurée ? ou en bois (martyr) ?

 

[levend]

J'ai dessiné les plans de la CNC (en fait j'ai repris et modifié les plans de la CNC plasma) :

(en bleu, le portique).

J'ai suivi les remarques faites pour ma première CNC : un portique renforcé (un tube verticale de 100x200 auquel je soude un U de 200x75 et peut-être 2 U de 80x45 à l'intérieur), des rails Hiwin (sur le plan cela correspond à des HG15R, mais c'est juste que j'ai laissé ça, je vais voir lesquels je dois utiliser).
J'ai ajouté des croix pour renforcé la structure du châssis.

Donc pour le poids de la machine je pensais remplir le bas de béton, mais j'ai compté un poids d'environs 6T de béton, ça serait stable mais un peu trop lourd, non ?

La broche pourrait être à changement automatique d'outil, l'axe Z n'est pas encore étudier, mais je pense qu'il faudra du costaud, tout dépend de la broche aussi ...

 

[stanloc]

Attention là tu dessines encore une cnc pour la découpe plasma. En effet pour faire de l'usinage avec une fraise il faut une hauteur bien plus grande au portique pour avoir de la course pour la broche.
Stan

 

[fred03800]

un portique renforcé (un tube verticale de 100x200 auquel je soude un U de 200x75 et peut-être 2 U de 80x45 à l'intérieur)

C'est jamais assez costaud, mais ce serai bien plus simple de prendre directement que un tube rectangulaire de 200x100 mais en section épaisse comme par exemple en 10 a 12mm, comme cela aucune soudure sur la longueur et du a de la matière pour visser.

Chassie rempli de béton (standard je suppose pour 6 tonnes) = Non, rétractation au séchage
En béton, Oui pourquoi pas mais faut bien calculer sont coup et cela devient compliqué a calculer et a faire sur une grande taille

Stan a raison ton dessin ressemble a une cnc plasma

 

[levend]

C'est pas : il faut que je remonte le portique et avec un tube plus épais.

Que pourrais-je utiliser à la place du béton ?

N.B. : tant qu'à faire, je prévois pour qu'elle puisse usiner un peu d'alu même si ce ne sera pas son activité principale ( qui sera l'usinage du MDF).

 

[fred03800]

Pas besoin de béton si il y a assez de ferraille.

 

[levend]

Il n'y aura jamais assez de ferraille pour atteindre les 2 ou 3T dont tu parlais plus haut.

 

[levend]

J'ai remonté le portique de 11cm :

 

[fred03800]

Il n'y aura jamais assez de ferraille

Bonjour, regarde un peu ce qu'il ce fait déjà dans le commerce.
On trouve pas mal de CNC de cette taille à portique mobile pour la menuiserie, et niveau structure on est déjà bien loin de tes croquis.

Si tu veux travailleur de l'alu ( autre que avec des passe de 0,1mm) il faut revoir entièrement ta vision des choses.

Il y a qlq année j'avais déjà réfléchie à une cnc (portique fixe) avec presque 2m de course et je partais sur 2 H égalitaire de 30x30cm de 3m20 avec pour traverse 2 IPM de 60cm et pour fixer le portique 2 U de 50 ou 60cm !, C'est lourd, dur à manipuler pendant la réalisation, mais presque plus facile que ton méchano, et là au moins tu peux travailler de l'alu correctement voir même un peu d'acier

 

[stanloc]

Il y a qlq année j'avais déjà réfléchie à une cnc (portique fixe) avec presque 2m de course et je partais sur 2 H égalitaire de 30x30cm de 3m20 avec pour traverse 2 IPM de 60cm et pour fixer le portique 2 U de 50 ou 60cm !, C'est lourd, dur à manipuler pendant la réalisation, mais presque plus facile que ton méchano, et là au moins tu peux travailler de l'alu correctement voir même un peu d'acier

