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Numérisation tour bas de gamme

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Message  Miyazawa Mer 30 Mar 2016, 14:15

Mon tour et ses modifications

Bonjour!

Ça fait un moment que je ne suis pas venue, mais j'avais des casseroles sur le fourneau.
Bon je reviens à l'automatisation de mon tour. Il m'a été suggéré il y a quelque temps
de faire un sujet à part, alors voilà. Je précise par avance: ne soyez pas pressés,
ça risque de prendre un peu de temps.

Pour rappel, j'ai acheté il y a 2 mois un petit tour qui ressemble à ça:

Numérisation tour bas de gamme Tour10

Les pièces sont faites en Chine, le tout est assemblé ici par un passionné. Enfin
j'imagine parce qu'au prix où il vend ses machines, il ne doit pas faire ça pour
s'enrichir.

Comme je l'expliquais, j'ai un problème avec les copeaux qui se mettent dans les
pignons du chariot. Avec la graisse, les copeaux, surtout les petits, se collent et
même après quelques jours d'utilisation seulement, il m'a fallu tout démonter,
nettoyer au pinceau avec un solvant, bien essuyer, remonter, regraisser, etc.
Maintenant je mets un chiffon collé avec des aimants, ce qui empêche les copeaux
d'aller voir les pignons, mais c'est tout de même assez peu pratique surtout que
le chiffon ne demanderait qu'à s'enrouler dans la vis mère. Voir photo qui montre
où les copeaux entrent.

Numérisation tour bas de gamme Copeau10

Du point de vue technologie, on peut dire que c'est de la technique à Papa, voire à
pépé. Il y a du jeu partout, il n'y a pas d'avances transversales, bref, on pourrait
faire mieux. Donc je me disais au départ que remplacer la quincaillerie de pignons
de traînard serait un gain important du point de vue fonctionnel, et aussi cela
simplifierait le tout. J'ai donc pensé en premier lieu utiliser la vis mère existante
(après tout elle est neuve), et supprimer l'embrayage. Donc vis toujours en prise,
et faire tourner cette vis par un moteur brushless. Le tout serait asservi en position
sur une règle magnétique 3 pistes au pas de 2,56 (master = 256, vernier = 255,
segment = 240).
NB: un pas de 2,56, ce n'est pas une erreur, ça n'a rien à voir avec des pouces.
Simplement quand on utilise 2,56 avec un encodeur qui interpole comme souvent
en puissances de 2, le 8ème bit en partant de la gauche donne 1/100 mm
exactement. Cette règle peut mesurer jusqu'à 655 mm, mais c'est trop pour mon tour.
Je la couperai donc à 450 / 500 mm environ.

Problème: je ne trouve pas d'écrou fixe pour ma vis mère. Je ne veux pas utiliser
l'écrou existant qui est un écrou non fermé. Donc je pensais en acheter un, genre
en laiton / bronze, je pensais naïvement que ça ne doit pas coûter bien cher. Ben si!
C'est plus de 60 Euros, sans garantie qu'il s'adapte exactement. Alors j'ai cherché
ailleurs et j'ai trouvé des vis à billes en Chine et j'en ai commandé une en croisant
les doigts. C'est une vis brute, donc les paliers sont à usiner. Ça tombe bien, j'ai
justement un tour! J'avais dans l'idée qu'elle faisait 1m, et à la réception, elle
fait 750mm seulement. Mais ça tombe bien aussi parce que je comptais la couper.
À part ça, le mouvement a l'air très correct, apparemment pas de points d'accrochage
majeurs. Aucun jeu décelable à la main. Si j'ai du temps demain, je vais la mettre
dans un étau (dans des mors en bois, ne vous inquiétez pas) et je vais essayer de
mesurer le jeu avec un comparateur au micron. Mis à part ça, le conditionnement
était à la chinoise (le carton  a servi 25 fois, il n'y avait quasiment rien pour caler
à l'intérieur, et la vis a apparemment été coupée à la disqueuse, le bout est tout bleu.
La vis n'est apparemment pas tordue.

J'ai vu mieux ici, mais pour le prix (40 Euros contre environ 1000 si j'achète
chez NSK), on ne peut pas se plaindre. Bon, il y avait 20 euros de port, mais ça reste
raisonnable.

