D
DA l'Auvergnat
Ouvrier
Bonjour
Je viens vous présenter la réalisation d’un mécanisme pour horloge astronomique.
Pourquoi vouloir faire un mécanisme d’horloge astronomique alors que l’on n’y connait rien ! Eh bien raison de plus pour apprendre et essayer de comprendre. Il y aussi d’autres raisons qui m’ont poussé à faire cette réalisation.
Grâce au montage de taillage par génération sur un tour, j’ai la possibilité de réaliser facilement et rapidement des pignons nécessaires à ce mécanisme.
C’est aussi pour relever le défi que m’avait lancé @SULREN : « on ne peut pas faire ce mécanisme uniquement avec des modules normalisés ».
Le confinement aidant il fallait bien s’occuper.
Cette horloge a été réalisée en plusieurs exemplaires par Serge Vieillard, voir son site :
http://www.astrosurf.com/magnitude78/horloge/fabrication.html
Il commence par cette phrase :
« Enfin, le formidable potentiel offert par une imprimante 3D permit d’envisager la faisabilité de ce projet, qui sans cela eut été ruineux s’il eut fallu se procurer les divers éléments dans l’industrie spécialisée des engrenages d’horlogerie sur mesure ou d’envisager une fabrication « maison de chaque rouage».
Comme le dit Serge Vieillard je partage entièrement son analyse mais il en va autrement quand on peut tailler par soi-même rapidement et à très faible coût des engrenages métalliques spécifiques au projet c’est ce que j’ai fait.
Avant toute chose et pour qu’il n’y ait pas de malentendu je voudrais dire :
Ce mécanisme a été fait suivant les principes de la mécanique classique et non de l’horlogerie, les profils des pignons sont des développantes de cercle avec ou sans déport de denture et non des profils ogivaux. D’autre part, ils ne comportent pas de bras de sorte que ce mécanisme ressemble plus à une boite de vitesse qu’à un chef d’œuvre d’horlogerie. C’est pourquoi je le mets dans la rubrique « Divers projets et réalisations » et non dans « Horlogerie ». Le but était simplement de réaliser un mécanisme ayant un fonctionnement fluide avec un minimum de jeu.
Le mécanisme étant un peu complexe, j’ai dû me résigner à faire des plans conformément au schéma ci-dessous établi par Serge Vieillard et recalculé et enrichi par @SULREN
Il est à noter que tous les couples d’engrenages travaillent en démultiplication sauf le couple L56, M12
Quatre modules standards 0.4 0.5 0.6 1 ont été retenus.
Ce tableau a pu être très facilement établi grâce au logiciel « Filengrene » sans ce logiciel je n’aurais certainement pas pu établir ce tableau, d’autre part Filengrene permet de vérifier s’il y a ou s’il n’y a pas d’interférence dans le couple d’engrenage ce qui est absolument génial et je le répète avec une très grande facilité.
Quand on taille un pignon par génération sur une machine classique non numérique, il faut avoir des pignons de divisions avec un nombre de dents égal, multiple ou sous multiple du nombre de dents à tailler.
On voit que ce montage comporte entre autre une roue de 113 dents or 113 est un nombre premier il faut donc impérativement une roue de 113 dents pour pouvoir la tailler.
Naturellement je n’avais pas cette roue, alors comment faire ?
Celle-ci peut être taillée sur un diviseur ayant la possibilité de faire de la division différentielle.
Sur un diviseur numérique mais je n’ai ni l’un ni l’autre, par contre j’ai une DAO qui permet de dessiner un disque de 113 divisions.
Méthode pour réaliser le pignon de 113 dents module 1 nécessaire à la division du taillage par génération :
Ce pignon est taillé à la fraise module sur le montage de taillage par génération, naturellement la synchronisation a été supprimée on l’utilise comme un diviseur et comme une glissière motorisée.
Pour ce faire, j’ai tracé à la DAO un disque papier de 113 divisions celui-ci est collé sur un disque solidaire en rotation de l’axe d’entrée du réducteur Bonfiglioli qui joue le rôle de diviseur de rapport 1/14.
Un autre disque se superpose au premier celui-ci a deux graduations matérialisant 14 intervalles du premier disque il a donc la même fonction que l’alidade d’un diviseur.