Heureusement que tu n'es pas allé plus loin que la réflexion car cette approche était complètement démesurée
Moi je vois une autre approche à ta conception, levend, c'est de concevoir le chassis de la cnc comme si il allait reposer à même le sol. Comme cela manquerait de commodité il suffit ensuite de remonter le sol en plaçant 4 plots de maçonnerie (quelques parpaings convenablement disposés) sous la cnc. Il faut voir la base d'une cnc qui a un portique mobile comme un "morceau de ligne de chemin de fer". Pour faire simple c'est deux longerons en tube d'acier rectangulaire reposant sur des traverses en poutrelles d'acier faites d'un profilé U. Par contre il faut renforcer les angles entre longerons et profilés en U.
On devine dans cette description que je suis comme toujours fidèle à la forme en caniveau avec des bords plus ou moins hauts permettant éventuellement de réduire à une poutre le portique.
Stan

 

[fred03800]

démesurée

Demesuré : Non, on est loin des masse d'une CNC industrielle

(quelques parpaings convenablement disposés)

ou entièrement coulé en béton
Par contre sur une CNC de cette taille l'ideal serai une rectification sur les porté des rails et des vis à bille, Ce qui est impossible sur une machine comme cela ( impossible façon de parlé, il y a toujours moyen mais c'est compliqué en faisan ça directement sur place)

Après oui la structure en caniveau est très bonne, celle pb c'est qu'il peut manquer un peu de dégagement mais apres c'est suivant son utilisation

 

[levend]

Donc si j'enlève la partie basse et si je rajoute des traverses (j'allais en parler plus tard), ce serait correct ?
Je rappelle que c'est principalement pour du MDF, l'alu ne devrait être qu'occasionnelle et même si c'est avec des passes de 0,1mm, je m'en moque un peu, du moment que je n'ai pas à le faire en manuel...
Enfin, si je peux la prévoir pour usiner de l'alu, ce serait encore mieux...
D'ailleurs j'ai reçu une réponse pour la petite CNC qui m'intéressait pour l'alu, elle est vendue

Il y a qlq année j'avais déjà réfléchie à une cnc (portique fixe) avec presque 2m de course et je partais sur 2 H égalitaire de 30x30cm de 3m20 avec pour traverse 2 IPM de 60cm et pour fixer le portique 2 U de 50 ou 60cm !, C'est lourd, dur à manipuler pendant la réalisation, mais presque plus facile que ton méchano, et là au moins tu peux travailler de l'alu correctement voir même un peu d'acier

tu n'aurais pas un croquis ?

 

[levend]

Donc j'ai revu certaines choses :
- la poutrelle du portique est un tube de 100x250x12. J'ai pris plus épais pour un peu plus de rigidité que le 4mm précédent et j'ai pris 250 au lieu de 200 parce que je pense qu'une hauteur plus importante est préférable pour l'axe Z en écartant les rails sur la poutre.
A voir si cette section sera définitive...
- Les longerons sont devenus des tubes de 140x80x10 (cela évitera l'ajout de fer plat pour la fixation des rails, comme cela m'a été conseillé pour la CNC plasma).
- J'ai ajouté des traverses des tubes de 60x100 aux extrémités et des IPN de 100 pour les autres traverses.
Rien avec ça, j'ai un poids de 500Kg, plus que pour la CNC plasma (version 1) complète, donc peut-être est-il possible de faire une machine plus lourde que je ne pensais.
Je reverrai le bâti, car j'ai bien l'intention de le garder, pas de socle en béton lié au sol.

Je n'ai pas trouvé de solution correcte pour surélever la poutre.

Je pars sur l'idée que cette machine usinera de l'alu, même si je ne pense pas usiner de grandes pièces en alu, mais c'est pour ne pas avoir deux machines dont une servira peu. Et comme je l'ai dit la plupart de l'utilisation sera pour du MDF, l'alu viendra en second mais je préfère l'envisager vu mon activité et la profondeur de passe n'a pas d'importance.

