Broche home-made brushless

[Knarfouille]

Bonjour à tous ,
je me pose bcp de questions au sujet des broches (Dremel ? Défonceuse ? home-made ?.....etc).
Pratiquant l'aéromodélisme je sais que les moteurs brushless ont fait d'énormes progrès en terme de puissance et de cout (moteur + variateur). N'y-a-il donc pas la possibilité d'équiper une broche maison avec ce genre de moteur et (deuxième question) une broche maison nécessite-t-elle forcément de réaliser un usinage pointu (tolérances, jeu...) avec une pièce technique "taillée dans la masse" comme j'ai pu le voir un peu partout ?
Merci pour vos avis.

 

[Marc PELTIER]

Bonjour!

Les brushless de modélisme sont très bien, sauf que :
- Ca n'est pas conçu pour être utilisé pendant des heures, comme l'est une CNC, sauf les inrunners pour bateau refroidis à l'eau
- Il faut une alimentation basse tension avec un énorme ampérage, qui n'est ni facile à trouver, ni économique.

Pour la broche maison, il faut des roulements précontraints, et à contact oblique (sauf les très petites broches de gravure, qui peuvent peut-être se contenter de roulements à gorge profonde). Donc, oui, jusqu'à maintenant, on ne sait monter ces roulements correctement qu'en usinant dans la masse, avec un tour. Et ça n'est pas un travail de débutant...

Pour ce qui est de la Dremel, quand on la démonte, on voit qu'il n'y a qu'un roulement "flottant", monté dans du plastique, et une bague bronze pour tenir l'axe. Ca n'est pas rigide du tout, et ça ne convient que pour des travaux sans effort sur la broche (balsa, gravure...).

 

[Knarfouille]

Bonjour!
...
- Il faut une alimentation basse tension avec un énorme ampérage, qui n'est ni facile à trouver, ni économique.

....

merci pour ce retour,

oui j'avais pas pensé à ce point là, effectivement du coup bcp d'A = bcp d'€ !

Par contre n'ayant pas les moyens d'usiner ce genre de chose, je me demande si il existerait pas des choses "standard" à assembler. La fonction "maintenir un axe entre 2 roulement" est courante non ? Peut-être ai-je une vision trop simpliste du pb...

 

[kif]

Salut

si cela fonctionne très bien, cela dépend de ce que tu voudra détourer

regarde mes posts


Salutations

 

[Knarfouille]

super sympa ta broche !
c'est toi qui a fait les pièces ? tu fais pas de la série par hasard ???
Je suppose que c'est des roulements spéciaux ?
Combien d'heures a-t-elle pour le moment, tu as un retour d'expérience ?

 

[SETH]

une broche maison nécessite-t-elle forcément de réaliser un usinage pointu (tolérances, jeu...) avec une pièce technique "taillée dans la masse" comme j'ai pu le voir un peu partout ?

C'est mieux de le faire ainsi, mais sinon tu peux utiliser la partie plastique de ton moteur et la renforcer, par exemple avec de la résine, ça permet de réduire les jeux.
Attention à protéger ton roulement avec une peu de graisse là où la résine pourrait s'insérer.
A priori la résine devrai résister à l'échauffement du roulement.

*old link*

Cela reste une solution en attendant mieux cependant

 

[Knarfouille]

merci pour la photo.

quand tu dis résine, c'est le disque qu'on voit vers le second roulement ?
en tout cas je partage le fait de dire que c'est du "en attendant mieux" !

 

[SETH]

Oui, c'est ce qui servait de support à la mini-perceuse à la base. J'ai juste agrandi le trou pour y mettre un roulement en plus et plus bas que sur le montage d'origine. Le plus difficile à faire est de maintenir l'ensemble perpendiculaire pendant la prise de la résine.
C'est tout sauf joli, mais ça me permet de valider, le montage du brushless par la suite.
Et c'est plus rigide que le montage d'origine de la mini-perceuse.

Si celui-ci tiens au moins pendant une heure d'affilé, si ce n'est pas le cas, je passerai à la broche refroidie par eau chinoise,de toutes façons, ce n'est pas dans mes moyens pour l'instant, entre 100 et 400€, il y a quand même une jolie différence.

Un bloc usiné en alu, c'est mieux, mais "en attendant", tu peux faire un montage avec des plaques d'acier, etc...