Quand on tourne de 14 intervalles à l’entrée du diviseur la sortie tourne de (14/113)*(1/14)=1/113
Le fait d’utiliser la fonction diviseur de rapport 1/X est très intéressante car l’erreur angulaire de positionnement des repaires au niveau du cadran, se traduit par une erreur angulaire X fois plus faible au niveau de la sortie du diviseur, alors qu’elle serait intégrale si on utilisait une division directe.
Disque de 113, 73, 49 repaires pour réaliser les pignons de 113, 146, 98 module 1 ceux-ci servent à tailler les pignons de :
113 dents module 0.5 déport -1.3
146 dents module 0.5 déport 0
98 dents module 0.5 déport 1.5
Etant maintenant en possession de tous les pignons de divisions, la phase de taillage par génération a pu commencer.
Elle s’est déroulée rapidement sans problème en effet, il suffit d’usiner un disque égal au diamètre extérieur (j’ai remis à contribution le premier petit tour d’établi le second étant mobilisé pour le taillage) de tangenter ce diamètre (opération la plus délicate) avec la fraise mère et de prendre une ou plusieurs passes correspondant à la hauteur de la denture. (Contrairement à la fraise module il n’y a pas besoin de centrer la fraise mère l’axe de la dent passe toujours par le centre)
On obtient automatiquement un profil exact quel que soit le module, le nombre de dents et le déport.
On peut imaginer le temps et la difficulté s’il avait fallu profiler 13 fly cutter ! Plus le taillage dent par dent.
J’aime bien ce pignon 13 dents avec déport il montre bien le fossé qui existe entre la développante de cercle des mécaniciens et un pignon à aile ogival des horlogers (voir ci-dessous) il n’en demeure pas moins que quel que soit leur forme ils assurent la même fonction : transmettre un mouvement dans un rapport donné.
Ce pignon de 7 dents sans déport mais avec interférence de taillage en pied de denture (undercut) se rapproche de la denture ogival. Seul le taillage par génération peut donner ce profil de denture.
Exemple de taillage d’un pignon 240 dents mod 0.4 par génération.
Les grands pignons ont été fait en alliage d’aluminium 6082 T4 c’est un alliage aluminium, silicium, magnésium, manganèse connu pour sa soudabilité. Ce choix a été fait car je disposais d’une plaque de récupération d’épaisseur 4mm. Les pignons fini ont une épaisseur de3.5mm très surabondant au regard des couples à transmettre.
J’aurais aimé faire ces pignons en laiton mais pour un prototype et au regard du prix j’en ai été dissuadé !
Assemblage des pignons
Tous les pignons étant taillés il n’y avait plus qu’à faire leur assemblage or ce ne fut pas le plus facile.
Pour avoir un mouvement fluide il faut un minimum de jeu entre les dentures.
Dans un tel mécanisme ultra lent ce n’est pas le bruit que l’on cherche à éliminer par un jeu minimum, par contre ce jeu doit être minimum afin d’avoir des indications précises au niveau des aiguilles.
Ne disposant que d’une antique perceuse qui cherche souvent à tourner rond il a fallu ruser pour avoir des entre axes précis. Pour cela j’ai utilisé le contre perçage ainsi que des gabarits de perçage sommaires.
Fabrication d’un gabarit de perçage
Afin d’avoir un jeu fonctionnel entre deux engrenages, le moyen le plus simple pour fixer l’entre axe a été d’introduire une feuille de papier à cigarette de 0.02 mm entre les deux dentures et de faire par contre perçage un sommaire gabarit de perçage.
Je viens vous présenter la réalisation d’un mécanisme pour horloge astronomique.
Pourquoi vouloir faire un mécanisme d’horloge astronomique alors que l’on n’y connait rien ! Eh bien raison de plus pour apprendre et essayer de comprendre. Il y aussi d’autres raisons qui m’ont poussé à faire cette réalisation.
Grâce au montage de taillage par génération sur un tour, j’ai la possibilité de réaliser facilement et rapidement des pignons nécessaires à ce mécanisme.
C’est aussi pour relever le défi que m’avait lancé @SULREN : « on ne peut pas faire ce mécanisme uniquement avec des modules normalisés ».
Le confinement aidant il fallait bien s’occuper.
