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Kentaro

Projet de réalisation d'une machine c.n.c. en bois

  Ce pas à pas présente un projet en cours de réalisation.

Projet de réalisation d'une machine c.n.c. en bois

Cela fait pas mal de temps que je réfléchis à me construire une CNC maison, destinée à la découpe de panneaux de contreplaqué. La surface de découpe devrait être de 1mx1m. La structure sera réalisée en bois.

Si je sais à peu près travailler le bois et ai quelques notions de mécanique, je n'ai aucune expérience en matière d'électronique et de motorisation. Ce projet sera donc réalisé avec le Fablab du Creusot, qui a bien voulu me suivre dans l'aventure.

Le projet est en cours de conception, et va sans doute évoluer.

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Pourquoi en bois ?

Cette machine sera réalisée en bois. Je vois déjà les sourcils qui se haussent. Pourquoi donc ? eh bien, tout simplement car le bois est un matériaux qui absorbe bien les vibrations, en tout cas, mieux que le métal.

Et comme j'aime bien travailler le bois...

Ce ne sera bien sur pas du vrai bois d'arbre, mais un contreplaqué de qualité, de hêtre ou de bouleau, beaucoup moins sensible à l'hygrométrie.

J'ai eu dans le passé un peu de mal à convaincre certains, tenants du tout métal. Je viens enfin de trouver la démonstration physique.

Il se trouve que la capacité d'un matériaux à transmettre les vibrations est mesurée par un coefficient, le Loss Coefficient (je n'ai pas le terme en français). Et comme on le voit sur ce graphique, le "loss coefficient" du bois est de l'ordre de 10-2, alors que pour les métaux , c'est de l'ordre de 10-3 à 10-5 (plus le coeff est petit, plus cela transmet).

Donc, les métaux serait 10 à 1000 fois plus "vibrants" que le bois, toutes choses égales par ailleurs. Exception faite de la fonte (équivalente au bois), mais je n'ai pas la capacité à fondre de la fonte...

Afin d'apporter de la masse, de l'inertie, et pour compléter les propriétés "peu vibrantes" du bois, les caissons seront remplis de granite expoxy, un mélange à 80% de sable et 20% d'epoxy.

Certes, le bois est bien moins rigide que l'acier ou même l'alu, mais dans ce cas, il suffit de déterminer des section plus grandes, de manière à compenser. Cela se calcule. C'est une simple question de moment d'inertie.

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Principes généraux

La forme générale est la plus ramassée possible, de manière à minimiser les flexions résiduelles.

La base cloisonnée + granite epoxy fera 20 cm d'épaisseur.
Les longerons en x auront une section de 15x10 cm, eux aussi remplis de granite expoxy, de même que la traverse en Y.

Comme la machine sera destinée à découper du cp, je n'ai pas besoin de beaucoup de hauteur en Z.

Je n'ai pas de problème de place dans mon atelier. Je n'ai donc pas vraiment essayé de minimiser les volumes.

Mon budget pour ce projet est très limité. Je ne vais pas me payer des guidages linéaires sophistiqués. Ce sera donc du maison: deux cornières, et des roues en V (je sais, c'est pas bien...)

Les roues en V seront fixées dans une chape sous forme d'un bloc "mâchoire" plutôt volumineux, de manière à minimiser les flexions et que les "mâchoires" ne s'ouvrent sous les contraintes, et génèrent du jeu.

La motorisation devrait se faire avec des courroies crantées, prises entre 3 poulies crantées. Le moteur sera intégré dans la mâchoire, et donc invisible.

Afin de bien protéger les cornières et les roues en V des poussières, un cache en demi tunnel amovible relevable sera fixé au dessus des cornières.

La partie grise, au milieu, sera amovible, de manière à pouvoir éventuellement y placer des pièces plus épaisses que du cp.

De même à l'avant, la broche pourra s'avancer au delà du plateau, de manière à pouvoir usiner des pièces sur chant ou placées verticalement (par exemple, une mortaise ou des queues d'aronde ou des tenons).

A noter le système qui permet de régler finement la position des roulements en V sur les cornières. Habituellement, sur ce type de système, la roue est fixée sur un axe, lui-même boulonné directement sur la planche verticale. Pour la partie réglable, c'est un simple trou oblong, et on sert bien quand on a trouvé la bonne position.

Bien évidement, c'est très rudimentaire...

Je vais donc fixer la roue en V sur un axe lui même pris dans une chape (une cornière en U). De ce fait, l'axe est pris des deux cotés, sans risque de cisaillement. Cette chape est inserrée dans une gouttière, et un système de vis poussantes/tirantes. On a alors un réglage fin de la position de la chape, donc des roulements.

