Fraiseuse CNC mécano-soudée

[TOF11]

Bonjour

Je débute la conception d'une fraiseuse CNC avec un bâti en tubes mécano-soudé, en vue de sa réalisation (bien sûr, sinon, je vois pas l'intérêt).

Vos remarques, critiques de tous ordres sont les bienvenues : d'ailleurs c'est le but de ma présence ici. Vos conseils seront vivement appréciés.

Le but final : usinages jusqu'à 500x500(x200) pour petits panneaux bois (calibrage, toupillage, défonçage, perçage), ou pour panneaux composites bois/alu/plastique/résine, etc... "Finitions" pour plaques alu : surfaçage, perçage, fraisage (je parle de finitions, parce que les plaques alu sont découpées au jet d'eau, et l'aspect n'est pas souvent très propre, surtout sur les chants, et il faut reprendre quelques 10èmes)

Ajout d'un quatrième axe, et donc le prévoir dans la conception d'origine ( d'où un Z un peu fort de 280mm), dans le but de pouvoir réaliser des usinages un peu complexes sur des blocs de plastique dur ou d'aluminium.

Bon, je suis conscient que la structure mécano-soudée est peu précise. D'ailleurs sur WIKI, ils disent à juste titre : """L'inconvénient principal est que la déformation due au soudage donne des tolérances médiocres, de l'ordre du millimètre. On peut résoudre ce problème en prévoyant des sur-épaisseurs, par exemple en soudant des platines, et en usinant ces sur-épaisseurs (enlèvement de matière) sur une fraiseuse à grande capacité ; on obtient alors une tolérance typiquement inférieure à 0,1 mm."""

Mais le défi est justement d'obtenir ce 1/10è sur les usinages réalisés avec cette machine. Je pense que c'est tout à fait possible, avec de la méthode dans la conception, la réalisation, et surtout le réglage. La fraiseuse pourra être utilisée pour usiner des pièces remplaçant celles qui auront été fabriquées à l'origine avec des moyens limités.
[attachment=1]TOF11-cnc001.jpg[/attachment]
Ci-dessus une première esquisse, les tubes sont des 100x50x2, vous donnant une échelle de la machine. Ces tubes seront remplis, tant pour le contreventement que pour le bruit. Aucune triangulation n'est encore dessinée ; il faudrait d'ailleurs qu'elles soient réglables pour faciliter le réglage du bâti
[attachment=0]TOF11-cnc002.jpg[/attachment]
Un détail de dessin des guidages en Y ; les rails supportés sont des D20, les vis à billes aussi

Les supports de l'axe X sont positionnés, mais pas définitifs

Pour info, les dessins sont réalisés sur Rhino5

J'attends vos critiques et commentaires avec impatience

A vous lire

TOF11

 

[Geoff87]

Hello

Concernant la géométrie de ton châssis, un forumeur avait été exposé au même problème.
Pour remédier aux déformations de soudure ( et tu en aura, même un peu ) , il avait mastiqué puis poncé les surfaces destinées à recevoir les guidages linéaires. Je ne sais pas ce que ça vaut comme méthode, mais en théorie, et avec un peu de patience, le résultat doit pouvoir être très bon! Il ne te reste qu'à trouver un niveau de précision et des règles précises
Il existe sans doute une méthode plus simple
Si je devais réaliser un projet comme toi :
-soudage du chassis
-soudage d'un plateau destiné à recevoir les rails de guidage
-passage du dit plateau au surfaçage
-boulonage du plateau au chassis

Bien sur, les platines de fixation seront soudées avant surfaçage. Je choisirai un gros plat de 100/6 pour l'assise des rails. J'ai été clair?

Bon travail!

