Broche Brushless et démultiplication

[marcelou_bidou]

Bonjour à tous,

J'utilise depuis quelques mois une broche 'homemade' à base de moteur sans balais d'aéromodélisme.

Ma plage de vitesses et comprise entre 10.000 et 20.000 tr/min et est contrôlée (sans boucle ni capteur, donc à la louche) par PWM depuis Mach3 en passant par un 'servo tester' modifié.
Cette plage de vitesses ne me permet pas d'usiner tous les types de matériaux usinables par ma cnc peu rigide, la broche tournant trop vite.

Nota: Ce sujet n'a pas vocation à discuter des possibilités ou impossibilités d'usiner telle ou telle matière avec telle ou telle machine etc ...
J'aimerai éviter autant que possible ce genre de débat sur cette discussion.

Mon but est de construire une boîte de vitesses capable de descendre mécaniquement ma vitesse de rotation de fraise mais également de garder la possibilité de tourner à 20.000 tr/min (j'usine beaucoup de bois exotiques).

Voici comment je compte procéder :

1. un premier étage de poulies/courroie de réduction par deux (par ex. Ø25mm moteur / Ø50 arbre secondaire) => 5.000 à 10.000 tr/min
2. un deuxième étage de poulies/courroie qui me permettrait d'avoir trois plages de vitesses, à savoir :
- 2.500 à 5.000 tr/min (donc, à nouveau réduction par deux)
- 5.000 à 10.000 tr/min (donc deux poulies identiques)
- 10.000 à 20.000 tr/min (donc multiplication par deux, pour retrouver la vitesse originelle du moteur)

Un croquis de l'idée (il manque beaucoup de chose (roulements, flasques, réglages de tension etc...) :

Maintenant, les questions :

- Est-ce que ce type de montage vous paraît viable ?
- Est-ce que des courroies de type V belt seraient appropriées pour ce type de montage ?
- Avez-vous des idées qui pourraient m'aider dans la réflexion ou la construction de cet ensemble ?

J'ai à disposition un tour, une perceuse à colonne, une fraiseuse, des marbres. Donc je peux usiner pratiquement la totalité des pièces.

Merci d'avance de vos avis et conseils.

 

[stanloc]

Sur le papier cela tient la route effectivement mais j'ai peur que la réalisation ne mette en évidence quelques difficultés.
Déjà moi je prendrais des courroies crantées pour cet usage. L'encombrement de l'ensemble et les performances en seront bien améliorés.
Ensuite donc je ferais une comparaison avantages/inconvénients entre un tel dispositif et la solution plus simple qui consisterait à ne pas passer par un axe relais. Cela compliquerait surement pour accoupler directement le moteur à la broche mais améliorerait le rendement de transmission et donc simplifierait le montage. En tous les cas c'est à étudier. On peut obtenir des rapports de réduction assez importants avec des courroies crantées tout en restant dans un encombrement très réduit.
Stan

 

[marcelou_bidou]

Bonjour Stan,

quand tu parles de ne pas passer par un axe relais, j'imagine de suite une poulie "glissante" et verrouillable sur l'axe moteur.
Est-ce l'idée ?

Pour ce qui est des courroies crantées (type synchrones c'est bien ça ?), je suis d'accord avec toi. Cependant il me sera très compliqué d'usiner moi même les poulies alors que les poulies en V sont facilement réalisables sur un tour traditionnel.
A moins que tu parles de courroies crantées dont les crans sont placés à l'extérieur des poulies lisses ?

Je vais cependant étudier la question du prix de cette techno intéressante.

Merci pour ce premier avis.

 

[stanloc]

Bonjour Stan,

quand tu parles de ne pas passer par un axe relais, j'imagine de suite une poulie "glissante" et verrouillable sur l'axe moteur.
Est-ce l'idée ?

Pour ce qui est des courroies crantées (type synchrones c'est bien ça ?), je suis d'accord avec toi. Cependant il me sera très compliqué d'usiner moi même les poulies alors que les poulies en V sont facilement réalisables sur un tour traditionnel.
A moins que tu parles de courroies crantées dont les crans sont placés à l'extérieur des poulies lisses ?

