Portique CNC exotique

C'est déjà plus "propre" toute fois méfie toi du U, c'est un faux ami en CNC parce qu'il est rare d'en trouver des bien droit et en plus parce que trop souvent il est utilisé sur sa partie la plus faible c'est à dire exactement comme tu as mis les traverses de la table.
Souvent on renforce le U en y soudant un renfort triangulaire sur une de ses "ailes" (aile = petit côté du U, l'âme = le grand côté).
Le U est bien quand il a été usiné dans une barre pleine ou qu'il a été rectifié ce qui coûte très cher, très souvent il est remplacé par le I du fait qu'il a son âme centré et ses ailes équilibrées de chaque côté.
Du fait de son "déséquilibre" géométrique, le U va se déformer dans deux directions en même temps ce qui n'est pas top pour une CNC.
Il te suffit de mettre un bloc de métal un peu lourd dessus et zou tu éffondre tout.
Il faut savoir que pour le U et le I il éxiste deux grandes familles, les IPN et IPE et les UAP et UPN.
Le xPN ont un inconvénient c'est que leur ailes n'ont pas leur deux faces parallèles ce qui est gênant pour le montage avec des boulons.
Si on fait un montage soudé ça ne pose pas de soucis mais avec un montage boulonné il faudra prendre les UAP et IPE.
Faire une CNC n'est pas chose facile, certes on peut voir ça de façon plus large et faire un peu ce qu'on veut en espérant que ça tienne mais le soucis est que la CNC ne pardonne absolument pas le manque de sérieux.
Dans le meilleur des cas ça posera un problème de précision mais dans le pire ça sera une panne voir une casse voir un accident.
Ta machine est petite donc pas trop soumise à de grosses difficultés mais il faut savoir qu'une CNC ne doit pas être conçue pour fonctionner que pendant un an mais pour toujours et c'est la que tout se complique, certes on peut la faire simple et la faire tenir un an surtout pour des CNC servant peu souvent et avec une précision de 1/10ème maxi mais quand on usine du métal on doit systématiquement viser une plus grande précision et une structure qui tient tout le temps.
C'est d'ailleurs pour ça que les CNC pour usinage métallique semble énorme par rapport au volume de la pièce usinée (en général le volume de la machine est minimum de 4 fois le volume de la matière maxi qu'on peut y mettre).
La raison vient du fait que le métal est très dur et que le volume de la machine est surtout consacré à sa rigidité pour amortir tout risque de vibration et garantir une grande précision.
Dans le cas des autres matériaux courant on a un peu l'effet inverse c'est à dire que le volume matière usinable semble plus important que le volume de la machine qui souvent favorise une grande table mais une structure plus "fine".
Souvent pour faire comprendre ça je propose aux personnes septiques de regarder un tour à métaux et un tour à bois, la différence saute aux yeux, on sent que le tour à métaux est plus massif alors que le tour à bois semble plus léger.
Dans le cas des CNC pour découpe au laser, plasma, etc... on a carément des très grandes tables mais un chassis qui semble ridiculement léger, la raison est qu'il n'y a pas de contact de l'outil sur la matière donc les efforts sont très faible, la structure est surtout la pour tenir la tête de découpe.
Ce que j'aimerais comprendre c'est quelle est la matière qui te coûte le moins cher, qui est le plus facile à obtenir bien droite et que tu peux usiner ?
Qu'as-tu comme machine pour faire tes pièces ? as-tu un poste à souder ?

Oupss, ben ça c'est de la réponse !

Sur le principe et en théorie je suis complètement d'accord avec tout cela.

Maintenant la difficulté c'est que de vivre dans une ile outre mer passe en permanence par le fait de faire des compromis. Construire quelque chose ici que ça soit un meuble, une maison ou une machine ça passe par la même problématique de la disponibilité des matériaux.

Coté acier, on trouve de l'acier de construction laminé, galvanisé a chaud ou grenaillé et pré peint. UPN 80,100,120... HEA minimum 100, HEB minimum 200, IPE 80,100,120, Poutrelle US en U 60x30, 70x40,

Sinon dans les profils creux formés a froid et galvanisés on a du tube carré de 40 a 90 par pas de 10 et en ep 3mm sinon du 100 en ep 4mm
Pour le tube rectangle on a en 3mm 80x40, 100x50 en 4mm 100x50 120x60 140x70 en 5mm 150x50.

