CNC 4 axes de CARLOS

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  Mjc22160 le Jeu 08 Mar 2018, 14:22

.....Je n'ai pas de commentaires, mais !:
Cordialement

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Ven 09 Mar 2018, 11:14

Merci Mjc22160.

Puisque je suis encouragé dans ma présentation, je vais continuer celle-ci en abordant quelques calculs autour de mon portique en AGGLO ....

D'abord je vais caractérisé l'agglo à partir des valeurs de ce tableau :


C'est l'agglo "standard" dont je prend volontairement les valeurs les plus faibles pour mon calcul :
Densité : 610Kg/m3
Module d’élasticité  : 1200 N/mm2
Résistance en flexion : 10 N/mm2 = 10 MPa (1N/mm2 = 1 MPa)
Résistance à la traction : 0.8 N/mm2
Résistance à la traction perpendiculaire : 0.2 N/mm2

J'aurais pu présenter une approximation grossière du calcul de mon portique en utilisant les formules RDM qui s'appliquent en général aux poutres.
Ce calcul me suffit largement, mais pour avoir une présentation plus élégante de celui-ci, je me suis lancé dans l'aventure dune simulation en CAO (domaine que je ne connais pas du tout).

Pour simuler en CAO un faut d'une part un modèle 3D et d'autre part se donner des hypothèses de simulation.
Mes connaissances étant très limitées dans ce domaine je vais me limiter à une simulation CAO statique et faire 6 suppositions :
- les jambes du portique sont scellées au sol.
- l’ensemble des pièces (Y+Z) se situe au milieu du portique (flexion maximum du portique).
- une charge P de 300N correspondant au poids de l'ensemble des pièces (Y+Z) s'applique suivant l'axe Z au centre de gravité de cet ensemble (donc avec un bras de levier vis à vis du portique))
- une charge F de 500N arbitraire correspondant à l'effort de coupe s'exerce suivant l'axe Y au même centre de gravité. (ceci correspond à une position haute en Z, donc bras de levier maximum par rapport aux jambes du portique)
- Que ces 2 charges F et P s'appliquent sur le portique sur une surface délimitée au rectangle des 4 paliers Y
- je néglige les efforts d’accélération car l'accélération Y est d'environ 0.5 m/s2 ce qui fait pour une masse de 30Kg un effort dynamique de 30x0.5 = 15N (ce qui est négligeable vis à vis des 500N suivant Y)

Les contraintes :





Les déplacements :





Les contraintes en flexion sont entre 0.006 et 0.2 MPa donc largement en dessous des 10MPa de l'agglo.
Les déplacements du portique sont entre 0 aux pieds du portique et environ 0.2mm sur l'un des coins supérieurs du portique.


rabbit Ma conclusion : Ce portique est plutôt costaud ...

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  Ordinerf le Ven 09 Mar 2018, 12:04

J'adore les dessins de déformations du chassis, à chaque fois ça fait peur parce qu'on se dit que notre machine va se déformer autant bom
Par contre le tableau est intéressant et on constate 3 points qui montrent que le bois ne peut pas être comparer au métal.
Déjà il y a la différence de traction entre la surface et la perpendiculaire, on passe de 0.8 N/mm² à 0.4 voir 0.2 N/mm² ce qui démontre bien que l'agglo tien sous la forme de planche mais que dès qu'on y fixe une vis, l'agglo l'agglo peut s'arracher plus facilement.
En fait l'agglo fait parti des matériaux qui doivent avoir des fixations traversantes par exemple avec des tiges filetées si bien évidemment on cherche à obtenir une grande résistance.
De plus il y a le gonflement après 24h, il est inférieur à 18% ce qui est quand même beaucoup, cela dit on n'a pas le taux d'humidité qui à permis d'obtenir ce résultat (juste sa teneur en humidité qui est de 5 à 13%) mais pour autant sur une épaisseur de 20mm ça fait quand même 20x(1+0.18)= 23.6mm soit 3.6mm en plus... Neutral
Niveau précision on a vu mieux, a savoir que de ce fait ça nous donne une machine ayant une précision de + ou - 1.8mm (3.6/2), on est très loin du 1:10ème pour ce type de machine.
Cela confirme aussi que si on veut faire une cnc en agglo (ou bois) il faut impérativement avoir une hygrométrie constante toute l'année.

_________________
Aucun humain n'a la possibilité d'aller contre les lois de la mécanique et pourtant les amateurs pensent fièrement y arriver... idee-amp
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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Ven 09 Mar 2018, 15:53

Salut Ordinef
Ordinerf a écrit:J'adore les dessins de déformations du chassis, à chaque fois ça fait peur parce qu'on se dit que notre machine va se déformer autant ...

Le but de ces images de simulation est justement de bien visualiser la manière dont la pièce se déforme. L'astuce consiste à amplifier à outrance les amplitudes des déplacements, ça surprend mais c'est très révélateur.

Ordinerf a écrit: ... il y a la différence de traction entre la surface et la perpendiculaire, on passe de 0.8 N/mm² à 0.4 voir 0.2 N/mm² ce qui démontre bien que l'agglo tien sous la forme de planche mais que dès qu'on y fixe une vis, l'agglo l'agglo peut s'arracher plus facilement ...