Je vais cependant étudier la question du prix de cette techno intéressante.

Merci pour ce premier avis.

Je sais que pour beaucoup de gens il leur faut fabriquer tout eux-mêmes mais dans un cas comme ici rechigner à acheter quelques poulies pour courroies crantées relève de la mesquinerie. Surtout qu'il y a courroies crantées et courroies crantées. Cette technologie ne cesse de s'améliorer et si on veut de la performance (20000 tr/mn ce n'est pas rien) il faut taper dans ce qui se fait de mieux.
Je ne sais comment as-tu accouplé ton moteur à ta broche actuellement, mais peut-être peux-tu défaire cet accouplement et monter la poulie sur l'axe moteur assez rapidement. Pourquoi au prix de ces moteurs ne pas avoir un moteur pour la prise directe et un moteur pour la transmission réductée ?
Bref des tas de solutions à étudier et à chiffrer.
Stan

 

[moissan]

la même broche sera elle vraiment utilisable a 2000 t/mn et a 20 000 t/mn ?

une broche a grande vitesse est facile a faire avec des petit roulement , mais n'est pas forcement assez solide pour supporter les gros effort du gros couple a basse vitesse

en mettant des gros roulement ordinaire assez solide pour la basse vitesse , il ne supportent pas la haute vitesse

ma solution preferé est de faire 2 broche completement different , une grosse lente et une petite rapide

sur une cnc , je reve d'une broche interchangable : la machine viens chercher dans un coin la broche adapté au travail a faire : le changement de broche evite de trainer le poid de la grosse broche lente quand on a besoin de la rapide

si le changement de broche n'est pas automatique , on peut se contenter d'un demontage manuel pour monter la broche adapté au travail a faire

tu ne parle pas de la puissance de ton moteur , mais si c'est petit comme je l'imagine il est possible d'utiliser les engrenage d'une perceuse chinoise 220V 500W : c'est en general un 5 dent 49dent helicoidal donc ça te fera passer directement de 20 000 a 2 000

le 5 dent est directement taillé dans l'arbre du moteur est un peu fragile parce qu'un seul roulement et trop de porte a faux a cause du mecanisme de percussion : en montant un roulement de chaque coté du pignon ça deviendrait beaucoup plus solide : donc refaire completement un boitier usiné pour utiliser cet engrenage

dans la perceuse le moteur tourne a 30 000 t/m pour faire 3 000 t/mn au mandrin

 

[moissan]

pour repondre a la question des courroie : la vbelt a besoin d'etre bien tendue , donc il faut une longueur suffisante entre les 2 arbre

pour reduire l'encombrement je prefere les courroie cranté dont la tension est moins critique

bien sur le meilleur moyen de reduire l'encombrement est de passer aux engrenages

la reduction 1/10 de la perceuse simple dont je parle est un peu forte si tu veux des vitesse intermediaire entre 20 000 et 2 000

l'engrenage de 5dent est un piege : ce trop petit nombre de dent fait un mauvais rendement denture avec deport un peu special : faire la reduction de 10 avec un arbre intermediaire , permet de choisir un nombre de dent plus grand et de faire avec des engrenage standard pas cher de chez tridistribution

 

[Albert le Belge]

Bonjour,

ma solution préférée est de faire 2 broche complètement différentes

Avis partagé,
un support de broche acceptant alternativement deux outils différents mais standardisés au niveau de la fixation.

 

[marcelou_bidou]

Merci de vos interventions.

Pour répondre dans l'ordre, enfin essayer...
Je ne vois pas trop ce que la mesquinerie vient faire dans ce projet, j'ai envie de citer quelqu'un qui signe : "Dans la vie il faut se donner les moyens pour satisfaire ses ambitions ou adapter ses ambitions à ses moyens". Bref, passons.

Le porte-pince ER16 a remplacé l'axe du moteur, donc il faut que je reparte de zéro pour le montage.
Je ne souhaite pas avoir plusieurs moteurs mais garder celui que j'utilise actuellement.

