Votre avis sur mon projet de table CNC

[myf]

Bonjour Carlos, bonjour à tous,

Merci pour ces calculs et ordres de grandeur, tes explications coulent de source !

Tu obtiens une vitesse de rotation très faible à 400 ou 500rpm, est-ce bien à cause du diamètre important (20mm) de la fraise ?
Une fraise de 3mm tournera-t-elle bien 7 fois plus vite ? (autour de 3000rpm) et permettra-t-elle de découper des petites feuilles de 1, 2 ou 3mm d'acier ?

Les broches Kress et celles à variateur de fréquence tournent toutes à 5000rpm ou plus.
Cette différence de vitesse (de 40% quand même entre 3000 et 5000) est-elle significative ou peut-elle être négligée avec de l'huile de coupe ?
As-tu une idée de comment obtenir une vitesse de rotation plus faible ?

Tu sembles avoir calculé les efforts de coupe dans le cas défavorable d'une grosse fraise, et tu obtiens des forces inférieures à 1kN.
Une fraise de 3mm (7 fois plus petite) engendre-elle à des efforts proportionnellement plus faibles (guère plus de 100N) ?

Les patins de rails sbr sont dimensionnés avec des efforts dynamiques de 77N, 88N, 98N et 157N par patin pour les rails sbr16, sbr20, sbr25 et sbr30, et des efforts statiques environ 60% plus importants.
Je comprends donc qu'un axe Z de 40kg (et 400 N) doit être porté par 4 patins de 30mm, les patins de 25mm sont trop justes,
il suffisent uniquement à porter le poids du dernier axe.

Un axe Z plus léger de 20kg et des efforts de coupe de 100N permettent au contraire de monter des rails sbr20.

En revanche les vis à bille de diamètre 16mm semblent résister à 300 ou 1000kgF = 3kN ou 10kN pour des longueurs de quelques 10aines de cm et des vitesses de rotation faibles, le choix de la taille ne se pose pas, cf. cette discussion.

Encore merci pour ces échanges forts instructifs...

F. qui "soupèse" un à un ces éléments

 

[el patenteu]

Oula.il s'en passe des choses sur ce post.

Pour revenir a ta question principal....
Le couple MOTEUR pour usinner acier vs matiere tendre peut etre similaire la ou ca vas se jouer c'est au nivau des transmissions.
Ont a qu'a penser a un tracteur,les moteurs de tracteur standar dépasse rarement les 100 hp(±130lbs de couple) et c'est suffisant pour arracher une de nos maison québécoise de ses fondations.
Par contre si ont veut faire du 200/h avec le meme moteur vas obligatoirement faloir revoir la transmission,le moteur lui meme peut tres bien faire les 2.
Dans ton cas je crois que de bon nema 23 assez long devraient combler tes besoins.

cordialement
Fred

 

[carlos78]

Bonjour,
Dire qu'une fraise de 20mm est une grosse fraise est très relatif sur une vraie fraiseuse. Disons que c'est effectivement plutot une grosse fraise sur nos machines d'amateurs.
J'ai pris volontairement un exemple d'usinage hard sur nos machines pour 2 raisons : d'abord donner une idée des efforts de coupe maxi que l'on peut rencontrer sur une CNC, et ensuite pour relativiser leur impact sur le dimensionnement des moteurs.
Ceci étant dit, les calculs théoriques restent théoriques. Une mauvaise réalisation du guidage linéaire peut engendrer des contraintes bien supérieures aux efforts de coupe.
Si je devais concevoir une nouvelle CNC en ayant comme arrière pensée la possibilité d'usiner du métal, je dimensionnerais mon projet avec des Nema34 et des vis à billes de 2005, même si la vis est courte et qu'il n'y a aucun risque de flambage, uniquement pour avoir un palier de VAB en adequation avec les efforts axiaux exercés sur celle-ci.
Quelques réponses aux questions :
- Si la fraise est 7 fois plus petite en diamètre : Oui on tourne 7 fois plus vite
- Les efforts sont-ils 7 fois plus petits : La réponse est plus compliquée. Il est probable que le nombre de lèvres passe à 3 (ou moins), l'avance par dent chute à 0.017mm, et la hauteur de passe devrait être réduite à disons 0.5mm. Le logiciel "coupe" donne avec une fraise en HSS une vitesse de coupe inchangée de 28m/mn une vitesse de rotation de 2972 Tr/mn. En surfaçant sur une largeur de 3mm et une profondeur de passe de 0.5mm. L'effort de coupe passe à 53N. On se déplace à 0.017 x 3 x 2972 = 151 mm/mn. La VAB tourne donc toujours très lentement à 30 tr/mn. Le couple à la VAB devient ridicule, et le couple à la broche passe à 0.08N.m :Quid du couple d'une broche chinoise à 3000 Tr ?
Pour fraiser (gentiment) l'acier avec une broche chinoise, il vaudrait mieux me semble-t-il utiliser une fraise carbure disons de 3 mm : la vitesse de coupe passe à 103 m/mn, la vitesse de rotation à 10934 tr/mn, la vitesse de translation à 557 mm/mn, l'effort de coupe reste à 53N, le couple à la broche reste également à 0.08N.m mais à la vitesse de 10934tr/mn. Pour moi ça devrait passer même avec des passes un peu plus importantes.
- Aucune expérience perso avec une broche Kress : Je doute cependant sur sa capacité à usiner même légerement de l'acier
- Obtenir une vitesse de rotation plus faible avec un gros couple : C'est le gros problème. La meilleure solution à mon avis c'est la transformation en CNC d'une fraiseuse chinoise ou pas. Sinon, il faut improviser au mieux une tête de fraisage sur la CNC.C'est loin d'être évident si l'on n'a pas les moyens d'usiner ou de faire usiner quelques pièces.
- Les patins de type SBR : Le poids intervient sur les patins en X et en Y. Les VAB en X et Y ne voient ce poids qu'au travers du coefficient de frottement.
En Z c'est différent : les patins ne sont pas sollicités verticalement par le poids. C'est la VAB du Z qui supporte celui-ci. Mais ce poids s'ajoute aux efforts de coupe pour exercer un couple de renversement sur les patins qui peut être un arrachement.

