Projet de construction d une CNC

[Danhz]

Bonjour à tous,


je souhaite réaliser une cnc de faible dimension environn 500 x 300 mm en surface utile. Je debute totalement dans le sujet.
Cette CNC serait dediee à la coupe de matieres tendres contre plaqué et balsa. Il devra etre possible de couper occasionnellement des matieres un peu plus dures (alu faible épaisseur (1mm) ou du carbone. Tout ceci en rapport avec une activité d aéromodelisme. Une precission de l ordre du 1/10 me conviendrait.

Je souhaite dans un premier temps m intéresser à la partie électronique et logicielle. La cnc devra etre pilotable depuis mon pc portable via la connexion USB. C est la partie que je redoute le plus.
J opte pour:
Carte ARDUINO
shield CNC
Stepper Motor A4988 (x4)
Moteur NEMA 17 (x4)
Endstop (x4)
1 alimentation 12v 300 ou 400w
L objectif 1er est de reussir à faire bouger les moteurs (dit autrement: reussir l installation des logiciels).
Si le résultat est concluant je m attelle à la partie chassis pour lequel j envisage une realisation avec des profilés alu et un déplacement des chariots par courroie.

 

[franckapik]

Tout ceci semble plutôt clair!
Concernant les moteurs, des nema 17 peuvent suffire en terme de couples ? (Je pose la question aux plus expérimentés...)

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[ingenieu59]

Bonjour,

les nema 17 conviendront pour le balsa mais pas pour l' alu .
Les moteurs devront être dimensionnés une fois la partie mécanique réalisée .

 

[victorjung]

Oui le nema 17 c'est limite a moins d utiliser de la vis a bille avec un petit pas.
Et même la il y aura toujours un risque de perte de pas dans des conditions un peu plus difficiles

 

[franckapik]

Du coup la question qu'il faudrait se poser c'est quel est le couple max possible que l'on peut avoir avec des nema 24 a moins de 3Amperes pour passer avec la CNC Shield et les drivers sticks...

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[ingenieu59]

C' est pas maintenant qu' il faut se poser la question , c' est une fois que tu auras choisi tous les éléments de guidage .
Avec 3 ampères, tu peux alimenter des NEMA 34 maxi

 

[Danhz]

Merci pour l intéret que vous portez au sujet.

le module stepper motor A4988 est donné pour supporter un amperage de 2A. Le moteur nema 23 consomme 2.8A, le nema 24 est a 3A.
A priori pour l utilisation du module A4988 (qui me permet l utilisation du shield) seul le nema 17 conviendrait (autres solutions? Je n ai aucune connaissance sur ARDUINO!!). C est aussi un peu pour cela que j envisage la transmission par courroie au lieu des vis a billes qui alourdiraient le chariot (principales utilisations: balsa et ctp 3mm).

 

[franckapik]

Et du laser au lieu de la fraiseuse ? Cela ne t'irait pas trop je suppose...

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[Danhz]

Le laser ? Je n y ai pas songé, une evolution future peut etre.

 

[franckapik]

J'évoque le laser car cela inflige aucun frottement sur ce que tu veux découper et donc moins de couples à mobiliser au niveau des moteurs...

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[vres]

Avec 12V et 2A on pourra difficilement avoir plus de 24W par moteur. Moi ce qui m'inquiète le plus c'est la tension pas le courant.

 

[Danhz]

N ayant pas d alimentation sous la main, au besoin je prendrai une 24v.
Pour l instant le projet evolue en creation CAO sur une base de profilé alu de 20x40, les deplacements seront entraines par courroie. Pour decouper du balsa et du ctp elle devrait etre assez rigide!
Le plus difficile sera de faire decouper les supports dans de l alu de 6mm. Connaissez vous un produit qui pourrait remplacer l alu et que je pourrai decouper dans un FABLAB? Il existe une sorte de CTP imbibe de resine mais je n en connais pas la denomination.

