Conseil roulement broche Toolmaster

ETI · 5 Mar 2018

Bonjour à tous
Une fois de plus je sollicite vos conseils.
La broche SA40 de ma fraiseuse Toolmaster (broche dans un fourreau sensitif de 98mm de diamètre) est guidée par deux roulements à contacts obliques sur le nez, et un roulement ordinaire 6009 en haut du fourreau (voir plan).
On voit sur le plan que la cage extérieure du 6009 n'est pas immobilisée en translation, pour probablement permettre la dilatation axiale de la broche, la portée est même largement dimensionnée en profondeur, et la cage n'en n'occupe que la moitié environ.
Je me suis aperçu tout à fait par hasard en ayant déposé le fourreau et en tournant la broche à la main, que la cage extérieure du 6009 tournait "au ralenti" dans son logement, entrainée par le mouvement du roulement, l'ajustement étant glissant.
J'ai démonté la broche, on ne voit pas d'usure sur la portée dans le fourreau, mais ça fait la même chose avec un roulement neuf, et ce qui est bizarre, le roulement peut se déplacer à la main sur toute la longueur de la portée, il n'y a pas eu d’usure particulière à l'endroit ou se trouve la cage, on dirait que la côte à été loupée à l'usinage ! (c'est glissant, mais il n'y a pas de jeu perceptible)

Bref, que faire ? la seule idée que j'ai c'est de mettre une vis de pression sans tête dans l’épaisseur du fourreau, qui à cet endroit fait 11mm, en intercalant un martyr un peu élastique (plastique...) sous la vis pour freiner en rotation la cage, sans empêcher un petit déplacement axial du à la dilatation.
Je me dis, mais peut être à tord, qu'un collage risque de céder sous la dilatation, ou trop contraindre le roulement.

Jim974 · 5 Mar 2018

Bonjour,
-Tu pourrais essayer de mettre un petit bout de papier entre la cage exterieure du roulement et l'alésage?
Dans les montages tournant, le roulement doit etre monté gras dans la partie fixe (ici le fourreau) et serré sur la partie tournante (ici la broche)
Donc le montage me parait pas mal, il y a a mon sens un poil de tolerance en plus mais pas si grave...

-Ou alors tu colles la cage exterieur du roulement au "scelbloc" (colle anaérobie pour roulements dans les alésages) en faisant TRES attention de pas en mettre trop et que ca coule dans le roulement ou dans le mecanisme en dessous....
a++ Jim

ETI · 7 Mar 2018

Un petit up si quelqu'un a une idée.

jetpack2013 · 7 Mar 2018

non pas d'autre idée le collage de la cage exterieure me parait etre ta seule solution

BRICO 63 · 7 Mar 2018

Bonjour

Est-ce qu'il ne serait pas possible de mettre un ressort qui appuierait sur la bague extérieure du roulement?

@+Daniel

ETI · 7 Mar 2018

@jetpack2013 : le collage, c'est possible de redémontrer ultérieurement sans chauffer ? Et la dilatation de la broche ?
@BRICO 63 : C'est un peu l'idée de ma vis de pression, avec intercalé entre la vis et la bague un matériau un peu élastique.

jetpack2013 · 7 Mar 2018

je pense que selon le produit que tu utilise oui tu doit pouvoir demonter sans chauffer il doit exister un produit adapté ,le roulement vas suivre pour ton diametre et la temperature de fonctionnement de la broche tu ne doit pas avoir assez pour detruire le joint de colle ,de plus vu que la bague interieure n'est pas serrée sur la broche elle pourras se dilater comme elle veut sans consequences sur le roulement ou son collage pour finir les tolerances de jeu axiale pour ce genre de roulement te permettent un peu de dilatation sans consequences pour le roulement (pour les series normales ,c3 etc c'est une autre affaire !)
sinon (pas taper !) j'ai deja collé des roulements au sika fc 11 evidement il faut qu'il y ait un peu de jeu ,ça reste souple et c'est par contre tres solide et tres chiant a demonter ! mais ça marche !

MIC_83 · 9 Mar 2018

Bonsoir à tous et toutes,

ETI, ton roulement est bien immobilisé en translation par la cage intérieure sur la broche si on se réfère au plan de montage (deux entretoises et un circlips, non ?).
Normalement, la cage extérieure devrait être monté "glissant juste ou légèrement serré et je reste étonné que ce soit un roulement "ordinaire" à cet endroit.
La cage extérieure ne devrait pas tourner mais tu devrais nous montrer le reste de "l'empilage" au dessus (système d'entrainement) et bas de broche.
Peut être était-il prévu une entretoise épaulée pour venir immobiliser la cage extérieure avec serrage par dessus.
Dans ce cas, un épaulement devrait permettre un appui de la cage extérieure dans le fourreau coté intérieur, il semble y avoir une différence de diamètre dans le fourreau.

