Fraiseuse acier conseils conception

  • Auteur de la discussion Djviper16
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franck67

Compagnon
au fait la piece n'est pas finie , il reste des percages a faire ou tu la fixe autrement ?
 
D

Djviper16

Compagnon
Bonjour,

Quelques nouvelles du projet, avec le perçage/taraudage du support de broche. Et l'usinage de la pièce en alu munie de ses aimants, qui fera face au piston du vérin.

IMG_20201005_190503.jpg


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IMG_20201009_170434.jpg




La petite pompe hydraulique qui alimentera le vérin, 150 bars, moteur 24V DC 15A. Je suis en train de cogiter sur le meilleur moyen pour la piloter. Sûrement un circuit à base de mosfet et une solide alim à découpage.
IMG_20201114_150015.jpg
 
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D

Djviper16

Compagnon
Pour la lubrification de la broche, j'hésitais entre plusieurs techniques, notamment le brouillard d'huile ou la lubrification air-huile.
La différence étant que pour le brouillard ce sont des gouttelettes d'huile en suspension dans l'air, ce qui forme une sorte de mélange gazeux, alors que pour une lubrification air-huile l'air ne sert qu'à faire avancer un filet d'huile dans les tuyaux jusqu'aux roulements.
C'est cette dernière solution que j'ai retenu car elle me semble plus simple à mettre en oeuvre, et ne nécessite qu'une pression d'air de l'ordre de 2 à 3 bars.

D'après un document SKF sur la lubrification air-huile :

"Les systèmes de lubrification air-huile conviennent particulièrement pour les applications de haute précision soumises à des vitesses de fonctionnement très élevées et exigeant des basses températures. Pour obtenir des informations au sujet des systèmes de lubrification SKF air+huile, reportez-vous à la section Gestion de la lubrification.

La méthode air-huile (fig. 3) utilise de l'air comprimé pour transporter de très petites quantités d'huile précisément dosées sous forme de gouttelettes à l'intérieur de conduites d'alimentation jusqu'à une buse d'injection qui les applique sur le roulement (fig. 4). Cette méthode de lubrification à quantité minimale permet aux roulements de fonctionner à très grande vitesse avec une température de fonctionnement relativement basse. L'air comprimé sert à refroidir le roulement et produit dans le logement une surpression qui empêche l'entrée de polluants. Comme l'air n'est utilisé que pour transporter l'huile et n'est pas mélangé avec, l'huile reste à l'intérieur du logement. Les systèmes air-huile sont respectueux de l'environnement, à condition que l'huile résiduelle soit mise au rebut de manière adéquate.

1302 0025 - 13383_tcm_12-119412.png

Pour les roulements utilisés dans des ensembles, chaque roulement est lubrifié par un injecteur indépendant. La plupart des conceptions incluent des entretoises spéciales incorporant les buses de pulvérisation d'huile.

Les valeurs indicatives concernant la quantité d'huile à appliquer sur un roulement à billes à contact oblique pour le fonctionnement à grande vitesse peuvent s'obtenir d'après

Q = 1,3 dm

Les valeurs indicatives concernant la quantité d'huile à appliquer sur un roulement à rouleaux cylindriques ou une butée à billes à contact oblique à double effet peuvent s'obtenir d'après

Q_Oil_quantity_tcm_12-132545.png




Qdébit d'huile [mm3/h]
Blargeur du roulement [mm]
ddiamètre d'alésage du roulement [mm]
dmdiamètre moyen du roulement [mm]
= 0,5 (d + D)
q= 1 à 2 pour les roulements à rouleaux cylindriques
= 2 à 5 pour les butées à billes à contact oblique à double effet

Toutefois, il est toujours recommandé de procéder à des essais individuels, afin d'optimiser les conditions.

Chaque modèle de roulement réagit différemment aux changements de quantités d'huile. Par exemple, les roulements à rouleaux sont très sensibles, tandis que pour les roulements à billes, la quantité peut être modifiée de manière significative sans élévation majeure de la température du roulement.

L'intervalle de lubrification est un facteur influant sur l'élévation de la température et sur la fiabilité de la lubrification air-huile, c.-à-d. la durée entre deux mesures du système de lubrification air-huile. En général, l'intervalle de lubrification est déterminé par le débit d'huile généré par chaque injecteur et la quantité d'huile fournie par heure. L'intervalle peut varier d'une minute à une heure et se situe le plus souvent entre 15 et 20 minutes.

Les conduites d'alimentation provenant du système de lubrification mesurent 1 à 5 m de longueur, en fonction de l'intervalle de lubrification. Il convient d'incorporer un filtre empêchant les particules > 5 μm d'atteindre les roulements. La pression d'air doit être de 0,2 à 0,3 MPa, mais doit être augmentée pour les lignes plus longues, afin de compenser la perte de pression dans les conduites.

