mini broche + changeur d'outils....

[faco10]

"salut" à tous; j'ai déjà ouvert un premier post pour une petite réflexion sur ma prochaine fraiseuse ( https://www.usinages.com/posts/470694#p470694 )
une vidéo de "l'ancienne fraiseuse"

le cahier des charges de la fraiseuse n'est pas aboutie, par contre, elle aura une broche avec un magasin d'outil...
ce projet se fera en collaboration avec un ami aussi passionné...
autant si notre étude et réalisation nous intéresse énormément, nous avons des manques, qui je l'espère pourraient être comblés par d'autres lecteurs de ce post...
et tant qu'à faire, si notre cahier des charges pour cette broche peut être complété par d'autres personnes intéressé par la réalisation de cette broche, faisons le ENSEMBLE!

il y a déjà quelques post parlant de ce sujet, des posts très intéressants, mais rien de réellement concret... qui tourne!
certains plans sont même super (https://www.usinages.com/threads/broche-dusinage-maison.35449/)
lesplans de dario ghezzi m'ont l'air assez abouti (https://www.usinages.com/threads/broche-dusinage-maison.35449/)
notament le tirant et la liaison avec le cône par l'intermédiaire de billes; simple et je pense efficace (https://www.usinages.com/threads/broche-dusinage-maison.35449/)
des retours par rapport à tous cela?

pour notre cahier des charges:
un cône de type ISO10 (modifier peut-être le cone de 7/24 par un 20°)
y mettre des pinces de type ER11.
la broche sera actionnée par un moteur avec une liason poulies-courroie
....
et c'est à peut prêt tout....
premières questions: pour cet outil porte pince, quelle matière est à utiliser? quel traitement? une cémentation est-ce suffisant?

voilà, j'accueille bras ouvert tous ceux qui veulent participer à ce projet!

 

[DRACHENREITER]

Bonjour,

Pour la matière je partirai à première vus sur un 35NiCrMo4 ou à défaut un 42CrMo4 après peut être un 20MnCr5 devrais faire l'affaire. Une cémentation je pense qu'à notre niveau ça suffit puis rectifié.


++

 

[Anonymous]

Bonjour,

Fabriquer un changeur d'outils ? Mouais, bof, c'est quand même un gadget. Chacun ses besoins, bien sûr... En ce qui me concerne, j'en ai un changeur, et ben souvent, je prends pas le temps de programmer le changement d'outil, et je fais ça à la main, à l'ancienne ! lol

Faut voir aussi que 99% de nos CN ne peuvent supporter que de petits outils... Tu ne vas pas avoir la possibilité de mettre en magasin, taraud, tête à aléser, scie fraise, tourteaux... Seulement 3 ou 4 petites fraises de 1 à 12 mm.

Mon magasin d'outils possède 12 emplacements, il m'en faudrait 50 ! Et je manquerais encore de place, c'est sûr !

Pour ce qui est d'un projet commun, tu vas rapidement avoir un post de 40 pages, no souci. La conception en restera surement là. Comme tous les projets commun que nous avons vu passer depuis de nombreuses années. Ici, ou sur d'autres forum.

Avec tout ça, il ne reste plus qu'à démontrer qu'un tel projet est réalisable, et si je peux aider, je le ferais.
Bon courage,
Ch56

 

[faco10]

justement, j'espère que ce projet verra le jour, er si nous sommes plusieurs à le faire évoluer (dans le bon sens) ça motivera les "copeauteurs"....
mon ancien post à permis de me positionner et fixer les priorité, là c'est la broche, je que pourrais utiliser sur plusieurs CN.
à savoir qu'un ISO10, c'est du très petit!
fraise de ø6mm max! ce ne sera pas pour débiter de l'acier en passe de 10!
mais si ça marche bien, pourquoi ne pas imaginer une broche plus puissante en SA30 ou 40?
bref, d'autres personnes peuvent proposer de la matière?

 

[faco10]

pour faire avancer le schmilblick, voici une esquisse de plan pour l'outil...
histoire de se mettre d'accord sur la queue....
cône de 20°, cela parrait idiot?
la norme serait 7/24, je mettais aapuyé sur schaublin, mais de toute façon, cela m'étonerait fort que l'on utilise leur produit (cher et difficile à trouver)
en plus, pour le tirant, c'est un peu compliqué....
pour infos, je me suis acheté un jeu de pince ER11
alors, quelle matière serait la plus appropriée?

