Général Tournage sphérique, une autre façon !

L'intersection d'une sphère avec un plan est un cercle.
Si un outil décrit un cercle (la génératrice) et si ce cercle suit une directrice circulaire non coplanaire, il engendrera une (portion de) sphère.

Ce principe est utilisé sur fraiseuse avec une tête à aléser et un diviseur (ou plateau tournant).
Je transpose le principe sur le tour.

Vous pouvez comparer les différents principes ici.

Mode opératoire :
Il est possible d'usiner une sphère en "une fois" si le rayon de giration de l'outil à la bonne valeur.
Les relations et les réglages sont données sur le croquis :


Il est aussi possible d'usiner une sphère en "deux fois" si le rayon de giration le l'outil est trop petit.
Les relations et réglages sont donnés :



Le problème si l'on usine en deux fois est le raccordement des deux usinages.
Le cas théorique "parfait" :


Le cas où le deuxième usinage est trop à gauche ou trop à droite :


Il vaut mieux être trop à gauche que trop à droite car dans ce dernier cas, on ne verra pas si on va trop
en avant au cours du deuxième usinage !
1) On est aidé si la longueur du brut est égale au diamètre de la sphère (dans le cas où le deuxième usinage
est trop à droite)
2) Il vaut mieux que le 2ème usinage soit trop à gauche car, lorsque l'on s'approchera du point de tangence,
il sera possible de mesurer les deux "diamètres" (voir croquis) et de corriger la position de l'outil en "Z",
jusqu'à avoir "D1" = "D2" :


À la pratique maintenant :

Le trépan que je compte utiliser à un Ø intérieur de 23,5 mm :


La sphère sera tenue par une tige Ø 10mm, soit un angle d'inclinaison de l'outil :
Sin ? = 10/47 = 0,2128 ? ? = 12,28° ce qui donne un diamètre de sphère de 24 mm.
Le sinus étant donné; le réglage via la règle sinus est aisé :



L'usinage. Très rapide compte tenu du grand nombre de dents de l'outil :


J'aurai dû arrêter l'ébauche un peu avant et diminuer la vitesse de rotation de la pièce pour la finition :



Excusez le flou des photo en gros plan. Les stries que l'on voit en fin d'ébauche sont plus un effet visuel
que des défaut de surface. Néanmoins, après la finition, les stries on presque disparues et après un
polissage succinct au papier abrasif 600, la sphère est lisse :


En ce qui concerne les dimensions obtenues, un reflet empêche de lire la cote. J'ai relevé un écart de 0,07 mm entre les deux cotes, mais j'ai dû aller trop loin en finition !


Le résultat final :


En conclusion :
Outil pratique et vite mis en œuvre. D'une utilisation intuitive et sécuritaire (comparable à un dressage !).
Avantage : Il fait des (portions de) sphère quelque soit la position de l'outil et non pas un tore.
Inconvénient : il fait des sphères, donc les poignées galbées lui sont inaccessibles !

Il me reste à perfectionner l'outil de coupe (réaliser un centrage sur la broche du bloc moteur) et à "pondre" un outil réglable !

Cordialement,
PUSSY.

Bonjour,

Aujourd'hui j'avais envie d'expérimenter l'usinage de la sphère en deux fois.
Je passe sur les calculs et les réglages.
La vidéo :

Les photos :
Le premier coté (avec le même outil que ci-dessus) :


La preuve qu'un même outil est capable d'usiner des sphères différentes !
Mais pour le deuxième coté, il y a un os :


Le brut ne "sort" pas assez du mandrin, il "manque" près de 5 cm ! Il faut soit concevoir un autre
support de broche, soit monter la pièce sur un mandrin suffisamment rigide pour encaisser le
porte à faux.
(Si besoin, il y a possibilité de travailler avec la lunette pour le premier coté et avec la contre-
pointe pour le deuxième.)
La solution qui consiste à placer l'outil dans le mandrin et a mettre la pièce sur un support fixé
sur le transversal, orientable et animé d'un mouvement de rotation, me paraît très compliquée,
surtout qu'il faudrait prévoir un réglage en hauteur de la pièce !

Je continue dans cette voie et je pense arriver à mes fins.
Je réfléchi à la forme à donner à l'outil pour que se soit plus pratique et moins coûteux que le trépan.
Si vous avez des idées, je suis preneur !

Cordialement,
PUSSY.

Okapi a dit:

Moi je ne comprends pas trop ton problème de raccord, une machine un peu au point permet de tourner une sphère sans raccord jusqu'à la tronçonner si nécessaire, donc je ne comprends pas pourquoi vouloir la faire en deux fois, ou alors je en suis plus assez réveillé.

Cliquez pour agrandir...