 

[assurancetourix]

hello

je connais bien les moteurs brushless vu que je fais du modélisme
et en plus j'en vends ...

l'idée est bonne, mais je vois 3 problèmes
1/ le couple , même sur des gros moteurs , risque d’être trop faible
selon ce que l'on veux usiner

2/ il va falloir une alimentation de 24 a 37 volts, capable de délivrer 150 A .......

3/ le prix d'un bon moteur + alimentation sera bien supérieur a une broche chinoise

mais l'idée mérite d'etre creuser pour de la petite machine

vv

 

[Marc PELTIER]

@Seth
Il y a une idée très intéressante dans le moulage, en effet, au moins pour les petites broches. Je suggèrerais quelques compléments :

- Tout part de l'axe, qui doit être assez précis pour que les deux roulements enfilés dessus soient effectivement parallèles, co-axiaux, et sans jeu radial sur l'axe. Il faudrait aussi une cale tubulaire de précision entre eux : par exemple un ou plusieurs anneaux internes de roulement (On coupe les roulements à la Dremel, pour ne garder que la piste interne).

- Plutôt que d'utiliser un stratifié polymérisé directement sur le roulement, il vaudrait sans doute mieux utiliser une plaque dotée d'un trou un peu plus grand que le roulement, et combler le vide par un mastic époxy à charge métallique, tenant à la chaleur (genre Métolux, araldite métal, etc...). Je pense que la plaque support pourrait même être un contreplaqué de qualité (multipli bouleau), qui aurait peut-être des avantages en termes d'amortissement des vibrations.

- Pendant la polymérisation, il faut trouver le moyen d'appliquer une légère précontrainte axiale sur les pistes extérieures des deux roulements, après avoir inséré une ou deux rondelles Belleville sur l'axe, entre les roulements.

En résumé, on pourrait imaginer, par exemple, de faire découper au laser, dans du CP bouleau ou peuplier, les structures support des roulements, du moteur, et la géométrie générale permettant l'intégration dans la CNC. Après assemblage collé de cette "boîte" bien rigide, on bloquerait dedans, au mastic époxy métal, l'ensemble formé par les roulements et l'axe, sous précharge. Après 48h, on libère la précharge externe, qui devient alors permanente, grâce aux rondelles Belleville. On peut alors coupler le moteur à l'axe de broche, par un coupleur du commerce, compatible avec la vitesse de rotation du moteur.

Ca doit faire sourire les vrais mécaniciens de ce forum, mais ça doit marcher bien mieux que les Dremel, pour des broches à ambition modeste <100W... Attention, si les roulements chauffent, et que le mastic se ramollit trop, tout part en quenouille... Utiliser des roulements de qualité, et un mastic tenant aussi bien que possible à la chaleur!

 

[SETH]

Je ne vois pas l'intérêt de réinventer la roue, et les broches chinoises sont très bien pour les amateurs de puissance. j'achèterai donc cela aussi.
Tout comme les petites CNC, se contenteront de mini-perceuses, pour leurs petits travaux

Mes besoins pour de la mousse, après avoir utilisé du 180W sur des passes importantes: 30mm sur des grandes surfaces (plus d'une heure en temps de fonctionnement), font que je situe mes requis à environ 200/400W, silencieux impératif, et coût inférieur à 150€.
malheureusement, on ne trouve rien de professionnel dans ces eaux là.
Je me dirigerai donc, à défaut, vers ce qu'il y a de plus approchant, les broches chinoises, j'espère pour le mois de février (€€€€ ). En attendant, j'aimerai bien trouver quelque chose qui convienne à un usage disant modéré:
Par exemple, ici, Assurantourix, tu me le dis si je me trompes, l'ensemble me semble offrir les requis pour une une petite broche
http://www.himodel.com/electric/SKYWALKER_2-3S_40A_Electric_Speed_Control_ESC.html 13dollars
http://www.himodel.com/electric/Program_Card_for_HW_Balancer_Economic_Professional_Series_ESCs.html 6dollars
http://www.himodel.com/electric/EMAX_GT_Series_970KV_Outrunner_Brushless_Motors_Type_GT2812_10.html 22dollars
http://cgi.ebay.fr/Switch-Power-Supply-Driver-For-LED-Strip-12V-30A-360W-/370530800722?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item56455b5452

Maintenant, comme l'évoque avec brio Marc*, dans ses 2 posts, ce qui me paraît simple, ne l'est pas tant que ça, et mets surtout en valeur mon "mépris" des contraintes d'un tel ensemble, j'ai effectivement pensé au mastic époxy à charge métallique, tout en l'oubliant aussi vite, alors qu'effectivement j'ai par là-même sous estimé la température des roulements en fonctionnement (après tout le coffrage d'origine n'est qu'en plastique me suis-je dis )
Est-ce qu'un coupleur tiendra les 400w, Mmmh, j'ai un gros doute là-dessus, que voulez-vous, il faut bien quelques naïfs pour faire rire les ingénieurs.