Ce n'est pas de la haute mécanique, mais c'est mieux qu'un simple bricolage...

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Construction du bâti:

J'ai enfin commencé la réalisation du bâti. En contreplaqué de 15 mm. Tous les caissons sont réalisés comme des boites de torsion, avec cloisonnement à l'intérieur, collé/vissé.

L'ensemble fait 160 cm de large, 140 en profondeur.

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  Ce pas à pas présente un projet en cours de réalisation.


Discussions

Kentaro a publié le pas à pas "Projet de réalisation d'une machine c.n.c. en bois".il y a 7 mois
sylvainlefrancomtois
 

wahou projet ambitieux a suivre !

Jean Galmot
 

Un simple avis les gars, la vibrations maitrisée c'est une chose, la déformation incontrôlée c'en est une autre,, le bois c'est le bois, tu peux faire ce que tu veux ça finira par bouger dans tous les cas, maintenant si tu n'a pas besoin de travailler au micron, ça va. Les machines CNC au top à 2 boules d'euros, et voir plus évidement, ne sont pas en bois, je pense pas que se soit pour le côté philanthropique de la foret. Au final, du coup , ça dépend de ce que tu veux produire, et avec quelle précision.

sylvainlefrancomtois
 

+1

Kentaro
 

Mais bien sur, bien sur... :)

On se croirait sur Usinages.com et les copains métalleux...Je connais, j'ai donné.

Il se trouve que je travaille un peu beaucoup le cp pour des choses qui sont censées ne pas trop "bouger" (va voir mon profil). Je sais un petit peu comment ça marche. Toute la structure sera sous forme de boites de torsion, avec parois internes. Cela ne devrait pas trop se déformer. D'autre part, un cp de qualité bougera peu.

Bien évidemment, la précision attendue n'est pas le micron...

Enfin, si cela bouge (hygrométrie), sur du cp, cela bougera de manière homothétique.

Enfin de enfin, ce n'est pas la première cnc qui sera réalisée en bois... Y en a plein, suffit de googler... Holzfraese, Builtyourcnc, etc... Z'ont pas l'air d'être si cons que ça, c'est gars là...

EN tout cas, merci d'être passé.

Jean Galmot
 

Ce n'est pas une critique, juste un avis, comme indiqué, mais je reste persuadé que personne ne puisse contrôler les forces de la nature, induites celle des réactions bois, y compris sur 3, 4, 5 ans en tenant compte d'une condition Température, Hygrométrie constante et controlée. Pour ce qui des utilisateurs de "Méga-CNC" en bois, t'imagine bien , normal, qu'il ne vont pas publier le fait qu'il se soient lamentablement planté sur leur choix de structures CNC, vu qu'ils sont largement "nourrit" par certaines marques de CNC...Aprés...

Kentaro
 

Entre du cp de qualité et un MDF, ou MDF amélioré, qu'est ce qui est le moins sensible aux variations d'hygrométrie ?

dneis
 

Et même si ça bouge, est-ce bien grave ?
Ce qui compte, c'est que la structure ne se déforme pas comme une patate avec les changements de conditions météo et qu'en gros on garde les parralélismes et perpendicularités importantes.

Après, que des longueurs varient, ça arrive surement sur tout un tas de machines avec la dilatation thermique. Ce qui compte ici, c'est que quand on demande un déplacement de 10mm, on obtienne un déplacement de 10mm, et ce quel que soit le jour de l'année (et l'hygrométrie puisqu'on en parle). Je pense qu'on peut concevoir de tels mécanismes: si dans le cas présent la courroie ne change jamais de longueur, alors c'est bon.

Et puis si les dimensions de la machines varient pendant l'usinage (au cas où on usine pendant 3 semaines avec gros changements météo), ben c'est sûr on peut rien y faire !

Kentaro
 

Normalement, un cp de qualité peut varier de 1mm sur une largeur de 120 cm. On est donc sur une variation de 1/1000... Cela devrait aller.

Aurelien - Mobbler
 

Joli projet en vue !

Je pense que cela est tout à fait réalisable en panneaux bois.
L’acier aussi se dilate il me semble, de l’ordre de 0,012mm / mètre / °C (soit 0.25mm sur 1 mètre pour 20°C d'écart)!

