Comment trouver l'effort exercé par une opération de fraisage?

  • Auteur de la discussion Aries90
  • Date de début
P

philippe2

Compagnon
Re sur ce fil.

Je n'ai toujours pas compris le but de la question initiale (des fois aussi je suis plus que bouché).
S'agit il de :
- Chercher une puissance à fournir par la broche ?
- Ou de chercher à savoir si le système de bridage est suffisamment dimensionné en raideur ? (Je me permets de penser que c'est la vraie question. )
Pour ce dernier point, c'est quasiment impossible à déterminer à moins d'avoir 3 doctorats au minimum et une chaire d'enseignement, et au moins 6 mois de modélisation et de calculs... Après, avec un peu d'essais, s'il s'agit bien d'un problème de raideur, tu devrais trouver un compromis acceptable entre vitesse de coupe, profondeur de passe et défauts d'état de surface acceptables dus aux vibrations de l'ensemble de la machine et du système de bridage.

Bien cordialement,
 
Dernière édition:
A

Aries90

Nouveau
Merci à tous pour vos réponses, alors le but de ma question était de savoir si ma re-conception est bien dimensionné.
Donc si les brides et les broches vont tenir le coup lors des usinages.

Et pour ce qui est de l'attaque de la fraise elle se fait de la droite vers la gauche, je ne peux pas le modifier car on m'a demander de ne pas toucher aux programmes des pièces.

Cordialement
 
V

vres

Compagnon
Moi je mesurerai la puissance consommée, par la broche
Puissance Restituée = Puissance Consommée - Puissance à vide.
Si on connais la vitesse, on connais le couple, et si on connais le diamètre on connais la force.

Bien sur ca ne permet pas de dimensionner.
 
A

Aries90

Nouveau
oui j'y avais pensé mais je n'avais pas assez de données sur la plaquette publicitaire ou la plaque signalétique de la machine pour calculer la puissance!
 
F

FB29

Rédacteur
Bonjour,

CNCSERV a dit:
Puissance Restituée = Puissance Consommée - Puissance à vide.
Si on connais la vitesse, on connais le couple, et si on connais le diamètre on connais la force
Cliquez pour agrandir...

Aries90 a dit:
pas assez de données sur la plaquette publicitaire ou la plaque signalétique de la machine pour calculer la puissance
Cliquez pour agrandir...
Idée intéressante je trouve ! ...

Effectivement ce n'est pas applicable en phase conception quand on n'a pas encore la machine, à moins de faire un premier proto, par contre pour une machine existante cela semble intéressant pour la connaissance des efforts ...

L'appareillage de mesure semble assez simple ... un wattmètre suffit à priori ... ce n'est pas très courant comme appareil mais ce n'est pas non plus une rareté ...
Il faut un wattmètre car mesurer le tension et le courant ne suffirait pas compte tenu du cos phi ... on pourrait approximer en le supposant égal à 0,8 mais il fluctue beaucoup en fonction de la charge et introduirait donc une erreur assez importante ...

Là où je me pose un peu plus de questions c'est sur les pertes mécaniques que l'on suppose au premier abord identiques à vide et en charge ... Quelqu'un pourrait dire si c'est le cas ou, comme je le pré-suppose, il y a une partie fixe et une partie variable avec la charge (je me dis que plus il y a d'efforts plus ça frotte et plus les pertes dans la transmission augmentent) ... et si c'est le cas est-ce que l'on peut déterminer la proportion entre les deux ? ...

D'un autre côté si on suppose les pertes constantes ce n'est finalement pas plus mal car le résultat obtenu est alors un majorant ce qui va plutôt bien pour le calcul qui nous intéresse ici ...

Cordialement,
FB29
 
Dernière édition:
V

vres

Compagnon
Pour la tension, si on a un U/F linéaire c'est assez facile a déterminer, pour l'intensité, il y a qu'a lire sur le VDF et le cosinus phi tourne au environ d'environ 0.8 il me semble.
Puissance consommée = U X I X 0.8 X 1.7
Comme le couple est quasi proportionnel à l'intensité du courant, on doit même pouvoir réduire la formule a une simple règle de 3.
On est pas dans la grande précision mais ça doit toujours être mieux que les calculs théoriques.
C'est l'avantage d'avoir un ampèremètre visible sur la broche, ça permet de connaitre sa charge en temps réel.
 
