Etude d'une fraiseuse CN 3 axes pour métaux en gros tubes

[Momoclic]

Pour moi la reprise des travaux n'est prévue que l'an prochain !
Par ta faute djviper16 je me suis remis à cogiter et redessiner.

Version 5

L'entre-axes des patins du bélier est supérieure à la course, ça me rassure plus que sur ma version 3 ou elle n'était que de moitié sur deux axes.

Une telle structure me parait stable et devrait permettre un usinage relativement confortable dans l'aluminium, même sur de très grands panneaux.
Ensuite pour l'acier (tubes inférieurs à 3mm) ça risque, ça vibrera, et raisonnera énormément, des solutions existent.
J'espère qu'avec une électro-broche de 2,2 kw ça va le faire. Je n'ai pas le sentiment de prendre d'énormes risques même s'ils en restent...
Maintenant j'ai le sentiment de tenir ma solution, celle de mon CDC.

Bien sûr il reste pas mal de boulot de réflexion pour les choix, assemblages, usinages, montages et réglages : l'avenir nous appartient
Merci pour votre aide venue et à venir.

 

[RacingMat]

C'est ma version préférée !
Tu as les longueurs qu'il faut pour ce concept ?

 

[fred03800]

Cela reprend forme !

Les moteurs du X et Y peuvent ce rentrer dans les tubes (prévoir la découpe avant de fermer les tubes).
A ragouter 2 équerres en tube carré pour renforcé la jonction du "T" si il te reste des chutes.
C'est difficile de jugé les proportion mais le X pourrais être un peu plus long.

 

[Momoclic]

Environ 1,7 m de 250x250x8mm et 0,65m de 200x200x8mm pour le bélier, donc pas de souci.
Cette esquisse, encore un fois n'est pas un plan, plutôt une réflexion sur quelques choix, orientations et dimensionnements. Cependant toutes les cotes sont réelles, pas forcément définitives.
Maintenant je peux étudier et choisir les composants à mettre en œuvre (rails, patins etc.), les renforts, les fixations, les plaques, ancrages, perçages et montages.
Et comme pour l'architecture de la machine je risque encore d'avoir pas mal d'hésitations avant d'arrêter chacun de mes choix, mais je ne fait pas la course.

.

 

[Djviper16]

Voilà c'est exactement ce à quoi je pensais.
Ca risque de ne pas être facile à mettre en oeuvre, mais ça me semble plus costaud !

+1 pour les moteurs, dans les tubes avec poulies/courroies.

La vis à bille du Y, je la mettrait côté mobile, avec le moteur dans le bélier.

Par ta faute djviper16 je me suis remis à cogiter et redessiner.

Désolé, je vois que tu maitrises bien sketchup

 

[Momoclic]

Depuis un an j'ai appris le dessin 3D sur ordinateur. Avec un minimum de maîtrise Sketchup est simple à utiliser pour des dessins rapide.
Par contre, pensé à l'origine pour le bâtiment, il n'est pas très adapté à la mécanique.
Pour cette raison j'envisage de m'orienter vers AutoDesk Fusion 360, qui est accessible gratuitement, pensez vous que ce soit un choix pertinent (à l'anglais près) ?

Pour la mis en œuvre, qui ne se fera certainement pas sans souci, j'ai un ami qui peut me couper les tubes, percer et surfacer les portés de rails et autres usinages au besoin.
Donc pas d'énormes inquiétudes de ce coté.

 

[el patenteux]

Je penses qu'ont est tous unanime pour dire que cette structure a du sens!
En 8mm ca te laisse suffisament d'épaisseur pour usinner directement tes portées de rails,les vis des rails seront en m5 pour du hgr 20mm et en 6mm pour du hgr 25mm alors si il reste encore 6 mm c'est déja tres bons.
Les tubes je les remplirait avec (?) mais laisserais un moulage spécialement adapter afin de pouvoir recevoir les moteurs a l'intérieur
du chassi.
Continu,tu es sur la bonne voie...