 

[el patenteu]

Le truc est tres simple......
Ont ne soude pas tout le tour des sections,seulement de petits cordon d'1 cm et moin dans chaques coins.
C'est nettement suffisant et ca limitte les contraintes/déformations.
Pour un soudeur moyennement expérimenté c'est tres jouable.
Beau départ!!
Ont attend la suite....
@+
Fred

 

[stanloc]

C'est fou ce que l'Esprit humain est capable de faire. Voici encore une autre façon de faire son bâti de cnc. Pourquoi pas ? Je vois toutefois une grave erreur de conception : mettre les paliers de la vis à billes sur un tube et les supports du guidage linéaire sur un autre. On peut aussi trouver la méthode pas très économique en achat de tube et pas forcément optimisée en mettant la matière là où elle serait la plus utile.
Stan

 

[carlos78]

Le projet actuel montre pour le moment un concept de chassis support avec un début de montage de l'axe longitudinal.
Il y a de bonnes idées d'assemblages à partir d'une section unique en acier de 100x50x2. Je ne suis pas sur qu'il faille nécessairement souder, il faudrait pas grand chose pour passer à une version vissée/collée.
A suivre avec le plus grand intérêt.

Carlos78

 

[TOF11]

Merci pour vos premières remarques

Mais :

C'est fou ce que l'Esprit humain est capable de faire. Voici encore une autre façon de faire son bâti de cnc. Pourquoi pas ? Je vois toutefois une grave erreur de conception : mettre les paliers de la vis à billes sur un tube et les supports du guidage linéaire sur un autre. On peut aussi trouver la méthode pas très économique en achat de tube et pas forcément optimisée en mettant la matière là où elle serait la plus utile.
Stan

Les tubes supportant les rails de guidage et les vis à billes sont solidaires, et pourraient recevoir une platine commune en 150x5 par exemple sur toute la longueur du Y. De plus, les efforts en mouvement se font selon Y, et non transversalement, ce qui à priori ne constitue pas pour moi une grave erreur, dans la mesure ou chaque dispositif repose sur un tube unique selon la ligne d'effort principal linéaire selon Y. Enfin, les tubes sont prévus pleins, ce qui limite les efforts tranchants dus aux interactions des déplacements de la tête sur X (c'est d'ailleurs plus cette inertie importante que je crains et qui peut dégrader la précision de l'ensemble, les à-coups dépendant des facteurs d'accélération en X, et donc à régler finement)

 

[sebastian]

Bonjour TOF11,
Encore une conception originale (c'est dingue, les nouveaux venus cogitent dur en ce moment)
je te soumet ma réflexion : ne serait-il pas plus judicieux de concevoir ta machine moins haute, c.a.d au niveau du "premier étage" et de la fixer ensuite solidement sur un bâti "le rdc de ton bâti" … en gros la couper en 2
cela réduirait certainement les efforts, les contraintes et les déformations de soudure et la complexité d'assemblage d'une telle hauteur d'architecture.
Des traverses en V reprenant les 4 angles seraient un + pour la rigidité ; une sorte de cnc façon "caniveau"…
à réfléchir ; ce n'est que mon avis, je ne suis pas métallo… mon truc c'est plutôt le bois, et bien conçu c'est du béton

Beau projet en tous les cas, à suivre

 

[ybou30]

Salut à tous,

Allez une petite astuce pour les assemblages de tubes profilés en vissé/collé.

C'est comme çà que sera assemblée la mienne, comme je suis nul en soudure.

60mm de profilé vissé/collé.

Ou mieux, vous prenez 2 profilés de 40 que vous montez en diagonale.

Bon courage.

Cdlt,
Yanik

 

[TOF11]

Ont ne soude pas tout le tour des sections,seulement de petits cordon d'1 cm et moin dans chaques coins.
C'est nettement suffisant et ca limitte les contraintes/déformations.
Pour un soudeur moyennement expérimenté c'est tres jouable.

ça, c'est ce que je comptais faire, et ensuite faire finir l'ensemble des cordons de soudure par un professionnel de mon village, dont je ne peux qu'admirer la maîtrise, et qui saurait diminuer les effets thermiques du soudage

 

[TOF11]

carlos78 a une idée que je vais creuser :

Le projet actuel montre pour le moment un concept de chassis support avec un début de montage de l'axe longitudinal.
Il y a de bonnes idées d'assemblages à partir d'une section unique en acier de 100x50x2. Je ne suis pas sur qu'il faille nécessairement souder, il faudrait pas grand chose pour passer à une version vissée/collée.