Numérisation tour bas de gamme Ballsc11

Les paliers n'ont pas les trous au bon endroit (par rapport au tour), mais je les ai
achetés en connaissance de cause. Je vais faire une plaque d'adaptation. Dans de l'inox
de 5mm, ça m'étonnerait que ça bouge. Les paliers sont également irréprochables, du moins
pour le prix (la finition est sommaire, un peu crade, mais ça tourne rond et sans jeu axial).
Voir photo. Je n'ai pas sorti le circlips de son sac, sinon je suis à peu près sûre de le perdre.
Il y a un palier fixe (avec butée) et un palier flottant pour l'autre bout de la vis.

Voilà pour les grandes lignes. Je vais d'abord monter le tout pour avoir des avances
longitudinales réglables facilement (i.e. sans changer les pignons). On verra plus
tard pour l'asservissement par rapport à la broche, les avances transversales, les filetages,
etc... J'ai déjà la règle magnétique et j'ai fait le circuit imprimé des capteurs à effet hall.
Affaire à suivre.
Dans un premier temps, le tour sera probablement plus silencieux sans tous ces
pignons qui breloquennt dans tous les sens.

Ah pour ceux qui ont lu jusqu'ici, j'ai une question: quelle doit être la puissance du moteur
d'avances? Au pif je dirais dans les 20 W vu que c'est en principe assez lent, mais je n'ai
pas tellement idée des efforts en jeu. Ni des frottement divers.

@Carlos: vos moteurs, ils font quelle puissance?

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Message  Invité Jeu 31 Mar 2016, 12:06

Ce genre de tour est bien mais avant de se lancer dans des usinages de précisions et de le transformer en CNC il faut déjà corriger tous les petits défauts et bien vérifier le serrage des vis et la position des repères.
Sinon ça reste un tour sympa qui dépanne bien pour un usage de bricoleur, pour un usage intense je ne sais pas ce que ça vaut.

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Message  fradel Jeu 31 Mar 2016, 14:26

Smile Bien l'bonjour ;
Bof, juste un petit tour avec ces défauts mais pour le prix, le mien a plus de 10 ans et les jeux souvent rattrapés, mais avec l'âge je vais moins vite Basketball
Il me fait mes usinage dans le laiton mes tolérances restent aux pif 86782
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Message  Miyazawa Jeu 31 Mar 2016, 14:45

Bonjour!

Ordinerf a écrit:Ce genre de tour est bien mais avant de se lancer dans des usinages de précisions et de le transformer en
CNC il faut déjà corriger tous les petits défauts et bien vérifier le serrage des vis et la position des repères.
Sinon ça reste un tour sympa qui dépanne bien pour un usage de bricoleur, pour un usage intense je ne sais pas ce que ça vaut.

Comme je l'ai déjà expliqué, c'est surtout pour du bricolage à l'unité (ou quelques unités), pas pour de la production.
Mais j'aimerais tout de même bien quelque chose de semi-automatique au moins. Même si ce n'est pas 100% CNC,
pouvoir régler à la main, programmer un chariotage de x mm, un cône, un filetage, etc... sans avoir à visser et
dévisser des pignons, ce serait déjà un soulagement. Avec un mode "enregistrement" qui note toutes les commandes
faites à la main, et un mode "play" qui refait tout automagiquement pour la pièce suivante... Bref, pour des petites séries
de quelques pièces.
En fait, vu le prix de la vis, je ne risque rien d'essayer. Ce qui coûte le plus cher, ce sont les 2 paliers.
La vis elle-même coûte 12 dollars. Je suis en train d'usiner les paliers. Affaire à suivre...

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Message  fradel Jeu 31 Mar 2016, 15:03

Smile Re ;
Oui un beau chalenge a suivre les résultats de tes travaux rabbit
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Message  Miyazawa Ven 01 Avr 2016, 10:05

Bonjour!

fradel a écrit:
Oui un beau chalenge a suivre les résultats de tes travaux  rabbit

Mais j'insiste: ne soyez pas pressés. J'ai aussi un travail qui est prioritaire.
Même si mon boss me laisse bricoler dans mon labo.

