Conception Tour conventionnel semi-automatique

[Phil_Mop]

Bonjour à tous,

Après pas mal de recherche sur de petit tour qui pourrait me satisfaire je n'ai pu trouver mon choix. Je me lance donc dans la conception d'un tour conventionnel semi-automatique.

Pourquoi semi-auto?? Je vous fais un petit cahier des charges vous allez vite comprendre !

[glow=red]CDC:[/glow]

Caractéristique mécanique:
-Entrepointe: 600mm
-Ømax pièce à usiner: Ø120mm
-Précision souhaitée: 0.05mm (je suis résonnable )
-Matières usinées: Plastique, Aluminium, Acier (on va rester dans du standars E24,XC38,A60... , Inox 304, 316).
-Passe maxi souhaitée: 2mm dans de l'acier! et sans broncher siouplé! (un peux de piment dans l'histoire quand même!)
-Ra moyen souhaité: 3.2
-Vitesse de coupe moyenne: 300m/min

Caractéristique technique:
-Vitesse de rotation du mandrin maxi: 3000 à 4000 tr/min.
|---Piloté par moteur brushless ou pas à pas + variateur lexium (schneider)
-Avance automatique
|---Pilotée par moteur brushless ou pas à pas (très certainement le pas à pas au vue des faibles vitesses demandées et du coût d'un brushless surtout!).
-Codeur sur l'axe des avances (le voici le semi automatique)
|---Le codeur me servira à augmenter la vitesse du mandrin suivant la position de mon outil pendant l'usinage et de manière automatique.

Automatisme:
-Visu/Pupitre de commande pour prise de référence outil/Vitesse d'avance suivant matière et suivant filetage.
|---Ecran tactile 320*240px (j'espère que sa suffira)

Le reste:
-Pas vraiment de restriction de budget. (il ne vaux mieu pas en avoir....), mais ne pas chercher le plus cher parqu'il est plus cher!
-Tour compact! (la sa va criser...j'en vois beaucoup dire qu'il nous faut du poid pour éviter les vibrations gloups)
|---Capable de rentrer dans une camionette, grosso modo le parfait tour pour un monteur/ajusteur qui s'emmerde sur chantier à fixer de la tôle bleu avec des entretoise au dimensions variables sur des ridelles de convoyeurs! (exemple!)
-230V monophasé O-BLI-GA-TOIRE!
-Tour DESIGN! (optionnel cela dit )

J'oublie très certainement pas mal de caractéristiques mais j'y reviendrai en éditant le post.

Avant que je n'entame la conception j'ai une flopé de questions:

-Quels mandrin prendre? des plans? du 3D ?
-Il me faudra certainement un faux plateau, marque? plans? 3D?
-Quel couple pour mon mandrin sachant que la pièce peut faire Ø120? J'ai vue quelque logiciel qui les calcules mais j'aurai aimer avoir l'avis d'un tourneur.
-Vis mère en vis trapézoidale? Bien pas bien?
-Queue d'arronde ou guidage par arbres?

En vous remerciant d'avance,
Bien à vous.

 

[ATV325]

bonsoir, je pense que vous avez du pain sur la planche
vous avez écrit : passe minimale 2 mm, ce qui est déjà ambitieux dans de l'acier mais le "minimale" m'intrigue, le maximal est de combien ?
2 mm, 3 à 4.000 tr/min, avez vous calculer la puissance électrique nécessaire, c'est déjà conséquent alors que vous souhaitez le 220 v.

 

[Phil_Mop]

Autent pour moi, j'ai rectifié. Je souhaite effectuer des passes de 2mm dans une certaine aisance dans de l'acier. Mais c'est un maximum et non un minimum comme j'ai pu le mettre. Toutes mes excuses.

Ensuite l'une des particularité du brushless c'est qu'il tourne très vite en gardant une courbre de couple constant (à basse comme à grande vitesse), les moteurs "raisonnablement" peut couteux en monophasé chez schneider développe 1.1N.m de 0 à 6000 voir 8000tr/min pour certain, accouplé à un réducteur 1:2 on double le couple se qui, il me semble, est suffisament élevé. (mais j'attend vos avis)

Le variateur lexium 32 (c'est pas donné par contre) en monophasé peut débiter une puissance de 1.6Kw au moteur.