Pour la plage de vitesses visée, donc 2.500 à 20.000 tr/min, je vais développer un peu.
Mon moteur est un Brushless Outrunner 890 KV alimenté en 24V max, ce qui donne en théorie 21360 tr/min, arrondi à 20.000 tr/min à la louche. L'alimentation du moteur est gérée par un contrôleur.
Sur ce contrôleur est câblé un 'servo tester' du commerce sur lequel j'ai remplacé le potentiomètre par un filtre RC qui est câblé sur ma carte de commande gérée par Mach3. De ce fait, je peux envoyer un signal PWM "propre"au contrôleur qui fait varier la tension dans les bobinages du moteur.
Après multiples essais dans de multiples matériaux, il s'avère qu'en dessous de 8.000 tr/min le moteur commence à montrer ses faiblesses (ralentissement audible en entrée pleine matière), le couple étant proportionnel à la tension envoyée aux bobinages.
Je souhaite donc rester entre 10.000 et 20.000 tr/min au moteur et ce en permanence.
Pour usiner des matériaux comme l'ABS (90m/min), le PC (90m/min), certains thermoplastiques et thermodurs, la nacre et les composites (20 m/min) et l'aluminium (60m/min), il me faut descendre en vitesse de rotation aux alentours de 2.000 tr/min. Donc réduction par 4 ou 5 environ.

Concernant les engrenages à ces vitesses, je n'ose pas imaginer le bruit, qu'en penses-tu ?

Ensuite, l'idée ici n'est pas de changer de broche ni d'en rajouter une, mais bien de fabriquer une "boite de vitesses" réglable par courroie en gardant le moteur et le matériel à disposition.

Enfin, pour la courroie Poly V je n'avais pas pensé à la tension et la place que cela nécessite, effectivement ! Merci de l'éclaircissement.

Je vais de ce pas regarder les poulies courroies crantées (dimensionnels, rendements, tarifs), si vous avez des fournisseurs intéressants, je suis preneur.

 

[Rider63]

Salut!
ton sujet m'interesse, moi aussi j'envisage de faire une sorte de boite de vitesse, je ne suis pas encore décidé
pour les poulies et courroies, voici ou je me fournit:

http://www.tridistribution.fr/

ta broche avec brushless m'interesse, as tu quelques photos a nous montrer? merci

 

[marcelou_bidou]

Merci pour le lien ( je connaissais, mais c'est sympa de partager ).
Pour ce qui est des photos, je dois pouvoir trouver quelques clichés sur mon PC personnel, donc ce soir au mieux !

Ton projet est-il similaire dans la construction ? J'entends par là, y a t-il également un arbre "relais" ?

 

[Rider63]

pour l'instant c'est tres vague, la je construit ma CN, j'ai déja une éléctrobroche 3kw qui ira bien pour usiner alu avec de petites fraises, mais trop vite et pas assez coupleuse pour faire du copeau dans de l'acier. J'ai pas forcement besoin de tourner a 24000 rpm mais 15000 serait bien, et descendre a 250-500 rpm avec du couple serait bien aussi.

une fois que ma cn sera finie je pourais m'attaquer a faire une broche, j'hésite a acheter une broche toute faire chinoise sans moteur, a acheter un moteur de récup, et a faire une boite intermediaire, a base de courroie, mais j'aimerais bien pouvoir avoir un systeme de crabots ou d'embrayage et le motoriser, qui me permette de changer de rapport en automatique

 

[bricolo05]

Je ne vois pas trop ce que la mesquinerie vient faire dans ce projet, j'ai envie de citer quelqu'un qui signe : "Dans la vie il faut se donner les moyens pour satisfaire ses ambitions ou adapter ses ambitions à ses moyens". Bref, passons.

C'est comme ça... c'est stanloc, toujours en contradiction, jamais polis, rien à faire...

 

[marcelou_bidou]

Je ne vais pas me battre ...
J'ai presque terminé la 3D, je vous montrerai ça

 

[carlos78]

Pourquoi ne pas simplifier en montant le moteur directement sur le "2ème étage" avec les rapports : 1/1 (30/30), 1/2 (20/40), 1/4 (12/48).
Il n'y aurait plus que 2x3 poulies ou 2x3 engrenages.

