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Fabrication d'engrenages avec une CNC 3 axes

Discussion dans 'Divers' créé par xi, 29 Novembre 2010.

  1. xi

    xi Apprenti

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    Fabrication d'engrenages avec une CNC 3 axes
    Bonjour,

    Petit reportage sur l'usinage (amateur) de petits engrenages avec une charlyrobot 3 axes commandée par EMC2.

    La petite histoire : il y a dans ma voiture des moto-réducteurs pour commander les volets de la climatisation (réglage air chaud / froid, fermeture de l'entrée d'air, ...) :
    [​IMG]

    (moto-réducteurs communs aux 405, 406, 605, ...)

    Problème : les engrenages de ces motoréducteurs sont en plastique et ils commandent des volets assez imposants ... au bout de quelques années, il arrive ce qui doit arriver : les engrenages perdent leur dents car elles cassent (problème récurant). Observer le pignon blanc qui est en haut à droite : vous ne trouvez pas qu'il y a comme un petit problème :lol: :
    [​IMG]

    (le plus gros engrenage fait 30mm de diamètre et le boitier fait 80x50)


    Le moto-réducteur en question coute 250€ chez PSA et il n'a pas évolué ... ca fait cher la pièce mal concue ! (mal calculée on va dire)
    Pour le prix, je me suis dit que ca valait le coup de se pencher sur la question.
    J'ai d'abord envoyé les engrenages dans une société spécialisée dans la taille d'engrenages : ils m'ont répondu qu'ils ne savaient pas faire :roll: (au passage, j'aimerais avoir l'avis des pros du forum là dessus ?)
    Entre temps, j'ai récupéré une CNC 3 axes et je me suis dit que ca pourrait etre intéressant qu'elle serve à quelque chose d'utile :) Deuxième problème : je n'ai pas de fraise module, pas de plateau diviseur et que 3 axes. J'ai donc essayé d'usiner les engrenages d'une manière pas très conventionnelle : par le dessus et par le dessous. Je vous montre ici le résultat de mes usinages !

    Conception des engrenages
    • Mesure des caractéristiques des engrenages
      La première étape a été de mesurer précisément les engrenages existants. Il s'agissait de ne pas se louper là dessus, car les dents sont quand meme assez petites et il fallait que ca reste compatible avec les engrenages existants. J'ai vérifié à plusieurs reprise que tout était cohérent avec les formules usuelles de calcul des engrenages. Le plus dur a été de déterminer l'angle de pression :
      [​IMG]

      J'ai fait une photo en macro et j'ai pu déterminer l'angle comme ca (20°) ; angle impossible à trouver à l'oeil nu.
    • Dessin des pièces
      La deuxième étape à consisté à dessiner les engrenages vus de dessus et vus de dessous (4 dessins en tout, car je refais les deux engrenages qui encaissent le plus d'efforts). J'ai utilisé la méthode décrite sur ce site pour dessiner le profil en développante de cercle des dents. Les dessins ont été fait avec QCad (logiciel genre autocad) sous Linux :
      [​IMG]


      Une des faces terminée :
      [​IMG]


      Le GCODE chargé dans EMC2 :
      [​IMG]

    • Premier prototype
      Une fois que tout était prêt, j'ai fait un premier test dans du polystyrène. Le résultat est prometteur, n'est-ce pas ?
      [​IMG]

    Fabrication
    • La matière de départ
      J'ai choisi de partir de cylindres de laiton de 30mm de diamètre pour usiner les engrenages (un engrenage fait un peu moins de 30mm, l'autre fait 25mm). J'ai découpé les premières barres à la scie sauteuse, mais c'est très long à faire (je ne parle meme pas de la scie à métaux) ; c'est que c'est quand meme dur le laiton par rapport à l'alu !
      Donc je me suis installé derrière mon PC (beaucoup moins fatiguant :lol:) et j'ai dessiné 2 supports pour mes barres de 30mm. Après il ne restait plus qu'à utiliser une fraise longue de 3mm et faire des allers-retours avec pour découper les cylindres à la bonne longueur :
      [​IMG]

