Ma machine CNC a été conçue pour découper essentiellement en 2D dans les matériaux suivants:
Bois, Epoxy et autres composites, aluminium.
Dans l'optique de découpes de pièces pour le modélisme, je me suis restreint à un plateau de découpe pour des pièces d'environ 330mmX260mm. (châssis de voitures, hélicos, couples d'ailes d'avions, de bateau...)
J'espère que vous trouverez dans les chapitres suivants, des éléments de décision, et des réponses aux questions que vous vous posez sur les points clefs d'une CNC.
CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES:
Surface de travail:
X 330 mm.
Y 260 mm.
Z 30 mm.
Avance par pas (sur tous les axes): 0.004 mm.
Précision moyenne: 0.05 mm.
Vitesses:
Déplacement à vide: 1200-1600 mm/min.
D'avance matériaux tendres: 300-400 mm/min.
D'avance matériaux durs: 30-90 mm/min.
Prises d'origines: Contacteurs miniatures.
Palpage Outil: Par contact électrique entre outil et butée montée sur ressort.
Broche: PROXXON 300W, de 1000-6000 tr/min.
Moteurs: PAP 13, NEMA 23, 3.5A, 400 pas, 18Kg/cm.
Consommation moyenne totale (avec aspiration, lumière, broche, PC...): 1000W/h.
Carte de commande: 44DP de chez IPROCAM.
Logiciel: NINOS V4 de chez IPROCAM.
CARACTÉRISTIQUES PAR ÉLÉMENT:
1- LE BÂTI.
2- LES RAILS.
3- LES VIS TRAPÉZOÏDALES.
4- LES PALIERS POUR VIS TRAPÉZOÏDALES.
5- LES MOTEURS.
6- LA BROCHE.
7- LES FRAISES.
8- LA CARTE DE COMMANDE.
9- LE LOGICIEL.
10- LES ACCESSOIRES
En dernière partie, des photos générales.
1- LE BÂTI.
Mécano-soudé, acier section carré 40mm X 40mm, épaisseur 2mm. Rempli à la bombe expansive isolante à la fin, pour "absorber" les possibles vibrations. Le bâti a été prépercé, tous les trous en diam 10mm, recevant des boulons/écrous(indésserables) de diam 8mm, afin de régler les jeux.
2- LES RAILS.
Rails avec patins polymères, de chez IGUS. Il s'agit du modèle DryLIN W, diamètre 20mm.
Lien: http://www.igus.fr/wpck/default.aspx?PageNr=2002
Il existe également le même modèle de patins avec "rattrapage de jeu", mais qui n'est ni plus ni moins qu'une vis de serrage du polymère sur l'axe. Je ne voulais pas de contrainte de type "frottement" sur le mouvement.
Les axes X et Y reçoivent des rails indépendants. L'axe Z reçoit un modèle Rail double, avec un chariot monté.
3- LES VIS TRAPÉZOÏDALES.
Vis trapézoïdale diam 10mm, pas de 2mm (de chez HPC), avec écrou trapézoïdal épaulé polymère DryLIN également de chez IGUS.(http://www.igus.fr/wpck/default.aspx?PageNr=2373). Les vis sont tournées (par un pote) en diam 8mm sur les extrémités, afin de rentrer dans les roulements.
Axe Y. Axe X.
Axe Z
Vue du plateau (en blanc) axe X, contreplaqué Marine, Ep 2cm.
4- LES PALIERS POUR VIS TRAPÉZOÏDALES.
Paliers faits maison en aluminium, épaisseur 10mm, accueillant des roulements de roller qualité pro (ABEC 7), diam 8mm intérieur, 22mm extérieur (DECATHLON). J'avais fait un essai avec des paliers en Contreplaqué Marine, en attendant de recevoir ma plaque d'aluminium. Celle-ci était de 40cmX10cmX1cm. Je l'ai découpée en "triangles", avec la scie à ruban à métaux, puis percé la cage recevant le roulement avec une mèche plate à bois de diam 22mm (oulalala!!). Rassurez-vous, à la perceuse à colonne, doucement, avec de l'huile, ça se fait!!
5- LES MOTEURS.
PAP 13, NEMA 23, bipolaires, 3.5A, 18Kg/cm, 400 pas, (SELECTRONIC). Poulies dentées de chez HPC, à noter: Elles ne sont pas percées, il faut le faire soit-même. J'ai du m'y reprendre à 2 fois, l'ayant fait à la perceuse à colonne, je n'ai pas obtenu une concentricité satisfaisante. J'ai demandé à mon pote tourneur de les refaire. Il faut également percer et tarauder les trous pour les vis de serrage.(les vis trapézoïdales et les axes moteur sont préalablement meulés pour obtenir un méplat).