 

[DRACHENREITER]

cône de 20°, cela parrait idiot?
la norme serait 7/24, je mettais aapuyé sur schaublin, mais de toute façon, cela m'étonerait fort que l'on utilise leur produit (cher et difficile à trouver)

Salut,

L'avantage que tu aura avec un cône de 20° est que tu sera plus compact. mais tu peut diminuer ton couple. Et le problème, si un jour tu trouve de l'ISO10 pas chère ben tu pourra pas les monter.
la conicité des cônes SA40 par exemple est de 7/24 soit un demi angle au sommet 8.3° (alpha) angle ouvert. Ces cônes ne coincent pas. pour que ça coince, avec un contact acier/acier (f~0.1) il faut que le demi angle soit inférieure à 5.7° angle fermé.

Pour te donner un ordre d'idée du couple transmissible, voici une petite formule.

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Pour la matière, je pense que prendre la même dans un premier temps n'est pas idiot avec si possible une dureté supérieure pour le nez broche. un 35NCD16 ou un 20MC5 par exemple...

++

 

[faco10]

pour le problème du cône, trouver de l'ISO 10 c'est vraiement du sport! surtout que schaublin utilise une pince, et non des billes comme on vourdrait le faire... du coup, si vraiement j'en trouve en occase, pourrais-je vraiement l'adapter à ma broche?
par contre pour le couple transmissible, il est vrai que ce n'est pas idiot de passer tout de même sur sur 7/24!

et pour la matière, pour le nez de broche, un 35NC15 et pour l'outil un 16mncr5 tout deux cémenté devrait aller, non?

bon, ben on va refaire des plans avec le cône de 7/24...
@+

 

[gabber]

Pourquoi cémenter les deux?

tu ne dois tremper que ta broche, pour que l'usure ne se fasse majoritairement que sur l'outil.

Perso je préfère le 40CMD8, moins de déformation à la trempe.

Ou si tu as la possibilité un bon Z160 ou Z200 bien raide mais après du bonheur.


et pour l'outil 40CMD 8 non trempé ou un 42CD4 ce qui reviens à la meme chose niveau dureté

 

[faco10]

tu as raison, vaut mieux cémenter uniquement la broche et non l'outil, par contre, ces matières se trempent ou se cémentent?
cémenter, ça irait, tremper pour moi, ce serait plus dur....

 

[moissan]

cementer ne sert a rien si la cementation n'est pas suivie d'une trempe !

cementer ça veut dire chauffer longuement dans du cement , qui est une poudre riche en carbone , qui augmente le taux de carbone en surface

c'est utile pour un acier a faible taux de carbone qui ne se trempe pas : il n'y a que la couche cémenté qui prend la trempe

la trempe apres cementation risque de deformer encore plus que la trempe d'un acier trempable dans toute sa masse

ma preference actuelle va a la nitruration : prendre un acier relativement dur dans toute sa masse mais pas trop dur pour etre facilement usinable

usiner completement au cotes definitive minoré de la legere augmentation d'epaisseur que fera la nitruration

nitrurer , et c'est fini

la nitruration a un gros avantage pour les prototype : belle couche dure pour resister a l'usure , mais pas trop epaisse : il est facile de s'en debarasser pour faire des modification ... percage taraudage ...

 

[moissan]

iso10 ? jamais vu

ca voudrait dire avoir autant d'arbre iso10 avec porte pince ER pour tous les outil a queue cylindrique a utiliser ?

la seule machine de percage detourage de circuit imprimé que j'ai vu avait une pince automatique qui premait directement les outil a queue 3,2mm de diametre : c'est bien pratique , un grand magasin est possible sans frais d'adaptateur

ma solution preferé sera peut etre une broche a pince ER a serrage motorisé

sur la machine de percage dont je parle chaque outil a queue 3,2mm avait une bague emmanché a force sur la queue pour buter contre la pince a une cote precise , et maitriser exactement la hauteur d'outil

avec un serrage automatique d'une pince ER la prise d'outil serait automatique en magasin si on utilise toujours le meme diametre d'outil ... et il reste possible de changer manuellement de pince pour utiliser d'autre diamatre

le grand luxe serrait d'automatiser aussi le changement de pince !

avec une fixation a bille qui ne peut pas faire une traction enorme il faut un cone pointu 7/24 ... avec les pince ER moins pointue le serrage a bille n'est pas la bonne solution : il vaut mieux motoriser l'ecrou classique

et pourquoi pas un simple bloquage de l'ecrou , et une rotation de la broche ?

en cas de broche rapide le couple de la broche ne suffit pas a serrer un ecrou de pince ... mais de toute facon j'aime bien avoir des engrenage dans la broche pour avoir des basses vitesse efficace

meme si le moteur rapide est dans la broche , rien n'empeche de mettre un autre moteur avec reduction a engrenage qui embraye sur la broche pour faire les vitesse lente et le serrage des pinces

si la fonction taraudage est prévue , l’atterrissage de la broche en tournant dans une pince et son écrou posé sur son magasin sera la même chose qu'un taraudage !