Pour maintenir une température de fonctionnement la plus basse possible, les conduites doivent pouvoir évacuer tout éventuel excès d'huile du roulement. Avec les arbres horizontaux, il est relativement facile d'installer des conduites d'évacuation de chaque côté des roulements. Pour les arbres verticaux, il faut empêcher que l'huile passant dans les roulements supérieurs n'atteigne les roulements inférieurs qui, autrement, recevraient trop de lubrifiant. L'évacuation, avec un dispositif d'étanchéité, doit être incorporée sous chaque roulement. Un joint efficace doit être également installé sur le nez de la broche pour empêcher le lubrifiant d'atteindre la pièce usinée."


Source : https://www.skf.com/fr/products/sup...ng-selection-process/lubrication/suitable-oil

Ma broche est effectivement pourvue de 4 petits injecteurs en laiton, percés de manière à injecter le mélange directement dans les roulements :
DSC_0309.JPG


Chacun des 4 trous taraudés (visibles sur la photo précédente) que j'ai équipé d'un raccord pneumatique est relié à un injecteur :
IMG_20201117_092048.jpg

IMG_20201117_092036.jpg


Il a fallu créer un passage pour les tuyaux :
IMG_20201115_192658.jpg


IMG_20201115_210408.jpg


Heureusement, les raccords sont orientables ! Ce qui permet d'insérer la broche dans son support sans difficultés :
IMG_20201115_211013.jpg
 
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el patenteux

Compagnon
Que dire devant un si beau travail, appart Félicitation!!
Je ne sais pas si tout est sorti de ton cerveaux mais si c'est le cas je suis vraiment tres admiratif
de ta capacité a concevoir et aussi réaliser des pieces aussi complexes!
Chapeau bas l'ami !!
Bien hate de voir la bete en marche!
 
M

MCrevot

Compagnon
C'est tout simplement magnifique !
Quel remarquable projet, c'est cruel car j'ai consience que jamais je ne parviendrais à approcher un tel résultat ; un grand bravo.

Michel
 
G

gaston48

Compagnon
Du haut niveau ! :smt007
C'est cette dernière solution que j'ai retenu car elle me semble plus simple
Finalement, c'est la même problématique que la lubrification de coupe:
2 Systèmes en concurrence l'un par pulvérisation / brouillard air-huile avec les inconvénients
d'environnement, l'autre par jet d'air chargé de macro gouttelettes.
Il va falloir que tu mettes au point une micropompe volumétrique
 
D

Djviper16

Compagnon
@el patenteux Merci, je puise mon inspiration sur internet qui est ma principale source. Après quand je ne trouve pas de solution technique toute faite alors j'improvise. C'est beaucoup de temps, je conçois, je fabrique, je teste, je change d'avis, je modifie, je refabrique, je reteste... Mais surtout, j'apprends et c'est ça qui me plait.

En statique on voit que le système magnétique agit comme prévu en repoussant le piston du vérin. Il reste encore une inconnue quant aux potentiels courants de Foucault lors des essais dynamiques, comme précédemment évoqué par @CNCSERV.

J'en ai parlé rapidement avec @Titou16 , qui conçoit un banc de puissance utilisant ce principe, et d'après son expérience l'écart entre les aimants serait suffisant pour limiter le phénomène. À confirmer par les essais.

@MCrevot Dit il alors qu'il fabrique un simulateur d'A320 !!! Comme quoi chacun a ses prédispositions.

@gaston48 C'est bien ça, en fait j'ai déjà ma petite idée pour doser avec précision. Pourquoi pas utiliser comme pour mon système de lubrification centralisé, un distributeur volumétrique 4 canaux. Je partirais sur des injecteurs les plus petits possible, avec une commande électronique cyclique pour doser correctement la quantité d'huile. Le temps entre chaque cycle déterminera la quantité moyenne d'huile injectée.
 
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D

Djviper16

Compagnon
Avancement du projet : finalisation du modèle 3D, réglage de la pression maxi du groupe hydraulique, et usinage de la première face de la plaque support de broche.

Dimensions : 780x300x22mm
Matière : acier

IMG_20210409_211839.jpg



Sujet développé dans la partie "hydraulique" du forum :
https://www.usinages.com/threads/comment-limiter-la-pression-dune-centrale-hydraulique.143447/


Après remplacement du joint de réservoir fuyard, et du petit ressort :

J'ai eu du bol, j'ai trouvé un ressort pil poil adapté dans mes CPS !

Le vérin fonctionne à environ 25 bars, et la pression coupe à 28-30 bars.
On entend et on voit bien sur le mano quand le vérin arrive en butée.
 