Malgré son apparente homogénéité, l'agglo n'est pas un matériau isotrope et effectivement sa tenue en traction perpendiculaire est inférieure à sa traction longitudinale.
Smile Mais cela n'a aucune incidence tant que l'on se situe en deçà des valeurs maximales.  

Ordinerf a écrit:De plus il y a le gonflement après 24h, il est inférieur à 18% ce qui est quand même beaucoup, cela dit on n'a pas le taux d'humidité qui à permis d'obtenir ce résultat (juste sa teneur en humidité qui est de 5 à 13%) mais pour autant sur une épaisseur de 20mm ça fait quand même 20x(1+0.18)= 23.6mm soit 3.6mm en plus... Neutral
Niveau précision on a vu mieux, a savoir que de ce fait ça nous donne une machine ayant une précision de + ou - 1.8mm (3.6/2), on est très loin du 1:10ème pour ce type de machine.
Cela confirme aussi que si on veut faire une cnc en agglo (ou bois) il faut impérativement avoir une hygrométrie constante toute l'année.

-  bom Le gonflement après 24h est un essai en immersion totale.
-  sunny Dire qu'une épaisseur de 20mm d'agglo passerait à 23.6mm après immersion de 24h est peut-être possible, mais en conclure que la précision de la machine serait alors de +/- 1.8mm est juste une farce. Une structure en agglo qui aurait subi ce traitement serait tout simplement juste bonne à jeter.

- Le taux d'humidité : j'ignore quel est le taux d'humidité interne de l'agglo de ma CNC et quel est ce taux dans mon sous-sol, mais je peux affirmer que sa structure n'est pas tordue, voilée, dégoulinante d'eau et que sais-je encore.
La précision intrinsèque de la machine est TOTALEMENT indépendante de ce taux d'humidité.

--> Lorsque je commande un déplacement de 100,00mm, la valeur du déplacement obtenu ne passe pas à un instant t0 par la nature du matériau de la structure (et encore moins son taux d'humidité), mais par le nombre de pas que le moteur va réellement exécuter, la transmission sans jeu de la rotation du moteur à une rotation de la vis à billes qui se transforme ensuite en une translation via l'écrou de la vis à billes d'un plateau qui se déplace tranquillement via des paliers sur des rails . Rails qui se foutent pas mal par ailleurs de savoir sur quoi ils sont posés.
Comme il est très peu probable que les variations d’hygrométrie ou de température aient pu notablement varier pendant les quelques secondes nécessaires à ce déplacement, je pense pouvoir affirmer que le déplacement obtenu sera probablement compris entre 99..99 et 100.01mm.
--> Les variations de l'hygrométrie et/ou de la température ne pourraient influencer la précision de la machine que si elles évoluaient fortement pendant la phase d'usinage.
Very Happy  Very Happy  Very Happy Le seul réel interdit sur ma machine est l'arrosage.

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Sam 10 Mar 2018, 09:41

Lorsque on utilise des assemblages rigides entre matériaux hétérogènes, il est prudent de vérifier le comportement de ces assemblages lors d'une variation de température.

Sur ma machine je vois 3 assemblages hétérogènes susceptibles de poser un problème :
1) Les rails : axe en acier vissé sur une semelle en alu sur toute la longueur
2) Les plateaux X et Y en alu qui se déplacent sur des plateaux en aggloméré
3) Des vis à billes en acier tenues aux extrémités par 2 paliers fixés sur des plateaux en aggloméré

Pour vérifier le comportement en température de ces assemblages je vais prendre pour les 3 matériaux en question les coefficients de dilatation suivants :
- Acier : 12 x 10-6 mm/mm/°
- Alu : 23 x 10-6 mm/mm/°
- Bois : 35 à 55 x 10-6 mm/mm/° (je n'ai pas trouvé la valeur de l'aggloméré)
Pour mon calcul je me limite à une variation de température de 20° correspondante à l'écart de température annuelle de mon atelier au sous-sol.

Vérification des 3 assemblages :
1) L'écart de dilatation alu/acier est de 11 x 10-6 mm/mm/°, avec une longueur de 1 mètre la dilatation différentielle est de 0.22mm
2) L'écart de dilatation bois/alu est de 32 x 10-6 mm/mm/°, avec un entraxe des rails de 240mm, la dilatation différentielle est de 0.1536mm
3) Ce point est résolu par le fait que le montage de l'un des 2 paliers est libre. C'est une obligation.
Si ce n'était pas le cas : L'écart de dilatation bois/acier est au maxi de 43 x 10-6 mm/mm/°, avec une longueur de vis de 850mm, la dilatation différentielle serait de 0.731mm

On voit que ces valeurs sont loin d'être négligeables.
--->Il n'y a pourtant aucun impact réel sur le fonctionnement de ma machine.

Mes explications :
1) J'imagine qu'il y a glissement au niveau des fixations de l'axe sur la semelle
2) Il y a forcément glissement au niveau des fixations des rails sur les plateaux en agglo car je ne constate aucun coincement en translation des plateaux.
---> Very Happy Heureusement que l'entraxe entre les rails est relativement faible.

Avec ma structure en "bois", la dilatation différentielle des matériaux  est une des raisons de mon choix du portique fixe.