Carlos

 

[moissan]

Concernant les engrenages à ces vitesses, je n'ose pas imaginer le bruit, qu'en penses-tu ?

et pourtant dans une perceuse 220V 500W , ce n'est pas l'engrenage qui fait le bruit mais plutot le moteur

avec des engrenage pas cher genre tridistribution ça sera un peut plus bruyant parce qu'il ne seront pas helicoidaux

tu n'a pas repondu a la question principale : quel est la puissance de ton moteur ? et a quelle vitesse ?

si tu ne veut pas faire une broche plus grosse pour les basse vitesse et que tu a deja monté un porte pince a la place de l'arbre du brushless , il n'y a plus moyen de le desacoupler pour les basse vitesse : une solution est d'utiliser le brusless uniquement comme poulie pour les basse vitesse avec un autre moteur a coté qui l'entraine

question : combien coute ce brushless ? c'est surtout ce prix qui indiquera si il est raisonable de mettre 2 moteur pour simplifier la mecanique

 

[Rider63]

pour le brushless je dirai une trentaine d'euros ça vaut pas cher ces truc

 

[marcelou_bidou]

Exactement, ça ne coûte pas grand chose, de mémoire une vingtaine d'euros pour le mien.

La puissance, je n'en sais trop rien en fait.
Au max à ce jour, en puissance électrique consommée dans du bois exotique (amarante, acajou et autres joyeusetés) avec des passes raisonnables (fraise Ø10, ap 3mm, Vf 1200 mm/min, N 20000 tr/min, pleine fraise) je suis à environ 200 W. Je ne sais pas si ce chiffre parle, mais c'est tout ce que j'ai comme valeur mesurée.

Je pense que la réduction directe, sans arbre intermédiaire est une bonne solution en effet.
Je vais regarder ce qui se fait comme poulie / courroie en fonction des régimes que je souhaite.

Merci pour l'intérêt

 

[bricolo05]

pinaise, c'est pas cher, mais quid de l'alim ? Tension, intensité ?

 

[marcelou_bidou]

Pour le prix, il faut quand même relativiser.
Il faut aussi prévoir un controleur suffisamment puissant, un servo tester, de bons roulements, un arbre porte pince, des pinced et l'usinage d'un montage.
On est vite loin des 20 € !

Pour l'alim, j'ai une alim régulée chinoise de 24v-10A branchée en // sur deux batteries 12v câblées en série. Ca me permet d'obtenir assez de courant lorsque le moteur en demande.
Mais bon la plupart du temps, le moteur consomme seulement 6 à 7A...

 

[carlos78]

Avec une consommation électrique max de 200w et à fond (vitesse de rotation de 20000 tr/mn), on peut en déduire le couple pour le fraisage du bois exotique.
Sauf erreur de ma part, je dirais que ce couple est d'environ 0.1 Nm. C'est un couple faible à transmettre.
Pour moi, le problème risque d'être la vitesse de rotation.
Si on veut des rapports de 1/1, 1/2 et 1/4, on pourrait par exemple imaginer des poulies de D18, D30 et D45 sur l'arbre moteur et D72,D60,D45 sur l'arbre de sortie pour un entraxe de 45mm.
Avec cet exemple de poulies : à 20000 tr/mn, la poulie de 18 mm donne à la courroie une vitesse linéaire de 19 m/s (20000x18x3.14)/60x1000) ... et celle de 45 mm une vitesse de 47 m/s. Sur le catalogue HPC, on trouve des courroies à 40 m/s ... C'est un peu limite.