Au plaisir de te lire.
Bien cordialement
Michel

Charly 57 · 9 Mar 2018

Bonsoir

Le montage doit être glissant. Il est glissant, peut être un tout petit peu trop à froid.
Tu as démonté et aucun signe de détérioration !!!
Tu as démonté et aucun jeu perceptible !!!

Il n'y a aucun effort sur ce roulement vu les bras de levier par rapport aux roulement du bas. C'est juste pour positionner l'arbre dans l'axe de la broche.
Moi, je ne ferai rien que remonter à l'identique.

ETI · 10 Mar 2018

@MIC_83 : Oui la bague intérieure est bien bloqué axialement par les deux entretoises, l'épaulement sur l'arbre et le circlips. Elle est montée serré sur l'arbre.
La bague extérieure est complétement libre axialement et devrait, comme tu le dis être montée légèrement serrée dans le fourreau.

@Charly 57 : Il y a du jeu entre la bague extérieure et le fourreau, le roulement neuf peut être mis à la main dans le fourreau, c'est du "glissant lâche" et c'est la le problème : quand la broche tourne, la cage extérieure est entrainée au ralenti, c'est quand même pas normal !!et ça risque d'user la portée du fourreau à la longue.
C'est vrai que ce roulement ne sert qu'a completer le centrage de l'arbre de la broche dans le fourreau et reprendre les efforts de l'arbre cannelé d'entrainement

Le vieux roulement accroche un peu, il y a peut être eu une cochonnerie qui est tombée de plus haut, qui a grippé un peu le roulement pendant un moment et forcé la bague extérieure à tourner et ça a pris un peu de jeu : pas beaucoup, si j'interpose un papier à cigarette entre le fourreau et la bague, ça commence à coincer,donc le jeu doit être de 1 ou 2 centièmes.

J'ai pris un roulement neuf étanche (2RS) pour éviter que des impureté le traverse et tombent vers les roulements de précision à contact oblique du nez de broche.

Charly 57 · 10 Mar 2018

Bonjour

Tu dis que ça risque d'user ... oui il y a risque mais quantifie le risque.
Pour çà il faut quand même des efforts qui à mon avis ne sont pas là. Tu as démonté et t'as rien vu, pas de trace d'usure alors ....

Tu dis que c'est pas normal que ça tourne .... dans quel livre tu as lu çà ??
Certaines bagues portent sur du clinquant gaufré.
Moi je dis que ça doit être glissant et c'est glissant.

Tu fais comme tu veux mais si tu bloques cette bague, tu tues le roulement .
C'est ta broche ....

R.2087 · 10 Mar 2018

salut l'ami

perso, j'aurai tendance à penser comme l'ami Charly57...
ce roulement ne sert, à mon sens, que pour garder l'alignement du fourreau...
de toute façon, un roulement se monte serrant sur la partie tournante et glissant juste sur la partie non tournante
à moins, qu'il y ai 5/10e de jeu, faut le laisser comme ça....

d’ailleurs, à grande vitesse ou en charge, ça m'étonnerait que la cage extérieure tourne ..

A++++

Jim974 · 10 Mar 2018

Hello
Je suis de l'avis de R.2087, Jetpack et Charly57.
Soit tu laisses comme ca, soit tu mets une toute petite goutte de colle anaerobie comme je t'ai dit ou un bout de papier a cigarette avant de remettre le roulement.
Ensuite tu testes et il ne devrait y avoir aucun pb.
Tiens nous au courant de ce que tu decides pour ta broches graces aux avis concordant de qualité cités ci dessus.
a++Jim

ETI · 11 Mar 2018

ok je vais me rendre à vos avis, je pense que vous avez plus d’expérience que moi.

