Précision de rotation de broche et roulements

[FB29]

Bonjour à tous,

En parcourant les topics Colchester je suis tombé sur ce fil un peu ancien où l'on peu trouver le tableau de vérification des précisions du tour, tout à fait intéressant.

https://www.usinages.com/threads/tour-colchester-chipmaster-catalogue-depoque.29457/

Ce qui a surtout retenu mon attention c'est la dernière page qui parle de la précision de rotation de la broche qui est meilleure que 0,0015 mm soit 1,5 micron. Je me suis dit que c'était drôlement bien ça, obtenu grâce à des roulements de précision GAMET . Après j'ai essayé de comprendre ce que cela voulait dire car je pensais qu'une broche de tour tournait naturellement rond. C'est sûr que si les roulements sont pourris ça ne doit pas le faire, mais avec des roulements disons standard ça devait tourner à peu près rond ? . Après j'ai essayé de comprendre d'où pouvaient venir les erreurs.
Si on parle d'un défaut de concentricité des cages cela doit jouer directement. D'un autre côté je me dis que depuis le temps que l'on fait des roulements la concentricité doit être quasi parfaite, si les deux portées sont rectifiées en même temps ?. mais peut être que la rectification ne peut se faire qu'en deux passes séparées ?
Si les cages sont ovalisées, on devrait sentir des points durs en tournant la broche à la main. Du coup il y aurait aussi du jeu dans le roulement que l'on pourrait mesurer (entre les points durs). Donc si on ne sent pas de jeu, ni point dur, les cages doivent être bien rondes ?.
Finalement le défaut principal pourrait être une disparité dans le diamètre des billes ou des rouleaux ?. Auquel cas avec des petites billes d'un côté et des plus grosses de l'autre on a automatiquement un défaut de concentricité sans point dur.
A moins que l'on parle de défauts de surface mais qui devraient disparaitre au rodage ?
Ou d'autre problèmes ?

Tout en sachant que les autres défauts du tour entraînent des erreurs sûrement beaucoup plus importantes. Mais c'est pour essayer de comprendre la différence entre un roulement ordinaire et un roulement de précision, et quels sont les défauts et les difficultés rencontrées dans l'usinage d'un roulement, et les problèmes concrets que cela engendre sur les machines.

J'en suis là dans mes réflexions.

Bonne journée à tous,
Cordialement,
FB29

 

[DEN]

Je suis pas un pro du roulement mais je peux apporter quelques éléments de réponse :

- le 1.5 micron est sans doute le jeu axial laissé dans le roulement, lors de l'échauffement de la broche celui-ci serait partiellement compensé, plus autres raisons de lubrification sans doute.

- ce n'est pas parce que l'on fait des roulements depuis 200 ans que tous les roulements doivent être à une précision nanométrique, c'est surtout une question de prix et d'utilité. Usiner, rectifier, roder, contrôler prend du temps et le temps c'est de l'argent.

- 1.5 micron c'est très peu, et très probablement tu ne sentiras rien en tournant la broche à la main, surtout s'il s'agit de 1.5 micron de jeu laissé pour échauffement et huile.

Effectivement il y a de la variation de dimension d'une bille à l'autre, souvent pour un roulement de précision, démontable et réglable, on pourra à partir d'un sac de billes, après mesure en sélectionner un set de taille identique. Il y aura un influence certaine sur la précision due au montage et à la qualité géométrique des paliers dans les quels seront montés les roulements. Il en va de même sur la broche.

- la précision n'est qu'un aspect des qualités d'un roulement, il y a aussi la rigidité, sous l'effort et une fois le jeu compensé en appui, si on augmente l'effort on jouera sur l'élasticité des différents éléments du montage : pièce usinée, mandrin, broche, roulement, palier ... L'écartement par rapport à la géométrie idéale augmentera avec la force.

-Il n'est pas dit que une broche avec 2/100 de jeu mais dans laquelle on effectue un usinage sous effort constant , produise un cylindre avec plus défaut qu'une avec 1.5 micron.

-Par ailleurs la métrologie qui est liée à l'étude de la "rondeur" - "cylindricité" est un vaste sujet, beaucoup plus complique qu'il n'y parait : http://www.metas.ch/metasweb/Fachbereiche/Laenge/Dokumente/2005 SPIE SanDiego Roundness.pdf par exemple un des innombrables documents sur le sujet.

-Il y a deux approches pour améliorer la précision en tournage, utiliser des roulements/paliers super rigides super précis ou utiliser des roulement hydrostatiques (à air) dont on connait la rigidité (position en fonction de la force) et où la position de la broche est mesurée en temps réel.