Carlos Voir la pièce jointe Courroies.pdf

 

[erolhc]

Bonjour

Les courroies de la série AT, AT5 et AT3, peuvent aller jusqu'à 80m/s mais les AT5 sont limitées à 10 000 tr/min , les AT3 à 20 000tr/min

 

[carlos78]

Histoire de voir ce que font les chinois : Une broche en BT30 de 25Kg avec une transmission par courroie à 200€ (+200€ de port). Ils n'utilisent pas de courroies crantés, mais la broche est donnée pour tourner à 4000 tr/mn
Effectivement on peut avec certaines courroies atteindre 80 m/s et 20000 tr/mn !!! Voir la pièce jointe Courroies-transmission-1207.pdf

 

[moissan]

si la consomation electrique est de 200W la puissance mecanique est guère inferieure car le rendement de ces truc sont assez bon

avec 2 moteur pour les differente vitesse il est possible d'utiliser un seul controleur

solution : un moteur pour la vitesse rapide avec le porte pince a la place de l'arbre ... une poulie cranté adapté sur le rotor exterieur de ce moteur : pour la grande vitesse courroie demonté ... pour la petite vitesse on met la courroie vers le 2eme moteur et le premier ne sert plus que de poulie

 

[Rider63]

par contre la c'est pas cher car pas de puissance, mais j'ai regardé les outrunners puissant ça commence a etre cher (180€ environ un 5kw et 350€ des 10kw) sans parler du controleur et des alims qu'ils faut pour les enmener ( 150 a 180A en 70v)
moi avec mon compteur éléctrique et le chassis de ma machine je pense que 2 a 3kw sont largement suffisant pour une broche lente

j'ai trouvé celui la qui fait 2700w ce qui est pas mal: http://www.hobbyking.com/hobbyking/...G160_Brushless_Outrunner_290kv_160_Glow_.html a 70€

il tourne a 10700 rpm a 37v et pompe 78 A

le soucis c'est qu'il faudrais donc 3 alims pour l'alimenter, j'ai trouvé ça par ex: http://fr.aliexpress.com/item/s-100...ply-for-LED-Strip-light-AC-to/2034997718.html a 100e l'alim ça fait déja 300€, des controleur on peut en trouver a 100€ ça fait déja 500€ quand même... peut-etre que je me trompe et que l'on peut trouver moins cher, le soucis avec ces moteurs c'est bien souvent de les alimenter.

 

[Rider63]

sinon je pense a une chose, des alims pc, je me souviens avoir utilisé des alims pc pour alimenter des ampli car audio en 12v, c'était des alims 700w advance a 20 ou 30€ l'unité, en en metant 3 en série on obtient 36v et 2100w de puissance, ce qui est déja pas mal pour environ 60 à 90€

 

[Rider63]

par ex ça en 500w:
http://www.pixmania.fr/alimentation...OCX6_nrjsUCFQiWtAodzgkAeg#merch=1&srcid=11275

il en faudrait 6 soit 120€ pour 3kw c'est jouable...

 

[marcelou_bidou]

Mon petit Brushless alimenté au taquet soit 24V peut consommer donc 2.2 KW à la louchette ( contrôleur 90A constant, 120A en pic).
C'est un EMP C5045 si ça intéresse

Mon ensemble tout fait avec les pièces listées précédemment m'est revenu à environ 130 € port(s) compris et est largement suffisant pour usiner même de l'aluminium (qui demande "très peu" de puissance en définitive (là c'est mon portique qui n'aimerait pas ).
Bon ok, les pièces usinées c'est gratos et les batteries de la récup' donc gratos aussi.

L'idée d'un moteur supplémentaire et "débrayable" me plaît bien, je vais regarder cette solution aussi ! Merci !

 

[Rider63]

par contre pas bete l'idée des deux bateries si c'est de la recup c'est vrai que ça peut faire économiser pas mal en alim

 

[marcelou_bidou]

Ouaip
Et surtout plus de problème de courant limité !

 

[assurancetourix]

le très très gros intérêt des moteurs Brushless, c'est justement de choisir le bon KV
pour faire tourner le moteur a la vitesse que l'on souhaite
donc pignons et autres courroies == perte de temps / d'argent / de rendement ....etc

certes c'est peut être plus compliqué a mettre en oeuvre, mais le plus simple c'est d'avoir un 2 eme moteur
avec le KV adapté a la vitesse que tu veux atteindre par rapport a la tension d'alimentation que tu as.

pour les septiques, je fais du modélisme depuis 30 ans, et c'est devenu mon métier, j'ose affirmer que j'ai quelques connaissances ....