Voila, tout ça en longueur de 6 mètres et encore c'est ce qui est au catalogue et rien ne dit que tout est en stock.
j'aimerai me limiter a deux profils au maxi pour limiter les chutes qui ne me serviront a rien et sont quand même couteuse dans les grandes tailles de profilés.

Sinon pour usiner je possède une petite perceuse a colonne, une meuleuse pour découper. S'il faut des coupes précises je peut le sous traiter a un atelier. Après ce sont des outils a main, de l'huile de coude et une grosse motivation.

Maintenant mon objectif reste de faire de la découpe de plaques carbone et aluminium ep max 3-4mm et accessoirement fraiser des petites pièces en alu mais vu le coté occasionnel je peut me contenter d'une vitesse faible. la machine servira peut être 3 a 4 heures par mois donc c'est pas de l'intensif je ne fait pas de production et ne compte pas en faire.

EDIT: Je n'ai pas de poste a souder mais je sais souder a la baguette donc si c’était nécessaire je pourrais me débrouiller pour le faire

Ok ce n'est pas si mal que ça
Dommage que les HEA et HEB soit si imposant.
Si on choisit de tout faire en rectangle 100x50 ep 3 ou 4 mm ou en IPE 100 ou 120 ça serait possible niveau budget ? Avec 6 mètres c'est parfait.
Pour info il n'y a jamais de chûte parce que tout est ré-utilisable quand on aime bricoler
Par contre dans tous les cas il te faudra un tourneur et/ou fraiseur pour réaliser des pièces, surtout pour faire des entretoises.
Pour le sciage une bonne lame de scie suffira, je sais que c'est un peu pénible mais crois moi avec le temps et la volonté tous les profilés se scient à la main
Essaye de faire le dessin d'un chassis simple avec la totalité d'un IPE 100 et un chassis avec la totalité d'un rectangle 100x50

Bon, pour avoir les idées plus clair je suis allé voir les fiches techniques des profilés utilisables (tableau en photo jointe)

Donc sur cette base voici ce que j'en pense.

finalement si je ne fait pas d'erreur a taille égale l'IPE est plus faible que l'UPN. Quand au tube 100x50 il est a peu près équivalent a l'UPN dans la hauteur et deux fois plus raide dans la largeur.

Concernant l'assemblage d'un châssis entièrement constitué de tube ça vas demander un paquet d'entretoises et si je fait faire cela par un tourneur ça vas me couter dix fois le prix des profilés vu le prix astronomique de l'usinage ici

La solution IPE ne m'inspire pas trop car ce profil n'a que deux faces extérieures parallèles utilisable et je ne vois pas trop comment faire un assemblage en angle avec et de plus semble mois bon a profil égal que de l'UPN qui lui est bien plus pratique a assembler.

Tenant compte des données ci-dessus, et de la problématique de la disponibilité de la matière ainsi que de mes faibles possibilités d'usinage, j'aurais une préférence pour un châssis réalisé avec un mélange de tube rectangle ou carré et de profil UPN de 80. je sent bien cette configuration et je me sent capable de maitriser les problèmes qu'elle implique. Bien sur ça n'est sans doute pas idéal mais je pense que c'est le meilleur compromis car dessiner la machine idéale si je ne suis pas en mesure de la réaliser n'a pas beaucoup de sens.

Si j'en avais la possibilité dans l'absolu, la meilleures solution pour moi serait d'acheter une fraiseuse manuelle d'occasion et de la motoriser malheureusement ici ça ne court pas les rues mais qui sait je surveille les petites annonces on peut toujours rever

Donc en partant de la réflexion précédente j'ai essayé de simplifier encore le dessin en supprimant cette fois les pieds et les doubles longerons.

Cela donne le dessin ci-dessous.

Utilisation de 4.9m d'une barre UPN de 80.  5 UPN de 500mm verticaux pour les traverses et 2 UPN de 600 pour les longerons ainsi qu'une croix de st André en dessous en plat de 40 que viendra compléter 4 pieds réglables.
Le portique est constitué d'une poutre réalisée avec deux UPN tête bêche, 4 morceaux de cornière de 50 que j'ai déjà , deux plaque latérales le tout fixé sur les deux rails supporté positionnés sur les cotés des longerons

Une autre option serait de mettre les guides X au dessus des longerons avec deux plaques horizontales pour faire la liaison entre les chariots et la poutre constituée de 2 UPN positionnés verticalement et boulonnés l'un a l'autre et un équerrage a définir.