 

[ATV325]

pour une passe de 2 mm dans de l'acier comme vous l'indiquer, il faut environ 4,5 Kw à la broche.

au niveau vitesse avec 3000 tr/min vous avez déjà ce qu'il faut pour les usages courants.

 

[moissan]

4,5kw pour 2mm de passe ? mon vieux tour prehistorique fait des miracle ... avec un moteur de 1ch et sa transmission a courroie il prend des passe de 5mm dans l'acier facilement ... et même plus

l'emco unimat 3 et un moteur de machine a laver prend 2mm dans l'acier ... avec son moteur et ses courroie en joint torique d'origine ça patinait rien qu'en voyant arriver la piece a faire

mais je vois quand même la difference : j'en suis a l'acier rapide : ça coupe bien et ça marche a vitesse moderé donc il n'y a pas besoin de grosse puissance

 

[ATV325]

moissan, relisez tout avant de répondre, votre tour il fait cela à quelle vitesse

après c'est une question de temps d'usinage ... et d'état de surface

 

[Alex42]

Bonsoir
des passes de 5mm minimum dans l'acier ( n'importe lequel ) avec un moteur de broche de 1cv, je ne suis malheureusement pas assez qualifié pour calculer si c'est possible ( bien qu'avec une avance ultra lente, c'est forcement possible ), mais j'aimerai bien voir ça.

 

[fjackson52]

Bonsoir,

Comment calculez vous la puissance absorbée sans connaître le diamètre de la pièce à usiner?

Cordialement

Jacques

 

[ATV325]

fjackson, j'ai tout simplement pris les hypothèse maximum de notre collègue 2 mm de profondeur de passe, 120 mm de diamètre.

alex, sur le papier ça passe mais à vitesse très lente, inférieure à 50 tr/min et comme vous le dites avance lente sinon ça décroche.

 

[Alex42]

Même sur un petit diamètre, ça me semble énorme ,je serai curieux de le voir usiner, j'attend la réponse de moissan.

 

[fjackson52]

Bonsoir,

Si je me souvient bien, pour calculer la puissance du moteur, c'est une formule qui tient compte de la matière (dureté) à usiner ainsi que le volume de matière enlevée par unité de temps ( cm³/min., en d'autres termes, tours/min., diamètre de la pièce, profondeur de passe, et valeur de l'avance).
J'ai cette formule quelque part dans un bouquin.

Cordialement

Jacques

 

[moissan]

la puissance ne depand pas du diametre

puissance = force x vitesse

mais vitesse lineaire , pas vitesse en tour/minute

avec mes outil en acier rapide dans la ferraile je suis toujours a la même vitesse lineaire de 20 m/mn quel que soit le diametre

si le diametre est de 120mm il faut une vitesse de rotation de
1000 Vc / pi D = 1000 20 / pi 120 = 53 t/mn

c'est la qu'on voit que le variateur de vitesse electronique ne peut rien ! il faut absolument un bon reducteur a engrenage ou a courroie ( ou les 2 )

avec mon vieux tour ça usine les grand diametre a 10 t/mn si il faut

et encore quand je l'ai acheté j'ai modifié les poulie car les poulie avaient été choisie a une epoque ou l'on utilisait encore les outil en acier au carbone qui devait tourner encore plus lentement que l'acier rapide

je peut aussi utiliser des outil carbure , mais le manque de puissance m'oblige a prendre des passe plus faible et le travail n'avance pas plus vite ... quand je prend une passe de 5mm a l'acier rapide , je met l'avance automatique , la buté automatique qui debraye l'avance , et je peux aller faire autre chose pendant que ça tourne tout seul

si je fais a l'outil carbure il faut faire plus de passe et ça demande plus de travail

 

[fjackson52]

Bonsoir moissan,

D'accord que c'est la vitesse linéaire l'unité la plus appropriée mais V(m/s)= pi x diamètre x N(tours/min)/60. Donc indirectement V dépend du diamètre et des tours/min.