Carlos78

 

[Le Mio]

Bonjour à tous, et merci,

Et bravo pour la qualité et la tenue du forum.

carlos78

Comme Chlore je suis persuadé qu'il n'y a pas besoin de moteur très coupleux pour usiner de l'alu (et même de l'acier) avec une vis à billes. Un moteur de 3 ou 4 N.m pourrait suffire.

Avec tous les calculs et explications qui précèdent, c'est exactement la réponse que j'attendais.

el patenteu

Dans ton cas je crois que de bon nema 23 assez long devraient combler tes besoins.

Si j'ai bien compris, comme NEMA 23 nous informe sur les dimensions de la face avant du moteur et en particulier ses trous de fixation, et limite son diamètre , je suppose que c'est de la longueur du moteur dont dépend essentiellement la puissance, d'où le assez long ?

Le premier point, le couple, étant acquis, si je n'abuse pas, qu'elle est l'importance du pas ?
Je suppose que la taille du pas détermine la résolution du moteur, mais concrètement dans la pratique doit-on rechercher le pas le plus petit ou un pas "classique" est-il suffisant ?

Dernière chose dans le même ordre d'idées, comment est-ce possible que ces moteurs puissent rater des pas ?
Point dur dans le guidage ou sur la pièce, ou défaut électronique comme une perte de donnée ?

Bien amicalement (et mystérieusement)

 

[el patenteu]

Pour la perte de pas dans le concret ca fait tak a tak a tak,comme un pignon qui sauterait des dents sur une crémaillere,ce sont impulsions qui ''passe''
dans le moteur sans que ce dernier ne puisse les exécuter.
Ca peut etre du a un effort trop grand ou simplement a une vitesse trop élévé,car il faut savoir que les moteurs pap génere pratiquement autant de courant
que ce qu'ils consoment,ce sont de véritable moteur/génératrice.
Tourner une génératrice a faible rpm ont ne sent pas de résistance mais avec un bon rpm La c'est autre chose.
La plupart des moteurs pap se mette a perdent des pas en tournant dans le vide autour de 6-800 rpm.
C'est a l'arret qu'ils ont le plus de couple,couple de maintient et en cn c'est un tres gros plus.
Lors d'une décpoupe en ligne droite dison,l'axe qui ne doit pas bouger ne bouge pas d'un poil meme avec pignon et crémailleres qui ne garantissent aucunement un blocage des effort latéraux,comme une transmission par vis.
A mon avis c'est plutot la taille de la machinne que la matiere a usinner qui dicte la taille des moteurs,les effort plus grand dans l'acier sont
obtenu facilement car les vitesses d'avance elles (bien heureusement) sont beaucoup moindres,donc facil a obtenir avec une bonne réduction/transmission.

Fred

 

[carlos78]

Le pas d'une VAB influence directement la vitesse de déplacement de l'outil (ou de la pièce), le couple moteur fourni par le PAP pour obtenir ce déplacement, la résolution de positionnement de l'outil.

Le pas d'une VAB de 5mm est de loin le plus courant. En prise directe, Il permet une bonne précision de positionnement de 0.025mm par pas entier du moteur.
Avec un PAP, une VAB au pas de 5mm est bien adaptée aux usinages des métaux.
Ce n'est pas tout à fait le cas pour l'usinage du bois : Avec le bois il faut une très grande vitesse de coupe (50 à 100 m/s). Sur une broche chinoise il faut tourner constamment à 24000 tr/mn pour obtenir des vitesses de coupe allant de 6 à 24 m/s en fonction d'un diamètre de fraise variant de 5 à 20 mm. Si l'on se donne comme objectif une épaisseur de copeau en finition de 0.05mm par dent, il faudrait déja avec une fraise de 2 dents une avance mini de 0.05 x 2 x 24000 = 2400 mm/mn
Un PAP ne tourne pas très vite. Ces 2400 mm/mn c'est tout de suite 480 tr/mn pour une VAB au pas de 5mm. Le risque de perte de pas devient alors important.
Pour l'usinage du bois, sur une machine équipée avec des PAP, la solution serait plus une VAB avec un pas de 10mm (voire de 20mm si la machine est dédiée à l'usinage du bois). La précision de positionnement restant très correcte (0.1mm sur une vis au pas de 20mm). Une autre alternative est de remplacer les PAP par des servos. Ceci ne concerne pas l'axe Z.