N'hésitez pas à dire ce que vous pensez, je fais l'étude avant de commencer, d'une part pour commander le nécessaire, et d'autre part pour ne pas me rendre compte au milieu de la construction que j'ai fait une erreur de conception qui rendra la machine inutilisable.

 

[stanloc]

Donc j'ai revu certaines choses :
- la poutrelle du portique est un tube de 100x250x12. J'ai pris plus épais pour un peu plus de rigidité que le 4mm précédent et j'ai pris 250 au lieu de 200 parce que je pense qu'une hauteur plus importante est préférable pour l'axe Z en écartant les rails sur la poutre.
A voir si cette section sera définitive...

Oui car un tel tube pèse 61 kg/ml il va falloir de bons moteurs pour bouger la poutre.
Stan

 

[levend]

65,78kg /m pour être exact
Définitive si je n'ai pas pris trop gros, sinon retour sur du 100x200 mais en 10 ou 12mm d'épaisseur
La motorisation pour X et Y sera des moteurs NEMA34 (pas encore cherché lesquels) + réducteur V40, sur pignons + crémaillère.

Vu le poids du portique et que c'est pour de l'usinage, un rail HIWIN sur chaque longeron sera suffisant ?

 

[fred03800]

du 100x200 mais en 10 ou 12mm d'épaisseur

Oui, cela devrais suffire, ton future Z n'a pas l'air d'avoir beaucoup de course du coup un espacement de 20cm entre les rails sera bien suffisant.

La motorisation pour X et Y sera des moteurs NEMA34

As du pensé à utiliser des servo moteur DC (et driver Gecko g320 ou autre) au final pas très compliqué à utiliser et très performant ( sans parlé que probablement plus fibla qu'un driver PaP chinois)?
Le poids ne sera pas un probleme, tout au contraire, il suffit juste d'y mettre les moyens ( comme une bonne motorisation) mais au moins on ne le regrette jamais et on n'y revient pas.

réducteur V40,

Dans la description : "Jeu réduit " pour les modèle à 159,99€ c'est vague !?! en plus couplé à un seul pignon sur une crémaillère, n'y t'il pas mieux ?
* Un système avec 2 pignons donc un que l'on pourrai régler pour donner une légère contrainte pour palier le jeu ? (pas l'un à coté de l'autre mais l'un derrière l'autre afin de garder une bonne surface de contacte pour éviter une usure prématuré)
* Et une réduction tout simplement pas courroie cranté ? (et en plus c'est moins chère)

un rail HIWIN sur chaque longeron sera suffisant ?

En Star (nsk,thk....) ce serai amplement suffisant, mais en Hiwin je sais pas la qualité (au pire doubler les patins, à moins de 10€ pièce c'est pas une fortune)

- Les longerons sont devenus des tubes de 140x80x10

une taille au dessus comme pour le portique ( en plus la liste de course chez le ferraillou sera plus simple)

 

[levend]

La courses de l'axe Z de entre 150 et 200mm
(Edit : la broche n'est pas encore déterminée)

Pour les moteurs, je me posais la question ce midi quand j'ai fait une petite recherche rapide mais je ne connais pas. Si l'utilisation de servos moteurs DC n'est pas plus complié que les PAP, pourquoi pas.

J'ai été également surpris pour le "jeu réduit" du V40, mais je prévoyais de l'utiliser avec un système à deux pignons permettant de réduire au maximum le jeu avec la crémaillère mais si on me montre une autre solution moins chère je prends.

Quoi, il ne sont pas bien mes longerons ?

