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Reportages de fabrication

Fabrication de ma machine


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La fabrication de ma machine (une fraiseuse CN pilotée par PC) à commencée en avril de l'an de grâce 2010.
L'envie m'est venue suite à la lecture d'un forum très enrichissant : Usinage.com.
Il y a eu une longue période de papier/crayon/CAO/DAO avant de voir se définir une trame pour sa réalisation. En effet, lors de la conception, on dessine avec des éléments puis on chiffre ces éléments et on se dit : "zut, trop cher pour un budget dans mes moyens". Alors on cherche quoi prendre, et on recommence !

Pour pouvoir avancer, il faut quand même, au départ, se fixer un petit cahier des charges au niveau budget (non négligeable), courses utiles, possibilités de la machine (matières à usiner),...
Après avoir beaucoup lu sur les différents posts, j'ai compris que ce n'était pas si simple. Donc je suis parti avec mes idées et ... on verra au fur et à mesure

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Pour le châssis, je suis parti sur une construction mécano-soudée en U de 80mm.
J'ai lu, dans les différents posts, que le U n'est pas très rigide et que la soudure amène des tensions dans l'ensemble ... on verra bien à l'usage.
J'ai pu récupérer des longueurs et les faire soudées par un formateur en soudure lorsque j'étais encore à l'AFPA, ce qui fait que les soudures sont super propres : travail de pro

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Une fois les éléments assemblés "à blanc", on se rend mieux compte du résultat.

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Ici, on voit un des deux renforts qui servira à maintenir le portique.

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Un petit zoom sur le portique qui a déjà été usiné.
Le châssis en lui même a été percé pour recevoir les vis des paliers. Comme guidage, j'ai retenu des barres rondes suspendues de Ø30.
J'ai entendu énormément de critiques au sujet des barres suspendues : grosse flexion selon le poids qu'elles doivent soutenir, appelées aussi "trampoling à hamster". Mais pour avoir un budget "réduit", je ne pouvais pas me permettre d'acheter des rails supportés et encore moins des rails prismatiques.
Pour palier un peu à ce problème (qui ne doit pas être complètement faut) j'ai prévu l'adjonction d'un support de guide sur la partie centrale.
Les courses de ma machine, que je voulais, au départ, de 600mm * 400mm, seront déjà réduites à 550mm en longueur dans le meilleur des cas
Les dimentions du châssis au sol est de 1300mm * 800mm et le portique a une hauteur de 500mm.

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Pour installer la machine dans l'atelier (en fait, c'est le garage ) j'ai dû refaire un petit bout de chape pour poser l'établi qui recevra la machine.
Sur le bout de coffrage réalisé, on voit bien le dénivelé de la chape d'origine. En partant de zéro (au centre en bas sur la photo) j'ai un trou de 45mm au bout.

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Et voilà : une fois coulé, la chape est prête à recevoir l'établi (une fois qu'elle sera sèche, hein)

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Après séchage de la chape, montage de l'établi (j'ai remplacé le plateau d'origine par un panneau en LII/2-E3 KP20220 épaisseur 40mm récupéré dans mon entreprise actuelle) l'assemblage peut commencé.
Mise en place des rails de guidage ainsi que des vis à billes.
Rien n'est bloqué pour l'instant, juste mis en position

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Encore un zoom sur le portique (décidément, je doit l'aimer, ce portique )
On voit, sous le châssis un pied en alu. En fait, j'ai fais souder quatre plots acier qui me permettront de réaliser la mise de niveau de machine. Sous ces plots je mettrais des paliers réglable en hauteur. Mais pour l'instant, il faut que je surélève la machine pour glisser mes petits doigts et accéder aux écrous dessous le châssis.

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Un petit détail sur la fixation des rails de guidage... oups, encore le portique.

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Détail de la fixation du portique sur le châssis.

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Même chose, mais vu de l’intérieur.

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Support de roulement double contact oblique de la vis à bille du "Y".
La plupart des pièces sont de fabrication maison.

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Détail du support de vis à billes du "X".
La vis étant longue, je ne voulais pas la coupée et l'usinée. Comme le diamètre extérieur n'a pas une cote ronde, j'ai récupérer des petits roulements, et fais un support en perçant des trous taraudés sur le Ø adéquat.
Il ne s'agit, de ce coté de la vis, que de la soutenir.
Pourquoi six trous taraudés, me demanderez-vous ? Et bien, c'est tout simplement parce que les calculs de points ont été fait par la petite application que vous trouverez dans la rubrique "Programmation" et comme je ne voulais pas me casser la tête à savoir à quel angle je devais mettre le premier trou, j'en ai fais six. Comme ça, dans tout les cas je suis bon .