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D

Djviper16

Compagnon
Je viens de recevoir mon crochet peseur, verdict 188kg ! :shock:

Et dire que je l'estimais dans les 100kg :neo_xp:

Il reste encore encore à installer la vis à billes avec ses paliers, les rails avec leurs patins et la motorisation de l'axe.

Au final on devrait être dans les 200kg :roll:

IMG_20210529_152111.jpg
 
E

el patenteux

Compagnon
Alors mieux vaut mettre de coté les nema 17,prend pas de chance mets un nema 23 :axe:
Super bouleau l'ami!!
 
D

Djviper16

Compagnon
Je reste sur un servo-moteur brushless 400W au format NEMA23.

Pour info concernant le format "NEMA" :

NEMA is "National Electrical Manufacturers Association" and their standard for motor mounts is commonly used in the industry to ensure that replacement parts will fit and be readily available, and that motors from different mfgs will be interchangeable. The NEMA number is related to the diameter of the motor times 10. So a NEMA 23 motor is 2.3 inches around or down the side.



Please note: These figures are put together from multiple sources and may or may not be right. Please let us know if there is an error.
Dimension in Inches (mm)NEMA Motor Mounting Dimensions
NEMA 8NEMA 11NEMA 14NEMA 17NEMA 23NEMA 34NEMA 42
Motor Size (DD)~0.8 (20.32)~1.1 (27.9)~1.4 (35.6)~1.7 (43.2)~2.3 (58.4)~3.4 (86.4)~4.2 (106.7)
a: Bolt Hole Distance (square)0.630 (16)0.905 (23)1.024 (26)1.220 (31)1.854 (47.14)2.744 (69.7)3.500 (88.9)
b: Motor Shaft Diameter0.157 (4)0.197 (5)0.197 (5)0.197 (5)0.250 (6.35)0.375 (9.5)0.625 (16)
c: Motor Shaft Length (max)0.9450.8101.2501.380
d: Pilot Diameter0.590 (15)0.866 (22)0.866 (22)0.866 (22)1.500 (38.1)2.875 (73)2.186
e: Pilot Depth (max)0.059 (1.5)0.079 (2)0.079 (2)0.079 (2)0.062 (1.6)0.062 (1.6)0.062 (1.6)
f: Bolt Hole Circle Diameter0.891 (22.6)1.280 (32.5)1.448 (36.8)1.7252.6253.8754.950
g: Bolt Hole Size0.118 (3)0.157 (4)0.157 (4)4-40 UNC0.195 (5)0.218 (5.5)0.281

Stepper-Generic-03b.gif


Stepper-Generic-03a.gif


Le tableau est à prendre avec des pincettes, ça ne correspond pas tout à fait, notamment pour le diamètre de l'axe.
 
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E

el patenteux

Compagnon
Oui mais la taille (nema) est indirectement proportionnelle avec le couple maxi du moteur,ont a jammais vu de nema 23 de 12nm
Par contre en servo avec une petite démultiplication ca devrait passer.
Ont sous estime grandement la forçe de translation d'une vab,y'a qu'a se mettre un doigt dans un étaux pour comprendre le peu d'effort que
ca requiert pour s'écrabouiller un doigt,et ca c'est sans démultiplication.
 
D

Djviper16

Compagnon
Oui mais la taille (nema) est indirectement proportionnelle avec le couple maxi du moteur,ont a jammais vu de nema 23 de 12nm
Par contre en servo avec une petite démultiplication ca devrait passer.
Ont sous estime grandement la forçe de translation d'une vab,y'a qu'a se mettre un doigt dans un étaux pour comprendre le peu d'effort que
ca requiert pour s'écrabouiller un doigt,et ca c'est sans démultiplication.
Tout à fait.
Dans mon cas je prévois un vérin à gaz pour compenser le poids de la broche. Le moteur devra donc encaisser les accélérations / décélérations. Mais à régime établi il n'aura pas beaucoup d'efforts à fournir.
Je prévois une démultiplication de 2:1 entre le moteur et la vis à billes.

frais.jpg
 
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D

Doctor_itchy

Compagnon
ça me semble un peu faible ! , enfin tu verra au essais :) par curiosité , qu'elle est le couple statique et dynamique du moteur en question ?

enfaite c'est surtout le bloquage d'axe , plus la broche a de la puissance pour se couple statique doit etre "solide"

j'ai vu un gars testé des moteur servo et stepper en nema34 , avec un pesons une corde et une poulie de 10cm pour calculé le couple réel , on remarque que le couple moteur drivers doit etre bien choisis , certain drivers courant sont a la ramasse et d'autre tres performant sur le meme moteur ( difference de couple de l'ordre entre 5 et 10nm +- .... )
 
D

Djviper16

Compagnon
@Doctor_itchy ça ne m'inquiète pas vu que j'ai le vérin qui compense.

