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Projet de tour cnc

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f.Pascal
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JRB
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Projet de tour cnc Empty Projet de tour cnc

Message  JRB Sam 16 Sep 2017, 23:53

Bonjour à tous,

L'idée me trotte dans la tête depuis quelque temps de réaliser un tour cnc mais n'ayant aucune connaissance dans le domaine je vous soumet cette première ébauche pour avoir un retour sur le sujet.

Pour présenter rapidement le contexte cet idée est issue d'un petit soucis sur mon dernier projet.
Je voulais réaliser un moteur stirling, ayant un petit tour (unimate 1) je me suis lancé tête baissée. Il en résulte que ce type de tour n'est pas vraiment fait pour usiner autre chose que du bois, les vibrations déplaçaient l'outil, la précision était à l'ouest et le moteur pas franchement à la hauteur.
Bref, j'ai commencé à réfléchir à me construire un tour plus gros et j'ai rapidement bifurqué sur le cnc. Ce qui me motive n'est pas nécessairement plus le besoin que la fin, je le fais surtout pour apprendre et faire quelque chose d'intéressant de mes dix doigts.

Seulement voila je n'ai aucune connaissance ni en mécanique ni en tournage c'est pour cela que je viens chercher de l'aide ici afin d'identifier les problèmes avant la phase de construction.

J'ai réalisé un dessin de mon projet mais je ne sais pas s'il est techniquement viable :

Projet de tour cnc Tour10

J'ai essayé de maximiser les largeurs entre axes pour améliorer la stabilité mais je me demandais par exemple quel type de glissière était le plus approprié. Des grosses barres de 20 mm comme j'ai choisi ou bien des glissières plates ou encore des roulettes sur un rail. Si vous avez des avis sur le sujet je suis preneur.

Je précise que l'objectif est en premier d'usiner de l'alu voir de l'acier si possible mais la possibilité de traiter du bois m'intéresse également. J'ai lu ici et la qu'une machine était prévue pour des matières dures ou molles et qu'on ne pouvait pas intervertir mais je ne comprend absolument ce qui m’empêcherai de mettre une buche à la place d'une barre aluminium. Donc la aussi si vous pouvez m’éclairer.
Dans le même ordre d'idées je privilégie la précision toutefois sans me ruiner vu que je ne sais pas trop où je vais je préfère limiter les dépenses pour une précision honorable sans essayer d'atteindre le micron, un juste milieu quoi.

A propos des tiges filetées je pensais prendre des tiges standards avec un pas de 1mm car j'ai trouvé des vis à billes avec un pas de 2mm minimum. Elle sont nettement plus cher et je me dis que le pas le plus petit est meilleur, j'imagine que je ne dois pas voir l'avantage qu'elles doivent avoir par rapport aux autres donc la aussi si vous pouviez me renseigner.

Mon idée c'est de dessiner les pièces dans un logiciel de cao quelconques et de lui faire gérer lui même le tour. Je veux dire par la que je ne souhaite absolument pas avoir à éditer du G-code. Il me semble que c'est possible mais je préfère demander car c'est un détail important pour moi.

Il y a certainement encore plein de chose à dire mais si je dois refaire la conception cela pourra être vu plus tard.

Je vous remercie par avance du temps que vous pourrez me consacrer.

JRB
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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  MCrevot Lun 18 Sep 2017, 16:19

Bonjour JRB

je te joints 2 liens qui pointent sur la cnc et le tour que j'ai construits, philosophie "faisable sans outillage lourd", mais tout de même "pas des jouets".

Avec la cnc, j'usine de l'alu (2017), je prends des passes de 7 à 10/10 avec une fraise de 6 ; j'ai déjà usiné de l'acier, passe de 2/10,
avec le tour, j'usine des métaux non ferreux (alu, laiton, bronze), passes de 5/10, pour l'acier passe de 1/10.


Les chassis sont réalisés à base de profilés alu 80x160, et je ne le regrette pas, ça me semble un minimum si tu souhaites obtenir des résultats corrects.

j'ai d'abord réalisé la cnc, puis le tour, heureusement car tout ça ne s'improvise pas, et j'ai beaucoup appris avec la cnc ; pourtant, j'avais réalisé en amont les principaux calculs de rdm, mais être confronté physiquement à la réalité des contraintes et vibrations rend humble !