Bonjour,

Je ne tiens pas spécialement à usiner ma sphère en deux fois. Simplement que mon outil n'a pas un diamètre suffisamment grand pour pouvoir le faire en une fois ! La solution est donc d'usiner un coté puis l'autre (voir 2ème et 3ème photo du premier message).

Quand à utiliser une tête à aléser comme outil (@ bbr), je ne vois pas cela possible car dans mon système, j'utilise un outil tournant, et la fixation/entrainement en rotation d'une telle tête sur un tour me semble inapproprié (c'est le moins que l'on puisse dire) !
Plutôt que de déporter la pièce, la meilleure solution est sans doute de faire un outil d'un diamètre suffisant.

J'ai ajouté la vidéo au message précédent, mais rien de bien nouveau !

Cordialement,
PUSSY.

Bonjour,
Pour résoudre mon problème en attendant d'avoir d'autres outils, je vais faire un support mis
directement dans la broche (CM4/Ø50) avec un dépassement de la broche du tour de 100 mm environ.
Je pense que se sera suffisamment rigide et ainsi le trainard (avec le support moteur) "passe" dessous :


A + pour les essais.
Cordialement,
PUSSY.

Bonjour,

La solution que j'avais donnée pour parvenir à usiner en entier la sphère si l'outil était trop petit ne me satisfaisait pas vraiment : Je lui trouvais des difficultés d'usinage disproportionnées avec l'usage qui serait fait du produit :
- Couper proprement à la scie à main un lopin dans du rond d'inox (ce que j'ai) de Ø 50 mm n'est pas une partie de plaisir !
- Il fallait que j'usine l'accrochage du tirant et les points de centre en lunette, et je suis en limite de capacité !
- N'ayant à ma disposition pour vérifier la portée du cône QUE la broche de mon tour, je devais usiner le cône entre-pointes, et donc me bricoler un toc en conséquence.
- L'usinage d'une sphère nécessite deux réglage d'orientation de l'outil, acceptable si l'on à qu'une sphère à usiner, fastidieux si on en a plusieurs !

Pour ces raisons et parce que j'avais les petits enfants ce W.E., je n'ai pas commencé l'usinage, mais j'ai réfléchi !
En cherchant comment faire pour obtenir une sphère complète avec mon système, j'ai trouvé LA solution :
- Usiner le premier coté comme avant.
- Usiner un cône en creux dans un martyr pouvant recevoir la partie usinée de la sphère.
- Coller la sphère dans ce montage (j'ai une colle genre Cyanolite qui disparait dans l'acétone) et usiner la deuxième partie.

Les avantages sont nombreux :
- Pas l'outillage à stocker (n'importe quel riblon convient).
- Un seul réglage d'orientation pour toutes les sphères à usiner.
- Adapté à un travail de série, la première "deuxième moitié" de sphère servant à ajuster en "Z" la position du trainard pour que les portions de sphère se raccordent.

Place aux essais :

La colle n'a pas tenue, portée insuffisante ou mal adaptée (deux dents en moins sur l'outil).
La rectification du montage avec le trépan donne un rayon de courbure plus grand que celui de la sphère !

J'ai donc "ajouté" une queue pour maintenir l'ensemble en appui sur le montage avec la contre-pointe et l'usinage c'est bien passé, malgré les deux dents en moins sur l'outil !


Le résultat n'est pas mal, même si j'ai eu un peu de chance (mesures après polissage) :
Un trait au feutre aide bien pour apprécier le raccordement des deux demi-sphères (je n'ai mesuré qu'après avoir démonté la pièce).


Sur les photos, la sphère "tient" uniquement tenue dans le calibre à coulisse et n'est pas en appui, pour dire que je n'ai pas "triché" !
J’essaie de mettre au point un petit programme pour déterminer aisément les différents angles de réglage (calculette et Excel) pour ceux qui seront intéressés par cette méthode.

Cordialement,
PUSSY.

Bonjour,

En attendant les programmes (qui ne sauraient tarder), une mise à jour du principe, compte tenu des expériences faites :
Usinage de la sphère, en une ou deux fois selon le Ø de l'outil/Ø sphère.
En une fois :



En deux fois, premier usinage :

Deuxième usinage, sphère complète "à la retourne", si vous pouvez coller (et ensuite décoller) la sphère dans le montage.
(Usinage complet si {4 ? < 180°}) :


Deuxième usinage SANS démontage de la pièce (travail unitaire).
(Usinage complet si {4 ? + ? < 180°}) :


Deuxième usinage "à la retourne" avec contre-pointe (travail de série).
(Usinage complet si {4 ? + ? < 180°}) :


Cordialement,
PUSSY.

