Strasbourg Plobsheim Model Club

Je vais aborder les améliorations par la plus basique qui permet d'augmenter le débattement en y de l'ordre de 2 cm, sans résoudre le pb du jeu dans l'axe Z.
J'avais déjà publié cette photo dans la rubrique CNC fakir Le chariot Z vient en butée droite sur la pièce d’accouplement bleue.
En creusant un peu ce chariot imprimé 3D on peut faire pénétrer ce coupleur de l'ordre de 5 mm (après on tombe sur du métal). La solution radicale (vue sur des forums) est de déporter le moteur pas à pas vers la droite par des entretoises et d'acheter une tige filetée un peu plus longue, ainsi le coupleur n'empiète plus dans la zone de débattement Y.

Avant de détailler les prochains points je souhaite expliquer mon cheminement vers la solution retenue, car certains achats intuitif, ne se sont pas avérés absolument nécessaires voire, n'ont pas été les meilleurs choix. Mais on n'est pas en train de manipuler des milliers d'euros et il faut parfois savoir se faire plaisir par l'acquisition d'un objet qu'on a envie de tester.
Il n'est donc pas question de rechercher l'optimisation financière, ou l'intérêt d'améliorer cette machine, plutôt que d'en construire une nouvelle ou d'en acheter une toute belle du commerce.
Par contre j'espère que cette expérience permettra à d'autres une meilleure optimisation de leur projet.

L'idée d'amélioration a commencé par des misères avec mon logiciel de pilotage en ligne EASEL, qui n'arrivait plus à importer des .dxf à l'échelle. Pensant d'abord à un pb sur ma configuration, j'ai découvert sur le forum INVENTABLES (éditeur du logiciel) qu'il s'agissait d'un problème général dont beaucoup d'internautes se plaignaient.
J'avais déjà tenté auparavant d'utiliser le logiciel allemand EstlCAM à 50 €, très répandu outre Rhin, et qu'on peut tester gratuitement sans autre limitation que l'enregistrement des projets. Malheureusement je n'avais pas réussi à le faire fonctionner avec la carte de ma machine, malgré un échange mail avec l'éditeur, qui n'en garantissait pas le fonctionnement sur ma configuration.
J'ai donc voulu acquérir la même carte que yoyo, une ARDUINO UNO et son CNC Shied, reconnus pour fonctionner avec EstlCAM.
Cette carte est très bon marché (un peu plus de 10 € en cherchant bien), mais je suis tombé sur une offre groupée alléchante qui m'a tenté (premier achat pas absolument nécessaire)
https://fr.aliexpress.com/item/33039557 ... 6c37pGbnIj Me voilà donc en possession d'un carte qui devrait être compatible avec EstlCam, mais aussi de 3 moteurs pas à pas et de 5 interrupteurs de fin de course. Bonne surprise : les moteurs NEMA 27 (un standard dimensionnel pour la fixation), sont 1 cm plus hauts que les miens et offrent un couple 2 x plus élevé, ils devraient donc pouvoir servir ...

Essais faits, la carte fonctionne bien avec EstlCAM (j'en parle ici : https://forum.spmc-modelisme.fr/viewtop ... 2&start=10) - j'ai donc acheté le logiciel.
Mais mieux, maintenant que j'ai acquis quelques connaissances en configurations j'ai aussi réussi à faire fonctionner mon ancienne carte avec le logiciel. je ne sais pas laquelle ce ces deux émoticones convient ici ou , car finalement j'ai fait un achat pas absolument nécessaire et j'ai découvert que ma carte initiale n'était pas à jeter à la poubelle

On l'a vu plus haut, le principal problème de cette machine reste cependant la rigidité de l'axe Z, liée à celle de l'axe X, et Jipé vient de mettre le doigt sur la solution retenue.
Mon premier raisonnement: faut-il améliorer cette machine ou en construire une nouvelle, sachant que je viens déjà d'acquérir une carte et des moteurs plus indispensables pour la 3018, ce qui oriente vers le second choix.
J'ai donc continué par acquérir une grande doc technique (surtout dimensionnelle) pour étudier les solutions possibles. Malgré des modifications totales des mécanismes sur les axes X et Z, j'en suis arrivé à la conclusion que beaucoup de pièces de l'ancienne machine peuvent resservir. Je me suis donc lancé vers cette hypothèse, sachant qu'il m'arrive encore de douter de ce choix, mais c'est parti ainsi ...
Ce qui m'a persuadé c'est qu'au final j'aurai une zone de travail de 420 x 220 mm, soit 90 mm de moins sur chaque axe que la fakir, des dimensions qui devraient me suffire car je suis certain qu'avec mon jeune âge je n'ira jamais concurrencer Jacky et ses réalisations.