La structure que tu as dessinée est extrêmement légère (et complexe) par rapport aux contraintes que l'on trouve sur un tour, bien plus importantes que sur une fraiseuse cnc ; il faut vraiment que tu revoies tout cela : la broche doit être béton, ainsi que la liaison porte outil/base ; et attention, usiner des métaux tendres c'est une chose, l'acier en est une toute autre !
Pour ce qui concerne la question tige filetée, vis trapézoïdale, vis à bille, tu verras plus tard, mais à priori, pour une cnc c'est vis à bille (sur mon tour, j'ai commencé avec de la tige filetée, puis j'ai remplacé la vis d'entrainement du chariot par une vàb pour pouvoir numériser cet axe, et je vais prochainement remplacer celle du chariot par à minima du trapézoïdale (pour des considérations de résistance), ou une vàb si je numérise aussi cet axe.


http://www.usinages.com/threads/cnc-en-profiles-alu.82791/
http://www.usinages.com/threads/tour-en-profiles-alu.91148/


Je serai toi, je commencerai par concevoir le tour, et ne m'intéresserai à la num que dans un second temps : soigne d'abord le tour pour éviter des désillusions ...

N'hésites pas pour les conseils !

Michel

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  JRB Mar 19 Sep 2017, 16:07

Merci pour votre réponse MCrevot,
J'ai épluché les liens de vos réalisations, c'est vraiment de très belles machines.
J'ai également réalisé ce que vous vouliez dire par "complexe" en parlant de mon dessin, comparé à votre tour le mien est très chargé.

Néanmoins vous n'avez pas gérer les Z ; j'avais hésité à le faire car cela ajoutait une source de vibrations mais ne pas le faire me fait perdre un degré de liberté. Je vais reprendre mon étude en l'oubliant et je verrais plus tard s'il est possible de le gérer.

En ce qui concerne les profilés je ne comprend pas bien l'intérêt d'avoir utilisé des 160. Maintenu avec des 80 cela me semble moins rigide qu'une construction totale en 80.

En ce qui me concerne l'outillage est extrêmement limité d'où l'utilisation massive de profilés, pas question de découper des plaques d'aluminium et encore moins les percer (et avec précision on en parle même pas).

Ensuite niveau vocabulaire :
- la broche c'est l'outil ?
- le vàb c'est quoi ?

Je me replonge dans le dessein ce soir, je re-posterais une photo quand j'aurais une version propre.

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  MCrevot Mar 19 Sep 2017, 18:36

La broche, ou plus précisément la poupée fixe, c'est la partie du tour sur laquelle est montée la broche, la pièce d'entrainement tournante sur laquelle est fixé le mandrin : ce doit être d'une rigidité absolue.

La/les vàb : vis à bille, universellement utilisées pour les cnc, bien moindre back-slash qu'une vis trapézoïdale.

Pourquoi des profilés 80x80 et 160x80 : les calculs sont assez simples, et imparables : pour avoir une machine rigide, il faut des profilés dont le moment quadratique soit suffisant ; le moment quadratique, qui caractérise la géométrie de la section du profilé, intervient au dénominateur des formules de flexion des poutres, dont plus il est grand, plus la flexion est faible ; sur ma cnc, j'ai retenu le 160x80 pour la base, elle doit vraiment être indéformable et ça permet une architecture en caniveau, et 2x80x80 pour que la flexion en milieu de portique reste dans les eaux du 1/100 ; d'ailleurs tu évoques à un moment des précisions de l'ordre du micron, il faut totalement oublier, même 1/100 ce serait déjà extraordinaire pour un amateur. Par ailleurs, pour absorber les vibrations, grand ennemies de l'état de surface, il faut du poids.

En effet, pas de mouvement sur le Z : d'abord, il faudrait avoir le logiciel qui permettrait de gérer ça sur un tour, et puis ce serait plus que très compliqué de conserver la rigidité nécessaire ; si tu veux travailler en Z sur des objets en révolution autour de X ou Y, il vaut mieux aller vers une fraiseuse CNC  dotée d'un 4ème axe, bien plus accessible pour un amateur.

Pour ce qui concerne l'outillage, l'alu en faible épaisseur (mettons jusqu'à 15) se scie très bien à la scie sauteuse ...

Bon courage, Michel

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Projet de tour cnc Empty Projet de tour cnc

Message  f.Pascal Mar 19 Sep 2017, 19:44

Bonjour,
Ton projet me semble bien utopique vu tes connaissances et ton outillage. Mais je vais le suivre avec intérêt.
Bien amicalement
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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  brise-copeaux Mar 19 Sep 2017, 20:14

@JRB a écrit:
En ce qui me concerne l'outillage est extrêmement limité d'où l'utilisation massive de profilés, pas question de découper des plaques d'aluminium et encore moins les percer (et avec précision on en parle même pas).