 

[fred03800]

Les moteurs PaP sont facile à utiliser, les servo moteur DC un peu moins mais par exemple avec du gecko c'est pas 2 semaine de réglage et configuration. Par contre il faudra faire un jolie câblage (respecter qlq règle comme le blindage de certain fils).
L’avantage des gecko c'est que tu les règle avec 3 petits potentiomètres incorporé, sinon il existe d'autre modèle: http://www.cncdrive.com/DG4S_08020.html et plus puissant http://www.cncdrive.com/DG4S_16035.html )

Pour te donner une comparaison (liste simplifier pour un axe, à rajouter les masse ,alim breakout board, branchement de la broche....)

Moteur PaP:
2fils pour le Step/dir
2fils pour alimenter driver
4fils pour aller du moteur au driver


Moteur DC:
2fils pour le Step/dir
2fils pour alimenter driver
2fils d'alim du moteur au driver
4fils du driver à l'encodeur
1alim 5V pour les encodeur ( qui va au driver)
(par contre à cela rajouter un bon blindage)

 

[levend]

Une petite évolution :

L'axe Z est en cours de réflexion, mais tout dépend de la broche...
La machine aurait un poids d'environs de 850Kg, pas suffisant par rapport à ce qui a été dit en première page, mais je trouve difficile de faire plus lourd uniquement avec le châssis en métal.
Sinon pour la structure de la machine, je pense qu'elle est correcte. Je prévois juste une petite modif pour insertion une ou deux armoires électriques.

 

[fred03800]

cela avance petit a petit

l'axe Y oké
le Z ne sera pas compliquer à faire

Par contre pour ton X cette structure et bien compliqué et sera longue à réaliser avec toute ces découpe et soudure.
comme je le notai plus haut, prend 2 poutres en 100*200 ou 250 bien épais (sur la tanche), dessous des traverses de même section à plat. Ce sera plus lourd, bien plus simple et rapide, Il n'y aura besoin que de 4 pieds sans plein de croisillon, pas besoin de rehausse à t'on portique ( ça fera un peu le principe d'un caniveau, sinon je n'ai pas compris ce que tu as mis sur ton dernier dessin).
Sous le portique pour fixé les patins juste un morceau de fer plein comme du 50*50mm en 50cm de long (il faut une bonne assise au portique , très souvent négligé)

Après il y a certainement mieux comme solution, mais là c'est simple a réaliser.

mais je trouve difficile de faire plus lourd uniquement avec le châssis en métal

Facile, plus tu mets gros en section et épaisseur, plus ce sera lourd? Le seul probleme à une grande machine comme celle la, c'est pour manipuler les pièces pendant la réalisation

L'armoire peut être à coté fixé au mur (a hauteur de travail), ce sera bien plus pratique que de faire le câblage à 4 pattes parterre pendant 2 ou 3 jours (c'est du vécu).

 

[fred03800]

exemple rapide tout fait en tube rectangulaire 100x200mm
dimension 350x195cm pour une course de 300x150cm

 

[stanloc]

Il faudrait aussi parler de comment seront assemblés tous ces tubes et prévoir un renforcement dans les angles probablement car ce que tout le monde oublie c'est ce point essentiel : la transmission des efforts dans les jonctions. Bref c'est passer du beau dessin à la réalité.
Stan

 

[fred03800]

Bref c'est passer du beau dessin à la réalité.

oui, tu as tout dit !

Cela va aussi dépendre des moyens de Levand

Déjà je commencerai par boucher les tubes au extrémité (plaque soudé)
Après avec du tube de 10mm d'épaisseur je vois 2 solution :
* soudure et après une réctif sur les porté des vis et crémaillère (mais il faut trouver une machine pouvant le faire) le mieux ?
* ou par vissage (plusieurs machine déjà présenté sur ce forum avec cette méthode) certainement moins bien ? De plus pour un serrage optimum il faudrait que toute les portées soient rectifié.

 

[esloch]

ca sera avec portique fixe ou mobile ??

 

[fred03800]

ici mobile
après perso je prefere avec un portique fixe, mais malheureusement pour 3m de course et de table il faudrait un chassie de bien 5m de long