Projet CNC plasma 3000x1500

[Rata81]

Bonjour à tous,

Je vous présente mon projet CNC plasma (3000*1500 hors châssis). Il sera composé de châssis en acier :

- Châssis :

• Tube carré 80*80*2
• Tube rectangle 80*60*3
• Tube rectangle 80*40*2

- Plasma :

• Hypertherm powermax 65
• protection filtre PMX 65
• Filtre micron
• Torche droite HYPERTHERM DURAMAX M105M

- Electronique / mécanique :

• 3 moteurs NEMA34 WT86STH118-6004A 5.6A 8.7N-m (1232oz-in)
• 1 moteur NEMA23 GB23H282-30-4A (300oz-in)
• 4 drivers DQ860MA 7.8 80V 256 microsteps
• 4 alimentations 350W 60V
• 1 alimentation 50W 5V 10A
• Contrôleur de carte AKZ250
  
• Proma THC 150
  
• Boite de distribution électrique (600*600*200)
• Bouton arrêt d'urgence
• Carte relais OMRON 8 canaux 5V
• Fil de câblage 0.20mm²
• Cable blindé 4*0.75mm²

- Rail :

• Rail linéaire prismatique diamètre 20mm pour axe X
• Rail linéaire prismatique diamètre 16mm pour axe Y
• Rail de guidage haute précision diamètre 20mm pour axe X
• Vis à bille pour axe z

- Logiciel :

• Mach3 avec licence
• sheetcam
• Solidworks

- Autres :

• Compresseur 500l
• Ordinateur de bureau AMD A8
• Ecran tactile IIYAMA 22"

- Entrainement axe X et Y :

• En cours d'étude entre cremaillère en directe ou démultiplication mais là je bloque dessus, si quelqu'un peut m'aiguiller, ca serait cool.

​

​

 

[bendu73]

oh,
C'est du lourd ce projet!
Tu as commencé une 3D?

Et un entrainement par courroie?

 

[Rata81]

Oui j'ai commencé une 3D, mais je l'ai mis de côté pour faire la CNC plasma.
J'ai débloqué un bon budget pour ce projet.

L'entrainement par courroie m'intéresse mais je sèche complet dessus.

Photo début de projet :

 

[gaston48]

Bonjour,
Avec 3 mètres de course, il faut oublier la courroie à mon avis.
Apres avoir décider pour une crémaillère, il y a le choix entre un rattrapage de jeu permanent par
ressort, ce qui facilite l'alignement de la crémaillère mais introduit pas mal de frottement, ou
un fonctionnement par un jeu préétabli, qui nécessite, si on le veux réduit, un très bon alignement
de la crémaillère. Il est plus prudent de prévoir une réduction par courroie cranté entre le moteur
et le pignon de crémaillère cela donne toute liberté d'essais, quitte à terminer par un rapport 1/1.
La qualité de taillage des crémaillères et pignon TRI distribution est insuffisante à mon avis, il faut
voir ce que propose la RPC

 

[Rata81]

Bonjour,
Il faudrait donc je parte sur une crémaillère pour l'axe X (un de chaque côté). Je dois donc mettre une crémaillère, des pignons, galets, une courroie.
Quelqu'un pourrait me diriger sur le calcul de démultiplication. Ou un schéma pour m'expliquer, je partirai sur un module 1.5, mais pour les pignons, combien de dents?
Y a t-il des personnes qui ont fait un système avec entrainement a chaîne, si oui, j'aimerai votre retour d'expérience.

 

[bendu73]

Vois cela comme une roue de voiture qui roule sur le bitume. Tu sais avec le diamètre et donc le périmètre, combien de distance tu parcours avec un tour. Avec les pignons cela fonctionne avec le diamètre primitif.

 

[Rata81]

Je partirai sur ce modèle que je trouve très intéressant, des critiques sont la bienvenue ? Merci.