J'ai des drivers CSDJ-04BX2 et les moteurs CSMT-04BB1ANT3 qui vont avec.

Je fonctionne actuellement sans vérin avec un servo-moteur de 200W (CSDJ-02BX2 + CSMT-02BB1ANT3) et démultiplication 2:1, aucun problème mis à part que la broche descend toute seule quand j'éteins la machine, ce qui est assez pénible à la longue.

CSMT_torque.jpg


CSMT_torque_curve.jpg
 
D

Doctor_itchy

Compagnon
ça a l'air performant :) enfin tu verra donc au essais :wink:

pour la broche qui "retombe" avec le verin ça devrais plus posé de soucis , certaine machine sont aussi équipée d'un frein sur le moteur Z justement pour ce soucis machine coupée :) mais dans ce cas pas de contrepoids donc plus gros servo , mais le contrepoids , verin ou rien c'est une question de gout :) , coté performance de déplacement ont a de meilleurs résultat avec un contrepoids "guidé" (mais ça alourdis la machine et rajoute pas mal de volume ! )
 
E

enguerland91

Compagnon
Ha bon ? Pourtant il me semblait qu'on avait plus d'inertie avec un contre poids. Il y a une raison pour avoir de meilleures perfs ?
Très bonne question. Le bon sens dans ce cas là AUSSI peut jouer des tours. Par contre ce qui est indiscutable c'est que le contrepoids porté à l'arrière du Z vient s'ajouter à la masse que doit accélérer l'axe X . J'ai choisi un ressort à gaz dans mon cas.
 
Dernière édition:
D

Doctor_itchy

Compagnon
oui plus d'inertie c'est certain ! , mais selon pas mal d'avis c'est mieux que le verin gaz :) , je vais surement l'implanté sur ma mini cnc , j'ai enfin un peu de budget pour continuer ce projet la :) on verra bien ce que cela donne ^^
 
A

arba

Compagnon
Il y a aussi les vérins pneumatiques qui ont une force constante sur toute leur course. Seul désavantage il faut un réservoir d'air tout le temps alimenté ou alors un frein.
Un exemple de l'amélioration après en avoir ajouté un:
 
A

arba

Compagnon
Salut @Djviper16
Alors elle tourne cette broche ?! :)

Quelques questions si tu veux bien:
- quelle est la taille des rails du Z ?
- as-tu testé la force de serrage du porte-outil ? Pour du cône de 30 ça devrait être entre 250-500kgf. Les broches commerciales similaires que je connais sont données à 250kgf ce qui me parait bien faible... Tandis que les broches Robodrill seraient plutôt dans les 500kgf d'après quelques recherches.

Concernant le vérin, du moins sur les broches à poulies, c'est assez facile de le monter de façon "flottante" pour qu'il vienne tirer sur l'axe de la broche pour éviter de mettre l'effort sur les roulements pendant le desserrage:
Where-to-pull.png


J'ai réfléchi comment faire avec le moteur couplé directement mais je ne vois pas... En faisant la même chose tout l'effort est transmis aux roulements du moteur ce qui est certainement pire. En poussant simplement les efforts sont partagés entre les roulements de la broche et du moteur...
Tu as réfléchi à la question?
 
D

Djviper16

Compagnon
Salut !

Aucun avancement depuis la dernière fois :sad:

J'utilise des rondelles belleville de 6170N. Ce sont elles qui déterminent la force de tirage (donc dans les 600Kgf).

À cela il faut soustraire la force des aimants en opposition. Au nombre de 43, chaque aimant ayant une force d'attraction de 4.5kg (je ne connais pas la force de répulsion), et étants disposés 22 aimants en face de 21 de l'autre côté, avec un espace oscillant entre 1 et 8mm selon la position du vérin (8mm lorsque le cône est plaqué), j'ai considéré pour mes calculs que la force de répulsion était diminuée de moitié en position cône tiré. J'aurais pu faire une mesure expérimentale, mais l'intérêt est limité face à la quantité de temps nécessaire.

Ce qui nous donne (4.5x43)/2=96.75Kg

Donc je dois être aux alentours des 500Kgf.

Concernant le fait de tirer sur l'axe de broche plutôt que sur le corps, je ne vois pas vraiment l'intérêt. Les roulements sont largement dimensionnés pour encaisser ces efforts axiaux.

Par contre aucun effort axial sur les roulements du moteur dans mon cas. Le vérin étant fixé sur le support de broche.

Les rails du Z sont des Schneeberger MR25. Du prismatique de 25mm avec des patins à rouleaux.
 

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