* J'ai lu correctement des explications, je t'en remercie pour le temps que tu y accordé, pour la clarté de tes propos et de tes explications, même si je ne puis prétendre à y répondre convenablement . compte-tenu de mes propres lacunes.

 

[assurancetourix]

attention aux spec donnés par nos amis chinois sur les contrôleurs
c'est très très souvent exotique

d'une manière générale, il faut un contrôleur de 2 fois les A du moteur
car la valeur en A d'un moteur, c'est au rendement maxi
donc en charge cette valeur peut être dépassé de 20 a 40%

par contre ton choix d'un moteur a cage tournante est judicieux, ils sont mieux refroidi par l'air
et ils ont plus de couple

vv

 

[Marc PELTIER]

@Seth
Rassure-toi, je ne ris pas de ta naïveté. Je ne suis pas ingénieur, j'ai appris tout ça en mettant au point ma propre machine, et j'ai fait exactement comme toi au début! C'est d'ailleurs ce qui m'a incité à te mettre en garde...

A propos de la puissance nécessaire, je crois qu'on la surestime beaucoup, pour les CNC d'amateur. J'ai lu le site d'un américain qui a mesuré les puissances réellement mobilisées lors de détourages dans l'alu avec une fraise de 3 mm, et a trouvé que le régime normal était de 7 à 20 W! Son moteur de 200 W lui garantissait que la broche ne calerait pas, même en cas d'erreur de programmation en Z, et c'est le bon critère, je pense.

Au cours de mes essais, j'ai utilisé un moteur à spire de Fraser, issu d'un ventilateur, particulièrement silencieux. Il n'atteint sûrement pas 50 W. J'ai fait ça pour pouvoir entendre les bruits de la broche et de la fraise dans la matière, à titre de diagnostic, avec ce que j'avais sous la main. Le couplage à la broche était fait par courroie ronde et poulies. Eh bien, avec ce montage faiblard, mais précis, j'ai usiné de l'acier doux avec une fraise HSS à 3 dents de 2,5 mm, passes de 0,3 mm! D'accord, la broche a fini par caler dans un virage, mais ç'est à retenir!

Je vois que l'on a trop tendance à écraser les problèmes potentiels sous la masse, l'inertie, et la puissance, qui remplacent l'analyse et la précision.

Et je confirme que, parmi les toutes premières qualités d'une CNC d'amateur, il y a le faible bruit! C'est pourquoi les moteurs brushless inrunners restent intéressants.

 

[ROMUALD83]

bonjour ma broche et de fabrication maison et je peu confirme que la puissance utile et souvent surestimer
pour info ma broche et faite avec un moteur asynchrone de 0.180kw sous 1500 tour et comander par une vf qui me donne 100% du couple a 5 hrz
jai fait des teste dans de l'au4g avec une fraise de deboche de 6 mm j'ai resussie a faire des passe de 3 mm de profondeur en plein fraise et la broche n'a pas ralentie

 

[assurancetourix]

mouais ....
sur ma CN du commerce
la semaine dernière j'ai réussi a bloquer ma broche de brushless
de 500 watts, avec une fraise de 3 mm dans du 2017A
la passe était de 1 mm

j'avais un peu forcé sur les avances.

vv

 

[ROMUALD83]

tu a tout dit 12000 tour contre 1500
pour la vitesse d'avance ete de 10 mm/min
quant ont a pas la vitesse et la puissance on reduit l'avance et surtout ont mais un max de lub

 

[SETH]

Merci pour vos réponses
Avec celui-ci, cela conviendrai ? : http://www.himodel.com/electric/HiModel_GX_Seires_70A_2_7S_Brushless_Electric_Speed_Controller_Type_GX-70A.html