Cette horloge a été réalisée en plusieurs exemplaires par Serge Vieillard, voir son site :
http://www.astrosurf.com/magnitude78/horloge/fabrication.html
Il commence par cette phrase :
« Enfin, le formidable potentiel offert par une imprimante 3D permit d’envisager la faisabilité de ce projet, qui sans cela eut été ruineux s’il eut fallu se procurer les divers éléments dans l’industrie spécialisée des engrenages d’horlogerie sur mesure ou d’envisager une fabrication « maison de chaque rouage».
Comme le dit Serge Vieillard je partage entièrement son analyse mais il en va autrement quand on peut tailler par soi-même rapidement et à très faible coût des engrenages métalliques spécifiques au projet c’est ce que j’ai fait.
Avant toute chose et pour qu’il n’y ait pas de malentendu je voudrais dire :
Ce mécanisme a été fait suivant les principes de la mécanique classique et non de l’horlogerie, les profils des pignons sont des développantes de cercle avec ou sans déport de denture et non des profils ogivaux. D’autre part, ils ne comportent pas de bras de sorte que ce mécanisme ressemble plus à une boite de vitesse qu’à un chef d’œuvre d’horlogerie. C’est pourquoi je le mets dans la rubrique « Divers projets et réalisations » et non dans « Horlogerie ». Le but était simplement de réaliser un mécanisme ayant un fonctionnement fluide avec un minimum de jeu.
Le mécanisme étant un peu complexe, j’ai dû me résigner à faire des plans conformément au schéma ci-dessous établi par Serge Vieillard et recalculé et enrichi par @SULREN
Il est à noter que tous les couples d’engrenages travaillent en démultiplication sauf le couple L56, M12
Quatre modules standards 0.4 0.5 0.6 1 ont été retenus.
| Couple | Mod | Entre axe | D prim | D Ext | D pied | H | Deport | ||||||
| A240 | 0.4 | 96 | 96.8 | 95 | 0.9 | 0 | |||||||
| B25 | C98 | 0.5 | 31.51 | 12.8 | 50.22 | 13.45 | 51.1 | 11.4 | 49.25 | 1.03 | 0.93 | 0.15 | 1.5 |
| D15 | E113 | 0.5 | 31.51 | 7.4 | 55.62 | 8.9 | 56 | 7.04 | 55.64 | 0.93 | 0.86 | 0.4 | -1.3 |
| F13 | G52 | 1 | 31.75 | 12.7 | 50.8 | 15.8 | 51.6 | 12.2 | 48.9 | 1.8 | 1.35 | 0.4 | -1.1 |
| H16 | I100 | 0.5 | 28.57 | 7.88 | 49.26 | 9.5 | 49.6 | 7.55 | 47.8 | 0.98 | 0.9 | 0.5 | -1.3 |
| J10 | K146 | 0.5 | 39 | 5 | 73 | 6 | 73.6 | 4.7 | 72 | 0.65 | 0.8 | 0 | 0 |
| M12 | L56 | 0.6 | 19.7 | 6.95 | 32.45 | 8.3 | 32.8 | 6.76 | 31.57 | 0.77 | 0.62 | 0.4 | -1.4 |
| N14 | O62 | 0.5 | 19.7 | 7.26 | 32.14 | 8.26 | 32.7 | 6.6 | 31 | 0.83 | 0.85 | 0.6 | 1 |
Ce tableau a pu être très facilement établi grâce au logiciel « Filengrene » sans ce logiciel je n’aurais certainement pas pu établir ce tableau, d’autre part Filengrene permet de vérifier s’il y a ou s’il n’y a pas d’interférence dans le couple d’engrenage ce qui est absolument génial et je le répète avec une très grande facilité.
Quand on taille un pignon par génération sur une machine classique non numérique, il faut avoir des pignons de divisions avec un nombre de dents égal, multiple ou sous multiple du nombre de dents à tailler.
On voit que ce montage comporte entre autre une roue de 113 dents or 113 est un nombre premier il faut donc impérativement une roue de 113 dents pour pouvoir la tailler.
Naturellement je n’avais pas cette roue, alors comment faire ?
Celle-ci peut être taillée sur un diviseur ayant la possibilité de faire de la division différentielle.
Sur un diviseur numérique mais je n’ai ni l’un ni l’autre, par contre j’ai une DAO qui permet de dessiner un disque de 113 divisions.