Je reviens à ma question sur la puissance des avances.
Je ne sais pas trop comment calculer ça. L'effort de coupe, ça va. En prenant F = ks,
s étant la section du copeau, k étant, disons 500 kg/mm^2 pour un acier genre inox,
ensuite tout dépend de l'avance. Si j'ai une avance, disons de 0.2mm et une passe de
1mm (beaucoup trop pour ce tour, mais bon), j'arrive à une force de 100kg (1). Maintenant,
l'effort d'avance dépend de l'angle du déplacement. En nommant a l'avance et d le
diamètre de la pièce, on aurait un angle de arctg(a/pi.d). Comme l'angle est petit, on
peut dire qu'il est égal à sa tangente et à son sinus. Donc la compostante parallele
aux avances de la force de coupe doit être multipliée par a/pi.d. Avec une avance de
2/10 et un diametre de 100 mm, on arrive à 0.2/300 = moins de 0.001 fois la force de
coupe. Donc en terme de couple et de puissance, ça ne va pas chercher bien loin.
Et ça va plutôt être influencé par l'angle de l'outil. J'ai bon, là?

(1). Oui, bon, ne chipotez pas, j'exprime les forces en kilos.

Je viens de trouver des moteurs avec électronique intégrée. Je vois là:
"Motoriduttore Brushless con elettronica integrata". 27W.
En ce qui concerne la vitesse, je me disais qu'utiliser aussi les avances pour usiner,
ce serait intéressant. Ex: je fais un outil en forme de trapèze avec des bords à 20
degrés, je mets une avance transversale identique à la rotation de la broche à un certain
rayon et je peux tailler des pignons en utilisant l'avance longitudinale. En gros, je
viens d'inventer l'étau limeur. Donc il faudrait une certaine vitesse pour l'avance.
Avec, disons 50 mm par seconde max, ça fait du 3m/min. Assez faible mais ça doit être
jouable. Comme le pas de ma vis mère est de 5mm, il faudrait donc max 600 tours par minute.
Il y a un moteur avec réducteur par 5 qui donne 660 tours au couple nominal (0.2 mN).
Avec 0.2mN sur une vis de 16mm, on a donc une force de 0.2/0.008 sur le filet et en
divisant le tout par a tangeante de l'angle de la vis, on a (0.2/0.008), je trouve 125
et quelques. Donc 13 kg. Et 130N x 0.05m/s、donc 6,5W si je prends les passes dont
je parlais, ce qui ne sera vraisemblablement jamais le cas.
Donc 20W doit largement suiffire. J'ai bon, là?

Voilà pour mes délires du jour. N'hésitez pas à me dire s'il y a une faille dans mon
raisonnement ou mes calculs, je rappelle que je suis plutôt dans l'électronique.

Merci,

Élodie
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Message  Invité Ven 01 Avr 2016, 12:21

Concernant le changement des vitesses d'avance j'avais vu sur internet un mec faire une boite de vitesse à son tour, ça peut être utile comme astuce Wink
Concernant la CNC c'est assez simple, il faut fabriquer des platines pour monter les moteurs sur chaque axes, le plus difficile va être de trouver les bons moteurs avec la bonne carte pour tout diriger.
Il est aussi possible de rendre le tour manuel/CNC avec un système d'embrayage sur chaque axe, c'est très pratique pour pouvoir passer d'un mode à un autre sans devoir tout démonter à chaque fois.
Ce projet est intéressant mais l'étude est assez complexe, il faut déjà modéliser son tour sur un logiciel de dessin si possible 3D ça permettra de travailler proprement et efficacement Wink


Dernière édition par Ordinerf le Sam 02 Avr 2016, 12:21, édité 1 fois

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Message  Miyazawa Sam 02 Avr 2016, 04:49

Bonjour!

Ordinerf a écrit:
Concernant le changement des vitesse d'avance j'vais vu sur internet un mec faire une boite de vitesse à son tour,
ça peut être utile comme astuce Wink

De mon point de vue, qui semble aussi être celui de tous les fabricants de machines modernes, il est beaucoup plus
facile de faire les choses électroniquement que mécaniquement, et l'argument de poids, c'est que c'est beaucoup moins
cher. Pouvoir commander des moteurs indépendemment aurait été un luxe inimaginable il y a 20 ans,  mais c'est
faisable maintenant avec des puissances de calcul fantastiques, alors ce serait bête de se priver des avancées
techniques disponibles. Donc pas de boîte de vitesses, mais une possibilité de régler la vitesse et la position en
continu. De là, il est évidemment possible de créer des valeurs standard d'avances et de filetages.
Évidemment, quand je vois ce qui était fait, je suis sciée par les trésors d'inventivité déployés pour la boîte d'avances,
le changement de sens, etc...
Mais de nos jours, il faut se rendre à l'évidence, c'est moins cher et plus précis autrement. On peut grandement réduire
le nombre de pièces mécaniques. Plus besoin de chariot supérieur par exemple.