@Charly 57 : tu as probablement raison, et c'est vrai qu'on ne voit pas de trace d'usure sur la portée du fourreau, ça a du être conçu pour être glissant assez lâche sur toute la longueur de la portée.
Par contre je ne comprends pas pourquoi tu dis que si je bloquait cette bague exterieure en rotation, je tue le roulement : c'est à cause de la dilatation axiale de la broche qui contraindrait trop le roulement ? (j'aime bien comprendre ce que je fais et pas seulement appliquer des recettes)

Charly 57 · 11 Mar 2018

Bonjour

Oui ETI tu peux voir la chose comme tu le dis. Pense aussi à l'échauffement des bagues de roulement et des billes. C'est très peu mais additionné ça provoque une poussée qui finit par détruire la piste de roulement. Lorsque la bague est glissante, la poussée provoque un petit déplacement de la bague et ça annule la poussée. Si il n'y a pas d'effort, il n'y a pas d'usure donc le roulement a sa durée de vie qui est préservée.

Pour les roulements à rouleaux ou obliques, c'est autre chose. Ne mélangeons pas.

MIC_83 · 11 Mar 2018

Bonjour à tous et toutes,

Pour ma part, sans certitudes aucunes, il faudrait s'assurer du montage dit "glissant juste" en prenant des mesures et en comparant les résultats via la normalisation suivant les diamètres en jeu.
Dans ce cas précis la dilatation espérée n'y changera rien vu que les matériaux employés sont très proches (Acier).

De plus, on peut maintenant se faire une opinion plus précise avec la présentation complète du montage.

Sur le bas de la broche, le montage des roulements à contacts obliques semble en opposition, bien que la représentation sur le dessin reste imprécise, je me fie aux bagues extérieures et une "logique" de montage.
Ce dernier ayant les centres déportés vers l'extérieur présente une grande rigidité et est conçu pour supporter un couple d'entrainement "extérieur".
Ça nécessite une concentricité précise d'un bout à l'autre de la broche.

Le roulement à billes coté entrainement ne fait pas que "centrer" mais reprend une charge radiale du couple demandé.
Cette charge sera plus ou moins importante suivant la position du fourreau et l'emprise de l'arbre d'entrainement cannelé à l'intérieur de la broche.
D’où, l'exigence d'une précision dans l'ajustement de ce roulement dans son logement, hors si jeu radial il y a, les roulements à contacts obliques risquent d'en souffrir à terme.

Voilà pour mes deux cents.

Bien cordialement
Michel

jetpack2013 · 11 Mar 2018

d'accord avec ton propos mic ,maintenant je reste convaincu vu le montage que coller la bague exterieure ne tueras pas le roulement comme dit par charly la bague interieure etant libre je ne voit pas ou cela peut poser probleme , de plus avec un produit qui permette le démontage eventuel et comme le roulement en question est un standard meme si effectivement il s'averait que le collage tue le roulement c'est pas difficile a changer et revenir au montage tout flottant

ETI · 11 Mar 2018

heu...non, la bague intérieure est montée serrée sur l'arbre de la broche.
Quand je parlais de dilatation de la broche, je pensais à la dilatation axiale, sur les 300mm de long.

MIC_83 · 11 Mar 2018

Bonsoir à tous et toutes,

Jet, on est en phase, ce roulement ne doit pas avoir de jeu radial, point et un "collage" devrait suffire.
La description d'ETI : ""De glissant juste plutôt lâche" reste trop "vague" et nécessite des vérifications/mesures pour s'assurer que cet ensemble reste dans les clous !

J'extrapole et accentue le problème : La cage extérieure tourne dans son alésage mais sous efforts = légère flexion de la broche et un très probable blocage intermittent de la cage extérieure avec risques à terme de laminage/déformation du logement.
Là, vu que l'alésage semble à la même cote sur toute sa hauteur, on en est pas là !
Les effets plus bas seraient vu comme des contraintes supplémentaires, hors, les roulements à contacts obliques sont moins apte à encaisser tel que monté (O)!

Pour s'en assurer définitivement se rapprocher du constructeur et de ses préconisations.

ETi, coté dilatation axiale le fourreau et les roulements suivront le mouvement dans quasiment les mêmes proportions.

Amicalement
Michel

Charly 57 · 12 Mar 2018

Bonsoir

Michel

Le fabriquant pourrait nous en dire plus après un bon relevé de côtes.