En effet, j'ai fait de nombreux collages acier sur acier avec de la résine époxy chargée de microbilles de verre, et si l'acier est bien décapé avant collage, les jonctions sont d'une résistance remarquable

De plus, le temps de prise de la résine permet un réglage des pièces avec une grande précision, sans déformation puisqu'on peut brider les pièces pendant la prise

Très bonne idée à creuser, merci à toi carlos78

 

[TOF11]

je te soumet ma réflexion : ne serait-il pas plus judicieux de concevoir ta machine moins haute, c.a.d au niveau du "premier étage" et de la fixer ensuite solidement sur un bâti "le rdc de ton bâti" … en gros la couper en 2
cela réduirait certainement les efforts, les contraintes et les déformations de soudure et la complexité d'assemblage d'une telle hauteur d'architecture.
Des traverses en V reprenant les 4 angles seraient un + pour la rigidité ; une sorte de cnc façon "caniveau"…
à réfléchir ; ce n'est que mon avis, je ne suis pas métallo… mon truc c'est plutôt le bois, et bien conçu c'est du bétonD

Je suis d'accord avec toi sur les capacités mécaniques du bois et de ses assemblages, mais ici j'utiliserai du métal pour m'affranchir des variations dimensionnelles dues à l'humidité

Le principe de ma structure est de pouvoir dégager un maximum d'espace au dessus de la table de travail et de permettre un chargement facile de pièces plus longues que la table. J'ai donc pensé qu'il serait possible de rigidifier les guidages Y sur lesquels tout repose en reportant les efforts au dessous de la table, par l'intermédiaire d'un piétement "épais" Qu'en penses-tu ?

De plus je prévois un 4ième axe, ce qui demande un accès complet à la table

 

[sebastian]

Je comprends ta volonté de vouloir "introduire et travailler" des bruts + longs que ta cnc ;
cela dit, couper ton montage en 2 (au niveau bas des premières traverses) ne te gênera pas pour charger de longues pièces.
Ça limiterait les nombreuses découpes ajustées de chaque sections de tubes… pour te concentrer sur 1 : la cnc seule, la plus rigide possible ; 2 : son piètement
Cela dit, une reprise de force sur une grande longueur serait efficace… si le matériau employé ne se déforme pas car le bras de levier est d'autant + important.
Un 4e axe… pour travailler sur des tubes ? super projet !
Collé+vissé, c'est super costaud ! et l'araldite a un très bon pouvoir de "non étirement" si on reste dans les températures d'usage ; c'est certainement une très bonne solution à creuser

 

[duredetrouverunpseudo]

Ne paniquer pas trop non plus avec une structure soudé.

Oui il y a des deformations, mais un soudeur qui a l'habitude et la structure se tient largement dans le 10 éme au maximum.

C'est le fada d'Ordinerf qui a lancé sa psychose a l'époque.

Quand le type te sort qu'un centre 5 axes Hermle manque de rigidité et a des erreurs de conceptions, tu comprend vite que le gars est un mytho qui péte plus haut que son cul

 

[TOF11]

Un 4e axe… pour travailler sur des tubes ? super projet !

Le 4ième axe n'est à priori pas prévu pour travailler des tubes très longs, mais plutôt usiner ce genre de pièces :

[attachment=1]DSC02022 modified.jpg[/attachment]
[attachment=0]DSC02023 modified.jpg[/attachment]

 

[TOF11]

J'ai fait un éclaté de la structure (la triangulation n'est pas encore à l'ordre du jour) :

[attachment=0]TOF11-cnc003.jpg[/attachment]

qui permet de bien voir les différentes parties de la structure de base, et de vous demander votre avis :

--> en bleu les tubes de support des glissières et entrainements Y, et en rouge les platines éventuelles à y ajuster (ép 5mm ou plus, sont-elles indispensables ??)
--> en vert les montants "épais" qui pourraient être réalisés par collage/vissage ?? époxy (araldite tel que le recommande aussi Sébastien)
--> en noir les cadres d'assemblage réalisés par soudage ?? le cadre supérieur est également le support de table, voire même la table directement

..........comment imagineriez-vous les différents assemblages ? (sans tenir compte pour l'instant de la triangulation)

(je pense adjoindre des pieds réglables aussi bien sûr (les dessins sont en cours))

 

[sebastian]

C'est quoi cette pièce étrange ? on dirait un muffler de pot d'échappement… mais en plastic
C'est bien ce que j'avais vu ; un paquet de découpe de tubes à ajuster… sans gabarit, bonjour le taff

en rouge les platines éventuelles à y ajuster (ép 5mm ou plus, sont-elles indispensables ??)