Fred

 

[el patenteux]

Tu devrais essayer de dessinner une version avec patins fixes pour l'axe de base.
Cela pemetterait d'éliminer la poutre du devant en allongeant l'autre.(en fait je remplacerais la petite section ou c'est écris momoclic 2016 par la grosse section du devant,et vlan tu a l'intégral du chassi)
Lusinnage des patins serait usinner a meme cette section.
Manquerait juste des pieds pour élargir et stabiliser l'ensemble mais ceux ci n'ont pas besoin d'etre tres précis en assemblage.
Je suis a tout point de coté pour ce qui d'utiliser de larges sections épaisses pour faire un cadre,beaucoup plus simple
que de faire un assemblage d'une multitude de se sections en 50X50mm,ici ont a juste quelques pieces judieusement rectifiées aux bons endroits pour que le tout s'assemble au poil.

 

[el patenteux]

Pour ce qui est de l'arriere, l'écrou de la vab du bras peut etre sur la partie fixe,la vab et ses roulements montés
sur le bras,ce qui permet d'intégré le moteur dans la poutre avec un jeu de poulies et courroies.

 

[Momoclic]

@Merci @el patenteux : Tu as parfaitement intégré les raisons de mon penchant pour ces tubes.
En 10 minutes j'ai retournés les rails de la table, de façon un peu bidon, mais le résultat est là, ça passe et plutôt bien.
Il est évident qu'ainsi je protège, là aussi, mes glissières et patins. Pour les extrémités de la table il sera simple de protéger les extrémités.
Bien sûr, comme tu l'écris, au détriment de la stabilité latérale. Ici je ne sais plus très bien ou placer les pieds et sur quelle largeur ?
Les moteurs, j'y ai pensé depuis le début, la priorité pour ces esquisses est de les voir pour ne pas oublier leurs places.

Version 5a

Pour le remplissage des tubes, il y a de forte chance que ce ne soit que partiel. @gaston48 m'a passé un document, dont j'avais déjà connaissance, et dans lequel l'amortissement des vibrations est étudiée. J'envisage l'une des solutions proposées dans ce document.

 

[Djviper16]

Personnellement je préfère la version 5, plus stable à mon sens pour le même encombrement au final.
Regarde le document dont tu parles dans ton précédent message, il me semble que les structures sont toujours en T.
De plus une simple tôle même de forte épaisseur risque de se déformer lors du surfaçage, et adieu la planéité de tes assises de rails. (à moins de prendre de la fonte stabilisée ?)
Tu peux protéger ta vis avec un soufflet ou autres, les solutions ne manquent pas.

Sur la mienne les tubes seront remplis avec du sable, facile à vider le jour ou il faut transporter la machine. Ca ne rigifie pas, mais ça amorti bien les vibrations.

A+

Jérôme

 

[Momoclic]

OK, mais il y a des possibilités de corriger, contourner ces problèmes. Et méfiez-vous vous n'avez pas encore compris que ces dessins sont de études et que peu de choses sont encore définitives
En choisissant de construire autour de ces tubes j'étais conscient ou seraient les difficultés. Les 8mm offrent bien sûr la possibilité d'usiner directement dans la matière.
Par contre les tubes étant des structure fermées l'accessibilité devient plus complexe pour les fixations boulonnées, surtout en cas de maintenance.
Un problème m'est apparu lors des premiers dessins, le logement de la vis à bille est beaucoup plus épais que les rails.
Il faut donc compenser ce manque d'épaisseur pas des cales ou des plaques amovibles qui seront assemblées, à l'aide de vis, à la structure (plaques blanches). L'usage de pions de centrage s'impose.

L'alternative, pour la plaque sous table, est de supprimer la plaque blanche et de faire un trou carré dans le tube pour le passage de la fixation de l'écrou de vis à billes.
A l'intérieur du tube une petite plaque fixée à l'écrou, cette plaque elle même boulonnée au tube. Dans ce cas l'usinage des fixations des patins est directement réalisé sur la structure.
Les cales de compensation d'épaisseur seront sous la table (les patins ne sont pas forcément bien placés, retenez le principe). Qu'en pensez-vous ?

 

[RacingMat]

euh, je repars un peu en arrière dans le raisonnement de conception... mais là tous tes tubes devront être soudés entre eux (ils ne sont plus côte à côte mais perpendiculaires) donc tu perds la possibilité de réglage et d'ajustement des assemblages ?... tu as trouvé un professionnel qui aura la capacité dimensionnelle de rattraper tous les défauts en usinant à la fin les plaques blanches ?