J

JieMBe

Compagnon
C'est uniquement sur les machine à courant continu que le courant est presque proportionnel au couple, sur un asynchrone c'est complétement faux. En générale à vide (donc couple nul) le moteur demande la moitié de son courant nominal, et parfois le courant baisse quand le couple augmente:
[div=none][div=none][div=none]
[/div][/div][/div]
Pour mesurer la puissance absorbée par un moteur asynchrone il faut soit un wattmètre triphasé (plutôt cher), soit utiliser la méthode des 2 wattmètres. Déjà ce n'est pas simple, la mesure porte en elle même une certaine incertitude. Comme on fait la différence entre 2 mesures, l'incertitude est doublée.
On obtient donc la différence de puissance par le moteur, l'énergie est ensuite convertie en énergie mécanique, le rendement n'est connue que pour le fonctionnement nominal du moteur, et celui-ci varie selon les points de fonctionnement. Notons aussi que les indications de la plaque à borne sont générique pour une série de moteur, mais qu'il y a forcément une variation dans la série. Il y a donc là une très grande incertitude sur l'énergie mécanique en sortie du moteur.
- L'énergie mécanique est ensuite transmise à la broche par une succession plus ou moins longue de constituants de transmission et de guidage, dont le rendement est soit inconnu, soit connu avec une incertitude assez importante.
- L'énergie mécanique est transmise à la fraise, mais une fraise ne travaille pas en continue, il faut déterminer le nombre de dents en prise en moyenne pour en déduire le couple et donc l'effort moyen, car c'est l'image de celui-ci que l'on va mesurer.
Donc au final, on se retrouve devant une méthode qui coûte cher (appareil de mesure pas commun), qui demande beaucoup d'information, plaque moteur, rendement de la transmission (très rarement connu donc à déterminée), Ø réel de la fraise, largeur de coupe nombre de dents pour au final cela fait faire bien plus de calcul, et donne un résultat pas fiable du tout.
Dans le calcul à partir de la pression spécifique de coupe, les seules hypothèses et donc source d'incertitude est la valeur de la pression spécifique de coupe. C'est des données relativement facile à retrouver, celles du PDF fourni par Aries90 sont très bien. On obtient avec très peu de calcul, un résultat bien plus fiable.
Mais bon chacun fait comme il veut, pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué ?
 
V

vres

Compagnon
holà ! Complétement faux? il ne faut pas exagérer, c'est toujours facile de dire dire que les autres ont tords. Enfin merci pour ta glorieuse démonstration. Je ne vois ce que ma méthode a de compliqué par rapport a la méthode théorique, comme je l'ai dit, c'est une approximation donc pas de quoi s'exciter non?
 
V

vres

Compagnon
JieMBe a dit:
il faut déterminer le nombre de dents en prise en moyenne pour en déduire le couple et donc l'effort moyen, car c'est l'image de celui-ci que l'on va mesurer.
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tu peux m'explique ce que vient faire le nombre de dents dans cette méthode? On ne cherche pas le couple par dents il me semble.
 
J

JieMBe

Compagnon
CNCSERV a dit:
tu peux m'explique ce que vient faire le nombre de dents dans cette méthode? On ne cherche pas le couple par dents il me semble.
Cliquez pour agrandir...
Aries90 cherche l'effort de coupe, avec ta méthode tu va obtenir l'image de l'effort moyen, mais si la fraise n'est en contact avec la pièce que la moitié du temps, l'effort de coupe est le double de ce que tu calculerais en omettant ce critère.
CNCSERV a dit:
Je ne vois ce que ma méthode a de compliqué par rapport a la méthode théorique
Cliquez pour agrandir...
Elle de plus compliqué par ce que d'un coté :
- il faut la mettre en œuvre sur la machine,il faut configurer le variateur pour afficher le courant moteur, et pouvoir le lire pendant l'usinage, il faut se renseigner sur le moteur, la transmission, faire le calcul de la puissance du moteur à vide et lors de l'usinage (avec comme hypothèse que le rendement et le cos phi restent constants ce qui est faux), faire la différence et appliquer des coefficients pour tenir compte du rendement du moteur et de la chaîne cinématique. Puis faire le calcul du nombre de dents moyen en prise, calculer la vitesse de coupe en fonction de la vitesse du moteur et du Ø de la fraise pour au final obtenir l'effort comme étant la puissance absorbée à la broche divisé par le produit de Vc et du nombre de dents moyen en prise.
- de l'autre coté, tu recherches le coefficient spécifique de coupe en fonction du matériau, tu le corriges selon l'épaisseur du copeau, et éventuellement selon l'angle de coupe, et tu appliques F=Ps*fz*Ap et éventuellement voir si il y a plus d'une dent en prise.