Devis de poids du châssis avec portique nu, environs 50kg

Voila pour les cogitations du week end  

Je comprend parfaitement ton point de vue mais on parle d'une machine qui ne fait que 600mm de long donc les caractéristiques des profilés de même dimensions n'ont que peut d'intérêt, sur 600mm de long il faudra des tonnes au milieu pour déformer la poutre d'un millimètre
Pour te donner une idée, sur une poutre rectangle de 100x50 sur un mètre, il faut plus de 50 kilos au milieu pour déformer la poutre de 10 microns...
Si je te disais d'éviter les xPN c'est à cause de la forme de leurs ailes qui est en pente et donc plus difficile pour l'assemblage par boulons.

Concernant ton dessin il est plus simple, à la limite si tu sais détendre les soudures par martelage, tu pourrais presque te faire un chassis tout soudé ce qui supprimerait la croix en dessous ou sinon remet des pieds en bout, si possible carré ou cornière de très forte épaisseur.

Concernant les entretoises dans les tubes carré il y en a qu'une en bout de chaque poutre, le reste peut être vissé directement sur une face par contre il te faudra un moyen pour emmener les écrous à leur emplacement intérieur, ce n'est pas très compliqué mais c'est un peu pénible à faire.

Concernant les cornières de ton chariot du dessus prend les le plus épais possible, ça n'en sera que mieux, si tu peux prend les mêmes pour les pieds

Sinon pour le reste au vu de ce que tu peux avoir en matière ça me semble bien, certes on a toujours les soucis de parallélisme et de plan mais je suppose que tu va faire des systèmes de réglages
Si ça coince quelque part tu pourras toujours faire une modification, disons que tu as une bonne base de travail déjà.

à la limite si tu sais détendre les soudures par martelage, tu pourrais presque te faire un châssis tout soudé ce qui supprimerait la croix en dessous a écrit:

Effectivement les ailes intérieurs des UPN ne sont pas parallèles a la face extérieure du coup ça ne présente pas une surface d’appui idéale, on est d'accord la dessus. Et si je montait le châssis boulonné et qu’après réglage, je fasse des gros points de soudure a toutes les intersections de profils. Peut être que ça n'induirait pas de déformations mais que serait suffisamment solide pour bloquer l'ensemble ? car la technique dont tu parle, je ne la connais pas.

pour le réglage du parallélisme du guidage X, je pense mettre des chariots a circulation de billes d'un coté et un montage a base de roulements a billes de l'autre, de cette manière je n'aurais pas de souci. Reste à imaginer un montage avec deux roulements fixes en haut et deux roulements montés sur une plaque réglable en bas pour ajuster le jeu.

Concernant les cornières de ton chariot du dessus prend les le plus épais possible, ça n'en sera que mieux a écrit:

Ce sera sans doute de la cornière de 50 en 6mm d’épaisseur.

Bon finalement, une fois le découragement devant l'ampleur de la tache passé, moi qui jusque la avait toujours construit mes réalisations a l'instinct, je trouve passionnant cette phase de conception ou tout est examiné a la loupe et ou tous les choix sont remis en cause. petit a petit je vois prendre forme ma machine, c'est super. Bon on s'enflamme pas, lol, je suis encore plus près du début que de la fin Mais au moins la méthode est validée et je me rend compte que si j'avais foncé droit devant ç'aurait été une immense galère qui n'aurait aboutit a rien de bon.

Merci a ceux qui savent d'avoir su m'en faire prendre conscience

Je m'insurge monsieur le juge
Boulonnage + soudure = tu oublis direct
Le boulonnage + soudure c'est valable que si tu fais un montage, dans ce cas tu fixes tes pièces puit tu les soudent, ensuite tu retire tes boulons.
Par contre, ça ne change pas le problème lié à la soudure, tu cré des contraintes dans le métal donc si tu ne peux pas détendre les contraintres alors laisse tomber la soudure

Oui le soucis des xPN c'est qu'on a pas une bonne base pour les fixations sur les ailes.
Si les ailes sont très épaissent alors tu fait un perçage + taraudage et ça va tout seul mais si ce n'est pas le cas alors il te faut des rondelles oblique sur la face en contact avec l'aile et ça c'est pas facile à faire...
Sinon il faut usiner les ailes à l'emplacement des fixations, pas facile non plus...