Ensuite niveau vocabulaire :
 - la broche c'est l'outil ?
 - le vàb c'est quoi ?


Salut,

Et bah déjà avec un tel résonnement t'es mal barré, si tu veux un truc qui tienne la route, c'est pas avec du mécano que tu vas y arriver.

@ +


Dernière édition par brise-copeaux le Mer 20 Sep 2017, 12:55, édité 1 fois

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  JRB Mer 20 Sep 2017, 12:30

Je suis parfaitement conscient que le projet est extrêmement ambitieux et j'ai hésité à me lancer mais finalement si on se laisse guider par la peur on ne fait rien du tout.
Pour le moment je suis à l'étude je ne risque donc rien. Elle permettra justement de dire si je peux le construire simplement en assemblant des éléments achetés tel quel. Dans le cas contraire il me reste la possibilité de les faire fabriquer par des tiers ou tout simplement d'abandonner l'idée si c'est irréalisable. Dans ce cas là j'aurais au moins la satisfaction de savoir pourquoi je ne peux pas le faire plutôt que de ne pas l'avoir fait par manque de volonté.

Pour revenir aux profilés 80x80 et 160x80, je comprend bien l’intérêt de la taille de la section mais justement sur votre montage vous maintenez des profilés 160 par des 80 alors que moi j'aurais plutôt mis la même section soit en 80 soit en 160. J'ai peut-être une vision faussée mais les profilés 160x80 ne sont maintenues que sur la moitié de leur hauteur du coup je me disais que 80 de partout était plus rigide.

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  MCrevot Mer 20 Sep 2017, 15:01

Allons, allons ! comment un parallélogramme "croisilloné" constitué de 5 profilés 80x80 (il y a une croix sous la table) et  2 profilés 80x160 pourrait être plus flexible, à géométrie comparable, qu'un parallélogramme constitués de 5 profilés 80x80 et 2 profilés 80x80 ?

1) les moments d'inertie quadratique du 80x80 sont respectivement de 135 et 135 cm4, alors que ceux du 80x160 sont de 266 et 903 cm4 (source Motedis)
2) les 2 profilés latéraux 80x160 contiennent bien mieux le vrillage de la base que 2 profilés 80x80,
3) le fait d'utiliser 2 profilés de hauteur 160 plutôt que 80 permet de réduire d'autant la hauteur des flans du portique, ce qui en l'occurrence rigidifie considérablement la flexion latérale de ce dernier, puisque le bras de levier entre la base du portique et le bas du premier profilé horizontal passe de 80 à 0 !! c'est tout le principe d'une structure en caniveau, structure qui ne doit pas être contestée par beaucoup ici ... son inconvénient est de limiter les accès latéraux à la table.

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Projet de tour cnc Empty construction tour

Message  chioggia Jeu 21 Sep 2017, 09:04

vas voir sur ce site d'un modéliste allemand réputé
http://www.ship-model-today.de/index.htm
même sans connaitre l'allemand on comprend la construction de ses machines très rigides avec des barres cylindriques comme glissières

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  JRB Dim 01 Oct 2017, 22:14

En fait je pense que je me suis mal fait comprendre.
J'ai fait un schéma pour expliciter le fond de ma pensée.

J'ai représenté votre construction de profil (sans respecté les proportions), les ronds rouge représentent les rails et les rectangles les profilés.
Comme je comprend les choses, si on applique des vibrations sur les rails, la structure de gauche sera plus sujette aux vibrations que celle de droite. Je me suis mal exprimé précédemment en parlant de profilés 80x80, j'aurais plutôt du dire mettre des profilés 160x80 de partout (la même taille pour toute la structure)

Projet de tour cnc Profil10

Pour en revenir à mon projet j'ai refait une structure omettant désormais l'axe des Z.
J'ai conservé l'utilisation de profilés pour chaque élément de structure car l'objectif de simplicité est primordiale.

Projet de tour cnc Tour_c10

Est-ce que la structure est convenable ou y a-t-il quelque chose à reprendre ?

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  MCrevot Lun 02 Oct 2017, 12:37

Hello,

bon, je comprends, je pense qu'il y a eu mécompréhension !

La structure en caniveau telle que sur ma cnc (donc avec du 160x80 sur les cotés, et 80x80 en transversal), n'a d'intérêt que dans le cas d'un portique mobile ! sinon, tes questions deviennent bien sur légitimes.

Donc pour la structure que tu présentes, le fait de rehausser le trainard ne présente guère d'avantage, au contraire, puisque ça oblige à rehausser la broche, et ça créé une potentialité de flexion latérale ; donc pour le coup, tout en 80x80, ou 80x160 (en première approche, je pense que 80x80 est déjà pas mal).