Pour rigidifier l'axe des X, plus gros problème, il faut absolument remplacer les tiges d'acier rectifié de 10 mm qui flambent beaucoup en milieu de parcours du chariot Z.
On commence par penser par des axes plus gros, mais on voit tout de suite que même cette solution très voisine de l'initiale nécessite un replacement du chariot Z inadapté à une quelconque modification. De plus si j'envisage de rallonger l'axe Y, des rails plus gros risquent aussi d'être limites.
Il faut donc revoir globalement le fonctionnement des axes Y et Z.

Partant des deux flasque latéraux en bakélite je me suis fixé comme seule contrainte la conservation de l'emplacement du moteur pas à pas (pas beaucoup de marge pour le déplacer), donc conservation aussi de l'axe de la tige filetée d'entrainement.

Cette tige filetée va donc être le point de départ du raisonnement. Elle est reliée au chariot Z qu'elle entraine par différentes solutions. Ne voulant pas redessiner une pièce à imprimer en 3D se rapprochant de ce qui existe j'ai trouvé dans le commerce ce petit cube couramment utilisé.
https://fr.aliexpress.com/item/32983395 ... 6c37pDBUew La tige filetée passe dans l'insert laiton, et sur sa face verticale avec les 4 filetages va venir se fixer le futur mécanisme de l'axe Z cette face devra aussi être coplanaire avec les parties mobiles du système de guidage à définir

Pour garantir une rigidité maximale je ne voulais donc plus de tige acier suspendue dans le vide, mais un système de rail fixé sur toute sa longueur, prenant appui sur les deux profilés alu V-Slot 20 x 20 existants.
Sur le croquis est schématisé le cube d'entrainement (trait noir épais) dont la face avant (gauche) devra être coplanaire avec les glissières du sytème retenu. J'ai d'abord commencé à m'intéresser aux guides utilisés sur la CNC de Jacky (ça respire la rigidité !) malgré un large choix de dimensions, aucun modèle ne permettait un alignement facile avec l'avant de mon cube.

J'ai ensuite examiné à la loupe les dimensions des rails MGN
https://fr.aliexpress.com/item/10000074 ... web201603_ et là j'ai trouvé mon bonheur au mm près avec le modèle MGN 12H. le H correspond à la longueur du chariot que je voulais maximale pour éviter la possibilité de rotation vu de face dans l'axe vertical. Avec 2 chariots espacés sur le même rail c'est bien sûr encore mieux, mais on y perd en débattement X, il faut donc rechercher un compromis entre largeur du futur chariot Z et amplitude de débattement.

Pour obtenir cet alignement des pièces mobiles il est cependant nécessaire de doubler le profilé 20 x 20 en le remplaçant par un 20 x 40. Il s'agit d'un matériau peu coûteux et qui de surcroit va accroître la rigidité de l'ensemble.

Voici donc le croquis final, avec sur la gauche les surfaces alignées qui vont supporter le futur axe Z qui reste à définir à ce stade ... (les zones hachurées sont des renforts bois qui ne seront installés que si la rigidité des deux profilés 20 x 40 ne s'avère pas suffisante)

Bonsoir Armand,

Ta structure est intéressante et sera beaucoup moins flexible que la précédente. Je me demande si un seul profilé, renforcé par une plaque en agglo arrière reliant les deux montants latéraux ne serait pas suffisamment rigide (il faudrait faire un montage à blanc pour le tester).
En éliminant le double profilé tu réduirais le porte à faux de l'axe Z et tu allongerais la course X d'autant.

JP

Je pense aussi qu'un profilé 20 x 20 doublé d'une rigidification en agglo ou CTP ferait l'affaire.
Mais je suis parti dans mon étude de la tige filetée à son emplacement d'origine (expliqué plus haut)
les profilés actuels 20 x 20 en place se trouvent le plus en arrière, également une donnée de départ. Il a ensuite fallu combler la distance entre ces profilés et la tige filetée pour l'alignement en face avant.
J'aurais pu avancer pour cela le profilé 20 x 20 de 20 mm et arriver au même résultat, et en rajoutant la plaque d'agglo que tu évoques.
Mais dans tous les cas les profilés actuels auraient dû être remplacés car je vais allonger l'axe X, j'en parlerai prochainement.
Donc acheter un nouveau profilé (plus long) 20 x 20 ou un 20 x 40 ne représente qu'un faible écart de prix. J'ai donc fait ce second choix car mes flancs bakélite sont déjà pré-troués au bon emplacement et leur largeur le permet.
Je ne pense pas qu'on puisse parler de porte à faux différent, car dans tous les cas celui-ci s'apprécie depuis la fixation du profilé le plus en avant. (ou le trou le plus en avant dans le cas du 20 x 40.