Carlos78

 

[Le Mio]

Bonjour à tous,

Merci pour vos réponses très riches en précisions.

@ el patenteu : D'accord pour le décrochage .
En effet çà me parait plus logique que cela vienne de points durs dans le guidage ou au niveau de la coupe que de la commande électronique.
Pour le tak a tack, je m'en souviendrais.

@ carlos78 : Je note toutes tes observations et tes données qui me serviront quand je vais faire la synthèse de tout cela.

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Encore un grand merci à tous, et passez de très bonnes fêtes !​

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Que le Père Noël vous apporte tout ce qui vous manque.

Bien cordialement.

 

[duredetrouverunpseudo]

Les servos ??? c'est une technologie qui 10 ans de retard...

Merci de développer

Je me permet de réitérer ma demande

 

[Francois59]

Les servos ??? c'est une technologie qui 10 ans de retard...

Merci de développer

Je me permet de réitérer ma demande

La preuve :

C'est qu'il semble qu'il y ait de plus en plus de moteurs pas à pas pilotés en mode servo

http://www.quicksilvercontrols.com/SP/WP/QCI-WP003_ServoControlOfMicrostepMotor.pdf
http://www.orientalmotor.com/products/stepper-motors/AR-series-stepper-motors-pulse-input-dc.html
http://www.leadshine.com/producttypes.aspx?type=products&category=easy-servo-products&producttype=easy-servo-drives

Perte de pas et déplacement micropas contrôlés avec l'encodeur. Pilotés avec l'intensité minimale pour assurer le déplacement, donc moins de chauffe et plus de vitesse (moins d'intensité à commuter) ...

Donc bientôt, il n'y aura plus de pas à pas pilotés en mode pas à pas ouvert , sauf sur le très bas de gamme ou l'encodeur est jugé trop cher.

Par contre, ça ne remplacera jamais les vrais servos qui seront toujours les actionneurs les plus rapides car moins de commutations électriques par tour.

 

[duredetrouverunpseudo]

Merci François,

J'aurais aimé que se soit Karmicael qui étaye son affirmation

 

[Le Mio]

Bonjour les experts et bonne Année à tous,

Petite question bête.
Vous parlez de servo, je suppose que ce sont des servo-moteurs autrement dit dans mon esprit des moteurs asservis.
C'est à dire qu'un système (quelconque) vérifie la bonne exécution de la commande envoyée.

Dans un cadre plus restrictif, un servomoteur en modélisme est un petit dispositif qui se positionne selon un angle précis, mais à ma connaissance, ce n'est pas un moteur multi-tour comme les moteurs électriques traditionnels (PAP, synchrones, asynchrones ou que sais-je?)

Pouvez-vous m'indiquer en quelques mots ce que vous appelez servo dans le cadre des machines CNC, par rapport à un poteur PAP ?

Est-ce un moteur quelconque avec une roue codeuse de contrôle, une taco, ou autre chose encore ?

Avec mes remerciements anticipés.

 

[stanloc]

Les servomoteurs de modélisme ne font qu'un tour (même pas) car il s'agit de servomoteur avec un codeur "absolu". Du moins ceux que je connais, ont un potentiomètre qui est entraîné par le moteur et ce potentiomètre est inclus dans un système électronique qui produit des impulsions dont la largeur est comparée aux impulsions envoyées par l'émetteur de radio. le moteur tourne jusqu'à ce que les deux impulsions aient la même largeur. On est donc en face d'un codeur ABSOLU qui donne donc une mesure par rapport à son zéro dès qu'il est alimenté. par contre sur une cnc amateur le codeur n'est pas un codeur absolu (sur machines pro avec des règles linéaires on peut avoir aussi un codeur absolu) à cause de son prix. Le moteur est accouplé à un codeur d'impulsions et celui-ci ne donne aucune information de sa position lorsqu'on allume la machine. C'est pourquoi il faut soit "dire" au PC où le chariot se trouve ou faire une recherche automatique du zéro de chaque axe. A ma connaissance les logiciels de nos machines font tous leurs calculs en valeurs relatives et non pas en valeurs absolues donc pour eux pas de problème. C'est pour nous que les logiciels convertissent les valeurs relatives en valeurs absolues. En pratique le logiciel déduit la position absolue en tenant compte par addition et soustraction de TOUS les mouvements faits depuis la RAZ. C'est pourquoi il peut faire du rattrapage de jeu sur des mouvements simples c'est à dire des mouvements qui ne concernent qu'un axe à la fois.
Je ne parle que de produits à usage amateur ; c'est à dire accessibles à nos bourses.
Stan