Développement d'une CNC - atelier Part, Design et FEM

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-alex-
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Re: Développement d'une CNC - atelier Part, Design et FEM

Postby -alex- » Wed Jan 29, 2020 8:46 pm

Ritchy76 wrote:
Sun Jan 26, 2020 12:05 pm
pour travailler du bois ou de l'alu (de 3000 à 24000 t/min), [la broche] aura besoin d’être encore ralenti par un système de poulie/courroie pour travailler l'acier (entre 300 et 600 t/min).
En utilisant des outils carbure tu peux raisonnablement espérer usiner de l'acier à des vitesses bien supérieures non?
Pour peu que ta machine ait la rigidité suffisante à l'emploi du carbure cela te permettrait de diminuer le couple de broche et les efforts sur la structure.

Ritchy76 wrote:
Sun Jan 26, 2020 12:05 pm
D'une manière général, je ne vais pas revoir la forme de la structure ni les matériaux.
J'ai plusieurs exemple de CNC béton de très bonne conception, pour partager voici 4 liens qui m'ont inspirés :
http://f6fco.pagesperso-orange.fr/T1T1N3.htm
Justement pourquoi ne pas partir sur une architecture machine comme celle de la T1T1N3 de F6FCO? Cela t'éviterai d'avoir à déplacer le portique béton, et d'avoir une transmission décentrée non? Alors que déplacer la table Y semble méquaniquement plus facile. C'est juste une question.

Ritchy76 wrote:
Sun Jan 26, 2020 12:05 pm
Et mes arguments principaux [du béton] :
- moins de bruit,
- l'absorption des vibrations,
- la mise œuvre (pour mes moyens matériels) qui me semble plus facile (c'est subjectif).
Ton but est donc de déterminer la rigidité de la structure en statique, et en fréquentiel aussi?

Ritchy76 wrote:
Sun Jan 26, 2020 12:05 pm
Je retiens tout de même l'idée de l'UPN que je trouve intéressant, à voir en fonction de l'avancement du projet si je l'appliquerai.
Et méfies toi peut-être aussi des structures boulonnées et de la perte de rigidité que cela peut induire, notamment en alu.
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Forthman
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Re: Développement d'une CNC - atelier Part, Design et FEM

Postby Forthman » Thu Jan 30, 2020 7:17 am

Oui, avec une fraise monobloc en carbure revêtue on a des vitesses de coupes bien plus importantes qu'avec de l'HSS (entre 120 et 200 m/min)
Par exemple, pour une fraise de ø10 dans un acier S355 on est à 4100 trs/min environ.

Par contre comme tu de dis, il faut de la rigidité et surtout peu de vibrations (là le béton c'est pas mal)
Mais il faut aussi de la lubrification, et là je ne suis pas sûr que notre ami compte en installer une.
Ça oblige à faire des carters, un bac, un filtre, une pompe...etc... et surtout s'il fait du bois ça va être dégueu voire même cracra :P


Pour en revenir à l'étude FEM, (et pour auto-répondre à ma précédente question) après avoir vu
les machines qu'il avait donné en exemple, je me rends compte que ces châssis treillis sont bien
souvent (toujours ?) des plaques d'alu découpées et assemblées par vis.

Et là je pense qu'il faut en tenir compte pour la modélisation et pas faire comme si c'était
juste un bloc taillé dans la masse :idea:
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Re: Développement d'une CNC - atelier Part, Design et FEM

Postby Ritchy76 » Sun Feb 02, 2020 11:24 am

Bonsoir,

Merci tout le monde pour ce travail. Pour la suite des conversations, je vous mets une vue de mes axes de références, cela ne devrait pas poser de problème mais je sais que sur d'autre forum (orienté usinage), les conventions étaient parfois différentes en fonction des utilisateurs, ainsi :
vue des axes.jpg
vue des axes.jpg (84.88 KiB) Viewed 154 times
@Glouglou
Je faisais comme ça aussi au début avec Netgen. Voici ce que j'avais fait en décembre avant de passer au travail de la broche :
Essai déc-2019 vue 1.jpg
Essai déc-2019 vue 1.jpg (73.24 KiB) Viewed 154 times
Essai déc-2019 vue 2.jpg
Essai déc-2019 vue 2.jpg (107.76 KiB) Viewed 154 times
En faite, le déplacement constaté n'était pas suffisamment réaliste. Du coup j'ai travaillé sur la broche directement avec ajout de contacts et de 2 matériaux (seulement applicable à 2 objets distincts je crois). C'est à ce niveau que je suis arrivé sur le forum et dans le fil d'-alex- avec ses conseils (plus facile d'utiliser Gmesh surtout avec plusieurs mesh).