 

[cr-_-]

Bonjour,
Pour les nema 17 (48mm de long) ma première cnc était mue avec, j'ai grattouillé de l'alu avec (petites fraises 3-4 mm et passes 0.5mm) mais ça fonctionne, j'utilisai des courroies avec une réduction poulie de 12 dents vers 24 dents puis 12 sur le même axe

Pour ta question sur le matériel c'est du hpl (high pressure laminated) dénomination commerciale trespa, polyrey, ...

Par contre il existe plus performant que les a4988, (DRV8825, TMC2208, LV8729, puis un nouveau de chez On semi il me semble)

 

[Danhz]

Merci pour les infos

 

[Jmr06]

decouper les supports dans de l alu de 6mm.

Cela se fait très bien avec une scie sauteuse ou bien une scie circulaire pour le bois. Je fais tous mes débits ainsi, jusqu'à du 20 mm d'épaisseur.
Ne pas oublier les protections auditives.

 

[Fred69]

Le plus difficile sera de faire decouper les supports dans de l alu de 6mm.

Tu peux peut aussi le faire provisoirement en contre plaqué 15 ou 18mm, ça ira aussi bien et ça permettra une mise au point avant la découpe finale.

 

[franckapik]

Je suis d'accord avec cette idée du test avec des pièces en contreplaqué également... Personnellement c'est ce que je compte faire pour ma CNC que je dessine actuellement...

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[Danhz]

J ai trouve une entreprise locale de decoupe laser qui accepte de me decouper les supports alu de 6mm. Il me faut lui procurer les fichiers DXF ce qui ne pose pas de probleme le tout pour quelques euros.

 

[Jmr06]

Pour en revenir au problème d'utiliser des nema 17, je propose quelques ordres de grandeur des efforts et couples nécessaires. Cela ne vaut pas des essais, mais cela fixe un peu les idées.
Je suppose un fraisage dans du 2024, avec ae=ap=2mm. ça conduit à :
vitesse d'avance Vf=2000 mm/min et
effort de coupe Fc= 20N
En supposant une masse entrainée par le mouvement de 20 kg (portique, ou table+pièce, selon le type de CN) et une accélération de 1 m/s², cela conduit à une force de Fa=20x1 = 20 N
Le mouvement doit donc générer une force de F = 40 N.
Le couple moteur dépend de la précision souhaitée. Si on suppose 0.05 mm par pas moteur et 200 pas par tour, le couple moteur nécessaire est :
2.pi.gama = F x 0.05 x 200 soit gama = 64 10-3 N.m
En supposant un rendement mécanique de 70% + une marge de 50%, on obtient un couple de 150 mN.m (0.15 N.m)

Ce couple doit être obtenu pour une vitesse de rotation du moteur permettant d'atteindre Vf, soit N = Vf / (0.05 x 200) = 200 tr/min

La question est donc qu'elle est la tension/courant nécessaire pour obtenir 0.15 N.m à 200 tr/min sur un NEMA17, et ce courant/tension est-il supportable par le driver envisagé.

On peut bien sur refaire le calcul avec les bons chiffres du projet, revoir les 70% de rendement ou la marge de 50%, mais cela donne un ordre de grandeur.
Vu la petite section de fraisage utilisé ici (2 x 2 mm), il semble donc qu'un NEMA17 longueur 47mm, 1.5A alimenté en 24V devrait pouvoir convenir. Voir la courbe suivant d'un modèle Leadshine 42CM06-1A :
Qu'en pensez-vous ? Est-ce que ces calculs sont idiots ?

 

[ingenieu59]

Bonjour,

là où je ne te suis plus, c' est lorsque tu exprimes ta force en kg et qui devient N sans avoir multiplié par 9.81

 

[gaston48]

Bonjour,

lorsque tu exprimes ta force en kg

Non c'est une masse, une quantité de matière, l’accélération de la pesanteur n’intervient pas

 

[Jmr06]

Avec un peu de retard :
Une masse multipliée par une accélération, cela donne bien une force. ( F = m x gama, loi de Newton)