J'ai pratiqué les deux méthodes dans le cadre de formation d'élèves ingénieurs à l'usinage, je peux t'assurer qu'il n'y a pas photo en terme de temps passé, comme en terme de validité du résultat.
 
V

vres

Compagnon
Pour la puissance consommée par le moteur je me suis effectivement planté mais tu peux facilement contourner le problème en mesurant le courant consommé par le variateur, plus de déphasage, et la tension est fixe. Pas besoin de 2 wattmètres.
il faut juste que ampèremètre sache mesurer correctement un courant pas forcement sinusoïdal en amont de redresseur.

Tu fait de ta théorie avec tes élèves, c'est très bien mais dans la pratique il peut y avoir de grosse différence entre 2 fournisseurs de fraises, le degré d'usure de la fraise, la stratégie d'usinage, en évidement de poche la fraise est pleine matière en début de contour, dégagement des copeaux en détourage en fonction de la profondeur de passe, rigidité de la machine, concentricité des pinces etc... Etc..

Si tu calcules le couple fourni par la la broche de manière électrotechnique, le nombre de dents a mon avis n'est pris en compte dans aucune formule.
 
Dernière édition:
J

JieMBe

Compagnon
C'est peut être plus facile avec un variateur monophasé, mais lui aussi génère un déphasage (cos phi =?), et on connaît encore moins son rendement. Cela ajoute donc encore un facteur d'incertitude.
CNCSERV a dit:
il faut juste que ampèremètre sache mesurer correctement un courant pas forcement sinusoïdal en amont de redresseur.
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Si tu as un wattmètre true RMS tu peux effectivement mesurer la puissance électrique en amont du variateur. Mais tout le monde n'a pas cela, et cela n'empêche que l'on ignore le rendement du variateur ni si celui-ci est constant en fonction de la charge.
On ne le fait surtout pas en fraisage, c'est bien trop complexe en pratique, on le fait en tournage et en perçage. Et effectivement on peut constater des différences selon les outils, mais en fin de compte il y a assez peu d'écart. Là ou en voit le plus c'est en mesurant l'effort de pénétration en perçage selon le type d’affûtage du forêt, cela peut aller du simple au triple, par contre le couple et la puissance nécessaire ne varie que très peu.
CNCSERV a dit:
Si tu calcules le couple fourni par la la broche de manière électrotechnique, le nombre de dents a mon avis n'est pris en compte dans aucune formule.
Cliquez pour agrandir...
Mais bien sûr que si il faut le prendre en compte, sauf si tu as toujours une et une seule dents en prise. Sinon tu vas juste obtenir un effort moyen, et ce n'est pas cela que l'on recherche, mais l'effort maxi. Par contre si tu veux juste évaluer la puissance nécessaire cela ne sert à rien, mais ton résultat ne sera valable que pour les conditions de l'usinage réalisé.
 
V

vres

Compagnon
JieMBe a dit:
C'est peut être plus facile avec un variateur monophasé, mais lui aussi génère un déphasage (cos phi =?),
Cliquez pour agrandir...
L'alimentation d'un variateur passe par un redresseur et un bus en continu, donc pas de déphasage.

C'est vrai que l'on est la section fraisage et non CNC ce qui peut changer la façon de voir les choses.
 
Dernière édition:
V

vres

Compagnon
JieMBe a dit:
Mais bien sûr que si il faut le prendre en compte, sauf si tu as toujours une et une seule dents en prise.
Cliquez pour agrandir...
Comme le l'ai bien indique l'effort dépend du couple et du diamètre de la fraise, après si cet effort et reparti sur une ou plusieurs dents je ne vois pas trop ce que çà change mais tu as probablement raison.
 
A

Aries90

Nouveau
Merci pour vos réponses mais je voulais juste savoir si la méthode que j'utilisais était la bonne (comme la remit kiki86, 3ème méthode).
Je ne veux pas d'une méthode compliquée, je veux juste savoir si ma bride et mes broches vont supporter les efforts de la fraise.
Désolé de vouloir être simpliste mais vous partez un peu trop loin, enfin ce n'est que mon avis!
 