 

[gaston48]

Bonjour,
Attention, je n'affirme pas que la courroie ne va pas donner de résultat suffisant, mais j'ai le sentiment
que tu veux faire du haut de gamme, comme le choix d' Hypertherm, donc je t'oriente vers les solutions
adopté par le haut de gamme.
D'un façon générale, ce sont glissières type Hiwin, crémaillère et servo moteur brushless AC avec réducteur
à faible jeux.
Te concernant, il y a peut Etre des solutions de qualité intermédiaire, je pense par exemple aux pas à pas
hybrid avec contrôle de position comme chez Leadshine avec des drive alimenté sur le secteur qui te font l'économie d'alim DC

http://www.leadshine.com/producttypes.aspx?type=products&category=stepper-products&producttype=stepper-drives
http://www.leadshine.com/category.aspx?type=products&category=easy-servo-products

 

[gaston48]

Je partirai sur ce modèle

C'est une bonne solution, à condition que le palier qui supporte le pignon soit basé sur
2 roulements suffisamment éloignés.
Comme critique, le fait d'intercaler la roue cranté entre le pignon et le premier roulement
entraîne moins de rigidité. C'est pour cette raison qu'il y a la solution avec 2 platines,
(comme les mouvements de reveil) chacune supportant un roulement, le pignon à l’extérieur et la roue crantée entre chaque platine.

 

[gaston48]

Pardon, chez Leadshine, c'est ce lien plutôt:
http://www.leadshine.com/category.aspx?type=products&category=easy-servo-products

 

[Rata81]

Le problème s'est que j'ai déjà acheter les moteurs et drivers. Ce n'est pas un bon investissement pour ce projet?

• 3 moteurs NEMA34 WT86STH118-6004A 5.6A 8.7N-m (1232oz-in)

• 1 moteur NEMA23 GB23H282-30-4A (300oz-in)

• 4 drivers DQ860MA 7.8

 

[Rata81]

En premier temps je vais me pencher sur la solution, voir pour rajouter une deuxième platine et allonger l'entraxe.

C'est une bonne solution, à condition que le palier qui supporte le pignon soit basé sur
2 roulements suffisamment éloignés.

 

[gaston48]

Ca ira toujours, mais certainement plus lentement. Tu as plus de précisions sur le fournisseur des drives et moteur ?

 

[Rata81]

Ca ira toujours, mais certainement plus lentement. Tu as plus de précisions sur le fournisseur des drives et moteur ?

Concernant les moteurs :

Et pour les drivers :

 

[bendu73]

Bonjour,
Attention, je n'affirme pas que la courroie ne va pas donner de résultat suffisant, mais j'ai le sentiment
que tu veux faire du haut de gamme.

Réponds à cela. Ce sera déterminant pour la suite. Quel est ton budget?

Contrairement à Gaston, j'ai donné une solution "cheap", que j'aurais surement adopter pour une machine "pas trop chère" pour moi (un jour peut être, je ferais une plasma).

 

[Rata81]

Oui, je vais partir sur du haut de gamme, mon budget était de 15000€, maintenant moins dût aux investissements, mais si je suis bien dirigé sur ce projet je vais essayer de débloquer des fonds supplémentaires.

 

[gaston48]

Ils ont l'air performant tes moteurs, un couple qui se tient jusqu'aux plus hautes vitesse
Je prends un pignon de dia 30 mm pour avoir une denture sans rebroussement.
ce qui nous fait 100 mm par tour
je veux couper au max à la vitesse de 6000 mm/mn
ce qui nous fait un rpm de pignon de 60 tr/mn

mon pas à pas a encore 1/2 couple nominal à 500 tr/mn et 1/4 de couple à 1000 tr/mn
Donc avec un rapport de courroie cranté 1/10 je coupe à 6000 mm/mn
j'ai une avance rapide possible avec phase d'accé-decellération de 12000 mm/mn

Pignon de 30 et réduction de 1/10, C'est comme si j'accouplait directement le moteur
à une vis avec un pas de 10 mm

Mon couple passe théoriquement avec 1/10 à 40 N.m et 20 N.m
avec un décalage angulaire par rapport à la position théorique de max 1.8° (après je perds des pas)
A la position d'équilibre le rotor se stabilise entre 2 couples opposés. Si tu forces
sur le rotor, le couple max est 1.8 ° de décalage... si tu continues à forcer le
couple diminue et devient entraînant pour retrouver une position d’équilibre 7.2 °
après, un pas à pas a 50 pôles 360/50.
et donc un retard sur le déplacement théorique de: (1.8/10 /360°) x (30 x pi) = 0.05 mm