Quelques points si tu me permets :

→Ne faut-il pas que tu allonge ta table (ou du moins tes supports + rails) sur l’axe X vers l’arrière. De manière à ce que tu aies bien une surface d’usinage de 1000x1000mm. La broche étant déportée au devant du portique.
→Pour le réglage des roues en V, oui généralement on excentre légèrement le perçage de fixation de l’axe support. J’ai bien compris que tu souhaitais faire autrement. Autre solution, que ce soit le rail du haut sur ton portique qui soit réglable (perçages de fixation oblong) mais faut être précis pour la fixation des roues en V sur le chariot broche.
→Avec ce genre de conception (broche en applique sur poutre portique) et ce système de guidage (roues en V sur cornières V) il faut faire attention à ce que le portique ne bascule pas. Et donc bien équilibrer et peut-être élargir les supports du portiques (et allonger donc encore un peu l’axe X).

dneis
 

@mobbler +1 pour l'équilibrage dynamique du portique afin de minimiser le couple de basculement lors des mouvements du portique

Kentaro
 

Merci Aurelien pour tes commentaires.

  • Oui, en effet, il faut que je tienne compte pour la longueur en X, du déport de la broche.
  • Bonne idée les rails réglables. A voir.
  • Normalement, les roues prendront les rails en sandwich, donc, cela ne devrait pas basculer; Et la broche est inscrite dans le polygone défini par les roues (les roues avant du portique sont "en avant" de la broche). Mais il faut quand même en effet, que je fasse attention à l'équilibrage.

Je suis preneur de toutes les idées et commentaires, notamment en matière d'ergonomie, de la part d'utilisateurs.

Aurelien - Mobbler
 

Ah, ok pour le dernier point. Je n'avais pas compris que tu avais prévu 4 roues de chaque coté du support. Je croyais que le rail bleu du bas (le long des X) était la transmission.

D'ailleurs as-tu déjà définis la transmission: crémaillère ou vis à bille?

Kentaro
 

Je pensais utiliser des courroies crantées pour la transmission. Peut-être un système a double courroie (qui s'imbrique l'un dans l'autre, sauf au niveau de la poulie moteur, de manière à réduire les tensions sur la courroie).

dneis
 

loss coefficient = (littéralement) coefficient de perte
Pour un matériaux, je dirais plutôt coefficient d'amortissement : plus l'amortissement est important, moins les vibrations se propagent loin/moins les vibrations durent longtemps dans le matériau.

Oliverte
 

Ah ben voila un projet que je vais suivre avec attention ! Merci pour le partage...
JE vais régulièrement en Saone et Loire chez mes beaux parents et cherche toujours un prétexte pour m'échapper... si tu veux bien, je m'inviterais volontiers pour un café !

Kentaro
 

Ah si tu passes par chez moi, ce serait un très grand plaisir de te rencontrer!

FARooLAND

J'espère que tes beaux parents ne liront pas ton poste lol... Mais saches que je te comprend. Lol

BinouzZze
 

HOUA!! ça c'est un projet de dingue que je vais suivre avec attention. Car des projets complexe comme ça j'adore. bon courage pour réaliser ton projet.

FARooLAND

Ça c'est un chouette défi. Et puis je suis d'accord,le bois peut absorber les vibrations mieux que le métal. Y a qu'à voir quand on tape sur un établi en métal ou en bois, le résultat n'est pas le même. Le bois absorbe.

BinouzZze
 

Puis le métal ça ne se travaille pas de la même façon que le bois

nounours42

C'est certainement une bonne idée qui personnellement m'intéresse en tant que débutant.Je vais suivre le projet.

Mafalda64
 

Bonjour’ peut être que ce lien peut donner des idées, à voir!
https://www.youtube.com/playli...
https://www.paoson.com/en/blog...

Kentaro
 

Oui, en effet, ce n'est pas une cnc, mais il y a plein d'idées!

Kentaro
 

Mise a jour: réalisation du bâti

Kentaro a publié l'article "Construction du bâti:".il y a 3 mois
wil68
 

Super projet, je crois que la conception de votre CNC est suffisante pour l'utilisation que vous en ferez. usiner du bois ou du cp avec une fraise hélicoïdale ne feront pas supporter de contraintes importantes au bâti.j'ai utilisé ce type de fraise sur,une défonceuse, et j'ai été agréablement surpris par le peu de résistance par rapport à l'utilisation d'une fraise droite.

sylvainlefrancomtois
 

là y a déjà du taf !!!

Kentaro
 

La, c'est le plus simple, même si on voit tout de suite à quoi cela va ressembler... Maintenant, il va falloir faire les alignements des rails, pour que tout soit bien parallèle et orthogonal. Cela ne va pas être si facile...

L'électronique est en cours, réalisée par le Fablab du Creusot, à base d'arduino, et piloté par GRBL.

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