Broche "multiplicatrice" 10000t/min à moteur brushless.

J
jlc
Apprenti
24 Mar 2009
225
69
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour,

Le problème:
Je dispose d'une fraiseuse Sieg SX4 avec une broche SK30 (SA30 iso30) assez puissante mais dont la vitesse de rotation est limitée à 1600rpm. C'est le cas de beaucoup de fraiseuse conçue pour faire de l'acier et on ne peut pas demander aux roulements d'une telle taille de tourner beaucoup plus vite.

Pour usiner de l'aluminium c'est vraiment trop lent dès que l'on veut utiliser des petites fraises.
Par exemple:
- une fraise de diamètre 6mm avec un outil en HSS pour de la finition avec une vitesse de coupe de 60m/min demande 3300rpm
- une fraise de diamètre 6mm avec un outil en carbure avec une vitesse de coupe de 200m/min demande 10600rpm

Les solutions connues:
Il existe bien sûr des broches toutes faites pour faire de l'aluminium, genre kress, mais leur domaine de prédilection est plutôt au dessus des 10000rpm.

A l'époque précédant l'aire des CNC alu, il existait des accessoires de multiplication de vitesse: sopam pluvit, bracer.
Ces broches multiplicatrices fournissaient un facteur x4 à x6 qui allait assez bien pour étendre jusqu'à 6000-10000rpm.
On trouve ce genre d'accessoire d'occasion pas trop difficilement pour peu que l'on dispose d'un cône SA40.
Seulement pour du SA30, c'est introuvable (juste une fois sur le forum vente il y a 2 ans). C'est assez logique pour deux raisons:
- les broches SA30 n'étaient pas trop répandues sur les fraiseuses, on les trouvait sur les perceuse-fraiseuses comme les cincinnati (mais ces machines montaient assez haut en vitesse donc pas de besoin)
- la taille SA30 est presque trop petite pour le système pluvit qui peut avoir la multiplication de vitesse en haut de la broche.

La vertue de ces broches multiplicatrice est de conserver le même axe vertical d'usinage et de conserver tous les calages x-y lorsque l'on repasse en mode broche basse vitesse.
L'autre avantage, en tout cas sur ma perceuse-fraiseuse, est de mettre à disposition la plongée avec le cabestan.

La première initiative:
Initialement je m'étais imaginer me fabriquer comme un grand, une broche multiplicatrice identique à une pluvit avec un multiplicateur épicycloïdal. Mais en regardant de plus près les choses sont assez compliquée:
- il faut un engrenage interne, pas impossible mais difficile à fabriquer. On peut en trouver tout fait mais le choix est réduit.
- les roulements sont compliqués. Il en faut un assez gros pour faire tourner la partie haute.
- l'entrainement des pignons satellites demande 3 axes bien centrés sur l'axe central.
Bon en gros j'ai essayé de faire les plans d'une telle broche et je ne suis pas arrivé au bout d'un truc pas trop difficilement réalisable.

La solution retenue pour l'instant:
La plupart des DIY/homemade pour les broches consiste en une broche d'un coté (en gros un tube avec deux roulements et une poulie) et le moteur de l'autre. Ceci n'est pas pratique pour faire un système qui se monterait comme une multiplicatrice et c'est assez encombrant.
Le design choisi ici est de faire un moteur-broche intégré.
C'est un premier jet, il y a des choses qui vont bouger.
Par ailleurs je ne sais même pas si je vais finaliser la réalisation, mais bon c'est un peu l'objet d'un forum d'ouvrir la discussion et puis il y a peut être à qui cela donnera des idées.

- porte-pince ER16, le cone n'est pas trop difficile à usiner (on trouve des porte-pinces avec une queue cylindrique de 20mm qui pourraient être une base à ce type de design)
- avec ER16 on dispose de capacité jusqu'à 10mm.
- motorisation interne brushless dont la puissance reste à déterminer, mais cela permettra d'avoir aussi du couple sur les vitesse moyennes sans avoir à démonter tout le temps la multiplicatrice.
- attachement SK30 échangeable.

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sevictus
sevictus
Compagnon
4 Mai 2017
627
FR-74 Bonneville
Bonjour
Concept intéressant
Si je comprends bien, la broche "d'origine" est bloquée et c'est l'accessoire qui fournit la puissance de coupe.
Par contre on perd beaucoup de hauteur sur l'axe Z.
Il faut trouver un moteur le plus plat possible.
 