En plus pour moi avec la suite du projet où je voulais vérifier la poutre béton+le support Z alu, je souhaitais appréhender la résolution aux éléments finis pour plusieurs objets de différents matière. D'où mes essais avec la broche et Gmesh car Netgen ne gère pas plusieurs mesh.

Enfin, ta simplification est intéressante pour se passer du problème de la fraise mais 2 points me chagrine :
- le bras de levier que tu applique est plus court sur le support Z diminuant ainsi la déformation,
- je ne suis pas sur que ta simplification par un effort sur toute la surface de la broche soit équivalente à un effort plus bas que la broche (ce dernier cas doit créer un moment sur l'axe X sur le bas de la broche). Est ce que ca ne ressemblerait pas plus à ça :
Effort de coupe.jpg
Effort de coupe.jpg (70.87 KiB) Viewed 154 times
Il faudrait arriver à sortir les résultantes d'une analyse pour les appliquer sur l'étape suivante... Glouglou ou alex, savez vous si c'est faisable ? Ça éviterait de sortir un modèle trop complexe.

Par contre, bien l'idée de faire une vérification avec renfort non ajouré, j'y ai pensé le jour où tu l'as posté alors que ça fait 1 mois que je suis dessus.

@alex
En utilisant des outils carbure tu peux raisonnablement espérer usiner de l'acier à des vitesses bien supérieures non?
Pour peu que ta machine ait la rigidité suffisante à l'emploi du carbure cela te permettrait de diminuer le couple de broche et les efforts sur la structure.
Effectivement, j'y ai bien pensé. Comme pour le moment je suis dans le dimensionnement de la structure, je visais le cas le plus défavorable : gros moteur de 9kg, une broche et un système de poulie donnant ainsi un système lourd et encombrant.
Si tout passe comme ça, ça évitera la lubrification que je souhaite effectivement éviter.
Justement pourquoi ne pas partir sur une architecture machine comme celle de la T1T1N3 de F6FCO? Cela t'éviterai d'avoir à déplacer le portique béton, et d'avoir une transmission décentrée non? Alors que déplacer la table Y semble méquaniquement plus facile. C'est juste une question.
Ah, la CNC de F6FCO, quel belle machine ! Oui elle a tout pour plaire ou presque à mon sens.
Tu regardera les dimensions de coupe de sa machine et celles que je vise. Si je dois prendre ça forme de structure, la machine va faire 1,5m de long sur 1,5m de large peut être plus... car c'est le plateau support qui déplace l'objet sous le portique, dans mon cas c'est l'inverse.
Mes 2 autres arguments sont :
- les 2 rails et les 2 vis de l'axe Y sont en hauteur limitant ainsi la salissure par les copeaux,
- la possibilité de faire entrer dans la structure, une plaque à usiner en bois supérieur à la longueur de travail (sur l'axe Y forcément), qui avec une méthode simple permet d'usiner des plaques de 60cm de haut par 1,5 m de long.
Par ailleurs, la transmissions pour le déplacement sur l'axe Y n'est pas décentrée. Il est prévu 2 moteurs sur 2 vis avec 2 rail comme ici :
20160527_012308.jpg
20160527_012308.jpg (399.88 KiB) Viewed 154 times
Ton but est donc de déterminer la rigidité de la structure en statique, et en fréquentiel aussi?
Je crois qu'il faudra faire les 2, la statique pour les charges mais le fréquentiel pour vérifier pendant usinage (de ce que j'ai compris avec le transfert des vibrations ?).
Et méfies toi peut-être aussi des structures boulonnées et de la perte de rigidité que cela peut induire, notamment en alu.
Je sais bien, il falloir que je regarde ça après (sur la technique d'assemblage).

@Forthman
petite question : comment comptes-tu fabriquer ces "poutres treillis" ?
La poutre est effectivement un assemblage de plaque alu (vissée entre elle) et les renforts en treillis sont des plaques unique ajouré par une autre CNC d'un atelier au travail ou à la main. Le souci de l'UPN évoqué plus haut c'est que je ne saurais l’usiner seul alors que l'alu, plus facilement.
ces châssis treillis sont bien souvent (toujours ?) des plaques d'alu découpées et assemblées par vis. Et là je pense qu'il faut en tenir compte pour la modélisation et pas faire comme si c'était juste un bloc taillé dans la masse.
Oui mais la, si je modélise toutes les vis de chacunes des plaques, les différents matériaux, les points de contacte, c'est plus un PC et Freecad qu'il faut, c'est une vrai petite usine à gaz !