à mon avis : oui, impératif ! pour une surface de meilleure planéité afin d'y fixer les rails supportés sur une base homogène.
• Ensuite, les cadres noirs : soudés aux angles intérieurs, ou boulonnés avec des angliers intérieurs pour limiter la déformation…
• Pour ce qui est de la liaison cadres noir//potaux verts : peut-être avec des grandes tiges filetés traversant les cadres et reprise sur les pieds de part en part… puis des plaques verticales de liaison/solidarisation sur les cotés les plus longs pour palier toute déformation.
• pieds réglables impératifs si ton sol n'est pas plan…
Ça devrait être assez béton !
Prends d'autres avis et compare avant de te lancer. Faut être patient avec ce genre de machine et trouver les meilleures solutions avant de passer à une V2
J'essayerai de suivre ton sujet… si je trouve une bonne connection dans le trou paumé (c'est volontaire) où je vais passer quelques jours pour me ressourcer "campagne"

 

[TOF11]

Bonnes vacances ressourçantes à SébastiAn, et merci pour tes remarques et commentaires pleins de bon sens.

J'essaie de pas faire traîner mes réalisations : les tubes 100x50 sont déjà à l'atelier , le poste inverter est déjà sous tension

La pièce plastique noire est en "Duratron" ou un équivalent genre bakélite, c'est une partie d'une tête d'extrusion à fil devant pouvoir supporter 300°C ; c'est vrai que sa réalisation est amusante, et nécessite plusieurs opérations, mais rien de vraiment complexe... avec un 4ième axe

 

[ybou30]

Salut à tous,

Etant donné que tu as pas mal d'assemblages de profilés face à face, notamment les bleues supports de rails,
je te recommande leur collage à l'époxy tu y gagnera énormément en rigidité (déjà conséquente et suffisante), avec un peu de visserie de confort.
Pour le renforcement, des gousset en plaque d'acier de 6 ou 8 suffiraient, et moins compliqué à monter que des croisillons en profilé.

En tout cas, çà s'annonce costaud. DU 100x50, çà le fait , doublé, c'est béton

Cdlt,
Yanik

 

[stanloc]

Je suis d'accord avec ybou30, mais je trouve curieux par ailleurs que TOF11 ait fait porter ses guidages linéaires (ceux de la première photo) par un tube de 100 x 50 et que les paliers des vis à billes reposent sur deux tubes de 100 x 50. IL y a là une incohérence pour moi. La logique voudrait que ce soit l'inverse ; les guidages linéaires sont en appui sur des tubes qui sont d'un seul tenant jusqu'au sol et les paliers des vis à billes peuvent être fixés de façon bien plus sommaire. Il y a aussi le grand vide au milieu de ce châssis qu'il faudra bien combler car il faut faire reposer les pièces à usiner sur quelque chose.
Enfin ce que j'en dis c'est histoire de donner mon point de vue uniquement ensuite on fait comme on veut, bien sûr.
Stan

 

[TOF11]

bjr

Ben la table d'usinage est constituée par le cadre horizontal supérieur, pour peu bien sûr qu'il soit rempli de tubes pour se "transformer" en table d'usinage

Quant au grand vide, le but est qu'il reste un grand vide bien dégagé dans lequel la tête d'usinage va pouvoir évoluer avec un Z280mm, tel que je l'indiquais dans les premiers messages de ce post

cdlt

TOF11

 

[stanloc]

bjr

Ben la table d'usinage est constituée par le cadre horizontal supérieur, pour peu bien sûr qu'il soit rempli de tubes pour se "transformer" en table d'usinage