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Dim 11 Mar 2018, 08:51

Je me suis posé récemment la question de savoir s'il était imaginable de concevoir à poids équivalent une structure en bois plus rigide qu'une structure en acier.

Pour vérifier cette hypothèse, j'ai fait 3 simulations pour comparer les déformations d'un tube en acier de construction 100x100 E=5 avec des tubes équivalents poids en alu et en bois.
Arbitrairement, j'ai pris une poutre de 1m de long, encastrée à une extrémité, supportant une charge de 100Kg à l'autre extrémité. Le poids de cette poutre en acier est de 15Kg.
Ce poids est évidement commun aux 3 cas de figure.

TUBE ACIER 100x100 E=5 - DÉFORMATION = 0.385mm


TUBE ALU 145x145 E=10 - DÉFORMATION = 0.222mm


TUBE BOIS 225x225 E=25 - DÉFORMATION =  0.186mm


Constat : dans cet exemple : La poutre en bois se déforme 2 fois moins que la poutre en acier.
Pour ceux qui s'inquièteraient au niveau des contraintes subies par ces poutres sachez que les contraintes restent dans les 3 cas largement inférieures aux valeurs limites supportées par les matériaux.
 
L'exemple présenté ne me sert qu'à étayer mes propos. Une autre configuration aurait donné des résultats analogues car :

---> A longueur, conditions limites aux appuis, type d'efforts appliqués à la poutre identiques, le ratio des déformations des poutres acier et bois dépend uniquement des géométries des sections des 2 poutres et des modules d'élasticité respectifs.
---> L'égalité de poids permet au bois (à cause des ratio des densités acier/bois) d'avoir une section au moins 10 fois supérieure en surface à celle de l'acier. Une bonne utilisation de cette surface lui permet d'avoir un moment d'inertie qui compense largement le ratio des modules d'élasticité qui lui est défavorable


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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Lun 12 Mar 2018, 10:55

Dans mon message précédent je montrais qu'il était possible de concevoir à poids égal une structure en bois aussi rigide qu'une structure en acier.
On remarque cependant dans l'exemple donné que la solution bois est plus volumineuse.

Question : Est-ce obligatoire ?

Un collègue à fait pratiquer récemment dans sa maison une ouverture dans un mur porteur d'une portée de 4m.
Son entrepreneur lui a proposé le choix entre une poutrelle acier et une poutre en chêne.
Pour des considérations purement esthétiques, mon collègue a finalement opté  pour la poutre en chêne.

---> Je m'appuie sur ce cas concret pour présenter un 2ème exemple.
- N'ayant pas les dimensions exactes des solutions proposées à mon collègue, je vais comparer le comportement d'une poutrelle HEA300 (300x300) et d'une poutre chêne 300x300.
- Je reprend pour ma simulation la portée de 4m, et arbitrairement j'applique sur ces poutres une charge uniformément répartie de 10T.
- Il faut remarquer que si les 2 poutres ont le même encombrement, il n'en est rien au niveau des poids car la poutre en acier pèse 353Kg et celle en chêne 271Kg.
- La poutrelle en acier est donc 30% plus lourde que la poutre en bois.

POUTRE HEA300 (L=4m, F=10T, ENCASTREMENT AUX APPUIS) - DÉFORMATION : 0.517mm



POUTRE CHÊNE 300x300  (L=4m, F=10T, ENCASTREMENT AUX APPUIS) - DÉFORMATION : 0.64mm



Constat : Les déformations sont du même ordre.
- Les contraintes en flexion maxi sont dans ce cas de figure de 11MPa pour la poutre acier et 0.792MPa pour la poutre en chêne.
- Les modules d'élasticité pris en compte pour la simulation : 13 200 MPa pour le chêne et 200 000 MPa pour l'acier. (rapport de 15.15)
- Si on prenait une poutre chêne de 340x340, son poids serait identique à la poutre en acier, et sa déformation chuterait à 0.45mm. Elle serait alors légèrement inférieure à celle de l'acier.

Pour me répondre donc à la question posée en début de ce message :
Il existe des structures en bois qui à POIDS ÉGAL ET ENCOMBREMENT ÉGAL ont une rigidité équivalente à celle des structures en acier.

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  Ordinerf le Lun 12 Mar 2018, 12:25

CARLOS78 a écrit:Le but de ces images de simulation est justement de bien visualiser la manière dont la pièce se déforme. L'astuce consiste à amplifier à outrance les amplitudes des déplacements, ça surprend mais c'est très révélateur.
Je sais mais c'est justement cette amplification qui me fait sourire à chaque fois parce qu'un amateur pourrait penser que le chassis va avoir une déformation assez proche Wink

CARLOS78 a écrit:-  bom Le gonflement après 24h est un essai en immersion totale.
-  sunny Dire qu'une épaisseur de 20mm d'agglo passerait à 23.6mm après immersion de 24h est peut-être possible, mais en conclure que la précision de la machine serait alors de +/- 1.8mm est juste une farce. Une structure en agglo qui aurait subi ce traitement serait tout simplement juste bonne à jeter.
Non parce que l'humidité peut s'accumuler surtout en hiver si le chauffage manque.
Le + ou - 1.8mm est évidemment maximal mais ce qu'il fallait comprendre c'est que comparer à un morceau de métal ça bouge énormément.
N'oublie pas que l'agglo est déjà humide quand tu l'achètes et qu'une cnc travail au 1/10ème voir 1/100ème de millimètre donc une fois bien sec chez toi il aura bougé.