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Le support de bout de vis à billes pour le "Y".

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Zoom sur le support d'écrou de la vis à billes du "X".

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Installation du premier moteur.

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Voilà la table que je me suis faite dans mon entreprise actuelle.
C'est du PB100. C'est du papier backélisé, ça ne bouge pas dans le temps et ne prends quasi pas l'humidité. On s'en sert pour faire les montages (en plus de pièces client)
Pour des infos, c'est ici.

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La table en position. La photo est un peu floue, désolé.

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Vue de l'arrière de la machine.
j'ai remplacé le moteur/courroie par une petite manivelle faite maison, je n'ai pas encore assembler l'électronique.

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En parlant d'électronique, voila ce que j'ai acheter chez SOPROLEC

- 2 alims pour les drivers moteur
- 4 drivers moteur (quand la machine sera finie, je compte réaliser un 4ème axe)
- 1 carte de commande sur RS232
- 1 alim 24V pour la carte de commande

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Zoom sur les alimentations des drivers

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Zoom sur sur les caractéristiques des drivers.

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Un des 4 moteurs acheté chez SELECTRONIC
J'avais commencé par acheter les moteurs en me disant : pour l'électronique de commande, j'arriverais bien à la faire...
Mais en lisant les problèmes rencontrés par des forumeurs qui se sont lancés dans l'aventure, j'en ai conclus que ce n'était pas fait pour moi. Un constat simple : je ne connais rien en électronique.
Au final, je me suis retourné vers le vendeur des moteurs. Je l'ai contacté par mail, et là, grosse déception : il ne vends pas de driver capable de piloter ce moteur
En recherchant un peu, je tombe sur le site de SOPROLEC et contacte M. Darret en lui envoyant les caractéristiques de mes moteurs.
Et là, super, il avait ce qu'il fallait pour les piloter. Dans sa grande compétence, il m'a proposé deux choix : un économique mais limite et un permettant d'exploiter correctement les moteurs
Au final, j'ai opté pour une solution "clé en main" pas du tout économique (pour mon budjet, hein) :
Le lot au dessus (2 photos plus haut) accompagné d'une licence GALAAD hobby

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En parallèle du montage mécanique, j'ai démarrer le câblage de l'électronique.
J'étais parti, au départ, pour tout mettre dans une tour de PC. Je l'ai fait, j'ai testé mes câblages avec un driver et un moteur et, fantastique, j'ai fait tourner mon premier moteur et j'ai pu régler les paramètres de GALAAD.
Et tout ça, tenez vous bien, sans rien cramer
Par contre, je me suis vite rendu compte du manque de place : si je veux rajouter des relais ou autres, je n'ai plus de place.
Donc, récupération d'une ancienne armoire de machine et recâblage en cours...
C'est plus aéré, là !?!

Depuis la photo, le câblage a bien avancé.

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Détail des drivers moteur...

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... des alimentations des drivers (une alimentation pour deux drivers)...

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... la petite alimentation pour la carte de commande ...

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... la carte de commande (c'est une InterpCNC V1.5)

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Après quelques longueurs dans le câblage de l'électronique, j'ai usiné des boitiers pour le raccordement des moteurs. En effet, je voulais pouvoir dé-câbler facilement toute la CN si, d'aventure, je dois modifier quelque chose à l’intérieur.

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Comme les fils des moteurs sortent assez près sur l'arrière, j'ai fais un petit décrochement dans la paroi pour ne pas les blesser. J'ai laissé une parois de 1mm qui me permet de fixer les boitiers à raz du moteur.

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Avec le retour du printemps (printemps 2012. Hé oui, bientôt 2 ans, le chantier ) j'ai enfin pût regagner le garage pour poursuivre le montage. Ca c'est fait avec le montage final des axes du portique (axe Y et axe Z). L'axe Y était déjà bien avancé, il ne restait plus que la plaque fixée aux quatre patins à billes ainsi que la vis à billes.