L'idée est d'avoir une analyse géométrique grossière pour choper des idées d'optimisation du type :
- la forme du treillis et sa position en fonction des différentes hauteurs de travail (basse ou haute),
- l'écartement des blocs supports sur les rails,
- la forme de la poutre,
- ...,

Donc, pour ce que je dois faire cette semaine :
- Vérifier si on peut récupérer des résultantes depuis une analyse pour passer d'étape en étape,
- Si oui, travailler avec Netgen d'étape en étape pour dimensionner/optimiser (modélisation facile mais traitement étape par étape),
- Si non travailler avec Gmesh pour tout modéliser d'un coup (modélisation complexe mais qu'un seul calcul). Il faudra que je résolve mon problème identifié le 28/01 :
Warning : Unknown element type for UNV export (MSH type 15) - output file might be invalid
Voilà pour aujourd'hui en élément de réponse.

Bon dimanche et encore merci à tous,

Ritchy76
Last edited by Ritchy76 on Sun Feb 02, 2020 2:27 pm, edited 1 time in total.
Ritchy76
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Re: Développement d'une CNC - atelier Part, Design et FEM

Postby Ritchy76 » Sun Feb 02, 2020 11:31 am

Pour info, la CNC la plus proche de la mienne, c'est ici : http://cncprint.blogspot.com/2015/10/
Le projet :
BetoNiac2.jpg
BetoNiac2.jpg (178.21 KiB) Viewed 151 times
Le réel :
20160527_012308.jpg
20160527_012308.jpg (399.88 KiB) Viewed 151 times
Bonne journée
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GlouGlou
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Re: Développement d'une CNC - atelier Part, Design et FEM

Postby GlouGlou » Sun Feb 02, 2020 7:52 pm

- Pourquoi as tu un moteur beaucoup plus gros sur ton dessin que les deux illustrations?
- Une défonceuse ou meule en bout 220V ne serait ce pas suffisant?
- Quelle type d'outil vas tu monter (queue de 6mm?), vas tu faire beaucoup d'usinage dans l'acier?
- D’où tiens tu cette valeur de 5000 N?
- La conception de la poutre me semble trop volumineuse, elle va limiter l'usinage en profondeur ou sur les Xmin et max.
- Pourquoi ne pas utiliser de l'acier, qui est bien plus rigide, si c'est un problème de découpe, un découpage jet d'eau ou laser est envisageable.
L'acier peut être soudé facilement, ce qui est plus rigide qu'un assemblage vissé.
...
en voila des questions. :D
Ritchy76
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Re: Développement d'une CNC - atelier Part, Design et FEM

Postby Ritchy76 » Sun Feb 02, 2020 8:33 pm

Bonsoir Glouglou,
- Pourquoi as tu un moteur beaucoup plus gros sur ton dessin que les deux illustrations?
Je ne comprends pas la question, la seul différence c'est la broche que j'ai faite cubique avec un support carré pour une simplification de dessin (au lieu d'un cyclindre avec 2 colliers supports). Revois la 1er image du 1er poste et mes différents explications.
- Une défonceuse ou meule en bout 220V ne serait ce pas suffisant?Quelle type d'outil vas tu monter (queue de 6mm?), vas tu faire beaucoup d'usinage dans l'acier?
Non, pas suffisant du 8 à 10 mm. Fréquence d'utilisation dans l'acier : 1 fois par semaine
- D’où tiens tu cette valeur de 5000 N?
Ça c'est un peu trop mais j'essayais de faire des simulations au début qui ne donnait rien, j'ai donc appliqué un effort extravagant pour voir une déformation.
- La conception de la poutre me semble trop volumineuse, elle va limiter l'usinage en profondeur ou sur les Xmin et max.
Pas sur de comprendre ta remarque. Avec un dessin s'il te plait ?
- Pourquoi ne pas utiliser de l'acier, qui est bien plus rigide, si c'est un problème de découpe, un découpage jet d'eau ou laser est envisageable. L'acier peut être soudé facilement, ce qui est plus rigide qu'un assemblage vissé.
C'est un choix, le tien, pas le mien... Et je n'ai jamais dit que c'était exclu, j'ai dis que pour le moment c'était de l'alu d'envisagé et que je voulais étudier la structure tel quel.

Enfin pour rappel, je viens sur le forum de FreeCAD pour apprendre à l'utilisé pas pour débattre de la CNC (même si j'ai choisi de partager sa modélisation comme support de cours) sinon j'irais posté sur un forum où les utilisateurs ont déjà fait leur machine.

Je ne mets pas en doute tes compétences ou connaissances dans les différents domaines. Peut être as tu déjà fait l'aventure de la conception d'une machine de ce type ?

Dans tout les cas, ma venue sur le forum est lié à FreeCAD et non la CNC.

Merci à vous d'accepter les choix techniques fait pour le moment et permettant l'échange autour de FreeCAD.

Bonne soirée à tous et merci Glouglou.