Tout le monde fait en fonction de ses besoins, la mousse n'offre pas une grande résistance, et les 180w d'une bonne mini-perceuse, à 80%, suffisent presque , pour faire des passes de 30mm, et éviter d'en faire 3 de 10mm, et ce, avec une belle avance, ça suffit.
C'est ambitieux néanmoins comme passe, j'ai eu des ralentissements parfois, ça manquait un chouïa de couple. Mais, à moins, le temps nécessaire à usiner, fait péter une durite. Surtout avec des programmes gratuits comme freemill qui repasse au même endroit pour rien, entre 2 couches. alors moins, il y a de couches, mieux c'est.
Comptez 3 heures pour une pièces de 50x100 cm, avec un tant soit peu de relief.

Donc quand on a plus d'un mètre carré à faire, la mini-perceuse avoue vite sa limite, faut arrêter Mach3 toutes les 30 minutes. La défonceuse, vous vaudrai une haine indélébile de la part de vos voisins.
Avec un moteur brushless de 400W, je pense juste qu'il sera juste moins nécessaire de tirer dessus, qu'à 50%, il en fera tout autant, et résistera plus longtemps, avec une nuisance sonore acceptable pour les voisins.
Maintenant si c'était pour faire des petits objets de 10cm, les minis suffiraient amplement. Comme la broche chinoise d'1.5kW serai sous-exploitée, y comprit avec mes grandes pièces.
En attendant une "Kress" moins bruyante sur le marché, on va bricoler.

 

[Marc PELTIER]

@Seth

Je ne suis pas sûr que ta mousse soit un matériau si négligeable que ça : tu fais des passes de 30 mm, c'est à dire 90 mm² de surface frontale, si la fraise fait 3mm de diamètre. Si tu avances à 10mm/s, tu évacues 900 mm3 par seconde de poussière de mousse. Passer de la mousse homogène à la poussière, ça représente beaucoup de molécules cassées, donc beaucoup d'énergie. Par ailleurs, la mousse, qui est souple, résiste très efficacement à la fraise, car chaque lèvre coupante trouvera en permanence une résistance maximale sur toute sa longueur, et pendant au moins la moitié de la rotation.

En conclusion, je pense qu'une augmentation de puissance ne changera pas beaucoup le tableau. Tu vas arriver à une situation où la mousse commencera à brûler, en encrassant la fraise, c'est tout.

Tu devrais regarder les fraises spécialisées pour les matériaux résilients : ce n'est pas pour rien qu'elles ont des lèvres fractionnées...

 

[SETH]

http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=O2wD6suj174&NR=1
Il est certain qu'arriver à cette vitesse d'usinage demande un tout autre type d'outillage! On a combien là?! 200mm/s ?!
D'après un thèque sur un autre forum, ce genre de fraise pour l'ébauche ne sont pas si chère que l'on pourrait croire, c'est celles de finitions qui constituent un vrai budget.

Drill diameter 10mm, lenght 180mm, is not that expensive, cost around 5$. One is enough for the whole project (environ 10m3)
Ball Mills 6mm (lenght 100mm) already more cost. I spent 13 pieces - cost around 480$

Je n'ai pas pu dépasser les 10mm/s (f=600), avec une fraise de 6mm, passe de 40mm de profondeur, à cause de ma mécanique. De toute façon, même avec une mécanique me permettant une plus grande avance, je devrai réduire la hauteur de passe, le temps gagné en avance , est alors perdue en profondeur. Cela revient au même.
Et comme tu dis, passé une certaine vitesse, la mousse fond, n'entartrant pas la fraise, c'est pire elle la colle littéralement, surtout avec la polystyrène extrudé, moins avec la Polyurethane (en plus moins bruyante à usiner)

J'ai prévue d'augmenter la taille de ma CNC, pour faire des plus grandes pièces et augmenter l'avance.
Se dire que l'on fera plus de pièces et qu'on les collera ensuite ensemble, c'est minimiser l'importance de la suite logiciel dans la réalisation, le temps que l'on va alors y consacrer. En fait dépenser peu, pour faire grand, et vite, est une gageure, pas qu'au point de vue broche et mécanique, mais aussi logiciel, ceux qui permettent de gagner du temps, reviennent chers au final.

http://www.youtube.com/watch?v=mpPua5SKsPA&feature=mfu_in_order&list=UL