Excuses moi mais je ne comprends pas la reprise de charge généré par un couple dont tu parles ici :

MIC_83 a dit:
Bonjour à tous et toutes, .....
Le roulement à billes coté entrainement ne fait pas que "centrer" mais reprend une charge radiale du couple demandé.
Cette charge sera plus ou moins importante suivant la position du fourreau et l'emprise de l'arbre d'entrainement cannelé à l'intérieur de la broche.....
Michel

ETI · 12 Mar 2018

La Cincinnati Toolmaster n'est plus fabriquée depuis bien longtemps, et je doute que la maison Cincinnati d'aujourd'hui aie des états d'âme sur les fabrications des années 60 de Cincinnati-Chomienne.
Je ne suis pas équipé pour mesurer des diamètres intérieurs avec précision, et je n'ai qu'un usage amateur de cette vielle machine qui a déjà beaucoup travaillé. Je ne vais pas changer les roulements à contacts obliques de précision, le prix (surement justifié) est exorbitant pour un amateur. Du coup je pense juste caler le roulement pour rendre le montage un peu plus dur, ça ne fatigueras pas les roulements du bas qui sont préchargés par les bagues à 24 kg (d'après les plans).
Merci pour toutes vos réponses, j'apprends beaucoup de choses.

MIC_83 · 13 Mar 2018

Bonjour à tous et toutes,

Charly 57 a dit:
Bonsoir
Michel
Le fabriquant pourrait nous en dire plus après un bon relevé de côtes.
Excuses moi mais je ne comprends pas la reprise de charge généré par un couple dont tu parles ici :

Charly, Regardes le dessin et visualises les centres (au niveau de l'axe de la broche) formés par l'angle de contact des billes.
Là, tu comprends que l'entrainement de la broche se fait hors du champ d'action des roulements à contacts obliques et de l’extrême rigidité que le montage propose au niveau du cône SA40.

Vu la distance du roulement dont il est question, il reprend forcement un effort radial du à une probable flexion/torsion de la broche sous contraintes.
Si ETI peut nous montrer l'ensemble complet de l'entrainement (poulies moteur arbre cannelée, tirant).

Quel est l'intérêt de monter un roulement avec une de ses cages totalement libre à ce niveau ?

Bien cordialement
Michel

ETI · 13 Mar 2018

Merci à ceux qui prennent le temps de décortiquer ce montage.
Les plans de la tête de la toolmaster sont disponibles en haute définition sur la documentation du forum ICI (merci DIYaddict !) Ils sont de grandes dimensions, je ne peux pas les mettre sur ce post.

Charly 57 · 13 Mar 2018

Bonjour

OK Michel tu as raison il y a un effort radial sur le roulement simple.
Est ce bien comme çà que je dois voire la chose ?
Il y a un effort résultant sur le roulement à bille simple (à gauche) qui est le reste de l'effort non encaissé par les roulements obliques (de droite) minoré d'un coefficient de bras de levier entre "bout de fraise - centre roulements" et "centre roulements - roulement à bille simple" .
("centre roulements" est pour moi le point autour duquel a tendance à pivoter la broche lorsqu'elle est sous contrainte, pour appuyer les billes sur le chemin de roulement externe des roulements obliques. Géométriquement, c'est un peu le centre pivot)

kiki86 · 13 Mar 2018

bonjour
un point de colle suffira
a mon avis l'alésage de broche et "trop"grand la bague doit seulement glisser
j'ai eu ce phénomène sur une broche horizontale de CU 4 axes.
la bague extérieure tournait très légèrement et a provoquer de l’oxydation de contact ( technicien SNFA)
la bague a été collée et plus de problème

MIC_83 · 13 Mar 2018

Bonsoir à tous et toutes,

Charly, je viens de colorier les éléments qui nous intéresses.

- En rouge La broche
- En vert : le tirant de broche qui passe au centre de l'arbre cannelé et traverse de part en part le système d'entrainement
- En bleu : l'arbre cannelé solidaire de l'entrainement (gris)
- En gris la partie cannelé du système d'entrainement
- En orange le fourreau de broche

Coté roulements à contacts obliques en oppositions, de part "l'éloignement" des centres vers l'extérieur, on obtient une rigidité maximale.
Sous l'effort coté outil peu de risque que ça fléchisse (pas d'effet "rotule").

Je me référais aux efforts induits par la puissance à passer (rotation) via l'entrainement de l'arbre cannelé.
Les contraintes sur le haut de la broche sont de deux sortes Vrillage et flexion d'autant plus amplifiées quand le fourreau descend.
L'arbre cannelé est fixe et a un jeu fonctionnel pour permettre le déplacement de la broche en rotation sans efforts particuliers.
Dans ces conditions, le haut de la broche doit être guidé précisément pour limiter des contraintes aux roulements du bas.

J'espère avoir été clair.

Bien cordialement
Michel

ETI · 14 Mar 2018

l'arbre cannelé a du jeu dans la pièce grise et la vis à téton empêche qu'il se déboite quand le fourreau descends

Charly 57 · 14 Mar 2018

Bonjour

OK Michel

Voilà en position sortie
Le petit roulement assure l'alignement comme tu le dis "le haut de la broche doit être guidé précisément pour limiter des contraintes aux roulements du bas".