40 N.m avec un pignon de 30 mm te donne une poussée/ force sur le portique de 260 daN
40 N.1000 mm = 260 daN . 15mm

En fonction de la masse de ton portique, tu peux avoir une idée de l'accélération possible (a = F/m)
Mais avec un portique de 100 Kg et 2600 N de force, on aurait une accélération de
26 m/s2 pour atteindre la Vc de 0.1 m/s (6000 mm/mn) il me faut 0.004 seconde
et je dois parcourir une distance de 0.2 mm
Mais attention, tout les inerties s’additionnent comme celle du rotor du moteur pas à pas,
il lui faut 0.004 seconde aussi. 500 tr/mn = 52 rd/s et 4 N.m / 2.9 10-4 Kg.m2 =
14000 rd/s2 et 52 / 14000 = 0.004

je pense qu'en coupe plasma il est primordial d'avoir une vitesse la plus constante
possible, notamment dans les changements de direction pour avoir une qualité et une
largeur de saigné constante (d'ou les sorties en cercle pour les angles).

La réduction de 1/10 est difficile à loger avec un étage, tu peux recalculer tout ça avec 1/5
par exemple.


des composants de toutes sorte ici: droit helico ici "rack and pignon":
https://fr.aliexpress.com/wholesale?spm=a2g0w.search0104.1.2.GIcds7&SearchText=précision+rack+et+pignon&initiative_id=RS_20171017052821

https://fr.aliexpress.com/item/Heli...id=7e883662-639b-4e03-b88c-ff3600849dff&tpp=1

 

[Rata81]

Merci pour ton développé, donc je peux rester sur ses moteurs, niveau portique je pense que son poids sera de 50kg à 70kg.

https://fr.aliexpress.com/item/Heli...id=7e883662-639b-4e03-b88c-ff3600849dff&tpp=1

Tu penses que ce kit le ferait? Si oui je passe commande et si c'est compatible sur les 2 moteurs pour l'axe X, et 1 pour l'axe Y.

En ce qui concerne la crémaillère que me conseilles-tu?

 

[bendu73]

Attention c'est une denture hélicoïdale!!!
Tu trouveras plus facilement de la denture droite (et c'est surement moins cher).

 

[Rata81]

Attention c'est une denture hélicoïdale!!!
Tu trouveras plus facilement de la denture droite (et c'est surement moins cher).

As-tu un site à me proposer ? Avec un kit complet, je suis preneur.
Merci d'avance de ton aide.

 

[gaston48]

En ce qui concerne la crémaillère que me conseilles-tu?

Comme le souligne benjamin, le kit que tu me montres a un pignon hélicoïdal. Le même fournisseur
propose la crémaillère adaptée 22 x 25 x 1000 (attention au module et au sens de l'hélice) :

https://fr.aliexpress.com/item/High...id=9b4eed95-9c28-4465-8d2b-ba750373b7ca&tpp=1

L’intérêt de l’hélicoïdal est engrènement beaucoup plus régulier et silencieux sans variation de frottement.
l’intérêt aussi de ce fournisseur est qu'il fournit un pignon arbré ce qui représente un plus grande garantie de
concentricité par rapport à un pignon isolé alésé dont la reprise demande des précautions
Qu'as tu comme machines outils pour réaliser ton projet ?.
l'inconvénient de l’hélicoïdal est qu'il entraîne une poussée axiale suivant l'inclinaison de l'hélice.
Cette poussée s'absorbe par les roulements de l'arbre du pignon. Avec des roulements normaux,
tu as un jeu axial, c'est donc une composante de backlash supplémentaire si ces jeux ne sont pas
rattrapés. Sur un moteur, on rattrape ce jeux avec des rondelles élastiques, dans notre cas c'est
une solution qui peut être insuffisante, par rapport à l'idéal qui serait 2 roulements à contacts
obliques par exemple ou 2 gorges profondes avec un rattrapage positif par écrou.
Donc là, on ne connait pas les solutions adoptées par le fournisseur.

 

[Rata81]

Qu'as tu comme machines outils pour réaliser ton projet ?.