CARLOS78 a écrit:La précision intrinsèque de la machine est TOTALEMENT indépendante de ce taux d'humidité.
Faux, au contraire c'est lié sauf que tu as la chance d'usiner hors de la déformation de ta machine mais amuse toi à contrôler ses dimensions entre un matin d'hiver et un soir d'été et tu va être surpris.

CARLOS78 a écrit:Lorsque on utilise des assemblages rigides entre matériaux hétérogènes, il est prudent de vérifier le comportement de ces assemblages lors d'une variation de température.
Tout à fait mais si tu prend un bois sec en référence ça n'ira pas parce que l'agglo et le MDF (autre exemple) sont des "bois" humide tout le temps.
Pour faire simple, le bois est une matière vivante et le métal une matière inerte.
Après tu explique très bien le problème et ta conclusion est excellente mais justement c'est le problème au niveau précision parce que si la dilation des matériaux ne pose pas de soucis c'est bien parce que ta machine à du jeu or en cnc le jeu est un ennemi qu'il faut chasser.
Tu conclus ce que j'essaye d'expliquer depuis le début c'est qu'une machine en bois ne peut pas usiner du métal parce qu'elle a forcément du jeu pour fonctionner.
Certes on peut le réduire voir même le supprimer en jouant d'astuces mais sur ta version tu n'as pas pris en compte les jeux lors de la conception donc tu as de la chance que l'ensemble c'est bien mis en place et que depuis tout fonctionne sans soucis.
Je ne juge pas ta machine comme mauvaise, je dis juste qu'elle se limite à un type d'usinage or depuis le début des membres du forum se demandent si on peut usiner du métal avec ce type de machine qui a le gros avantage de n'être pas cher et facile à fabriquer (sauf pour les parties rigides en alu qui impose du matériel et des connaissances).
La réponse est bien évidemment non, soit on fait du solide bien rigide et on usine du métal mais ça coûte des sous ou alors on fait pas cher mais on se limite aux matières "molles".
La grande force de ta machine c'est que tu te sert de l'agglo comme support mais que les éléments de force sont en alu usinés et en un bloc donc quand tu les mets en place ce sont eux qui forme la rigidité et qui te permettent d'usiner de l'alu mais dans ce cas ce n'est plus une machine pas cher et facile à réaliser parce qu'il faut usiner les pièces en alu Wink

Comparer un HEA300 en acier avec une poutre en bois de 300x300... je crois que je ne vais jamais m'en remettre... Laughing
Tes comparaisons me font sourire, je ne vais pas en faire encore un pavé mais tu compare ce qui t'arranges bien, certes on peut tout faire en bois même en carton mais à un moment il faut comparer ce qui est comparable et avoir des conclusions complètes.
Tu compares sur la flexion par exemple mais tu as toutes les autres contraintes et notament celles liées aux fixations.
Comment tu peux comparer une poutre en acier qui est soudable et peut être légère si on l'utilise en mode treillis avec une poutre en bois qui nous impose de forte épaisseur et qui impose des fixations traversantes ou très grandes pour éviter d'arracher le bois.
Chaque matière à ses avantages et ses inconvénient et le volume matière est un point important.
Sur une maison à la limite on s'en moque de la déformation de 0.5mm mais pour une cnc c'est impensable.
Oui la poutre acier est plus lourde de 30% mais tu ne dis pas qu'on peut l'alléger d'autant sans changer sa rigidité.
Fait la même chose avec le bois et on va voir que ta poutre en bois n'est plus aussi intéressante.
Tu oublis aussi qu'on peut avoir des alu très rigide et léger, certe le prix explose mais vu que tu ne parles pas du prix donc la comparaison est valable et ta poutre en bois n'atteindra jamais les avantages d'un alu de type AU4G.
Bref, ne te focalise pas que sur un type de déformation, si tu veux vraiment faire des comparaisons sérieuses alors prend tout en compte et tu verras que rien n'est parfait mais que le bois n'est pas le top pour les cnc... Wink

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Lun 12 Mar 2018, 15:19

Je laisse chacun se faire sa propre opinion sur les remarques ci-dessus ...

Je ne suis pas l'avocat du bois et mon but n'est certainement pas de propager l'idée que le bois serait la matière idéale pour construire une machine-outil à commande numérique.
L'utilisation du bois comme je l'ai fait sur ma CNC est parfaitement adapté dans la mesure ou les pièces réellement mécaniques de la machine sont métalliques.
Si la machine fonctionne correctement, je suis désolé pour Ordinef mais ce n'est pas du tout une affaire de chance.

Au sujet des réactions sur mes calculs :
- Il est rare d'avoir des présentations de machines hobbyistes qui détaillent quelques calculs structuraux.
- Mes calculs et les exemples présentés sont toujours suffisamment documentés pour que chacun puisse en vérifier les résultats.
- On peut les trouver simplistes (ils le sont forcément), mais ils ont néanmoins l'avantage d’exister. Ils me suffisent en tout cas pour traiter les sujets abordés.
- S'il y avait une erreur quelconque dans mes calculs ou simulations, j'apprécierais des réactions argumentées autrement que par de la phraséologie.