 

[gabber]

Hé oui,
une cémentation est suivie d'une trempe + revenue.

Je vois plusieurs "problème" pour la nitruration ici.
-ne doit pas pas être fait sur les portée de roulement , dans une broche il y en aura, (ça engendre un masquage + l'apport de matière à prendre en compte )
-ne peut pas être rectifier
-si la nitruration prend des chocs ça s'écaille
-doit être réaliser par quelqu'un de compétent ( gazeuse ou en bain hors de portée de beaucoup d'usineur amateur)
-et surtout la nitruration diminue le coefficient de frottement ce qui est le contraire de ce que l'on veut faire ici. (corrige moi si je me trompe)

Perso, je préfère un acier au carbone pouvant être tremper (ex: Chalumeau +trempe à l'huile + revenu) pouvant être réaliser soit même.
Si le dimensionnel à beaucoup bouger (le 40CMD8 a une bonne usinabilité et se déforme peut à la trempe), tu peux toujours venir rectifier ce qui est un plus car la rectification va augmenter la surface de contact de ton cône et surtout à la portée de pas mal de personne.

La cémentation n'a aucun intérêt pour un acier carbone en chauffant au chalumeau et en augmentant le débit de l’acétylène, tu peux éviter/diminuer la décarburation liée la chauffe.

 

[moissan]

la nitruration diminue le coef de frottement parce que c'est dur et lisse ... tremper rectifier fait aussi une surface lisse ... faut il aléser le cône avec un outil qui broute pour faire une surface pourrie qui fait un gros coef de frottement ? je ne crois pas

il faut d'abord une surface lisse et dure pour que ça soit précis et durable ... une fois serré fort le coef de frottement sera toujours suffisant

je ne fait pas plus de publicité pour la nitruration que ça : j'espère que ça fait suffisamment peu de déformation pour éviter de rectifier après traitement des vilebrequin et engrenages ... pour arbre de broche il est possible que la meilleure qualité soit trempe massive et rectification complète

je ne comprend pas pourquoi il faudrait éviter la nitruration sur les porté de roulement ? on monte bien des roulement sur des pièce trempé ?

 

[tatave]

en général la nitru influe sur les cotes , pas grand chose mais en général 1 a 2 centieme sur des pieces de diametre 50 (suivant epaisseur de nitru, la nitru n'est efficace que sur 5 centièmes environ même en cas de fortes épaisseures)

pourquoi ne pas faire une ebauche, une stab, une finition et la nitru, après la deformation sera minime

 

[faco10]

merci pour toutes ces expliquations!
pour en revenir à la trempe, au boulot on possède un four ECM pour de la cémentation, on y passe des pièces en 16mncr05, que l'on cémente...
il y a aussi un four de revenu, mais dès que je parle de "trempe", je me fais fusiller! à savoir que la dureté des pièces augmente sur 0.5mm environ et reste en surface....
donc peut-on juste faire une "cémentation"? je me renseignerais aussi demain au boulot...
pour résumer, il faudrait faire les outils en 40CMD8 que l'on rectifie
la broche un Z160 ou Z200 que l'on passe à la nitruration... mais effectivement, pour les emplacements des roulements, on ne peut pas reprendre à la rectif si j'ai bien compris, alors faut-il prendre en compte l'épaisseur de la nitruration?
concernant le choix de l'ISO10, c'est du schaublin: http://www.schaublin.ch/catalogues/PO039-042.pdf
c'est fait pour du modélisme, en effet!
mais si cela marche, on peut voir plus grand, SA30 ou 40....
l'idée de l'écroux qui se dévisse est pas mal non plus, mais il faut tout de même une sacrée mécanique, certe, elle n'est pas embarquée sur la broche, quoique si il faut un moteur complémentaire basse vitesse, fort couple, je ne suis pas sur que l'on soit moins cher qu'un système de type ISO10 (enfin, les portes outils schaublin sont au mini à 250 €HT!)
concernant le tirant "à billes", je serais d'acord de passer sur une pince comme schuablin, mais je suis dans l'incapacité d'usiner cela....

 

[moissan]

si tu te fait fusiller quand tu veux tremper ... si tu cémente sans tremper ça sert a quoi ???

quand tu dit Z200 ... ça me fait penser a Z200C13 , un acier a outil qui se trempe tres bien , qui n'a surtout pas besoin d'être cémenté pour y ajouter du carbone !