R

R.2087

Compagnon
salut !!


wep mais là, c'est de ta faute !!!!
fallait pas poser ce genre de question ici!!!

fallait juste expliqué ce que tu voulais faire le plus simplement du monde...
...et encore, ya du monde qui aurait compliqué la chose ....

avec les "théoriciens" que nous avons ici et chacun y met soit son grain de sel, soit sa pierre à l’édifice, on va en bouffé jusque fin d'année si un modo ne pense pas à fermer le post



pour finir, j'ai eu le même souci que toi, il y a quelques années et point de calculs savants pour savoir si mon montage tiendra le choc par rapport à la fraise employée et à la puissance de la bécane; suis partis d'une idée de montage et au fur et à mesure de l'avancement, ben soit je renforçais le montage et je pouvais augmenté la vitesse d'avance, soit je revoyais le montage pour pouvoir optimiser le travail ....
faut dire, que je ne travaillais pas dans une entreprise de production mais de maintenance et l'on faisait très peu de série et en très petites quantités...

je pense que tout cela est vrai que pour des entreprises qui travaillent la grande série et donc optimisent leur rendement !!!
mais pour les TPE et autres artisans et encore moins pour les amateurs que nous sommes, ça n'a pas lieu de se casser la tête ni de se faire une entorse au cerveau ...

bref, le principal c'est que tu as trouvé une solution à ton problème grâce à nos p'tits gars des B.E du forum ...


A +++++++++++++++
 
P

philippe2

Compagnon
Bonjour et re sur ce fil de discussion,

Il faut savoir le but de l'exercice. S'il s'agit de dimensionner :
1/ en effort de rupture d'un système de bridage. Je crois que la question est celle-ci tout en pensant que ce n'est pas la bonne.
2/ en raideur pour ne pas amplifier, entretenir ou générer des phénomènes de vibrations préjudiciables à la précision de l'usinage. Je pense que c'est la bonne question, car c'est le premier inconvénient rencontré en pratique. Mais là l'approche théorique est beaucoup plus complexe.

Bien cordialement,

Oui.
 
A

Aries90

Nouveau
Bonjour,

Oui c'est vrai j'aurais dû mieux poser le problème mais je ne m'attendais pas à autant d’engouement! lol
j'ai aussi pensé aux vibrations mais je n'ai vraiment pas le temps et les capacités pour ça. J'ai pu choisir les matériaux de mon montage pour atténuer celles-ci, c'est tous ce que je peux faire.

Merci à tous pour vos aides,

Cordialement
 
P

philippe2

Compagnon
Bonjour,

Pour l'engouement c'est une des qualités de ce forum.
De ce que j'ai compris il s'agit de dimensionner le bridage en fonction de l'effort de fraisage supposé constant mais à définir (ce qui reste la question posée. Je pense que dans cette hypothèse simplificatrice mais respectable, il n'est pas nécessaire d'aller chercher des théories savantes. La limite des efforts tangentiels qui peuvent éjecter la pièce est donnée par celle du moteur, et bien sûr des rapports d'entrainement. Il faudrait savoir le couple maxi que le moteur peut développer, et des rapports de réduction qui vont multiplier ce couple. Ainsi que le diamètre supposé de la fraise, ce qui donnera un effort tangenciel). Donc à dimensionner :
Les forces de placage des brides en fonction du coefficient d'adhérence à définir si le système n'a pas de butée positive.
Leur justification de dimensionnement type modèle poutre pour les brides, ou les butées positives qui sont aussi des poutres.

Si je résume et reformule pour être sûr d'avoir bien compris, le résultat attendu est celui d'un simple exercice scolaire "pas idiot" mettant en œuvre de façon simplificatrice les connaissances acquise dans le cadre d'une formation en mécanique.

Bien cordialement,
 
K

kiki86

Compagnon
re
mais si le moteur a une puissance trop faible : il cale
j'ai l'impression que le problème est pris a l’envers
effort de coupe .....effort bridage......
.
. puissance moteur
il faut remonter la chaine cinématique pièce vers moteur
de toutes les façons la question posée correspond a l'effort de bridage pour contrebalancer l’effort de coupe
si j'ai bien tout compris
enfin c'est juste mon avis
 
J

JieMBe

Compagnon
kiki86 a dit:
de toutes les façons la question posée correspond a l'effort de bridage pour contrebalancer l’effort de coupe
si j'ai bien tout compris
Cliquez pour agrandir...

C'est comme cela aussi que je l'ai compris. C'est plus simple à comprendre en lisant le sujet de la demande initiale: Comme la fraise tourne dans le sens horaire, les efforts de coupe qu'elle génère ont tendance à soulever la pièce. Il faut vérifier que l'effort de placage des brides soit supérieur à la composante verticale de celle des efforts de coupe. Il faut donc déterminer l'effort de coupe, et le calcul pour l'obtenir n'a rien de savant c'est quelque chose de très classique dans l'usinage.
 
K

kiki86

Compagnon
re
enfin
tu as raison la fraise tourne dans le sens horaire
suivant ton sens de travail "avalant ou opposition" tu plaque la pièce sur le montage ou tu la met sur orbite
 
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