Les chiffres avancés font rire semble-t-il... Tant mieux, mais ... Sont-ils faux ?

rabbit Je me suis renseigné, la maison de mon collègue (celui qui a mis une poutre en chêne chez-lui) est toujours debout. Very Happy  Very Happy  Very Happy  Il a beaucoup rigolé.
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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  Mjc22160 le Lun 12 Mar 2018, 16:20

Bonjour
Je lis assiduement vos échanges, et je ne me permets pas de donner un avis, une approbation, ou une remarque, car je n'y connais rien en ce domaine, mais je constate qu'une multitude d'avis existent sur ce sujet, et surtout qu'ils varient suivant que la machine est destinée à un usage pro ou amateur...Les structures vont en effet "du papier maché au béton armé"....Il doit bien y avoir "un juste milieu" ???? Mais ce juste milieu varie considérablement en fonction de la précision de l'usinage que l'on veut obtenir, de sa répétabilité, de la matière que l'on veut usiner et ......Donc, compte tenu de tous ces différents paramétres, le "papier maché" peut convenir, et le béton armé sera un peu juste pour certaines applications ! .... Very Happy Very Happy Rolling Eyes
Très cordialement

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  MCrevot le Lun 12 Mar 2018, 17:43

Bonjour,

je trouve la machine de Carlos très séduisante de par la modicité des moyens mis en oeuvre pour la construire d'une part, et de ce qu'ell permet de faire d'autre part, et oui, on peut fraiser de l'alu avec une "machine en bois".

J'ai moi même réalisé une machine à base de profilé alu [url=http://www.usinages.com/threads/cnc-en-profiles-alu.82791/], et je fraise très majoritairement de l'alu ... et même un peu d'acier ; mais bon, tout ça présente tout de même des limites.

Comme toi, Carlos, j'ai effectué les principaux calculs en mode statique, et là, pas de surprise ; en revanche, en mode dynamique, les choses en vont autrement.

Pour faire très simple, prenons un système élémentaire masse - amortisseur - ressort, et soumettons le à une excitation  harmonique sinusoïdale, en gros la fraiseuse à l'ouvrage ; et bien la réponse du système s'avère très claire :
- à basse fréquence (< freq propre), l'amplitude de la réponse est fonction de l'élasticité (donc idem régime statique),
- à la raisonnance, l'amplitude de la réponse est fonction de l'amortissement,
- au dessus, l'amplitude de la réponse est fonction de l'inertie (donc de la masse, et que de la masse).

Donc avec nos machines en bois ou en alu, on peut, au prix d'un dimensionnement adéquat, obtenir des déformations statiques extrêmement honorables  Very Happy , donc de la précision, ... ; en revanche, pas de mystère, coté vibrations (l'ennemi n°1), rien ne vaut des constituants bien plus lourds  Embarassed .

Et donc il nous faut ruser, trouver les bons paramètres pour éviter les résonnances, et j'en passe.

Encore bravo pour ta machine, qui doit offrir plein de perspectives aux amateurs qui voudraient se lancer mais qui n'ont qu'un outillage et une expérience de base ; et merci pour ce très intéressant reportage.

Michel

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Lun 12 Mar 2018, 18:52

Pour vos commentaires.

MCrevot : effectivement, mon approche de calculs est toujours purement statique. Cette approche m'a suffi à l'époque pour dimensionner les différents composants de ma CNC.
La connaissance de la déformation statique du portique est aujourd'hui uniquement le résultat de ma curiosité sur les capacités d'analyse en CAO. Pour continuer cet apprentissage je suis d'ailleurs en train de regarder l'analyse modale du portique. Je viens de regarder ta machine :  rabbit Très sympa.

Mjc22160 : Je pense qu'il y a autant de solutions structurales que d'utilisations possibles d'une CNC. Ma machine est une pure machine didactique qui n'a jamais été conçue pour usiner du métal. Au mieux, J'arrive à faire des mini copeaux d'alu avec ... c'est déjà pour moi une très bonne surprise.

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  Mjc22160 le Mar 13 Mar 2018, 09:10

Bonjour Carlos

."Ma machine est une pure machine didactique qui n'a jamais été conçue pour usiner du métal. Au mieux, J'arrive à faire des mini co"...
C'est bien ce que j'ai compris en lisant tes échanges avec Ordinerf. Et pour une machine "d'apprentissage" je la trouve plutôt bien pensée, ( même très bien à mon niveau de connaissance). Ordinerf étant un pro dans le domaine, avec une expérience énorme, il est normal qu'il trouve quelques "points faibles" qu'il faut relativiser  Rolling Eyes
Cordialement
M.JC

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Mar 13 Mar 2018, 10:26

Bonjour à tous,

Je continue mon apprentissage sur le module d'analyse.
Mon 1er exercice ce matin consiste à trouver les modes d'une poutre HEA300 en s'appuyant sur l'analyse statique précédente.

Dans la foulée je fais de même avec la poutre en chêne de 300x300 en s'appuyant également sur l'analyse statique précédente.