Je reviendrai sur ce porte à faux car c'est devenu un peu ma hantise depuis que j'ai acheté "trop vite" un mécanisme d'axe Z tout fait, que je croyais bien adapté. Il mesure exactement 67 mm entre ses faces AV et AR auxquels vont s'ajouter la moitié du diamètre de la broche et quelques mm de l'épaisseur de son assise (je l'ai déjà présenté deux pages plus haut) Une réalisation "maison" avec un peu de recherche de pièces permettrait de gagner pas mal de mm.
Mais je reste optimiste en voyant sur des vidéos des réalisations avec autant, voire davantage, de porte à faux supportant parfois des surfaceuses genre Makita, bien plus lourdes que ma future broche.
Le problème se résume finalement en un positionnement adapté des flancs latéraux pour obtenir la meilleure couverture de zone de travail en rapport avec le débattement AV - AR de l'axe Y (le plateau mobile), ainsi qu'à une bonne rigidité de l'ensemble afin que les efforts soient retransmis dans la fixation des flancs et ne provoquent pas de déformation de la structure, comme c'est le cas aujourd'hui.

Au temps pour moi, j'avais fait l'impasse sur la position de la vis de commande dont les paliers sont situés dans les montants du portique. La solution que j'évoquais nécessiterait de déplacer la vis, donc de refaire les montant. Une autre aventure...

JP

Pour changer un peu de la complexité des axes Y et Z (il faudra bien y revenir)
je voudrais, ce soir, évoquer l'augmentation de la zone de travail.

L'idée première : augmenter surtout l'axe des X (Y aussi si possible mais c'est moins critique pour nos besoins), en déplaçant latéralement les deux flancs verticaux en bakélite et en cherchant à conserver si possible les flasques AV et AR en bakélite sur lesquels sont fixés les guides linéaires et la vis d'entrainement Y.
Une fixation des flancs verticaux sur un système V-Slot serait aussi un avantage car il permet de déplacer facilement le positionnement du pont Y.

Une solution assez simple, imaginée initialement, consiste à conserver les profilés V-Slot 2040 sur lesquels sont vissés actuellement les flancs verticaux et à remplacer les flasques AV et AR en bakélite par de nouvelles pièces en CTP par exemple.
Elle a l'avantage de ne pas avoir de limitation de longueur pour X.
Mais en augmentant trop X il faudrait probablement utiliser 2 vis d'entrainement pour Y avec un moteur en plus et étudier sérieusement la rigidité du pont sur lequel se déplace la broche. De plus la conservation des profilés latéraux interdit l'augmentation de la zone de travail en Y. On se retrouve ainsi avec une solution un peu déséquilibrée avec un grand X et un Y limité à ses 167 mm

C'est en découvrant le profilé V-Slot C-Beam que la solution que je vais présenter m'est venue à l'esprit (prix au ml HT) Je vais donc remplacer le 2040 par un C-Beam 4080 qui sera vissé sur les flancs bakélite AV et AR dans les trous libérés par les 2040. On va ainsi gagner 120 mm en X. (Avant de découvrir le C-Beam j'avais envisagé la même solution avec des 4040, ce qui ne me faisait gagner que 40 mm de débattement)

Et là il faut s'interroger sur la longueur des C-Beam : 290 mm comme les 2040 qu'ils remplacent ou plus pour augmenter aussi Y ?

La réponse vient des pièces de récupération de l'axe X, et particulièrement les deux guides linéaires en acier rectifié 10 mm et la vis d'entrainement (360 mm entre les flancs verticaux bakélite)

C'est donc parti pour rallonger Y de 360 - 290 actuels = 70 mm

Par ailleurs les 2 V-Slot 2020 de 360 mm qui constituent le pont actuel pourraient être utilisés pour rigidifier le rectangle sous le plateau

Restent inutilisés les anciens guides linéaires Y et la vis d'entrainement Y, ainsi que les 2 profilés 2040 latéraux (le tout en 290 mm)

Je suis long, j'en suis conscient, ces détails n'intéresseront qu'un possesseur de cette machine qui souhaite l'améliorer, mais si un seul y trouve son compte j'aurai atteint mon objectif

Avec un dessin ce sera plus simple à comprendre :