Quant au grand vide, le but est qu'il reste un grand vide bien dégagé dans lequel la tête d'usinage va pouvoir évoluer avec un Z280mm, tel que je l'indiquais dans les premiers messages de ce post

cdlt

TOF11

Si tu admets que l'on échange sur le sujet je te dirai que justement cette approche n'est pas optimisée. On fait ainsi (un cadre -les murs- puis un plancher) pour faire une maison car on veut du volume en dessous du plancher mais pour faire une machine outil il vaut mieux construire le plateau aussi rigide que possible et le supporter non pas à sa périphérie mais au mieux pour que sa planéité n'en souffre pas trop. On en a souvent parlé aussi pour la disposition des patins sous un plateau. Le problème est le même. Sinon en mettant les pieds aux 4 coins du plateau comme on le fait pour une table de salle à manger on aura plus de peine à conserver la planéité du plateau.
Ne t'inquiète pas tout le monde fait comme toi ; tout le monde commence par dessiner son châssis en dessinant un cadre. De mon point de vue il y a mieux à faire. Ce n'est pas que c'est impossible d'y parvenir en partant d'un cadre mais ce sera plus de contraintes pour arriver à un bon résultat. Autant ton idée de départ est attrayante autant en y regardant de plus près on se rend compte que cette architecture n'est pas optimisée ne serait ce qu'en coût.
Stan

 

[TOF11]

J'entends ta remarque et je vais y réfléchir. D'ailleurs, je tiens toujours compte des remarques qu'on peut me faire, sinon ma présence sur ce forum serait déplacée.

Je comptais me servir de la "table" ainsi réalisée pour y fixer un plateau (le moins épais possible) rainuré qui serait rectifié (surfaçage) lorsque la machine serait réglée et calibrée. Je suis bien conscient qu'il est impossible (sauf en cao donc théorique) d'avoir des alignements parfaits en pratique.

La machine n'est pas conventionnelle dans sa conception, c'est volontaire : la vraie difficulté vient du porte à faux entre la position basse de la tête d'usinage et la position haute des guidages en Y... A tel point que j'envisage de réduire la course du Z, et de prévoir un plateau réglable en hauteur ( ou des plateaux interchangeables, ce qui est plus simple, mais fastidieux en utilisation)

Je n'en suis pas à ma première conception de machine ou de process, bien que ce soit ma première fraiseuse cnc, et je sais que la période de conception peut paraître diffuse et incohérente... Tout se recentre assez vite généralement pour ne garder que le cohérent, et les remarques extérieures sont nécessaires pour rebondir dans le bon sens... Tout ça pour dire que j'ai pas la grosse tête - enfin pas trop -

cdlt

TOF11

 

[ybou30]

Salut à tous,

AMHA, avoir une table profonde est un avantage (pour autant que çà n'est pas au détriment de la rigidité de l'ossature).
Un bon débattement du Z est aussi intéressant.
Après, il est possible de faire des rehausses de table qui permettront de limiter la sortie du Z au simple nécessaire (c'est le choix que je fais pour la mienne).

Pour le reste de la structure, les remarques de Stanloc sont justes pour un système idéal.
Tu peux réaliser tel que tu l'as prévu, mais à condition de bétonner la cohésion de tes profilés:
- bleus entre eux;
- Les verts sur leurs liaisons avec les bleus;
- Les verts "entretoises" sur leurs liaisons avec les "pieds".
Bref, quasiment toutes les surfaces en collant/boulonnant comme déjà dit.

Des platines (rouges) sur les support rail/vis aideraient à cette cohésion.

Cdlt,
Yanik

 

[TOF11]

avoir une table profonde est un avantage (pour autant que çà n'est pas au détriment de la rigidité de l'ossature).
Un bon débattement du Z est aussi intéressant.
Après, il est possible de faire des rehausses de table qui permettront de limiter la sortie du Z au simple nécessaire (c'est le choix que je fais pour la mienne).

L'organisation de tes rehausses de table m'intéresse : peux-tu m'en dire un peu plus stp ?

Cdlt
TOF11

 

[ybou30]

Salut à tous,

Le plateau de ma table (fixe) sera en plan de travail de cuisine en hêtre reconstitué (sorte de lamellé-collé) de 38mm.
Dessus, je fixerai des plaques de profilé d'alu de 40x160x500, là où il y a besoin.
Les rehausses seront en profilés alu et Plan de travail en hêtre, toujours.

Cdlt,
Yanik