Je rappelle que dans les 2 cas de figure, les hypothèses de chargement et de fixations des 2 analyses statiques sont rigoureusement identiques.

On voit que dans cette configuration, le ratio varie suivant les modes de 1.1 à 2.2 en faveur de la poutre en chêne.
Ayant fait quelques variantes sur les données initiales servant aux calculs (maillage, fixations, chargements) histoire d'en analyser les conséquences, j'ai constaté que les fréquences obtenues évoluaient (normal), mais surtout que le ratio restait dans tous les cas de figure favorable à la poutre en chêne.
Ces modes sont curieux à observer car d'un mode à l'autre les déformations sont très différentes.

Mes connaissances ne me permettent pas vraiment de commenter ces valeurs, mais ... j'ai cru comprendre que plus une structure est dite rigide et plus ses fréquence de modes sont élevées.

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Mar 13 Mar 2018, 11:27

Le 2ème exercice s'inscrit davantage dans la présentation de ma machine :

Les modes vibratoires du portique (analyse de fréquence à partir de la solution statique présentée) :

Mode 1 : battement droite-gauche des jambes suivant l'axe Y


Mode 2 : battement avant-arrière des jambes suivant l'axe X


Mode 3 : le portique se vrille autour d'un axe parallèle à Z (centre du cercle bleu)


Mode 4 : les 2 panneaux horizontaux du caisson se mettent à vibrer verticalement et en phase


Je me limite aux 4 premiers modes car les modes suivants sont encore plus tordus à expliquer.
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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  Ordinerf le Mar 13 Mar 2018, 12:36

MCrevot et Mjc22160, je n'ai rien à ajouter, vous avez tout dit de ce que je pense.. Embarassed

Carlos78, "Je continue mon apprentissage sur le module d'analyse." Ok je n'avais pas saisi ce point qui pour moi fait la différence... Embarassed
Par contre s'il te plais prend les caractéristiques de l'agglo parce que le chêne ce n'est pas pareil donc ta comparaison n'a pas vraiment de sens pour mettre en valeur ta machine Wink
Attention avec les vibrations, il y a les vibrations occasionnelles et les constantes. Pour ceux qui s'y connaissent en électronique c'est comme le courant acceptable pendant un pic de courant et le courant constant.
Les vibrations occasionnelles sont en générales bien acceptées et non destructives sauf si elles dépassent un certain seuil par contre les vibrations constantes sont très destructives surtout si elles correspondent à la fréquence de raisonnance d'une des pièces.
C'est la pièce la plus sensible aux vibrations qui va s'user le plus et ce n'est pas la pièce la plus rigide ou la plus molle, chaque pièce à sa fréquence de résonnance.

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  Mjc22160 le Mar 13 Mar 2018, 14:35

....."contre les vibrations constantes sont très destructives surtout si elles correspondent à la fréquence de résonance d'une des pièces."
Et c'est pourquoi il est interdit de marcher au pas sur un pont, A la fréquence de résonance on peut détruire n'importe quoi : un bâtiment, un rail de chemin de fer, un verre en cristal : toutes matières rigides et dures, ( cela ne concerne pas les matières molles : caoutchouc, plastiques,...car elles amortissent trop ces phénomènes vibratoires) Ce phénomène crée des ondes stationnaires qui s'accumulent à cette fréquence et font entrer en vibration l'élément, ces ondes "étant "stationnaires" elles s'accumulent et leur énergie s"additionnent", à un moment cette énergie est telle qu'elle casse l'élément.
Cdlt

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Mar 13 Mar 2018, 14:44

@Ordinef : Comme déjà dis plus haut il faut prendre le temps de lire ce que j'écris ...

---> Dans ma simulation sur le portique j'ai pris soin de préciser :
CARLOS78 a écrit:
D'abord je vais caractérisé l'agglo à partir des valeurs de ce tableau :


C'est l'agglo "standard" dont je prend volontairement les valeurs les plus faibles pour mon calcul :
Densité : 610Kg/m3
Module d’élasticité  : 1200 N/mm2
Résistance en flexion : 10 N/mm2 = 10 MPa (1N/mm2 = 1 MPa)
Résistance à la traction : 0.8 N/mm2
Résistance à la traction perpendiculaire : 0.2 N/mm2

---> Dans mes simulations sur la poutre de la maison de mon collègue, j'ai pris également soin de préciser :
CARLOS78 a écrit:
Les modules d'élasticité pris en compte pour la simulation : 13 200 MPa pour le chêne et 200 000 MPa pour l'acier.

---> Dans mes simulations comparatives  sur les 3 poutres carrés c'est également du "bois structural" avec E= 13 200 MPa

Smile Le rapport des modules d'élasticité chêne/agglo est de l'ordre de 11 (ce qui ne m'avait pas échappé) et j'avais donc pris le soin d’alerter mes lecteurs.

ORDINEF a écrit:Par contre s'il te plais prend les caractéristiques de l'agglo parce que le chêne ce n'est pas pareil donc ta comparaison n'a pas vraiment de sens pour mettre en valeur ta machine
Smile Il n'y a aucune tricherie de ma part et ce n'est pas très fairplay de le laisser sous-entendre.