Méthode pour réaliser le pignon de 113 dents module 1 nécessaire à la division du taillage par génération :
Ce pignon est taillé à la fraise module sur le montage de taillage par génération, naturellement la synchronisation a été supprimée on l’utilise comme un diviseur et comme une glissière motorisée.
Pour ce faire, j’ai tracé à la DAO un disque papier de 113 divisions celui-ci est collé sur un disque solidaire en rotation de l’axe d’entrée du réducteur Bonfiglioli qui joue le rôle de diviseur de rapport 1/14.
Un autre disque se superpose au premier celui-ci a deux graduations matérialisant 14 intervalles du premier disque il a donc la même fonction que l’alidade d’un diviseur.
Quand on tourne de 14 intervalles à l’entrée du diviseur la sortie tourne de (14/113)*(1/14)=1/113
Le fait d’utiliser la fonction diviseur de rapport 1/X est très intéressante car l’erreur angulaire de positionnement des repaires au niveau du cadran, se traduit par une erreur angulaire X fois plus faible au niveau de la sortie du diviseur, alors qu’elle serait intégrale si on utilisait une division directe.
Disque de 113, 73, 49 repaires pour réaliser les pignons de 113, 146, 98 module 1 ceux-ci servent à tailler les pignons de :
113 dents module 0.5 déport -1.3
146 dents module 0.5 déport 0
98 dents module 0.5 déport 1.5
Etant maintenant en possession de tous les pignons de divisions, la phase de taillage par génération a pu commencer.
Elle s’est déroulée rapidement sans problème en effet, il suffit d’usiner un disque égal au diamètre extérieur (j’ai remis à contribution le premier petit tour d’établi le second étant mobilisé pour le taillage) de tangenter ce diamètre (opération la plus délicate) avec la fraise mère et de prendre une ou plusieurs passes correspondant à la hauteur de la denture. (Contrairement à la fraise module il n’y a pas besoin de centrer la fraise mère l’axe de la dent passe toujours par le centre)
On obtient automatiquement un profil exact quel que soit le module, le nombre de dents et le déport.
On peut imaginer le temps et la difficulté s’il avait fallu profiler 13 fly cutter ! Plus le taillage dent par dent.
J’aime bien ce pignon 13 dents avec déport il montre bien le fossé qui existe entre la développante de cercle des mécaniciens et un pignon à aile ogival des horlogers (voir ci-dessous) il n’en demeure pas moins que quel que soit leur forme ils assurent la même fonction : transmettre un mouvement dans un rapport donné.
Ce pignon de 7 dents sans déport mais avec interférence de taillage en pied de denture (undercut) se rapproche de la denture ogival. Seul le taillage par génération peut donner ce profil de denture.
Exemple de taillage d’un pignon 240 dents mod 0.4 par génération.
Les grands pignons ont été fait en alliage d’aluminium 6082 T4 c’est un alliage aluminium, silicium, magnésium, manganèse connu pour sa soudabilité. Ce choix a été fait car je disposais d’une plaque de récupération d’épaisseur 4mm. Les pignons fini ont une épaisseur de3.5mm très surabondant au regard des couples à transmettre.
J’aurais aimé faire ces pignons en laiton mais pour un prototype et au regard du prix j’en ai été dissuadé !
Assemblage des pignons
Tous les pignons étant taillés il n’y avait plus qu’à faire leur assemblage or ce ne fut pas le plus facile.
Pour avoir un mouvement fluide il faut un minimum de jeu entre les dentures.
Dans un tel mécanisme ultra lent ce n’est pas le bruit que l’on cherche à éliminer par un jeu minimum, par contre ce jeu doit être minimum afin d’avoir des indications précises au niveau des aiguilles.
Ne disposant que d’une antique perceuse qui cherche souvent à tourner rond il a fallu ruser pour avoir des entre axes précis. Pour cela j’ai utilisé le contre perçage ainsi que des gabarits de perçage sommaires.
Fabrication d’un gabarit de perçage
Afin d’avoir un jeu fonctionnel entre deux engrenages, le moyen le plus simple pour fixer l’entre axe a été d’introduire une feuille de papier à cigarette de 0.02 mm entre les deux dentures et de faire par contre perçage un sommaire gabarit de perçage.