 

[tatave]

si tu te fait fusiller quand tu veux tremper ... si tu cémente sans tremper ça sert a quoi ???

quand tu dit Z200 ... ça me fait penser a Z200C13 , un acier a outil qui se trempe tres bien , qui n'a surtout pas besoin d'être cémenté pour y ajouter du carbone !

c'est exactement ce que je me suis dit...
le Z200 est "dur" a usiner, il résiste bien mécaniquement et est très bien adapté pour les traitements thermiques, moi c'est plutôt si je parle de cementer du Z200 que

pourquoi ne pas faire une tempe et un leger revenu pour éviter qu'il soit cassant

quand on nitrure au boulot on tient compte de la surepaisseur rajoutée une nitru ne se rectifie pas, autrement l'interet de la nitru disparait...

il est possible d'usiner l'acier trempé, mais avec des plaquettes borazon, et les bons parametres

 

[gabber]

La nitruration ne baisse pas le coefficient de frottement car c'est dur et lisse mais à cause de la microstructure par la pénétration d'azote...

J'ai demandé à un ingénieur matière à mon taff et il m'a aussi dit que la nitruration demande la présence d'un pourcentage minimum d'aluminium dans l'acier à traiter si c'est une nitruration "pur" (Alors la faudra vérifier car je savais pas)

Ce qui est moins vrai pour la nitruration ionique et carbonitruration.

Après tant qu'à se faire "chier" on peut aussi faire de la boruration, chromage,ect...

Rappel un 40CMD8 trempé peut être amener a 55-60 HRC ca commence déjà a taper dans le dur nan?

le Z200 , au boulot je l'utilise pour les pièce de matriçage et de laminage il me semble qu'une broche n'a pas de mouvement relative avec le cône donc je pense que Z160 et Z200 serait et de loin de la sur qualité...

Ma fraiseuse à 40/50 ans, la broche n'est pas dans un acier de fou furieux et je pense que la broche me survivra...

L'accroche du cône est lié à l'angle + un RA faible qui augmente la surface de contact et donc le cône de frottement pas ...
Pas à un état de surface pourri , sinon autant mettre une cannelure si le couple est transmis par des aspérité autant y aller à fond...

Après on est sensé mettre des pions martyrs pour l’arrêt en rotation.
Perso je trouve que ça aide juste au montage, sur ma fraiseuse en SA40 pas de soucis pour la tenu au glissement sans...

 

[moissan]

bien sur que la nitruration simple n'est utile que pour un acier ayant la composition adapté ... ce n'est pour moi qu'une solution pour durcir sans les déformation de la trempe ... donc sans rectification après traitement

mais rien ne dit qu'un durcissement d'une broche soit indispensable ... choisir un acier solide mais encore usinable me parait suffisant

quand le premier prototype non trempé sera usé par un usage intensif et un grand nombre de changement d'outil il sera temps de voir si il faut faire mieux

 

[gabber]

Si tu arrives à user ne serais ce que du 42CD4 c'est que tu maltraite fortement ta broche

On a souvent tendance à faire de la surqualité mais est ce nécessaire pour nous? particulier? tu seras loin de l'usinage à 4000 piece jour avec 6 changement d'outils comme dans certaine industrie.

A pire tu vas faire palpeur / fraise d'ébauche /finition mais je pense pas que tu vas utiliser 40 outils dans le caroussel avec autant de changement

Après comme dise les anciens qui peut le plus peux le moin.

 

[faco10]

pour résumer, on rentre dans le top avec toutes ces explications, et heureusement que certains arrivent à relativiser...
on va partir sur une broche en Z160 ou 200, sans traitement, et pour les portes outils un 40CMD8....
on fait des tests, si traitements nécessaire il y a , on fera....
pour l'instant, on testera....
on tout cas, marci à tous pour ces explication, il faut du coup que je ponde ces plans... pour une première réalisation...4pour infos, je suis entrain de construire (en autoconstruction! forcément!) donc pas facile de jongler entre tout cela...
maintenant, encore une dernière question, pour le tirant qui maintiendra le porte outil dans la broche, je suis parti sur des billes, mais cela ne fait pas l'unanimité...
d'autres propositions?

 

[faco10]

autre chose, drachenreiter à donner une formule pour calculer le ressort du tirant par rapport au couple à transmettre, mais est-ce que quelqu'un est capable de donner le couple nécessaire pour une fraise ø10mm 2 dents dans du bois et une fraise ø6mm 2 dents dans de l'ALU?