    • Fixation des pièces
      Attention, on rentre dans le vif du sujet : la photo ci dessous montre la fixation des cylindres bruts avant usinage. Les cylindres aux deux extrémités sont ceux qui ont été découpés à l'étape précédente. Les cylindres du milieu ont déjà un coté d'usiné et ils ont été retournés afin d'usiner l'autre coté :
      [​IMG]

      En fait mon support me permet d'usiner les engrenages 4 face par 4 face ; sinon ca faisait énormément de changement d'outils et des temps d'usinage très longs.
    • Ebauche avec la fraise de 6mm
      Voilà le résultat après l'"ébauche" avec une fraise de 6mm :
      [​IMG]

      A noter que - suite à ce que j'ai pu lire sur le forum - j'ai acheté des fraises carbure ce qualité chez Otelo. Bah vous aviez raison, le résultat est sans commune mesure avec les fraises en cochonium véritable que l'ont peut trouver à bas prix sur ebay ou autre :shock: Depuis que j'ai ces fraises carbure, l'usinage est très silencieux (moins de vibrations), les coupes sont super propres, les fraises restent coupantes, ... Bref, tout ca pour dire que même au niveau amateur, ca vaut le coup d'investir dans du bon matériel !

    La suite dans le post ci dessous ...

    01_motoreducteur_img_7598.jpg

    02_pignon_sans_dents_img_7603.jpg

    03_determination_angle_de_pression_img_7510.jpg

    04_ebauche_dent_engrenages_qcad.png

    05_dessin_engrenages_qcad.png

    06_EMC2_pignon_4_img_7553.jpg

    07_prototype_img_7531.jpg

    09_decoupe_barre_img_8087.jpg

    10_mise_en_place_cylindres_img_8098.jpg

    11_ebauche_fraise_6mm_img_8279.jpg
     
  2. xi

    xi Apprenti

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    Fabrication d'engrenages avec une CNC 3 axes
    Suite du message précédent ...

    • Usinage avec la fraise de 2mm
      ici on fait divers usinage plus fins : alésage des trous centraux, ébauche des dentures, .... Observer le pignon qui est le plus à droite : on perce 14 trous dedans, soit autant que le nombre de dents :
      [​IMG]


      Usinage des "grosses" dents avec la fraise de 0.8mm
      C'est à partir de là que ca devient délicat ! J'ai cassé une petite dizaine de fraises avant d'arriver à avoir un résultat correct. Les fraises ont cassé parce que je voulais aller trop vite et je n'avais pas une bonne évacuation des copeaux. Actuellement je ne casse plus de fraises et j'usine relativement vite : passes de 0.2mm avec une vitesse de 400mm/min (lubrification indispensable, sans lubrification je ne peux pas monter à plus de 100mm/min). Voilà le résultat après le passage de la fraise de 0.8mm :
      [​IMG]

      A noter que pour le pignon qui est le plus à droite, les dents sont usinée à la fois par le dessous et par le dessus (notez la forme des 14 découpes qui a changé !). La raison est que les micro-fraises ne sont pas assez longues pour usiner la longueur totale des dents par un seul coté !

      Usinage des petites dents avec la fraise de 0.5mm
      Bon ici c'est un peu la même chose qu'avec la fraise de 0.8mm, sauf que la fraise est encore plus petite. Là aussi je suis obligé de faire l'usinage des dents à la fois par dessus et par dessous (les raccords entre les deux cotés ne sont pas évidents comme vous pouvez vous en douter !). J'usine à 250mm/min avec cette fraise.
      [​IMG]


      Usinage de la couronne en cours avec la fraise de 0.5mm :
      [​IMG]


      La fraise de 0.5mm en question (provenance iron-wood) :
      [​IMG]

    Résultat
    • Gros engrenage
      Voilà le résultat une fois fini. Dites moi ce que vous en pensez ; moi je trouve ca plutot pas mal. :
      [​IMG]