Bonjour,

Le fait que l'outil à perdu des dents tiens sans doute au fait que le collage n'était pas suffisant,
mais aussi parce que j'ai fait quelque chose qu'il ne fallait pas faire (tenir la pièce avec un rond
placé dans le trou).
J'ai tous mes doigts et si je dois refaire une sphère "complète", je contrôlerai AVANT la solidité
du collage (quitte à changer de marque !).
Pour la question de la contre-pointe, je ne saisi pas : ayant "ajouté" une queue à ma sphère, cette
queue ayant un point de centre, pourquoi utiliser une pointe creuse (voir la dernière figure du 30/01) ?

Comme j'aime bien aller jusqu'au bout, voici les programmes permettant de régler l'inclinaison de l'outil
et d'optimiser les 3 paramètres (Ø tenue, Ø outil et Ø sphère) :
EXCEL 2007 :

Voir la pièce jointe SPHERES.xlsm
EXCEL 2003 :

Voir la pièce jointe SPHERES1.xls
Calculatrice CASIO FX35+ (Pour pouvoir insérer le fichier, j'ai dû "AJOUTER" à son nom ".PDF", à supprimer donc !) :

Voir la pièce jointe SPHERES.fxi.pdf
Word 2007 (c'est la version "en clair" du programme pour la calculatrice, car certains opérateurs apparaissent dans "FX Interface Pro" sous forme cabalistique, sans rapport avec ce que l'on voit
sur l'écran de la calculatrice quand on édite le programme) :

Voir la pièce jointe SPHERES.docx
J'ai pris beaucoup de plaisir dans cet exercice que je trouve concluant (à consommer avec modération comme on dit !).

Cordialement,
PUSSY.

Maitrise du diamètre de la sphère.

Bonjour à tous,

Je reviens pour apporter un petit complément d'information :

Avec l'outil dont vous avez l'habitude, le diamètre de la sphère ne dépend QUE du diamètre de giration de l'outil :


Voyons comment est réglé l'outil : On vient tangenter sur un cylindre dont le diamètre est celui de la sphère.
AMHA, le réglage manque de précision !

Avec mon système le rayon de la sphère NE DÉPEND PAS du rayon de giration de l'outil (exemple avec un rayon plus petit) :


Évidement, dans ce cas, une partie de la sphère NE SERA PAS usinée à proximité de son axe !
Si l'on veut que la sphère soit ENTIÈREMENT usinée, puisque
"Ø = D / cos ?", il faut connaître avec précision le diamètre de giration de l'outil (au moment où on l'utilise !).
Voici l'outil que j'utilise :


On peut :

1) Soit tourbillonner l'extrémité d'un axe et mesurer le résultat.
2) Soit usiner la partie équatoriale d'une sphère, mesurer son diamètre puis mesurer les diamètres créés par un décalage à droite et a gauche :

En mesurant ØS1 (avant décalage) et Ød1, Øg1 (après les décalages), on peut déterminer "ØD1 "


L'angle d'inclinaison de l'outil / axe du tour n'a pas besoin d'être connu :

D1 = S1 Sin {[180 – Arcsin (g1/S1) – Arcsin (d1/S1)] / 2}

Une fois le diamètre de l'outil connu et l'angle d'inclinaison calculé, pour vérifier que le bout de la sphère est bien usiné, sans téton ou manque, il suffit de contrôler le diamètre !

Je ne cherche pas à vous convertir, mais j'aime entrainer mon cerveau et aller au fond des problèmes.

Cordialement,
PUSSY.

Bonjour,
Je dirai tout simplement :
Pour le plaisir d'aller au bout de ses rêves et celui de "livrer" un produit "fini" !
Mais comme je l'ai dis plus haut, je n'oblige personne à me suivre.

Cordialement,
PUSSY.

Okapi a dit:

... parce que tu ne peux pas utiliser la formulation "livrer" un produit "fini" !

Cliquez pour agrandir...

Bonjour,

Quand j'étais à l'école, les professeurs m'ont appris que le fait de mettre un mot entre guillemets indiquait au lecteur qu'il
était utilisé avec un sens détourné. Pour une meilleure compréhension, remplacez le mot "livrer" par le mot "présenter".

Cordialement,
PUSSY.

Bonjour,

Compte tenu de l'évolution, je me devais d'adapter les programmes. Un petit soucis avec "VBA" à retardé la mise au point, mais c'est chose faite.
Le programme "SPHERE2" débute "normalement" par l'étape de mesure du diamètre d'action de l'outil, mais :
- vous pouvez toujours activer la feuille "RÉGLAGE USINAGE" en cliquant sur l'onglet.
- un bouton vous permet d'aller sur la page "RÉGLAGE USINAGE".
- une modification de la macro contenue dans "ThisWorkbook" évite cette étape au démarrage. Les macros sont accessibles par "Alt+F11", puis double click sur "ThisWorkbook". La modification à faire est indiquée dans la macro elle-même.

Cordialement,
PUSSY.

Voir la pièce jointe SPHERES2.xls
Voir la pièce jointe SPHERES2.xlsm
Voir la pièce jointe SPHERES2.fxi.PDF