Souvent après usinage sur tour la pièce passera sur rectifieuse et puis sur rôdeuse center-less pour parfaire la géométrie. Même s'il y a des tours de très haute précision (numérisés) je sais pas si on peut encore appeler ça un tour par ailleurs : http://www.youtube.com/watch?v=7ZuBZPop2NU . Dans cette vidéo c'est un air bearing qui est utilisé (4R air bearing) ça coute 26000$ (rien que le roulement).

Bref j’espère avoir apporté de la matière à votre réflexion, comme déjà dit le sujet est très vaste, et la précision de 1.5 micron ne sera vraiment pas le facteur limitant pour usiner des pièces très correctes. Attention un roulement ne se monte pas n'importe comment, surtout un roulement de précision.

 

[jean-marieraymonde.weber]

bonjour FB29: quand je reparais les tours, sur la broche elle même il y avait un repere qui est fait pour reperer l'excentration dû au retrait de la meule et sur le roulement TIMKEN ou GAMET le fabriquand mettait lui aussi son repere et lors du remontage on devait aligner ces reperes pour avoir une meilleure precision ( c'etait les normes SALMON) voila ce que je peus dire et qui etait realisé. a plus JEANJEAN

 

[moissan]

a l'echelle des microns rien n'est parfait

si on monte un roulement sur un arbre pas rond , et dans un alesage pas rond de 0,1mm les bagues de roulement se deforme , et ça tourne mal avec un point dur visible ... mais ça n'rive que dans de la mecanique de branquignol

si il y a une ovalisation de quelque micron de l'arbre et de l'alesage ça ne fait qu'une variation de l'ecrasement des bille ou des rouleau tolerable ... mais compte tenu de l'elasticité des piece la broche ne tournera pas autour un point unique : le centre de rotation va danser un peu , et quand on tourne une piece elle ne sera pas non plus exactement circulaire , elle sera ovale ou patatoidale de quelques micron aussi

ça n'a rien a voir avec un simple faux rond ... une broche peu avoir un faux rond de 1 centieme et avoir quand même une rotation parfaite , faire des piece a circularité parfaite : c'est le cas des palier lisse ou l'usure a tendance a regulariser les surface

en roulement l'usure ne regularise rien : on obtient juste la qualité que l'on y met sans espoir d'amelioration par rodage

quand on cherche la circularité maximum le bon vieux palier lisse n'est pas le plus mauvais , car quand il est de qualité suffisante il se rode tout seul

en roulement les meilleur sont les roulement a rouleau cylindrique , ou a aiguille

les roulement a rouleau conique ont un probleme : les rouleau frottent sur le gros bout , et si l'usure n'est pas uniforme la rotation devient patatoidale a l'echelle des microns

pour faire une broche de haute precision j'aime bien la solution de certain schaublin : le principal roulement de la broche est un roulement a rouleau cylindrique , avec reglage de la precontrainte par bague interieur conique : en faisant coulisser legerement le roulement on augmente le diametre de la bague interieur
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c'est assez original d'y voir a l'autre bout des roulement a bille droit monté en opposition comme si c'etait des roulement a contact oblique : comme si schaublin avait trouvé le resultat meilleur avec des gros roulement droit plutot que des roulement a contact oblique qui auraient pu etre plus petit pour la même charge axiale

 

[FB29]

Bonsoir moissan,

Merci beaucoup pour ces précisions. Sur la Schaublin 13 le manuel indique un montage similaire avec un roulement avant à rouleaux cylindriques SKF NN 3010 KX-Sp, et deux roulements arrière à rouleaux coniques de La Précision Industrielle (Rueil-Malmaison) N° 100.035 / 100.072 (précision 2 microns). Le réglage du roulement avant se fait effectivement en déplaçant la bague intérieure conique sur une portée de broche elle aussi conique. Le réglage n'a pas l'air simple . Il est bien précisé que si la bague est trop poussée sur la broche il est très difficile de la faire reculer ensuite. L'avancement de la bague se fait en frappant sur son écrou de blocage au moyen d'un morceau de tube frappé au maillet. Une fois la bague déplacée comme souhaité on resserre l'écrou de blocage. Le déplacement se calcule par rotation de l'écrou, sachant que son pas est de 1,5 mm, et que le déplacement de la bague doit être de 14 fois le jeu radial mesuré au micron près (!).