Cordialement

Jacques

 

[ATV325]

fjackson c'est cela, à part que le diamètre n'intervient pas dans la formule directement. C'est la section du copeau qui est déterminante pour la puissance absorbée.

Vous avez peut être lu cela dans un livre de Nadreau, Métral, Chevalier où Goupil pour n' en citer quelques uns.

Edit : j'ai posté en même temps que vous répondiez

 

[moissan]

pour un type d'outil donné on doit toujours rester en dessous de sa vitesse lineaire maximum ... tant qu'on a une bonne boite de vitesse ou les bonne poulie , et qu'on reste proche de la bonne vitesse , la puissance ne depand que de la grosseur du copeaux

... atv a repondu avant moi ... on est d'accord ...

 

[Labadie]

Bonsoir
Donc ce n'est pas forcément la profondeur de passe, si on a un outil à charioter coudé à 45°? C'est bien la largeur du copeau qui entre en jeu?
RL
Là ça devient intéressant

 

[ATV325]

la forme de l'outil n'y change rien Labadie, ce que vous appelez largeur du copeau c'est la profondeur de passe l'autre dimension étant donné par l'avance.

je veux bien vous expliquer en détail mais on part complètement hors sujet et je ne voudrais pas que le sujet inital soit noyé

 

[Alex42]

la puissance ne depand pas du diametre

puissance = force x vitesse

mais vitesse lineaire , pas vitesse en tour/minute

avec mes outil en acier rapide dans la ferraile je suis toujours a la même vitesse lineaire de 20 m/mn quel que soit le diametre

d'accord pour la vitesse de coupe, mais la puissancre de la broche ?
Puissance ( W ) = couple ( Nm ) x vitesse de rotation ( rad/s )
si j'augmente l'avance ou la passe, j'augmente la section du copeau, donc la force nécessaire à la coupe.
Coupe = force x rayon
donc il faut une plus forte puissance à la broche pour :
- une plus grande avance
- une plus grosse passe
- un plus grand diamètre de la pièce
EDIT : pour une vitesse de broche donnée pour la bonne vitesse de coupe

 

[ATV325]

tout à fait d'accord Alex, le seul paramètre fixe dans un usinage c'est la dureté de la matière

 

[moissan]

on peut aussi dire que puissance = couple x vitesse de rotation

mais comme couple = force x diametre

et vitesse de rotation = vitesse lineaire / diametre

on retombe sur puissance = force x diametre / vitesse lineaire / diametre

et le diametre disparait

les puriste vont chercher un pi ... c'est que puissance = couple X vitesse marche avec vitesse en radian par seconde ... pour mettre en tour seconde il faut un 2 pi

et couple = force = rayon

et vitesse de rotation en tour/seconde = vitesse lineaire / pi diametre

il faut donc ecrire plus de detail mais le resultat est le même

 

[Alex42]

C'est pas tout à fait juste, c'est pourquoi j'ai pas compris tout de suite.

mais comme couple = force x diametre

Non, couple = force x rayon

et vitesse de rotation = vitesse lineaire / diametre

Non, vitesse de rotation = vitesse linéaire / rayon
Mais on a bien à la sortie :
puissance = couple------------ x vitesse de rotation
------------= ( force x rayon ) x ( vitesse linéaire / rayon )
------------= force x vitesse linéaire


C'est vrai que puisqu'on utilise le Ø pour calculer la vitesse de coupe, on a plus à le prendre en compte pour calculer la puissance avec cette relation, mais faut pas dire qu'il ne rentre pas en compte.

 

[ATV325]

un exemple concret est peut être plus parlant

pour un acier XC38 on a une pression spécifique de coupe kc = 2100 N/mm².
on choisit les conditions de coupe suivantes : ap = 1 mm, f = 0.3, Vc = 300 m/mn avec une plaquette carbure

f : avance en mm par tour
Pp : profondeur de passe en mm
F est en N

La formule de la puissance devient en respectant les unités :

Vc en m/mn donc 60 pour transformer les minutes en secondes et 1000 pour transformer les watts en kilowatts.