 

[Momoclic]

Oui @RacingMat, la soudure s'impose pour un certain nombre d'assemblages.
Un ami qui a une petite société de mécanique et les machines qui vont bien, me fera à un bon prix pour le débit des tubes et les usinages indispensables à une bonne géométrie de la structure.

 

[fred03800]

Cette dernier version avec rails sous la table et patins sur le chassie, probleme : les patins ne sont pas assez écarté et tu es obliger de ragouter du fer plat sous la table pour la rallongé afin d'y accueillir les rails, à mois de mettre du carré plein de 40*40 ça reste souple et en plus ça alourdi un axe mobile.

 

[Momoclic]

Oui, le problème est bien là Fred, c'est une des raisons de cette plaque blanche...
L'avantage de cette plaque (ou ces plats) qui devra déborder du tube rectangulaire de chaque côté c'est de rendre accessible les fixations des patins.
Une alternative serai de revenir au tube transversal tout en laissant les patins sur la base.

 

[Momoclic]

Sans présumer des mes choix futurs, je regardais un peu plus en détail la charge que peut admettre un rail HGR :
------------Statique---Dynamique
HGR 15 __ 170kg ___ 1100 N
HGR 20 __ 270kg ___ 1700 N
HGR 25 __ 365kg ___ 2100 N
Par ailleurs j'estime mes charges statiques à :
X : 60kg
Y : 55kg
Z : 15kg
Il apparaît que des rails de 15mm feraient l'affaire. En retenant qu'une électro-broche 2,2kw ne développe que 1Nm au delà de 8000rpm ce qui n'engendrera pas des efforts de coupe exceptionnels.
@el patenteux parlait de rails 20 ou 25mm, en écartant le budget, il me semble que dans ce cas c'est mettre un coefficient de sécurité digne d'un usage professionnel ?

 

[Djviper16]

Oui si tu prends du rail prismatique neuf, du 15 sera bien suffisant, mais après si tu trouves une bonne occasion en 20 ou 25 faut pas te priver !

Tu es sûr que tes valeurs ne sont pas pour un patin plutôt ?

 

[fred03800]

de rendre accessible les fixations des patins.

Suivant les marques de patin, pour les même rails tu trouve différent longueur mais également 2 type de vissage ex: https://www.usinages.com/attachments/patin-nsk-jpg.36029/
cela peut être très pratique (c'est ce que j'ai sous la table et ça ma facilité le montage)

 

[el patenteux]

La version 5a est parfaite,il manque seulement 2 travers SOUS la machine disont en 100X100X6-700mm.
Un a l'avant un a l'arriere.
Les bouts couper en angle permetant dy placer des pieds ajusteurs facilement accessibles.
Un peu comme ca...

 

[el patenteux]

Bien malin celui qui pourra mettre des chiffres sur les efforts dynamique pourtant ce sont EUX qui sont importants.
Ont sait tres bien que du 15mm suffira amplement ''supporter et meme a mouvoir un axe de moin de 100 kilos mais ce qui compte c'est de savoir avec les bras de levier, porte a faux, efforts de coupe, quel sera le VRAI effort que le patin aura a endurer,
un peu plus difficil a chifrer...

 

[Momoclic]

@Djviper : Ce n'est pas clairement défini mais probablement que c'est la charge pour un patin, donc avec quatre même de qualité non optimale...

@fred03800 : les rails envisagés ne sont pas de très haute qualité, ce seront des Hiwin achetés aux chinois, simple question de budget.

@el patenteux : encore merci pour tes suggestions, j'essaierai de faire quelques calculs, mais je suis bien conscient de leurs très relatives précisions

La solution, séduisante de premier abord, de mettre les rails solidaires de la table mobile pose pas mal de problèmes. La protection des rails offerte par cette implantation me conviens pourtant bien.
Fred à noter le dépassement des patins, ce qui n'est pas le plus difficile à régler.
Il faut impérativement 45mm entre le plan fixe et le plan mobile de chacun des axes. Les rails et patins font 28mm (HGR15) de haut, mais ce sont les paliers de vis à billes qui imposent la hauteur de 45mm car eux même font 43mm de haut.
Ceci nécessite un montage (et/ou usinage) de l'ensemble assurant la mobilité du système un peu trop complexe compte tenu de mes moyens techniques et financier.
La réflexion n'est pas terminée et les options sont toujours ouvertes.