6- LA BROCHE.
Proxxon 300W, 1000 à 6000 tr/min, axe sur 3 roulements. Mandrins accueillant des pinces de 2.35 à 6mm. Livré avec transformateur/variateur.(OTELO). Erreur de ma part, car avec une vitesse de rotation de 6000 tr/min maxi, ceci me limite en vitesse de déplacement. Il faut opter pour une broche tournant à 25-30 000 tr/min. J'ai cependant un couple excellent même à petite vitesse, et une robustesse à toute épreuve. Sur la photo, je n'ai que la broche et le variateur (la table croisée de fraisage-perçage est vendue séparément).
7- LES FRAISES.
1 jeu de fraises 3 dents, de 2 à 6mm de diam. Une fraise diamant brise copeaux, diam 1mm.(OTELO). Plusieurs fraises de 2-4-6mm, brise copeaux, d'ébauche, et à 2-3 dents, pour aluminium.
Le choix des fraises est assez délicat, (HSS, avec ou sans revêtement, nombre de dents, angle d'hélice...) il faut passer par des tests, et voir les résultats...Les fraises vont de 5 euros à 50-60 euros pièce, et on comprend vite pourquoi. A vous de juger de l'investissement en fonction de votre fréquence d'utilisation, de la vitesse que vous voulez atteindre en avance, bref, it's up to you!
8- LA CARTE DE COMMANDE.
IPROCAM 44DP, de chez IPROCAM, concepteur et distributeur Jean-Noël CARLIER.
Voir rubrique [Logiciel/carte].
9- LE LOGICIEL.
NINOS V4, également de chez IPROCAM. Exemple ci-dessous du dessin de la fusée, disponible dans la rubrique [REALISATIONS]. N'hésitez pas à faire un tour dans la rubrique [Logiciel/Carte], vous y trouverez un tutoriel sur les premiers pas avec le module usinage et les réglages.
10- LES ACCESSOIRES.
Contacteurs de fin de course (SELECTRONIC). Indispensable pour les recherches d'origine machine (OM).
Bouton d'Arrêt d'urgence (ATU)( installé dans boitier de prise 220V), pour être mobile.
Pavé Numérique USB. J'en avais un pour un vieux PC portable, très utile pour commander "à distance" la machine, et placer l'outil à l'endroit où on veut. C'est en quelque sorte une télécommande. Les auto collants sont disponibles en kit sur le site IPROCAM. Je les conseille vivement, mais si vous n'avez pas de pavé numérique et décidez d'en acheter un, investissez dans un pavé numérique sans fil!!!!
QUELQUES PHOTOS D'ENSEMBLE:
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| Lumière intégrée, à LED, avec interrupteur (blanc) situé sur le support supérieur gauche.(on voit un tuyau vert derrière). |
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| Vue latérale 1. |
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| Vue latérale 2. |
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| Vue de face. |
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| Détail de l'entrainement de l'axe Y. |
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| Vue de derrière. Les tuyaux verts passent les câblages des moteurs axe Y et Z. |
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| Vue latérale plus détaillée: Poulies crantées (24 et 30 dents, pas 3). Chose qui a été corrigée, le moteur ayant au départ une poulie de 20 dents, voir plus bas. |
Explications:
Je n'ai pas calculé en détail la correspondance des dents entre le moteur et l'axe...je voulais juste une démultiplication, pour 2 raisons: gagner en précision de déplacement, et soulager le couple des moteurs.
Pour soulager les moteurs, je pense aujourd'hui que cette démultiplication ne s'avère pas nécessaire vu la puissance des moteurs, mais pour la précision, j'aurais du calculer!!
En effet, le ratio 20/30 n'est pas bon du tout...
Pourquoi?
Pour un déplacement de 20mm, mon axe fileté fait 10 tours. Mon axe moteur lui, fait donc 15 tours.
Sachant que mes moteurs ont 400pas, j'ai un déplacement de 20mm pour 6000 pas (400X15)...soit....0.003333333333mm par pas...
J'ai donc décidé de changer le ratio entre la poulie moteur et l'axe.
En effet, en changeant la poulie côté moteur, en 24 dents, j'obtiens un ration de 1.25. Soit pour 10 tours de l'axe fileté, 12.5 tours du moteur, soit 5000 pas.(12.5*400), ce qui donne donc une avance par pas de 0.004mm. Ce qui est une valeur entière
Cette modification a été faite bien sûr sur les 3 axes.