Allez, juste pour Ordinef : RAPPEL : calculs sur portique = agglo à 1200 N/mm2 et densité de 610Kg/m3

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Mar 13 Mar 2018, 17:27

Après les modes de la version agglo du portique, j'ai voulu connaitre les modes du même portique en acier.

Le portique en acier pèse 265.04Kg
Solution statique du portique en acier :

L'allure de la déformation est analogue à celle du portique en agglo, mais la valeur de translation maxi aux noeuds chute à 0.00189mm.

Solution modale du portique en acier :

Les valeurs des fréquences modales sont plus élevées qu'avec l'agglo, mais les modes de vibration sont les mêmes.

La comparaison des résultats entre les matériaux acier et agglo me parait assez évidente pour la solution statique car je retrouve bien un ratio des valeurs de translations quasiment égal au ratio des modules d'élasticité respectifs. Pour moi c'est normal.
Par contre, je ne sais pas quelle interprétation je peux faire de la comparaison des fréquences modales. Je constate que les fréquences modales du portique en acier sont globalement 3.5 fois supérieures à celles de la version agglo. J'en déduis (compte-tenu que le portique en acier est forcément beaucoup plus rigide) qu'une augmentation des fréquences modales d'une pièce va dans le sens de sa rigidité.  

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Mer 14 Mar 2018, 10:44

Pour en terminer avec les simulations sur le portique, j'ai également fait une simulation de mon portique en aluminium.
scratch  Je ne la présente pas parce que le résultat de l'analyse modale est si surprenant que je ne sais pas comment l'interpréter.

Les fixations dans ma CNC :

Il paraitrait qu'il y aurait des problèmes au niveau des fixations. Voyons cela :

D'une manière générale :
- Compte-tenu des piètres caractéristiques de l'agglo en traction perpendiculaires (arrachement), il faut s'interdire de visser directement dans l'agglo.
- Toutes mes fixations sont faites avec des vis + écrou. Afin de limiter la pénétration dans l'agglo, il y a systématiquement des rondelles larges intercalées sous les têtes de vis (ou écrous) en contact direct avec l'agglo.
- Tous les perçages dans l'agglo sont faits par contreperçage en utilisant un forêt de diamètre égal au diamètre de la vis. Le jeu dans les trous est donc quasiment nul.
- Les perçages sont éloignés au maximum des bords des panneaux

Les principales fixations intéressantes sont :
- Fixations du portique
- Fixations des rails
- Fixation des paliers de support des vis à billes

Fixations du portique
La fixation du portique se fait via 2 cornières en acier sur chacune de ses jambes. les contraintes en compression des cornières sur l'agglo des jambes sont quasi nulles.
Détailler les efforts de réaction au niveau des jambes ne servirait à rien car un petit calcul statique montrerait que ces efforts son faibles et facilement acceptés par ce montage.

Fixations des rails
La charge maxi supporté par les rails est limité par les charges maxi supportées par ses 2 paliers soit 2352N (1176x2=2352).
En considérant la surface d'appui de 551000 mm2 (55x1000) on aurait avec cette charge maximaliste une compression de 0.04 N/mm2 largement supportable par l'agglo.
En transverse (suivant l'axe Y) il n'est pas raisonnable de reprendre cet effort car il ne sera jamais atteint. Je pars plutôt sur un effort de coupe de 500N.
Ces 500N sont supportés par 14 vis M6. L'effort de cisaillement par vis est donc de 35 N. Si on poursuivait le calcul on démontrerait qu'Il n'y a aucun problème.
Je rappelle que c'est forcement le cas puisque la machine tourne.

Fixation des paliers de support des vis à billes
C'est probablement le point le plus délicat.
Dans mon cas j'utilise un palier BK12 qui bloque en axial la vis à billes. Il supporte donc directement les efforts de coupe

Par commodité de montage il est plus facile de le fixer directement sur un panneau, mais sa surface d'appui dans ce cas de montage n'est pas énorme.
Il y a bien 4 vis de fixation sur cette face mais les entraxes suivant l'axe de la vis sont TRÈS faibles.
Si je devais améliorer mon montage, il faudrait augmenter la surface d'appui du palier sur l'agglo en intercalant par exemple une plaque en alu dessous.
Cela ne changerait rien à la liaison palier/plaque mais la liaison plaque/agglo serait bien meilleure que la liaison actuelle palier/agglo.

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  Ordinerf le Mer 14 Mar 2018, 12:26