 

[fred03800]

ce seront des Hiwin

Recherche sous google rapide, on trouve les patins Hiwin avec les 2 type de fixation (lien pris au pif) https://adajusa.es/patines-y-husillos-/

 

[Momoclic]

Vu fred03800, trop regardé AliExpress et compagnies, sites ou souvent les info. techniques passent à la trappe. Je vais changer ma vision d'implantation des rails et patins.

@el patenteux : à déjà évoqué le sujet sur le site : https://www.usinages.com/threads/specification-rails-prismatique.60829/

 

[Momoclic]

Quant on cherche on trouve, voilà un document intéressant, malheureusement en anglais, venant de chez Hiwin :

http://www.hiwin.fr/images/pdf/cat_en/Linear Guideway-(E).pdf

Y sont détaillés tous les rails, patins, les modes de fixation, les caractéristiques et contraintes de mise œuvre.

 

[Momoclic]

Grâce au document cité précédemment j'ai les caractéristiques des patins à pattes de fixation, j'ai donc appliqué ces dimensions HGW-CC 15 à ma version 5a :

Comme le pressentait @fred03800, je suis obliger de caler pas mal, car en plus des 45mm des paliers il faut que le moteur ou la poulie passe sous la table...
Ce qui porte à 60mm la hauteur nécessaire sous le plateau. Ceci impose une cale (rouge) de 10mm entre l'écrou de vis à billes et la table.
Deux cales (jaunes) de 15mm sous les patins fixes et deux cales (grises) usinables de 20mm (pour 17mm) entre rails et plateau.
En fait pas trop compliqué, mais qui m'interroge si je ne devrais pas revenir au tube transversal comme la version 5 ?

 

[el patenteux]

Tant qu'a monté les rails mobil je montrais aussi la vab sur la table avec le moteur c'est CA la beauté des rails mobils c'est de simplifier le chassi et protégé l'ensemble des pieces sensibles(vab,rails,patins) ici ca ne simplifi rien puisque ca prend
les support de vab sur le chassi,en fait,ces 2 grosses section ne servent qu'a ca ici.
En plus la vab ne sera pas protégé,l'encombrement total lorsque la machine est en bout de course sera inutillement long....(presque la moitier de la longueur de la vab en surplus)
Remarque, tu peux aussi caler les rails pour gagner du dégagement,c'est de cette facon que j'ai fais sur ma machine sur mon axe Z.
2 belles barres de méplats de 20X 50mm misent sur le champ sous les rails ca aide énormément a raidir le plateau qui viendra sy fixer.

 

[Momoclic]

Voilà je ne suis pas parti tout à fait dans la même direction que celle que tu proposes @el patenteux, mai le résultat me semble offir le même avantage de protection de la vis.

De plus ce montage me permet d'avoir une vis plus courte que précédemment, donc une économie.
L'utilisation de patins CC (vissage des deux cotés me simplifie la vie).
Pour le bélier je suis en train de voir si je peux faire la même économie.
Mon piétement convient'il, je pourrai y mettre des pieds réglables ?
Et la question reste posée de remettre le tube en travers devant ?

 

[Momoclic]

Au départ dans mon cahier des charges j'avais spécifié comme options dimensionnelles le format A3 légèrement adapté.
Maintenant que j'ai une architecture plus concrète, j'ai tenté d'optimiser rails et vis.
La conséquence c'est un ajustement des courses en fonction des composants que j'acquerrai l'an prochain :
Les vis à billes assurent la course et les rails plus longs renforcent l'assise des axes en autorisant un écart plus grand des patins.

_ Courses _ Rails _ Vis à billes (mm)
X : 297 ___ 650 ___ 450
Y : 414 ___ 750 ___ 550
Z : 150 ___ 350 ___ 300

Tout ça vous semble cohérent ?
Merci.

 

[Djviper16]

Salut !

Même remarque, j'aurais mis la vis à bille du même côté que les rails. Ici quand ton plateau sera tout à droite ou tout à gauche, la vis dépassera.

Pour ton bélier la vis est bien du côté rails donc c'est ok.

Et la question reste posée de remettre le tube en travers devant ?

J'ai pas compris la question...

A+

Jérôme