Update fraiseuse CNC 2016

Comme je l’avais annoncé, je me suis lancé dans une remise à niveau complète de ma fraiseuse. L’électronique à base de L298/297 précédente était vraiment limitante, j’ai donc investi des drivers micropas « chinois » plus puissants M542H : 4.5A / 100V  et des moteurs PAP 57HS13  2/4 A/ph de récupération ( Merci Pascal !! 😉    )

upgrade 1

Intégration dans un boitier Legrand modifié

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Du coup la mécanique de base « Coquery / roulements de rollers » améliorée s’est trouvée complétement dépassée… J’ai donc décidé de passer à plus sérieux, avec des guidages sur douille a billes, et une vis a bille dans un premier temps sur le seul Z.

Pour des questions de simplicité, j’ai laissé des entrainement par courroies sur le X et le Y, mais avec des réducteurs plus costaud à un étage de courroie, et en passant partout à de la XL en polyuréthane armée fil d’acier pour limiter la souplesse. Mon Y est conçu pour un passage en vis a bille si besoin, mais le X de par la conception de la machine devra rester en courroies ( Il y en a deux, ce qui partage les efforts )

Premier travail, la conception en DAO 3D à mon habitude:

cao-1cao-4cao-3cao-2

La DAO 3D permet une conception fine, en visualisant les éventuelles interactions entre les pièces, et permet réaliser les plans de détail des pièces mécaniques, et les STL d’exécution des pièces imprimées 3D. Tout a été dessiné dans le moindre détail, jusqu’à l’intégration d’un endoscope USB comme caméra de prise d’origine…

Approvisionnement des composants:

fournitures-1fournitures-2

Fabrication:

D’abord l’usinage: la longue partie du chantier… Les plaques alu 12 mm des Y/Z ont été achetées directement usinées au cotes finales. Tout les autres blocs ont été débités à la scie à ruban, et en l’absence de fraiseuse tradi, cubés sur mon tour avec le « flycutter » du pauvre:

usinage-1

Fraisage CN, tournage, traçage, pointage, perçage, taraudage… Ce sont au final plus de 60 pièces usinées en alu ou stratifié compact, et plus de 70 pièces imprimées 3D que j’ai du réaliser… Je comptais y passer mes congés de Noël 2015, il a fallu y ajouter un bon bout des vacances d’été et pas mal de WE… 😉

Voici la dernière pièce imprimée qui a clos cette longue partie du travail:

usinage-3

Ensuite ce fut l’assemblage:

usinage-2 Puis le réglage, la partie la plus complexe, à jouer de l’équerre, du comparateur, du jeu de cales, a sentir la liberté des mouvements etc… c’est assez complexe de dégauchir un tel assemblage afin que tout soit le plus propre géométriquement possible. Tout cela m’a pris plusieurs jours complets.

Enfin le résultat:

ensemble-1ensemble-3

ensemble-2Les dimensions de la machine sont de 1600 x 800 x800, j’ai amélioré les courses de la machine pour obtenir 1140 en X, 400 en Y, et 200 de passage sous le portique  (était 1100 x 350 x 120).  La machine intègre à demeure: un système d’aspiration basé sur des flexibles « locline » like perso imprimés 3D, un système de prise d’origine pièce par caméra USB, des butées d’origine XYZ, et des FDC de sécurité coupant l’alim générale en cas de dépassement des limites.

Axe des X :

le guidage fait appel à des axes rectifiés cylindriques supportés diam 20 L1600 et des sliders type SBR20UU ( green set de chez CNC discount ):

x-1L’entrainement se fait par deux courroies XL037 polyuréthane armées fil acier. le mouvement est fait par un système de réduction à poulie courroie T5 rapport 1/3.33 (40/12) donnant sur une poulie motrice de 10 dents. Avance par pas 2.38µ.

reducteurs-4

les  réducteurs sont usiné dans du stratifié compact de 12. Les réducteurs moteur et entrainé sont synchronisés par un axe en tube alu 10×12.

reducteurs-3reducteurs-2

Le tendeur de courroie:

tendeur-1

Le portique comme les deux « longerons » X sont des profilés alu de menuiserie industrielle de 160×55. les bouchons d’extrémité sont imprimés 3D.

Axe des Y :

le guidage fait appel à des axes rectifiés cylindriques supportés diam 16 L600 et des sliders type SBR16UU ( green set de chez CNC discount ):

même principe d’entrainement et même rapport de réduction / résolution que le X, mais avec une simple courroie:

y-2y-1

le tendeur de courroie:

tendeur-2

Axe des Z :

le guidage fait appel à des axes rectifiés cylindriques supportés diam 16 L450 et des sliders type SBR16UU ( green set de chez CNC discount ).

l’entrainement se fait par une vis a bille 1605 x 350 de chez CNC discount, entrainée via une réduction 1/1  ( T5 22 dents ). Avance par pas 3.13µ.

reducteurs-5

reducteurs-1z-2

Les butées d’origine et les inters de FDC de sécurité:

Xbutée OM contact sec, 2 FDC à switch sur coulisseau réglable:

fdc-1

Y: butée OM contact sec:

fdc-3

2 FDC à switch sur coulisseau réglable:

fdc-2

Zbutée OM contact sec, 1 FDC en haut, à switch sur coulisseau réglable:

fdc-4

la webcam de prise d’origine pièce :

C’est un petit endoscope USB diam 7mm fil de 3m de provenance chinoise, que j’ai intégré dans un support réglable. l’embout de la cam est enchâssé dans une tête avec deux niveau de réglages à 2 x 2 vis pointeau. Cela permet de colimater parfaitement pour viser le même point quelque soit l’altitude du Z, et de garder durablement ce réglage. l’ensemble cam se règle en hauteur sur des palier imprimés 3D pour ajuster si besoin la hauteur sans perdre le réglage ( peu utile vu la grande amplitude de focale ):

cam-1cam-2cam-3

le résultat dans l’onglet Cam de Ninos:

cam-4

C’est vraiment trés pratique une fois bien réglé. Cela permet un positionnement à un peu mieux que 0.1, ce qui me suffis pour la plupart des situations. Pour plus précis, il faut tangenter classiquement ou électriquement.

L’aspiration copeaux:

Un plénum en tube PVC « chaudronné » avec diverses entrées et un embout tournant à sa parti sup pour connecter le shop-vac:

paspi-4

aspi-5

aspi-3    aspi-2

Pour amener la dépression au plus prés de la zone d’usinage, j’ai réalise des flexibles souples perso type « locline »  en impression 3D :

aspi-1

Je peux les positionner dans diverses configuration selon les sorties utilisées

L’intégration électrique:

Chemin de câble souple pour le chariot mobile Y:

elec-8

Connecteurs du palpeur outil Z et des FDC X:

elec-1

les cables XYZ connectés en gaine souple avec les DB9 sur verrou de sécurité au niveau portique et interface:

elec-5elec-6

Voila l’ensemble terminé sur le poste de travail  » numérique » de l’atelier:

elec-7

Je suis satisfait du résultat, la rigidité , la puissance et la vitesse sont au rendez vous, j’usine l’alu avec une souplesse inférieure a 0.05 en XY sur les cotes brutes, et quasi nulle avec une passes de finition.

Objectif atteint !