CARLOS78,
CARLOS78 a écrit:Smile Il n'y a aucune tricherie de ma part et ce n'est pas très fairplay de le laisser sous-entendre.
Je n'ai jamais dit que tu "trichais" je dis juste que le chêne et l'agglo ce n'est pas pareil, c'est comme comparer la pierre et le béton.
Le chêne est un bois compact sans rajout de quoi que ce soit or l'agglo est un agglomérat de bois (divers), de colle (ou de résine) et de film plastique (ou plaquage bois) en surface.
On ne s'en rend pas compte mais le plaquage joue un rôle mécanique, même si il est très fin pour autant il joue le rôle de ceinture et rajoute de la résistance à la traction en surface.
Cette résistance à la traction va s'ajouter à la résistance à la flexion de ton agglomérat.
Pour voir la différence, on constate que les panneaux avec plaquage sont plus résistant que les panneaux "brûte".
Ce qui fait l'agglo c'est surtout sa colle ou résine, le bois n'est qu'en fait qu'une forme de remplissage.
C'est un peu comme le sable dans le béton.
Il ne faut pas oublier qu'on est lu par des amateurs et donc des personnes qui peuvent peut être penser que tous les bois sont identiques et que l'agglo est un bois classique, perso je ne veux pas laisser passer des fausses idées qui pourraient ruiner un projet de cnc faite par un amateur ayant peu de moyens et pensant que l'agglo est la solution Wink
Concernant ta poutre de maison, je ne comprend pas pourquoi tu en parles, une maison et une cnc ça n'a rien à voir, la on parle de ta cnc donc avoir une flèche de 1mm sur une poutre de maison on s'en moque alors que sur une cnc c'est grave...

De plus je lis tout ce que tu écris et je constate qu'à chaque fois tu oublis le R à la fin de mon pseudo bom

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Mer 14 Mar 2018, 16:29

@Ordinerf : désolé pour la faute d’orthographe dans ton pseudo.

Je rejoins Ordinerf sur le fait que l'aggloméré n'est pas du tout le bon choix pour une structure en bois si on s’arrête uniquement aux performances mécaniques du matériau.

Comme on peut faire beaucoup mieux que l'agglo, j'ai présenté 2 simulations de poutres (totalement décorrélés du monde de la CNC) qui valorisent mieux à mon avis l'utilisation du bois dans le domaine de la construction.

Il est intéressant de donner quelques caractéristiques mécaniques des bois :


On voit que certains bois atteignent une densité de 1000Kg/m3 et un module d'élasticité de 20 000 N/mm2 (20 000 MPa = le 1/10 de l'acier)
perso, j'aime bien les bois exotiques :


Allez, soyons fous et imaginons le portique en bois dur (E= 13200 N/mm2 et d=750 Kg/m3) AVEC une petite modification au niveau du caisson (ajout de 2 raidisseurs de 20mm) :

En analyse statique la translation maxi chute à 0.0252mm (en fait environ 0.0176mm)

Pas mal : C'est grosso-modo à mi-chemin entre l'acier (0.002mm) et l'agglo (0.3mm) ...

En analyse modale : les fréquences de résonance du portique grimpent énormément ...

On se rapproche très sérieusement des fréquences du portique en acier (voir plus haut).

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  CARLOS78 le Jeu 15 Mar 2018, 09:26

Pour avoir un maximum de renseignements sur le bois, la meilleure recherche que j'ai trouvé sur internet est : "pdf + construction bois + eurocode 5"

Les 2 premiers liens obtenus sont :

Eurocode - Calcul des Structures en Bois (Guide Afnor) : https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjd1L678-3ZAhWDOxQKHXxNCp0QFgg7MAE&url=http%3A%2F%2Fmariefifi.com%2FGeneric%2Ffile%2FStructure%2520bois%2FCalcul_des_structures_en_bois.pdf&usg=AOvVaw3MjeyPWwQYcxThntti_0-D

Construction Bois selon l'Eurocode 5 (Université de Grenoble) : https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwirrdaK8-3ZAhUKvRQKHQFTBAkQFgguMAA&url=http%3A%2F%2Fpp.ige-grenoble.fr%2Fpageperso%2Fgagliardini%2Fenseignement%2FpolyBois.pdf&usg=AOvVaw1qA4uhoRRXKQR1052sZkOc

Very Happy Ces 2 documents expliquent en long et en large tout ce qu'il faut savoir sur le bois.

Sur le pdf de l'université de Grenoble, j'ai relevé dans l'introduction cet extrait :


Very Happy  Very Happy L'argument écologique me convient parfaitement et l'argument mécanique me confirme dans mes calculs ...
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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  Mjc22160 le Jeu 15 Mar 2018, 11:42

Bonjour
effectivement il est à noter qu'il y a de plus en plus de construction en bois et même des immeubles complets, des ponts (là je ne sais plus où ?); des charpentes immenses ....Il est de plus en plus employé à justes raisons : thermique, acoustique, recyclabilité et ....dans les maisons individuelles...
Cordialement

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Re: CNC 4 axes de CARLOS

Message  Ordinerf le Jeu 15 Mar 2018, 11:48

Tes 3 tableaux sont intéressant parce qu'on voit bien l'éventail des bois et de leur résistances mécaniques.
Quand on sait qu'un agglo ou un contre plaqué peut être composé de bois divers, on prend de suite conscience que niveau précision pour les calculs c'est assez large.
C'est malheureux mais pour vraiment être certain de ce qu'on a comme agglo il faudrait tester chaque panneaux ce qui deviendrait vite très compliqué ou alors on prend une marge de sécurité importante.
D'un magasin (ou fournisseur) à un autre on ne sait même pas si on a le même type d'agglo même si la désignation semble identique.

Je viens de penser à une chose, vu que tu sembles aimer les calculs, il serait interessant de montrer la différence qu'il y a entre une poutre normale, une poutre treillis et une poutre alvéolée dans le même métal.
Le sujet est très instructif mais en plus il montre qu'en réduisant la masse on peut conserver la résistance Wink

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