• 2 postes à souder semi-auto ( Lincoln electric et oerlikon)
• 1 poste à souder TIG DC et ARC (kemppi)
• 1 scie a ruban
• 1 perceuse a colonne
• 2 meuleuses
• 1 scie a tronçonner
• 1 enclume
• 1 cintreuse à galet
• perceuse visseuse
• 1 atelier de 100m² avec triphasé
• établit avec étau
• compresseur
• cabine de peinture et pistolet de peinture (ancien carrossier peintre)
• 1 pont roulant (pas encore fonctionnel)
• Et vous, mes cerveaux de ce projet

Le châssis presque terminé , manque encore des renforts

Là, le plan de découpe qui accueillera l'eau : ( je vais chercher la tôle cet après midi)

 

[gaston48]

Donc tu n'as pas de tour et fraiseuse pour réaliser certains composants comme par exemple
le boitier de réduction d'un moteur. C'est très casse pipe, car même si on se cantonne
à du kit, la qualité n'est pas toujours suffisante, il faut souvent "repasser derrière"
Ne serait ce que le pignon par exemple il est souvent livré avec son alésage brut, donc
il faut terminer l'usinage.
Concernant ton châssis, comment as tu conçu les 2 longerons glissières du portique ?
ceux de ta table ont subit pas mal de soudure et doivent être bien ondulés maintenant
Je verrais maintenant des longerons rapportés pré-percé pour recevoir les rail et crémaillère
longeron plus ou moins solidaire de la table.
Sur certaine table, c'est quasiment dissocié, ce qui est une bonne solution je trouve.
Car la fonction structure qui porte une torche mobile et celle qui porte un bac à eau et
une lourde tôle peuvent être dissocié.
Par exemple ici:

ou là:
http://www.espritautomation.com/wp-content/uploads/2016/03/espritBrochureCobra.pdf

 

[Rata81]

Donc tu n'as pas de tour et fraiseuse

Et non malheureusement, des futures investissements à l'avenir lorsque j'aurai un local plus grand, je sous traiterai à des tourneurs fraiseurs dans un 1er temps, j'ai déjà pas mal investi pour la création d'entreprise.

Concernant ton châssis, comment as tu conçu les 2 longerons glissières du portique ?

Non je n'ai pas encore conçu mes longerons, j'attends de recevoir mes rails justement. Je n'ai fait que concevoir un châssis lourd, il fait 3500x2000, hors ma table de découpe fait 3000x1500 donc peu importe qu'il soit voilé, je cherche sa robustesse et toute sa précision se passera à l'intérieur du châssis.

 

[gaston48]

se passera à l'intérieur du châssis.

je ne vois pas trop comment tu veux faire, mais j'imagine que tu vas poser
les 2 longerons sur ta table ?

Ici on a des longerons à base de laminés, ce n'est pas une solution très heureuse pour
un parallélisme précis du rail et de la crémaillère et a abouti à un rattrapage de jeux permanent
par ressort.
http://adam-horton.blogspot.fr/p/cnc-plasma-build_16.html

Une solution possible serait de fixer rail et crémaillère sur un méplat en acier étiré, genre 100 X 10
par exemple de régler et sceller le parallélisme du rail et de la crémaillère, Pour finir par assembler ce
méplat sur un profilé longeron pour lui donné rectitude et raideur perpendiculaire au plat .
Concerant l'appro suivant le sujet ici:
https://www.usinages.com/threads/cremaillere-et-pignion-ou-trouver.104513/
je repense à Nozag que je connais depuis longtemps et qui dispose d'une belle gamme
à differente précision et qualité
http://www.nozag.ch/fr/contact/?country=fr
Je précise que rabouter des tronçons de crémaillères ne pose pas de problèmes
on fraises les extrèmités à un peu moins d'un demi creux de dent et on vient serrer un bout
de crémaillère retourné dans les 2 tronçons pour ajuster le pas.
Compte tenu des courses et masses mises en jeu, tu peux envisager la courroie pour
le chariot de portique.

Tu as la machine de mli38 ici à courroies.
https://www.usinages.com/threads/debut-de-mon-projet-de-table-plasma-1500x3000.61980/

 

[Rata81]

En tous cas merci de ta réactivité et de ton aide précieuse.

je ne vois pas trop comment tu veux faire, mais j'imagine que tu vas poser
les 2 longerons sur ta table ?

Je me suis fier sur ce projet, un tube carré 40x40x2 et un méplat. tu en penses quoi? Cela peut être une solution.

Je suis avec le vendeur Ali express pour les crémaillères droit hélicoïdale. et j'ai pris ceci :

En espérant avoir fait le bon choix sur ses crémaillères et ses 3 ensembles.
C'est ma première CNC plasma, je le qualifierai donc de prototype et non haut de gamme. Je me suis lancé trop vite sur ce projet

Le projet de mli38 m'a beaucoup inspiré, j'avais donc pris le même kit moteurs/drivers.