Après, sujet un peu délicat, le parallélogramme de la base n'est pas rigidifié au mieux (risque de déformation en losange, ou vrillage), croisilloner en diagonal est la seule bonne solution (sauf à fixer par dessus une table assez densément boulonnée) ; bon, si les profilés sont coupés bien d'équerre, et si la liaison profilés latéraux et profilés transverses est bien soignée, ça devrait tout de même le faire, mais attention, ne lésines pas sur les équerres de liaison (au moins 2 par liaison).

Mais à la réflexion, pourquoi si large ? sur mon tour, 160 de large pour un mandrin de 100 ça suffit largement (l'amplitude du mouvement du petit chariot ne dépasse pas de beaucoup 1/2 diamètre de mandrin, sauf à vouloir tourner des 2 cotés (tronçonnage à l'envers)...

Enfin, je crains que les rails cylindriques du chariot supérieur soient insuffisants, sur ma première version j'avais mis du prismatique de 15, mais j'ai ensuite changé, car la haut ça chahute fort !

Michel

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  JRB Lun 02 Oct 2017, 18:51

La largeur c'est uniquement pour la stabilité.
Je part direct sur un petit schéma pour expliquer le résonnement.

Projet de tour cnc Glisse10

Comme on peut le voir pour un même décalage sur deux parallélogrammes de tailles différentes, le plus petit à un angle théta au niveau de sa diagonale plus important que pour le grand parallélogramme.
Après est-ce que c'est indispensable d'avoir aussi grand, difficile à dire, j'ai simplement résonné plus c'est grand mieux c'est.

A propos des rails cylindriques vous entendez quoi par insuffisant ?
Par ailleurs quelles sont les différences entre les rails cylindriques et prismatiques ?
Enfin pourquoi pensez-vous que ça pourrait poser problème pour le chariot supérieur et pas pour le châssis ?

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  MCrevot Mar 03 Oct 2017, 12:31

Bonjour,

compares les fiches techniques des douilles pour rails cylindriques et celles des patins pour rails prismatiques et tu comprendras instantanément ! il n'y a absolument pas photo ! et qui plus est, les douilles pour les rails supportés sont fendues, ce qui les rend sujettes à déformation ; donc je suis à peu près certain que des rails cylindriques au niveau du chariot transverse c'est vraiment à éviter ...

Et pourquoi pas le même raisonnement pour le trainard : si si, même raisonnement, c'est juste "un peu moins pire" car le parallélogramme des douilles est un peu plus important, mais vraiment, regardes attentivement ; sur mon tour, si c'était à refaire, il est possible que je mettrais des rails de 20 plutôt que de 15 (ce qui est déjà largement mieux que du cylindrique de 20)

Il faut bien réaliser que les efforts sur un tour sont bien plus important que sur une cnc ! et qui plus est, si tu es maladroit avec la cnc, au pire tu vas casser une fraise, alors que sur le tour, quand l'outil engage et que la structure n'est pas super rigide, ça peut vite faire de gros dégâts.

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  Ordinerf Mer 04 Oct 2017, 12:34

JRB, l'Unimat1 est très bien mais qu'en version tout métal, avec un moteur plus puissant et avec des renforts sérieux pour supprimer les vibrations.
Concernant le projet de tour présenté ici sur le 1er dessin, le chassis n'est pas terrible, trop de pièces et trop d'assemblage alu  Neutral
Sur le dernier dessin c'est la catastrophe, la superposition de profilés alu est un nid à vibration donc trop risqué pour de l'usinage Mad

MCrevot, le chassis de ta machine est bien au vu des dimensions et de la puissance de la broche, pour moi c'est une bonne machine Wink

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  MCrevot Mer 04 Oct 2017, 14:32

Merci Ordinerf.

Michel

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  JRB Mer 04 Oct 2017, 14:49

Bonjour Ordinerf,

Quand vous parlez de superposition de profilés vous parlez de quoi exactement ? Les deux profilés qui supportent le mandrin ou de la partie chariot ?
Je m’apprêtais à refaire un montage mais du coup par quoi est-ce que vous remplaceriez ces éléments ?