Ordinerf a écrit:
Concernant la CNC c'est assez simple, il faut fabriquer des platines pour monter les moteurs sur chaque axes, le
plus difficile va être de trouver les bons moteurs avec la bonne carte pour tout diriger.

J'ai un problème de vocabulaire: c'est quoi une platine?
Mon tour n'a finalement que peu de choses de saines: le banc, le moteur et la carte de contrôle de celui-ci.
La carte de contrôle a une entrée par un genre de fiche DIN à 6 ou 7 broches. Je dois pouvoir y accéder par là
dans un premier temps (je ferai une meilleure carte plus tard avec un processeur C28xx de Texas).
La vis à billes va être pilotée indépendemment par un autre moteur dont je parlais plus haut.
Pour les mesures de distances, règle magnétique comme expliqué plus haut aussi. Donc la précision de
la vis à billes n'intervient pas. En plus, contrairement aux moteurs pas à pas, la précision ne dépendra
pas d'un éventuel saut de pas.

Ordinerf a écrit:
Il est aussi possible de rendre le tour manuel/CNC avec un système d'embrayage sur chaque axe, c'est très
pratique pour pouvoir passer d'un mode à un autre sans devoir tout démonter à chaque fois.

C'est prévu, sauf que l'embrayage sera chez moi purement software. Et à mon avis il ne sera même pas
utile de débrayer. Quand la machine a fini un cycle (par exemple on lui dit de charioter sur 20mm, le tour
le fait, puis s'arrête), une action sur le volant de traînard sera interprété comme une nouvelle commande.
Mais en cours d'un cycle, l'action sur le volant n'aura aucun effet.
Donc pas besoin ni d'embrayage, ni de switch pour changer de mode.

Ordinerf a écrit:
Ce projet est intéressant mais l'étude est assez complexe

Justement non. Je compte tout faire pour que la réalisation soit simple. Piloter des moteurs sans balais,
c'est simple et fiable quand c'est bien fait. Utiliser des règles magnétiques, c'est simple aussi et extrêmement
précis. Avantages:
- Le nombre de pièces du tour va être grandement diminué. Plus de pignons du tout, sauf si on considère que
les poulies des courroies crantées sont des pignons. Plus de crémaillère. Plus de chariot supérieur, donc
davantage de place pour les outils, ce qui peut être pratique pour un changeur d'outils.
- Alors qu'une erreur de conception mécanique est difficilement corrigeable sans refaire la pièce, une erreur
de programmation peut être corrigée sur le champ.
- Possibilité d'avances rapides en utilisant un genre de joystick.
- Possibilité de détection d'outil, de divers réglages automatiques, détecter si on travaille avec un mandrin
ou en pinces, histoire de ne pas manger le mandrin comme le débutant moyen peut le faire.

Ordinerf a écrit:
il faut déjà modéliser son tour sur un logiciel de dessin si possible 3D ça permettra de travailler
proprement et efficacement Wink

Dans la mesure où le tour existe, je ne pense pas m'amuser à ça. Par exemple pour changer la vis mère,
dans la mesure où la nouvelle a le même diamètre que l'anciennet, si j'arrive à la positionner à la même
place que l'ancienne, il n'y aura aucune surprise. J'ai mesuré la distance de la vis par rapport au traînard.
Quand j'aurai enlevé tous les pignons qu'il y a dessous, il ne restera pas grand chose pour gêner une
fixation de l'écrou de la vis à billes.