Puisque je cherche un effort radial qui s'appliquerait sur le petit roulement, je vois qu'il peut être contraint radialement par la déformation de l'ensemble fourreau jaune + broche rouge sous l'effet d'un effort transversal ( travail en fraisage et non en perçage). Cet effort radial n'existe que lorsque le fourreau est sorti. En effet, lorsque le fourreau est rentré, cet effort radial est repris au niveau des deux roulements du bas par la masse de la tête et ne va pas sur le petit roulement.
tu as donc raison:

MIC_83 a dit:
..... il reprend forcement un effort radial du à une probable flexion/torsion de la broche sous contraintes.
.....Bien cordialement ....Michel

Sur ce dessin, j'ai exagérément sorti le fourreau pour mieux imager.

Je pense que fraiser en ayant descendu le fourreau, c'est pas vraiment le top !!
Il me semble que la descente sensitive est plus pour le perçage , l'alésage, le taraudage, ... enfin les petits travaux qui se font dans l'axe de la broche.

Je ne suis pas un pro alors je peux me tromper

ETI · 14 Mar 2018

Normalement on fraise toujours fourreau rentré et bloqué. Le sensitif ç'est pour perçage/taraudage et la le couple est moindre. (je ne pense pas que cette machine est conçue pour des forets CM4).
La course du fourreau de broche c'est 125mm.

MIC_83 · 14 Mar 2018

Charly 57 a dit:
Bonjour

OK Michel

Voilà en position sortie
Le petit roulement assure l'alignement comme tu le dis "le haut de la broche doit être guidé précisément pour limiter des contraintes aux roulements du bas".

Puisque je cherche un effort radial qui s'appliquerait sur le petit roulement, je vois qu'il peut être contraint radialement par la déformation de l'ensemble fourreau jaune + broche rouge sous l'effet d'un effort transversal ( travail en fraisage et non en perçage). Cet effort radial n'existe que lorsque le fourreau est sorti. En effet, lorsque le fourreau est rentré, cet effort radial est repris au niveau des deux roulements du bas par la masse de la tête et ne va pas sur le petit roulement.
tu as donc raison:

Voir la pièce jointe 391271
Sur ce dessin, j'ai exagérément sorti le fourreau pour mieux imager.

Je pense que fraiser en ayant descendu le fourreau, c'est pas vraiment le top !!
Il me semble que la descente sensitive est plus pour le perçage , l'alésage, le taraudage, ... enfin les petits travaux qui se font dans l'axe de la broche.

Je ne suis pas un pro alors je peux me tromper

Charly, c'est bien car tu as visualisé les effets décrits, amplifiés quand le fourreau est sorti (dans la réalité la course est limité à xmm).

La ou tu sembles buter c'est sur la façon dont l'effort radial est généré.
Toi tu vois un effort radial généré par flexion de l'ensemble fourreau/broche lors de fraisages si j'ai bien compris.
Je ne crois pas à la flexion du fourreau qui est "calibré" pour encaisser les efforts radiaux et axiaux, qu'il soit sorti ou non.

L'effet de torsion/flexion tu l'auras que ce soit en perçage ou en fraisage de part la position de l'entrainement de broche d’où l'existence de ce roulement à cet emplacement précis.
Cette "déformation" est générée par la rotation de la broche et l'effort s'opposant à cette rotation sur l'outil.

Quand j'écris: flexion de la broche, ça se cantonne à quelques centièmes concentrés principalement sur le haut de la broche.
De plus, ETI nous précise que cet arbre cannelé est monté "flottant" par rapport à son entrainement.
Du coup, ce serait presque la Samba dans les cannelures réalisées dans la bague emmanchée dans la broche (en rose) si le roulement avait du jeu ou était absent!

Évidemment on ne fraise pas fourreau sorti mais ça peu arriver en certaines occasions.
Lors des fraisages on bloque également le fourreau.

L'effort que représente un perçage avec de gros forets dans de l'acier est loin d'être négligeable et pourtant ça fait parti du job de ce type de fraiseuse.
ETI, tu te trompes, ces machines permettent bien le perçage en CM4 et suivant les vitesses proposées, d'assez gros forets de 30 à 40mm, idem pour du carottage !
Sur Ma Deckel FP1, je perce à 35mm sans problème (adaptateur SK40/CM4).

Bien cordialement
Michel

Conseil roulement broche Toolmaster

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