 

[moissan]

peu importe la fraise ... le couple qui compte c'est le couple du moteur

puissance en watt / vitesse en radian/seconde = couple en Newton mètre

prévoir une grosse marge de sécurité car le moteur donne un couple moyen , le couple instantané a chaque passage de dent peut être plus fort

ensuite je n'aime pas le serrage par ressort : pour être efficace ça fait beaucoup de poids ... je préfère un serrage a vis , et un petit motoréducteur qui serre la vis

rien n’empêche de faire une pince qui tire le bouton du cône actionné par une vis

 

[faco10]

tout à fait d'accord avec ton raisonnement, mais pour connaitre le moteur à utiliser pour la broche, je pars de l'outil (fraise) et des conditions de coupe (nombre de dents et diamètre de la fraise, profondeur de passe maxi, matériau à usiner, vitesse d'avance...) non?
j'en déduis le couple max, puis le ressort de traction....
rajouter un moteur, c'est un truc en plus à gérer, et pas simple à intégrer... un vérin, un bout de tuyau, un BP, et c'est parti!
le BP remplacé par une EV piloter par une sortie via mach3.... et on chnage l'outil à foison!

 

[faco10]

3 images de l'évolution:
la "queue" du porte outil a été allongée pour permettre au tirant de coulisser (donc de serré ou désserré) librement sans taper dans le porte outil.

vue globale:

serré:

desserré:

 

[moissan]

il y a la
http://www.schaublin.ch/catalogues/PO039-042.pdf
un système que je trouve meilleur que les bille !

plus facile a réaliser

appui sur toute la surface disponible et non quelques bille

pas de piece a perdre comme les bille ... risque quand il en manque et que l'effort est trop concentré sur celle qui restent

ce tire pince s'ouvre par son élasticité , fendu en 4 sur une longueur suffisante ... cette longueur elastique n'est pas une perte de place puisque tu va de toute façon mettre un long ressort autour

 

[faco10]

je suis entièrement d'accord avec toi, sauf que je suis incapable d'usiner cette pièce car elle est ELASTIQUE!
quelle matière? quelle traitement? la couper en 4? 6?
si l'on me donne toutes les billes, je peux tenter...
il y avait déjà une discussion similaire ici: https://www.usinages.com/threads/broche-dusinage-maison.35449/
pièce complexe...

et comme on peut voir sur le dessin, les billes ne peuvent pas tomber... si le tirant est bien règler!

 

[moissan]

tant quelle n'est pas coupé elle est facile a usiner

ensuite pour la couper en 4 une bonne vieille scie a métaux suffit !

pourquoi en 4 ? parce que en 2 ça ne suffit pas ... que en 3 ça suffirait peu être mais doit être fait a la fraise ... et que en 4 c'est plus facile ... et en 6 c'est inutilement trop

 

[cantause]

Le système à bille en photo est quasi identique à celui utilisé sur les fraiseuses Bridgeport CNC, et probablement bien d'autres.
Par contre le ressort est constitué d'un empilement de rondelle Belleville, c'est probablement plus efficace (compacte) qu'un ressort hélicoïdal vu les contraintes de débattement.
Ensuite c'est un vérin sur le dessus de la broche qui détend le tout lors du changement d'outils.

Je trouve ce système élégant, il me semble que l'extraction du porte-outils doit se faire sans peine et la "douille" contenant les billes n'est pas très complexe à réaliser.
Sans toutefois dénigrer le système Schaublin, qui a l'avantage de déjà disposer d'un plan et éventuellement de pinces toutes faites...

 

[faco10]

on y est, les plans existent, si l'on considère qu'il manque quelques cotes intéressantes surtout pour certains chanfreins ou congés fonctionnels....
après le but serait de la pondre de A à Z cette broche, car ça devient une nécessité une fois que l'on connait les tarifs schaublin! l'ISO 10/20 et 25 sont très cher car très peu répandu!
ce système à billes existe, la traction du tirant se faisant effectivement avec soit un ressort, soit des rondelles...
après, la contrainte dans mon étude set la course.... 20mm de tête je crois, et là je pense qu'un ressort serait plus adapté....
ce ressort pourra être déterminé une fois le couple mini de la broche connu, il suffira de passer à travers la formule de drachenreiter sur le frotement du cone par rapport à l'effort à transmettre à l'outil...
si quelqu'un pouvait m'aider à ce niveau, car on a beau faire des calculs, les résultats de puissance broche se trouvent entre une dremel et une concasseuse! pour le couple, je n'en parle pas....