Ritchy76
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Forthman
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Re: Développement d'une CNC - atelier Part, Design et FEM

Postby Forthman » Sun Feb 02, 2020 9:03 pm

Sur ma VM10 j'ai un couple de 7200N sur les axes X et Y (avec des servo-moteurs de 500W)
la broche fait 12kW, et quand je fais des passes de 4mm de profondeur avec un tourteau de ø63mm dans de l'acier (le maxi pour la broche)
les axes sont à un peu plus de 50% (soit moins de 4000N)
Je pense qu'avec 5000N tu es large ;)
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-alex-
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Re: Développement d'une CNC - atelier Part, Design et FEM

Postby -alex- » Tue Feb 04, 2020 7:37 pm

Bonjour Ritchy, merci pour tes explications sur tes choix techniques, ils se défendent tout à fait, mais les membre du forum avaient besoin d'en savoir plus, pour jauger (pas juger) le niveau technique du projet et connaître un peu mieux le contexte ;)

Ritchy76 wrote:
Sun Feb 02, 2020 11:24 am
Warning : Unknown element type for UNV export (MSH type 15) - output file might be invalid
A priori ce message ne pose pas de problème particulier à l'analyse:
https://forum.freecadweb.org/viewtopic. ... 33#p361536

De mémoire ce problème est peut-être lié à la version de Gmsh, je n'en sais pas plus.
Je ne l'avais pas car habituellement je travail sur une machine WIN 32B, donc Freecad 0.18.4 avec PY2/Qt4.
Ceci dit j'ai pu reproduire ce problème sur ma machine actuelle:

Code: Select all

OS: Debian GNU/Linux 10 (buster) (LXDE/LXDE)
Word size of OS: 64-bit
Word size of FreeCAD: 64-bit
Version: 0.19.19438 (Git)
Build type: Debug
Branch: master
Hash: fa635035dd6a9dc3a327bd68c5f0763e2c8509b1
Python version: 3.7.3
Qt version: 5.11.3
Coin version: 4.0.0a
OCC version: 7.3.0
Locale: French/France (fr_FR)
Je vois que tu as une version 0.18.4 Py3/Qt5. Tu peux essayer de charger la version 0.18.4 portable X64 https://github.com/FreeCAD/FreeCAD/rele ... ortable.7z
Tu ne devrais plus avoir ce message je pense, et en plus tu pourra utiliser l'outil SelectionTool, qui semble effectivement cassé depuis le passage à python3. Il y a d'autres outils de sélection possibles pour les faces cachées, par exemple celle ci https://forum.freecadweb.org/viewtopic. ... 20#p328434. Mais SelectionTool avec sa selection des solides et sa liste déroulante de choix a ma préférence. A toi de voir ;)


Concernant ton modèle, j'ai eu des problèmes d'analyse et/ou de maillage qui étaient liés au fait qu'un de tes matériaux pointe sur un solide (la fraise) qui n'est pas le solide maillé par Gmsh (le treillis alu). C'est ce que je te disais dans un autre poste, il est préférable que tous tes objets du conteneur "Analyse" aient des références sur le même objet source, sinon cela créé des problèmes inattendus.

Voilà pour la forme. Maintenant sur le fond de l'affaire, l'analyse d'une structure multi-matériaux et multi-solides, et sans vouloir aucunement te décourager, cela va être lourd. Modéliser le mobile Z en plaques alu boulonnées représente un travail conséquent. C'est possible, mais délicat d'être vraiment réaliste, et surtout ça n'est peut-être pas nécessaire. Je crois que tu as dit souhaiter faire d'abord une analyse simplifiée, statique, c'est la bonne approche AMHA. Tu n'as pas de marge de manœuvre sur le jeu de tes guidages linéaires, ni sur le défaut de rigidité des liaisons vissées, donc personnellement je ferai cela:
- analyse statique sur modèle monobloc mono-matériau pour avoir un ordre d'idée et valider le flux de travail
- puis éventuellement multi-matériaux pour affiner les résultats en tenant compte de la partie en alu
Donc des analyses sans contacts. Tu aura plus de déformations sur la machine réelle, liées au jeux, mais ce surplus tu n'y peux pas grand chose, alors.... autant ne pas chercher à modéliser les contacts.
(de plus les jeux nécessaires entre solides du modèle 3D fausseraient eux aussi significativement les résultats des déplacements vu la précision recherchée des résultats).


Tu peux également analyser par sous ensemble comme tu l'as évoqué, il est possible de récupérer les efforts de réaction dans le fichier .dat après calcul. Mais pour cela il faut préalablement modifier le fichier .inp, donc c,'est un peu lourd si tu as plusieurs efforts à récupérer (mais faisable).
Juste pour info, en ce moment même l'utilisateur UR_ est en train d'implémenter une fonctionnalité proche (efforts internes), mais elle n'est pas encore disponible dans la branche Master... https://forum.freecadweb.org/viewtopic. ... 44#p365992

Voilà, dis nous si ça t'aide à progresser ;)

Edit: le lien sur les forces de réaction: https://forum.freecadweb.org/viewtopic. ... on#p167047