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  Ordinerf Jeu 05 Oct 2017, 11:56

Désolé je me suis mal exprimé Embarassed
Je voulais dire la superposition de rainures, plis, etc...
Ce vide au milieu est très néfaste autant pour les vibrations sonores que pour les vibrations mécaniques.
Ca fait un élément (poutre) ressort c'est à dire que rien n'empêche la déformation dans la partie du milieu et cela dans toutes les directions.
Comme je dis souvent, l'alu n'est pas un ami en CNC sauf quand il est plus "fort" que les contraintes de la machine.
Sur la machine de MCrevot on constate de suite que la broche est trop faible pour imposer de fortes contraintes et déformer le chassis en alu alors que sur ton dernier dessin on voit de suite que les efforts du mandrin vont tout faire bouger.
Les distances entres les fixations sont très importantes, le mandrin est 100 fois trop loin des éléments du bas donc il faut soit le rabaisser de beaucoup ou soit avoir un support beaucoup plus rigide, la même chose en acier serait déjà mieux mais pas top pour autant.
Sur le 1er dessin c'est mieux mais il y a trop d'élements en angles droits sans renfort d'angle ce qui cré des vibrations et donne l'impression d'un chassis de type "cadre en bois" ce qui comme on le sait ne se tien pas.
Des renforts d'angles en forme de triangle et en acier épaisseur 5mm (minimum) devrait suffir.
Les renforts en alu ce n'est pas mal mais le soucis vient des perçages, l'alu résiste mal sur des petits diamètres de perçage, quand pour l'acier on met une vis de 6mm il faudrait presque mettre une vis de 20mm pour l'alu bom
Quand je parle de vis je parle bien évidemment de vis à filetage partiel, c'est la partie non filetée qui sera dans le perçage des renforts.
Le filetage ne doit JAMAIS être dans un perçage même avec un renfort en acier et encore moins dans une pièce en alu... silent

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  JRB Lun 09 Oct 2017, 00:45

3 eme schéma ; on reprend tout et on essaie d'améliorer tout ce qui ne va pas.

Projet de tour cnc Tour_c10

Les renforts d'angle ne sont toujours pas représentés, il faut considérer leur présence sur chaque fixation. Je les ajouterais quand les esquisses seront terminées et que je produirais un plan plus précis. Il en va de même pour la longueur des rails qui va certainement évoluer d'ici le plan définitif.

Pour l'instant je me concentre seulement sur la structure.
J'ai oublié de préciser que j'ai choisi des rails de 30 de partout, en bas principalement pour réduire la hauteur de la partie mobile et ainsi baisser de moitié la hauteur du mandrin.

J'en profite pour vous souhaiter un bon anniversaire, j'ai remarqué que l'age affiché avait changé depuis hier.

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  MCrevot Lun 09 Oct 2017, 10:38

Bonjour,

je vais laisser Ordinef répondre, bien plus compétent que moi, mais tout de même qques commentaires :
- ça me semble nettement mieux,
- rail de 30, pour le coup c'est hyper balaise !
- je pense, pour en avoir fait l'expérience, que 2 patins c'est insuffisant pour le chariot transverse,
- si tout est en alu, le chariot transverse me semble insuffisamment épais (même si les rails de 30 doivent pas mal rigidifier).

Michel

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Projet de tour cnc Empty Re: Projet de tour cnc

Message  Ordinerf Jeu 12 Oct 2017, 12:29

JRB, Merci pour l'anniversaire Embarassed
Ce qui me chiffone depuis le début sur ce projet c'est qu'il me semble que c'est un tour pour usiner du métal y compris de l'acier or l'aluminium ne va pas résister à moins d'en mettre d'une bonne épaisseur Neutral
Pourquoi ne pas passer directement à l'acier ?
Il ne faut pas oublier qu'un chassis de tour est un chassis en fonte et en un bloc donc très rigide.
Si tu veux le faire en version poutre il n'y a pas de soucis mais oriente toi vers les chassis de camion et non vers des structures alu. Wink
Je sais que certain ont fait des machines tout en alu mais demande leur dans quel état est leur machine après un an d'usinage... Laughing
Blague à part il faut faire rigide donc sur le principe ton dernier dessin est bien mais pour de l'usinage bois, plastique et alu au maximum par contre le même en acier serait plus rigide, moins cher et surtout bien plus sérieux.
Le soucis principal de l'alu n'est pas trop dans la rigidité des éléments (au vu des dimensions que tu leur à donnés) mais au niveau des fixations, l'alu va s'user très vite, Si tu veux des fixations résistantes tu va devoir répartir les contraintes et donc faire des fixations en acier relativement large.
Remplace l'alu par du plastique et tu va vite comprendre ce qui ne va pas dans ton dernier dessin.

MCrevot, ton avis est tout aussi compétent que le mien. Dans le monde merveilleux des amateurs tout le monde est au même niveau Wink

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