P = Kc * f * Pp / (60 * 1000)
= 2100 * 0,3 * 1,0 * 300
= 3.15 Kw.

 

[Labadie]

Oui, tout est là. Voir la pièce jointe 694_11_Efforts_de_coupe_et_puissances[1].pdf
Donc mon premier post était une ânerie, meaculpa.
RL

 

[moissan]

merci pour le calcul !

avec acier rapide en passant de 300 a 20 m/mn la puissance passe de 3kW a 200W

ca donne la possibilité de prendre plus de passe

et je ne sait pas exactement pourquoi avec le carbure on a tendance a prendre des faible passe et des grosse avance

avec l'acier rapide on prend plutot des grosse passe et des faibles avance

 

[ATV325]

moissan avec le carbure, la pression sur l'outil diminue. Il y a aussi le fait qu'en dessous d'une certaine vitesse de coupe on augmente le risque de broutage on ne peut pas en pratique passer de 300 à 20 m / min.

labadie, il est bien clair ce document, ce qui m'étonne par contre c'est que ça fasse partie du programme de 1 ere année de BTS

 

[moissan]

le but de mon message sur l'utilisation de l'acier rapide n'est pas de pretendre a une superiorité de l'acier rapide ... bien sur ça permet de prendre de plus grosse passe , mais le travail avance quand même moins vite !

le but et simplement de rappeler que dans la conception d'un tour il ne faut pas oublier une bonne boite de vitesse avec des vitesse assez lente ... ce que peut oublier quelqu'un qui ne connait que le carbure

 

[Phil_Mop]

Justement, je souhaite m'affranchir de toutes pignonneries, c'est pour cela que j'utilise le brushless, avec mon travail je peux m'en procurer "facilement".

Je vois que vous avez tous l'habitude d'utiliser des moteurs asychrones, vous parlez en puissance mais du côté brushless ont préfères parler directement de couple et non de puissance.

J'avais pensé, plutôt que de réaliser une monticule de calcul, de réaliser une expérience de façon "empirique". Prendre un tour de gabarit moyen capable de réaliser des passes de 2mm dans de l'acier Ø120 pour un Ra de 3.2 en avance automatique, noter le couple nominal du moteur du tour, noter également la réduction, puis enfin déterminer grace à sa le couple dont j'aurai besoin pour réaliser la même chose avec un moteur brushless.
Y'aurai t'il une bonne âme pour me donner cette information?

Cordialement.

 

[ATV325]

on va essayer de trouver l'information pour pas que vous ayez à réinventer la roue

il y a certainement des spécialistes de l'électricité qui vont pouvoir vous éclairer ...

 

[Phil_Mop]

Merci bien, j'ai pu voir que pas mal de professionnel se casse la tête sur cette question du dimensionnement moteur, le proxxon PD360 par exemple été sous dimensionné (corrigé depuis par le PD400).

L'entreprise ou je travaille possède un compte chez Rohm, est ce une bonne marque pour les mandrins faux plateau etc...?

 

[moissan]

asynchrone ou brushless c'est toujours le couple qui est constant sur le bas de la gamme de vitesse ... il n'y a qu'en haut de la gamme que le couple diminue pour faire une puissance constante

donc quelle que soit la tecnique du moteur , pour elargir la gamme de vitesse il faut augmenter le poid du moteur

mettre un très gros moteur pour se passer de boite de vitesse mecanique peut se justifier sur les grosse machine a commande numerique : ainsi la vitesse est variable sur toute la gamme par la CNC

mais ton projet de machine doit etre legere : il me parait utile d'avoir quelques vitesse mecanique pour se contenter d'un moteur plus leger

la technique actuelle donne d'autres possibilité que les grosse boite de vitesse en fonte : par example courroie cranté , plus encombrant que les engrenage , mais plus leger et plus facile a construire

avec les engrenages , quand on regarde les machine classique de 1960 , il ne faut pas oublier que les engrenage sont souvent en acier assez moyen , pas du tout la haute resistance des boite de vitesse automobile : avec des engrenage a haute resistance , les boites de vitesse deviennent minuscules