L'exemple donné concerne un jeu radial de 0,01 mm à compenser par un déplacement de la bague intérieure conique de 0,14 mm, soit une rotation de l'écrou de 33°. Heureusement le manuel précise que cela correspond à une distance de 20,5 mm mesuré sur la circonférence de l'écrou de 70 mm de diamètre. Je suis rassuré ! Le jeu radial après réglage doit être de 2 microns !!!!. Je suis bluffé par la précision et les astuces de montage de ces belles machines.

Je me suis donc bien gardé de toucher à quoi que ce soit. J'ai compris que plus les roulements étaient précis, plus ils duraient longtemps, ce qui me semble logique. Je ne vais donc toucher à rien, et j'espère pour très très longtemps. Le manuel précise que le réglage ne devient nécessaire qu'au bout d'un temps de marche relativement long. J'ai monté un compteur horaire au cas où . Je me dis que pour une machine prévue pour tourner 8 heures par jour, avec moi elle tournera quelques heures par semaine au plus. Sa durée de vie doit alors tendre vers l'infini . J'espère que quelqu'un va me dire que j'ai bien tout compris ce coup-ci !

Cordialement,
FB29

 

[moissan]

tu a l'air d'avoir de la documentaion interessante sur la fraiseuse schaublin , je ne l'ai pas vu sur le forum ... ça vaudrait le coup de la passer au scanner

je n'ai vu que ce que j'ai mis en lien sur le schaublin 102 , et encore on ne voit pas facilement le cône sur le dessin , il faut chercher la doc SKF du roulement pour savoir qu'il a un alesage conique

 

[DEN]

C'est en me basant sur le jeu préconisé pour la Schaublin 12 que j'ai parlé de jeu et non de précision. Ayant peu de temps de cela re-réglé les roulements sur ma fraiseuse Schaublin SV12 je confirme tout ce que Moissan vient de dire.

La broche en question avec l'écrou qui sert à contraindre (élargir) la cage intérieure du roulement NN3010SKP, et effectivement dans la doc on préconise 2 microns de jeu à sec (il faut aussi bien distinguer le jeu de la souplesse de la broche quand on fait l'essai)

En plus pour les paliers lisses je dirai que leur problème et que l'on doit laisser du jeu pour conserver la couche d'huile, si l'on serre trop le palier il chauffe et se dégrade. Plus le jeu est faible plus il faudra utiliser une huile fluide, plus il y a risque que les surfaces rentrent en contact. Par ailleurs la vitesse de rotation des paliers en bronze est limitée, pour l'augmenter il faut réduire le diamètre de l'arbre.

Si je me trompe pas, il me semble que les broches des pointeuses SIP, la bague intérieure du roulement faisait partie intégrante de la broche et était rectifiée très soigneusement. Les billes ou rouleaux (je me souviens plus) étaient choisis pour être de dimensions les plus proches possible, les uns des autres.

Pareil sur leur équivalent américain (Moore) là le roulement était composé de plusieurs rangées de billes tenues dans un cylindre en bronze, ça ressemble un peu au patins sur guide linéaires cylindriques.

 

[FB29]

Bonjour à tous,
Oui, j'ai une copie de la documentation Schaublin 13 que j'ai scannée. Le document fait 4 M octets. Il faudrait me donner la procédure pour le mettre au bon endroit
Cordialement,
FB29

 

[moissan]

ouvrir l'onglet "ajouter des fichier joint" en bas de la fenetre ou l'on ecris les messages

j'y met une copie des doc colchester qui sont cité au debut de ce sujet et qui sont hebergé chez un marchand de logiciel piege a con

la taille maxi est 5Moctet

pour les fichier plus gros voir ici
# Voir la pièce jointe Precision Chipmaster.pdf

 

[FB29]

Bonsoir moissan,

J'ai scanné le document, je l'ai téléchargé, puis effacé. Je me suis rendu compte qu'il existait déjà, mais on ne le trouve pas facilement on dirait. Voir ici comment faire:

https://www.usinages.com/threads/schaublin-13-de-1966.60169/#p659220

Cordialement,
FB29

 

[moissan]

merci

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je suis vraiment surpris de leur methode de reglage sans huile : du coup on ne peut rien verifier sans demontage complet

 

[DEN]

De toute manière pour faire le réglage, on est obligé de démonter - remonter plusieurs fois, car il faut visser la bague pour obtenir le bon jeu est c'est quasi impossible d'y tomber juste pile-poil. On peut calculer le nombre de tours et fractions de tour à faire, conicité est de 1:12 le pas de l'écrou 1mm. Mais ça reste approximatif dans l'application réelle, bref on y passe la demi-journée à démonter-remonter et tendre l'écrou.