 

[gaston48]

tu en penses quoi?

C'est pas mal du tout, il s’attarde beaucoup sur le problème de la rectitude de ses
longerons glissières avec des indications sur les précautions de soudures mais
sans mesure objective sur ses résultats. A mon avis ça demande plus de précaution
comme l'usage de cales par exemple. Personnellement, je suis un adepte du lit de résine
époxy aussi quand c'est possible et plus du tout de soudure.
j'aime beaucoup aussi ses solutions par galets sur du prisme étiré ou sur du rond,
c'est rustique et simple, facile en maintenance mais ça demande plus d'usinage perso
surtout sur du rond.
Son boitier réduction est vraiment bien je trouve (style mécanisme de réveil comme je te l'avais suggéré)
je pense que ce sont des kit
ça façon de disposer la crémaillère est astucieuse car il bénéficie du parallélisme naturel de l'étiré (méplat).

Ici tu as une approche très équivalente sur la base de rail Hiwin (tu confirmes bien que c'est le style de rail que tu as choisi ?)
mais il manque l’étiré qui permettrait de fixer la crémaillère. Là il la fixe sur la table (ondulée) ce qui n'est pas une
bonne idée. Et toujours le même type de réducteur en acier Kit aussi
http://www.precisionplasmallc.com/My_Homepage_Files/Page5.html
Personnellement je voyait un étiré large disposé verticalement avec hiwin et crémaillère visés sur la même face
et leur parallélisme réglé de proche en proche.
Ensuite, ce large plat équipé serait assemblé sur les flancs des longerons de la table (localisation abrité des projections et choc de manutention) ou sur un autre tube ou
cornière relais verticalement car pour l'un des longeron glissière, il faut prévoir un peu d'élasticité pour encaisser
les variations de voie sinon les patins ne vont pas aimer. Ne pas hésiter à concevoir assymétrique
un longeron glissière rigide avec des patins espacé d'un coté et à l'opposé un longeron glissière plus
élastique, car si les 2 sont rigides, avec des Hiwin, c'est très hyperstatique (encore un avantage
des solutions à galets qui permettent facilement de libérer un degré de liberté).
Dans tous les cas, pas de risque de partir en crabe, car double motorisation.

le vendeur Ali express

c'est store 611174 ?

 

[Rata81]

Et bonjour, me revoilà avec tant d'absence, j'étais en formation et je n'arrivais plus à trouver le temps.

En ce qui concerne mon projet, il a bien avancé, je posterai des vidéos. Encore des réglages à faire au niveau des moteurs, avec les démultiplications .

c'est store 611174 ?

Oui c'est bien ce vendeur, j'ai pris ceci :

Je suis au niveau électronique, branchement des moteurs ok, branchement des fins de course ok, mais j'ai un problème la carte AKZ250 ne reconnaît pas le THC 150 proma, c'est bizarre, je vais donc essayer avec la carte avec le port parallèle.

J'ai une question, faut-il une carte relais en plus du THC, ou juste le THC suffit pour allumer la torche.
De plus, pourquoi sur certaines vidéos je peux constater un fil qui est connecté sur la buse de la torche, c'est quoi son rôle.

 

[Rata81]

Un aperçu de l'avancé du projet :

 

[gaston48]

Bonjour,
C'est chouette, bravo ! belle musique, d'habitude c'est du "métal " mais on entend pas trop les axes
je vois que tu as choisi des crémaillères hélicoïdales finalement, tu es satisfait de la qualité ?

Le fil sur la buse, c'est pour l'arc pilote je pense.
Soit le branchement et le fil est intégré à la torche et à sa gaine et sort donc avec
le reste de la connectique près du générateur,
Soit tu récupères une torche droite non prévu et il suffit de tirer un fil de
la buse vers le générateur.
Attention il faut le générateur prévu avec la fonction arc pilote car ce fil
véhicule la masse, mais avec une certaine impédance pour que le courant
principal, un foi le plasma amorcé et soufflé par le jet d'air, privilégie le passage
par la tôle et puis la pince de masse.
La THC se substitue au switch de torche donc elle doit comporter un petit relais
pour que la commande soit complètement isolée.