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Pour le montage de l'axe Z, j'ai eu la chance de pouvoir récupérer des rails prismatiques.
L'inconvénient, c'est qu'ils ont été démontés d'une machine qui avait bien travaillé. Donc, ni une ni deux, j'entreprends de les démonter et de les nettoyer.
J'ai, bien entendu, compter le nombre de billes (faut penser au remontage ). Bien m'en a pris, car, au final, il en manquait quelques unes et d'autres étaient âbimées (avec un plat)...
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... Et hop, on est parti...
Environ 900 billes à contrôler...
Ben oui :
8 patins * 4 rangées * 30 billes par rangée = 960 billes ...
Heureusement que j'avais récupérer 8 patins avec un besoin de 4 seulement, parce que, entre les billes manquantes et les billes abimées, je n'aurais pas pût tout remonter.
Bon, j'avoue, c'est un travail très pénible et il faut être au calme pour l'accomplir.

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Mais aprés cette galère, quelle joie de pouvoir enfin remonter les patins...
Après un test sur les rails, parfait, pas de jeu apparent et ils roulent bien.
Ouf, j'avoue que je n'étais pas complètement en confiance !

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Puis vient enfin le moment de tout monter : l'axe Z avec sa broche provisoire (une défonceuse que mon oncle m'a donné)
Pour le réglage de la géométrie, j'ai mis une goupille sur le bas pour avoir un point de rotation entre la plaque tenant les patins de la poutre et la plaque tenant les patins du Z.Les trous de fixations ont été percés plus gros pour avoir du jeu.

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Montage des moteurs avec les poulies et courroies...

Moteur de mon axe X...

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...Moteur de mon axe Y...

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... et moteur de mon axe Z.

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Avec mes boitiers pour me faciliter la maintenance, je me suis fais avoir.
Si je monte la rallonge de raccordement entre le moteur du Z et l'armoire électrique, le presse étoupe de la rallonge va frotter contre la poutre.
Tant pis, on se passera du PE de rallonge sur ce moteur .

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Voilà les connecteurs que j'ai acheté chez REXEL pour faire mes branchements.

DésignationNbrPUHTTotal
Capot parois80.8098€6.48€
Embase rallonge81.2775€10.22€
Presse étoupe80.48840€3.91€
Insert mâle82.87447€23€
Insert femelle82.74899€21.99€
TOTAL HT65.60€
Je ne sais pas pourquoi, mais le vendeur m'a fait 10% de remise sur tous les postes sauf sur les PE où il m'a fait 40% (j'étais retourné une deuxième fois pour ces derniers, car je les avais oublier).

Ces quantités m'ont permis d'équiper :
  • Les 4 moteurs avec 1 capot et 1 insert mâle
  • L'armoire électrique avec 4 capots et 4 inserts femelles
  • Les 4 rallonges avec 2 embases, 2 PE, 1 insert mâle et 1 insert femelle

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    Au final, une fois tout branché et en état de marche.
    Coté de l'armoire où tout vient se brancher...

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    ...vue de l'armoire de face...

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    ...l’intérieur de l'armoire...

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    ...l'intérieur de l'armoire coté des branchements extérieur.

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    Une vue des contacteurs de prise d'origine de la machine.

    Celui de l'axe X...

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    ...celui de l'axe Y...

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    ...et celui de l'axe Z.

    Ils sont tous les trois reliés à l'armoire par une prise jack 6.35.
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    Et, pour finir, le premier usinage de la machine.
    Celui-ci m'a permis de voir si j'avais fais les bons réglages au niveau de l'électronique.
    Et ben tout est parfait. Les cotes sont bonnes.
    Il me reste juste à faire la géométrie correctement car mon carré de 80*80 n'est pas carré, il tend un peu vers le losange.
    Bon, il y a pas mort d'homme, hein, les diagonales ont 0.4mm de différences.
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    Usinage par la machine, avec sa nouvelle broche, du système d'aspiration des copeaux/poussières au niveau de l'outil (aspiration cyclonique, en théorie)

    Bon, il y a eu un petit loupé lors de la position de la plaque brute.
    Au final, il manque un peu de matière sur l'extérieur.
    Mais ce n'est pas la mort du petit cheval

    Normalement, il y a trois passes, là, j'en ai laissé deux pour alléger la vidéo.
    L'usinage total met 3 minutes 50 secondes.
    rotation 15000 tr/mn, avance 1000mm/mn dans les découpes (100mm/mn dans les trous de Ø6)
    j'ai fait 2 pièces en médium de 10mm + un fond et un plafond en KM de 2mm.

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