      [​IMG]

    • Petit engrenage
      Idem pour le petit engrenage. Je pense que la précision de ma machine n'est pas mauvaise : on appercoit le raccord entre l'usinage par le dessus et l'usinage par le dessous (trait au milieu des dents), mais c'est léger je trouve.
      [​IMG]

      [​IMG]

    • Montage dans le boitier
      Et pour le plaisir des yeux : montage des engrenages dans le boitier d'origine :-D :
      [​IMG]

    Voilà, c'est finit ! N'hésitez pas à donner vos impressions, dire comment vous auriez fait ca, ...

    Une question qui me m'interpelle : comment seraient réalisés ces engrenages dans l'industrie ? (autrement que par moulage j'entends)

    P.S. les boitiers sont remontés dans ma voiture, ca a l'air de bien marcher :)

    P.S.2 : présentation de ma machine ici : un-nouveau-avec-une-charlyrobot-emc2-sous-linux-t24645-15.html

    12_passage_fraise_2mm_img_8289.jpg

    13_passage_fraise_0.8mm_img_8300.jpg

    14_passage_fraise_0.5mm_img_8306.jpg

    15_usinage_couronne_avec_fraise_0.5mm_img_8038.jpg

    16_fraise_0.5mm_img_8113.jpg

    20_engrenage_5_dessus_img_8205.jpg

    21_engrenage_5_dessous_img_8209.jpg

    22_engrenage_4_dessus_img_8212.jpg

    23_engrenage_4_dessous_img_8215.jpg

    25_montage_dans_le_motoreducteur_img_8232.jpg
     
  3. KY260

    KY260 Modérateur

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    tu as fait celà sur Charlyrobot.

    là mon lapin, ça commence à m'interesser(j'en piste un depuis un moment)
     
  4. Bth

    Bth Ouvrier

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    Fabrication d'engrenages avec une CNC 3 axes
    Superbe travail

    Bonjour XI,

    C'est vraiement un superbe travail, MERCI d'avoir partagé cette réalisation avec nous.

    Salutations

    Bth
     
  5. ellogo67

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    Bonjour :-D

    Tu nous demandes si c'est du bon boulot ? :shock:

    Tu rigoles, non ? :eek:

    C'est un excellent travail. :smt023 J'aimerais avoir ta dextérité. :smt003

    Et encore bravo.


    :wavey:
     
  6. oliv

    oliv Compagnon

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  7. vap38

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    Super travail ! :smt023
    bravo il fallait y penser en plus c'est très jolie à regarder.
    C'est une belle leçon d'usinage bravo... :-D

    Je penserai à faire également un tuto pour réaliser des engrenages avec nos petites machines (fraise type Fly cutter) :wink:

    A+ Francis
     
  8. ctoutmoi

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    Bonjour :-D

    Je ne sais pas quoi dire à part Bravo !
    Ta présentation de ta charly est des plus intéressante également. La pompe à essence pour la lubrification, c'est tout simplement génial. On s'arrête en générale à la pompe d'aquarium...
    Va que j'fasse un p'tit tour dans ma casse auto quévindieu :P
     
  9. jmspaggi

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    Salut,

    Pourrais-tu fournir les fichiers qui t'ont permis de faire ça? J'ai tendance à apprendre par l'exemple, alors j'aimerai essayer de les manipuler.

    J'suis pas mal impressionné là!

    JM
     
  10. CNC_FONTAINE

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  11. xi

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  12. jmspaggi

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    Le fichier que tu as utilisé dans QCad.

    Si je comprend bien, en partant de là, je devrais être capable de générer le GCode comme un grand, non?
     
  13. wika58

    wika58 Modérateur

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  14. guol64

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    Fabrication d'engrenages avec une CNC 3 axes
    Tu as un espace juste avant le [/url] ce qui rend ton message invisible : j'ai eu le même problème rescemment :wink:
     
  15. CNC_FONTAINE

    CNC_FONTAINE Ouvrier

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