J
jlc
Apprenti
24 Mar 2009
225
69
  • Auteur de la discussion
  • #3
Bonjour
Concept intéressant
Si je comprends bien, la broche "d'origine" est bloquée et c'est l'accessoire qui fournit la puissance de coupe.
Par contre on perd beaucoup de hauteur sur l'axe Z.
Il faut trouver un moteur le plus plat possible.
Oui la broche d'origine est bloquée, ce qui est semblable fonctionnellement au tirant lateral des multiplicatrices.
La difference de hauteur entre mon porte-pince er32 et cette broche est de 70mm. donc on pert 70mm.
Le moteur ne sera pas une piece achetée mais fait partie du design.
Effectivement il faut qu'il soit assez plat mais de toutes les façons il y a de la hauteur à utiliser entre deux roulements de broche.
 
demoniakteam
demoniakteam
Compagnon
17 Jan 2008
2 428
Doubs
Bonjour,

L'utilisation d'un multiplicateur pose vite des problèmes de place quand on a pas déjà une machine d'un certain gabarit.

Dans ton cas avec les problèmes de porte à faux, rigidité, encombrement et la difficulté de réaliser la broche pour qu'elle soit précise, je ne suis pas sur que ce soit la solution la plus simple.

La plupart des roulements -même assez basique- acceptent des vitesses de rotations assez élevées (largement au dessus des 10'000 tr/min) même avec une lubrification à la graisse (mais avec une bonne graisse)

D'après ce que je vois sur l'éclaté, la broche est entrainée directement par le moteur via une courroie crantée.

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Apparemment l'ensemble est facilement accessible, une solution simple serait peu être de faire un second jeu avec un rapport complétement différent. Il serait intéressant d'avoir la Vmax du moteur et le rapport actuel.

Charles
 
J
jlc
Apprenti
24 Mar 2009
225
69
  • Auteur de la discussion
  • #5
Bonjour,

L'utilisation d'un multiplicateur pose vite des problèmes de place quand on a pas déjà une machine d'un certain gabarit.
Je dispose de 400mm de hauteur entre la table et la broche. Si je mets mon porte pince ER32 j'ai 330mm de hauteur disponible. Si je mets la multiplicatrice il me reste 260mm environ.
J'ai par ailleurs une petite fraiseuse Sherline qui sait faire du 10000rpm pour laquelle la distance entre broche et table est de 200mm. Donc cela reste intéressant. L'objectif étant de ne pas changer la pièce de fraiseuse au court des usinages.

Apparemment l'ensemble est facilement accessible, une solution simple serait peu être de faire un second jeu avec un rapport complétement différent. Il serait intéressant d'avoir la Vmax du moteur et le rapport actuel.
Oui c'est une bonne option et je l'avais envisagée, cependant j'ai buté sur plusieurs problèmes:
- les arbres sont trop courts pour superposer deux poulies différentes
- la pièce 5 sur l'éclaté enferme les roulements et la courroie et reste nécessaire pour l’extraction de l'outil.
- la poulie 21 est compliquée car elle a des cames pour entraîner la broche 36
En gros le changement de gamme de vitesse va être un sacré bazar et les pièces à modifier, pas si simple.
Dans ton cas avec les problèmes de porte à faux, rigidité
Oui ce ne sera que pour du petit. Ce ne peux pas être pire que ma fraiseuse Sherline.
En revanche je peux imaginer une fixation complémentaire de la multiplicatrice sur le carter de broche initiale (pièce 90).
 
J
jlc
Apprenti
24 Mar 2009
225
69
  • Auteur de la discussion
  • #6
Voilà quelques détails:

Sans le carter:
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Sans toute la partie stator:
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Sans les tôles du rotor:
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Deux roulements un 3204 double rangée, vers le nez et un 30302 conique en haut (ici à droite).
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La broche: globalement un arbre de diamètre 20 mm et de 122 mm de long, avec un alésage de 10 mm.
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remi30132
remi30132
Compagnon
8 Août 2016
567
nimes
Pour la multiplication regarde la chaîne YouTube de floods qui en a démonté un qui a un système intéressant de démultiplication avec des billes
 
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