Élodie.
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Message  CARLOS78 Sam 02 Avr 2016, 09:35

Miyazawa a écrit:
Je reviens à ma question sur la puissance des avances.
Je ne sais pas trop comment calculer ça. L'effort de coupe, ça va. En prenant F = ks,
s étant la section du copeau, k étant, disons 500 kg/mm^2 pour un acier genre inox,
ensuite tout dépend de l'avance. Si j'ai une avance, disons de 0.2mm et une passe de
1mm (beaucoup trop pour ce tour, mais bon), j'arrive à une force de 100kg (1). Maintenant,
l'effort d'avance dépend de l'angle du déplacement. En nommant a l'avance et d le
diamètre de la pièce, on aurait un angle de arctg(a/pi.d). Comme l'angle est petit, on
peut dire qu'il est égal à sa tangente et à son sinus. Donc la compostante parallele
aux avances de la force de coupe doit être multipliée par a/pi.d. Avec une avance de
2/10 et un diametre de 100 mm, on arrive à 0.2/300 = moins de 0.001 fois la force de
coupe. Donc en terme de couple et de puissance, ça ne va pas chercher bien loin.
Et ça va plutôt être influencé par l'angle de l'outil. J'ai bon, là?
Numérisation tour bas de gamme <a href=

Bonjour,
Puisque vous sollicitez une réaction, Je réagis par rapport à votre calcul sur l'effort d'avance qui me parait erroné.
Sur la base d'un hypothétique effort de coupe Fc de 100DaN, vous en déduisez un effort d'avance qui serait 1000 fois inférieur à l'effort de coupe donc environ 1N.
Ce serait surprenant car les vis des tours sont souvent équipées de butées à billes. Ceci sous-entend que l'effort d'avance Fa (axe Z) et l'effort de pénétration Fp (axe A) ne doivent pas être des quantités négligeables.
Je me suis replongé dans mes vieux bouquins de mécanique et j'ai retrouvé quelques pages d'un manuel de technologie de A. CAMPA qui traitent de ce sujet.
Numérisation tour bas de gamme <a href=Numérisation tour bas de gamme Img20110
Numérisation tour bas de gamme <a href=Numérisation tour bas de gamme Img20113"
On voit sur ces documents que l'effort d'avance Fa et l'effort de pénétration Fp sont proportionnels à la section du copeau et à la résistance spécifique de coupe, mais qu'ils varient énormément en fonction de l'angle de direction de l'outil. Les cas extrêmes sont l'outil couteau (pour le déplacement longitudinal) et l'outil à saigner (pour le déplacement transversal).
Si Fc est l'effort de coupe, on obtient sur les fontes et aciers les résultats suivants :
Outil couteau : Fa = 2/3 Fc, Fp =0
Outil à saigner : Fa =0, Fp=2/3 Fc
Si on suit les recommandations de M. CAMPA, il faudrait prendre pour un calcul de dimensionnement de votre machine Fa = Fp = Fc = 100 DaN (en reprenant votre exemple de calcul).

Ceci impacte les calculs suivants : avec une vis à bille au pas de 5mm il faudrait au minimum un couple moteur de 0.8Nm.
La vitesse de coupe sur acier (20 m/mn) donne une vitesse de rotation de la broche d'environ 60tr/mn pour D=100mm. La vitesse de déplacement longitudinal de l'outil correspondant à une avance de 0.2mm/tour est de 12mm/mn (60x0.2). Le moteur de la vis tourne donc à 2.4/tr/mn

Carlos

PS : edité pour ajouter les documents


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Message  CARLOS78 Sam 02 Avr 2016, 11:52

Miyazawa a écrit:pour ceux qui ont lu jusqu'ici, j'ai une question: quelle doit être la puissance du moteur
d'avances? Au pif je dirais dans les 20 W vu que c'est en principe assez lent, mais je n'ai
pas tellement idée des efforts en jeu. Ni des frottement divers.

@Carlos: vos moteurs, ils font quelle puissance?

A vrai dire je n'en sais rien. Sur le longitudinal j'ai monté un moteur pas à pas "standard" de 3N.m (GB24H288) qui était disponible et dont je savais qu'il était largement surdimensionné. De fait, le moteur ne tourne pas vite, je dirais environ 40tr/mn avec une avance de 0.1mm/tour. Si je considère que son couple à cette vitesse est égal au couple de maintien (hypothèse optimiste), je dirais environ 12w maxi de disponible ... c'est éffectivement très faible.

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