Tout d'abord mes profilé posés autour de la machine actuelle donnent une idée de l'augmentation de taille un plan sommaire fait sous Word et le tout représenté sur la machine; Le déplacement des tiges de guidage n'est peut-être pas obligatiore, mais avec un plateau de 120 mm plus large ça me semble justifié pour éviter un mouvement de bascule latéral s'il devait y avoir du jeu dans les roulements lignéaires (qui seront de toutes façons remplacés par des plus performants

Un bilan de l'augmentation dimensionnelle :

En X (déplacement gauche - droite de la broche) :

L'écartement entre montants bakélite verticaux passe de 360 à 480 mm
La partie du chariot Z qui touchera les montants bakélite verticaux aura un peu moins de 50 mm de large (il est plus large dans la partie en porte à faux en avant de ces montants, au niveau de la broche)

Il reste donc un débattement résiduel de 480 - 50 = 430 mm en X

En Y (déplacement AV-AR du plateau) :

Ce déplacement est conditionné par l'écartement des roulements linéaires du plateau. J'ai remplacé les roulements sur support en plastique imprimés 3D par des pièces ALU un peu plus longuess, mais qui se toucheront (2 colinéaires sur un même axe, soit 2 x 68 = 136 mm contre 120 mm d'écartement actuel.

J'ai une petite inquiétude sur le fléchissement des 2 axes du plateau de 10 mm de diamètre, comme les actuels, mais rallongés de 70 mm, c'est pourquoi j'ai acheté ces roulements linéaires plus performants dont l'écartement est de 16 mm supplémentaire, au détriment du débattement (je ne voulais cependant pas passer en-dessous de 220 mm de débattement , qui correspond à la largeur des ailes d'un thunderbob )
Ce fléchissement n'est cependant pas critique pour des travaux de découpe traversante.
(Ce remplacement n'est pas indispensable, on peut aussi écarter davantage les supports plastique en place)
Au pire ils seront facilement remplaçables par des plus gros

Je n'ai pas précisé que le plateau Alu actuel trop petit sera remplacé par un panneau de stratifié 16 mm aux dimensions adaptées (pour mes besoins je n'ai pas besoin de plateau rainuré pour fixer les pièces)

https://fr.aliexpress.com/item/40002156 ... web201603_ avec un écartement des flancs AV-AR de 360 mm il reste donc 224 mm de débattement en Y

On va donc passer de 272 x 168 mm à 430 x 224 mm

Fichiers .dxf rajoutés a posteriori pour mise à disposition suite à demande parvenue dans les commentaires des vidéos publiées
Je vais revenir sur le porte à faux évoqué plus haut et qui me chagrine un peu.

Je mesure ce porte à faux entre l'axe de la fraise et celui des roulements à bille de la glissière MGN (ou le milieu de l'axe rectifié de 10 mm supportant les roulements linéaires sur la version initiale)

Le croquis de la version V1 permet aussi de voir le plateau en positions extrèmes AV et AR, ainsi que le centre de ce plateau matérialisé par un trait vertical (cliquer pour agrandir)
Il augmente de près de 40 mm et de plus la nouvelle broche de 800 g pèse exactement le double de l'ancienne
Le coupable est tout trouvé : le mécanisme de l'axe Z de 67 mm + quelques pièces dintermédiaires (2 plaques DURAL de 3 mm et 6 mm d'épaisseur du support broche)

Si j'ai le courage (et le temps car mes dernières pièces viennent d'arriver au courrier), je détaillerai ce mécanisme Z que j'ai acquis un peu vite, mais avec lequel je vais continuer l'aventure

J'ai cherché des éléments de comparaison pour tenter de me rassurer sur ce porte à faux :

Voici la dernière version de ma CNC, la 3018 PLUS, bakélite remplacé par de l'alu, plus grande extérieurement pour atteindre réellement les 300 x 180 mm de zone de travail, guides linéaires de 12 au lieu de 10 précédemment, mais surtout broches de 300 ou 500 W, qui sont même plus lourdes que ma brushless.
Grâce à la flèche cotée j'ai pu mesurer le porte à faux sur cette CNC par une règle de trois. J'arrive à 114 mm EXACTEMENT le porte à faux que j'ai obtenu avec mon nouveau matériel
Sachant que ce modèle utilise toujours les rails de guidage suspendus dans le vide, bien que plus épais, la comparaison est nature à me rassurer.

Si ma structure sera probablement assez rigide, je vois maintenant les flancs bakélite de 10 mm comme point faible, à voir s'ils ne finiront pas par casser.
à suivre ...