Cornière en 6mm d'épaisseur ok mais pas en dessous et toujours le même problème que pour les xPN, les ailes doivent être plates sinon bonjour la galère.
C'est d'ailleurs pour ça que je t'orientais vers les tube rectangle parce que ça simplifie tout, quand au soucis de la mise en place des écrous ce n'en est pas un, à la limite tu les soudes à l'intérieur, tu perces un trou qui permet de faire passer juste l'écrou, tu le maintien en place avec une vis et une pince (par exemple) et tu soude ton écrou sur la partie supérieur de la face de ton profilé
Une autre solution est de prendre des écrous à souder ou de souder des platines très épaisse percées et taraudées
Dans ces cas précis, la soudure est la bien venu, tu peux t'en servir largement parce que tu ne modifie pas le montage, tu ne fais que rajouter une fixation, par contre il faudra bien souder et bien aplanir la face de contact si la soudure dépasse légèrement
Si tu connais la technique de la soudure bouchon alors tu peux faire plein de fixation très facilement.

alors laisse tomber la soudure Wink a écrit:

Bon, la c'est juré j'abandonne la soudure

Oui le soucis des xPN c'est qu'on a pas une bonne base pour les fixations sur les ailes. Si les ailes sont très épaisse alors tu fait un perçage + taraudage et ça va tout seul a écrit:

Les UPN de 80 on une âme de 6mm et des ailes de 8mm et mes cornières de 50 font 6mm et ont une face interne parallèle. Du reste les cornières sont les seuls profilés dispos chez mon fournisseur avec des tailles raisonnables a avoir leurs faces parallèles. Par exemple il y a du 60mm en 8mm d'ep.

Donc en résumé soit je me débrouille pour composer avec ces deux profils de manière a toujours avoir un assemblage entre deux faces droites
soit je combine face droite et face oblique et je taraude cette dernière pour ne pas avoir besoin d’écrou. mais dans ce cas avec 8mm d’épaisseur quel taille de visserie peut passer? (M6, M8, M10....)

Soit j'ai que des faces obliques en vis a vis et je met mon dessin a la poubelle

Une autre solution est de prendre des écrous à souder ou de souder des platines très épaisse percées et taraudées Wink Dans ces cas précis, la soudure est la bien venu, tu peux t'en servir largement parce que tu ne modifie pas le montage, tu ne fais que rajouter une fixation, par contre il faudra bien souder et bien aplanir la face de contact si la soudure dépasse légèrement Wink Si tu connais la technique de la soudure bouchon alors tu peux faire plein de fixation très facilement. a écrit:

Euhh ben non, j'ai plus droit a la soudure, lol

Faces obliques en vis à vis c'est impossible
Concernant les diamètres et pas de vis en fonction de l'épaisseur de la partie taraudée ce n'est pas compliqué il te faut pour l'acier minimum 4 pas si tu le fais de manière précise avec une machine et minimum 5 pas si tu le fais à la main.
Du coup si l'épaisseur fait 6mm et que tu fais le taraudage à la main alors comme 6/5=1.2 et 6/4=1.5 et que un M6 à un pas de 1 alors qu'un M10 à un pas de 1.5 alors tu peux faire maxi un M6 à la main ou maxi un M10 à la machine.
Pour l'aluminium il te faudra environ minimum 6 pas à la machine et 8 pas à la main.
Pour le plastique il te faudra environ minimum 8 pas à la machine et 10 pas à la main.
Ce ne sont que des valeurs estimatives pour simplifier les calculs mais sur les taraudages moyens du genre M16 on passe parfois à 3 pas minimum pour l'acier par exemple.
Plus le pas est grand, plus la pénétration dans la matière est grande et donc plus la résistance à la traction est grande.
En amateur (et donc sans faire de calculs) il vaut mieux respecter la règle estimatives commes ça pas de mauvais surprise.
Une autre astuce consiste à ne pas faire le 3ème taraudage si tu le fais à la main mais c'est valable surtout sur les matières tendres du genre plastique voir même aluminium.
Cette astuce à aussi l'avantage d'empêcher les vis de se dessérer du fait qu'elles n'ont pratiquement pas de jeu de montage, donc ça coince un peu, par contre sur l'acier ça tendance à trop forcer et bouziller les vis...

La soudure est utilisable dans 2 cas, soit tu sais détendre les contraintes dû à la soudure ou soit tu t'en sers pour souder les points de supports et de serrage (genre écrous, vis, platine percée, oreille de levage, etc...).
Par contre si tu "fixe" ton chassis avec de la soudure alors il va se déformer et il sera rempli de contrainte qui peuvent avec le temps te déformer encore plus ton chassis.
Dans ce dernier cas il faudrait mettre le chassis dans un four pour le détendre et redresser le chassis à la presse ou avec une masse, ensuite tu usines le chassis sur une fraiseuse pour le rendre très précis mais je doute que tu puisses faire tout ça au vu de ce que tu nous dis

Concernant les diamètres et pas de vis en fonction de l'épaisseur de la partie taraudée ce n'est pas compliqué il te faut pour l'acier minimum 4 pas si tu le fais de manière précise avec une machine et minimum 5 pas si tu le fais à la main. Du coup si l'épaisseur fait 6mm et que tu fais le taraudage à la main alors comme 6/5=1.2 et 6/4=1.5 et que un M6 à un pas de 1 alors qu'un M10 à un pas de 1.5 alors tu peux faire maxi un M6 à la main ou maxi un M10 à la machine. Pour l'aluminium il te faudra environ minimum 6 pas à la machine et 8 pas à la main. Pour le plastique il te faudra environ minimum 8 pas à la machine et 10 pas à la main. a écrit:

Alors la, , c'est une explication limpide. Donc si je taraude dans les ailes de l'UPN ep 8mm je peut passer avec du M8, ça semble pas mal. Dois je prévoir 1xM8 ou 2xM8 pour faire la jonction entre deux profiles ? Sinon j'ai vu une technique pour faciliter le taraudage en commençant avec l’ébauche dans la perceuse a colonne et en tournant le mandrin a la min, ça permet de démarrer bien droit et facilement. il faut que j’essaie ça ce week end pour valider. :

Super encore un point d'interrogation éclairci

Je vais donc modifier le dessin en tenant compte de ces données:
1 - assemblage de préférence avec faces parallèles
2 - taraudage dans les faces obliques les plus épaisses si pas le choix
3 - Pas de soudures

En ce qui concerne la suite, voila comment je vois ça vu ce qui se profile au niveau du châssis.

Guidage X par deux rails supportés de 20 montés en opposition sur les faces extérieures des longerons. 2 Chariots a circulation de bille d'un coté. De l'autre coté deux roulements a bille montés sur la plaque verticale du portique en appuie sur le dessus du rail et une plaque portant les deux roulements inférieurs fixée sur la plaque latérale avec des trous oblongs pour le réglage du jeu.

Guidage Y par deux rails supportés de 20 montés en face avant de la poutre du portique. rail du bas monté fixe celui du haut réglable en parallélisme avec un peu de jeu dans le diamètre des trous.

Guidage Z a base de rail supporté acheté tout monté

Pour la transmission vu la forme du châssis, je commence a y voir plus clair aussi.

Transmission X j'ai deux options:
1 - par deux vis a bille de 16. Les deux vis a bille sont montés a l’arrière sur une poulie crantés. Le moteur PAP X situé a l'arrière du châssis avec une poulie crantée de diamètre différent pour la démultiplication est reliés aux deux vis par une courroie en boucle et éventuellement 2 galets tendeurs. par contre il vas falloir dégrossir au niveau des paramètre (pas de vis a bille et rapport de démultiplication, largeur de la courroie)

2 - l'inverse de la solution précédente a savoir une courroie crantée de chaque coté entrainées par un axe commun traversant toute la largeur du châssis et entrainé par le moteur PAP directement ou avec démultiplication

Transmission Y entièrement par courroie crantée avec moteur et renvoi fixe

Transmission Z par vis a bille (Ensemble Z acheté pré-monté).

Enfin bon, ce ne sont que des réflexions encore a la louche mais il faut quand même commencer a y penser pour voir comment fixer tout cela sur la châssis.

Alors certains vont sans doute se dire mais pourquoi donc utiliser de la courroie ?

Premièrement, ça présente l'avantage de n'utiliser qu'un seul moteur sur l'axe X et donc d'avoir la garantie que les deux cotés sont parfaitement synchrones même en cas de saut de pas. A condition bien sur d'utiliser une courroie bien dimensionnée.

Deuxièmement, ça permet d'avoir un entrainement facile a monter moins critique en ce qui concerne l’alignement et le sempiternel problème de jeu avec les rails de guidage.

Voili voilou, a bientôt pour la suite de l'aventure