Choix de broche pour usinage Alu et + ...

[dotrick]

Bonjour,
J'ai parcouru les posts pour rechercher des infos sur les broches. Je n'ai pas trouvé de réponses...

Je suis à la recherche d'un broche pour usiner principalement de l'alu sur une CNC type portique. Si possible du MDF et même de l'acier... Mes premiers calculs (S'ils sont bons... ) me montre qu'il me faut une broche avec les caractéristiques suivantes:


La vitesse de rotation:
- Vitesse de rotation min (600 tr/min - conditionné par l'usinage de l'acier avec une fraise de 10mm)
- Vitesse de rotation max (12000 tr/min - conditionné par l'usinage de l'alu avec une fraise de 3mm)
Je n'ai pas encore trouvé les infos pour l'usinage de MDF, mais probablement une vitesse max de 24000 tr/min (au regard des caractéristiques des défonceuses à bois...)

Le couple:
Plus difficile, j'ai deux résultats bien différents (un rapport de 4-5)
Pour l'acier, à 600tr/min, il me faudrait 6Nm (ou 24Nm?)
Pour l'alu, à 12000tr/min, il me faudrait 0.02Nm (ou 0.1Nm?)
Pour le MDF, probablement encore moins de couple que l'alu

La puissance:
Pour l'acier: 1.6KW à 600tr/min, fraise de 10mm, passe de 1mm
Pour l'alu, 4kW à 4000tr/min, fraise de 10mm, passe de 3mm
ou
Pour l'alu, 2.5kW à 6500tr/min, fraise de 10mm, passe de 3mm

Les efforts axiaux ou radiaux:
Pour les efforts axiaux (ou perçage selon ma compréhension)... Je n'ai pas encore fait de calculs.
Pour les efforts radiaux:
Pour l'acier : 100DaN avec fraise 10mm 3 dents et passe de 1mm.
Pour l'alu : 100DaN avec fraise 10mm 3 dents et passe de 3mm

Quels solutions s'offrent pour couvrir ses besoins?
Broche ou moteur avec poulies?
Quels sont les bonnes adresses et les bons prix?
Il n'y a pas de solutions avec une seule broche ? même en revoyant certaines performances à la baisse ?
Quels types de roulement? J'ai entendu parler de céramiques ou coniques ou rouleaux (je crois)...
Une broche low cost mais avec des modifications?

Merci de votre aide!

 

[axe55]

Bojour,

Je vais faire une réponse à la Stan, certain comprendrons
Avant de partir a faire une sélection de broche qui dans ta plage d'application demandera des concessions, t'es tu assurer de la rigidité de ta machine si il y a?
Ceci est la premiere question a se poser, ma machine est elle apte à usiner de l'acier avec une fraise de 10 pour des passe de 1mm ?
Ensuite en fonction du résultat et la revue à la baisse éventuel des prévisions le choix de broche pourra se faire.
Bonne journée.

 

[ATV325]

Pour l'alu, 2.5kW à 6500tr/min, fraise de 10mm, passe de 3mm

par expérience on peut faire plus profond.

dans votre raisonnement, je ne vois pas la notion de vitesse d'avance ni d'outil car ça change notablement ce que l'on peut faire.

 

[dotrick]

Bonjour,

Avant de partir a faire une sélection de broche qui dans ta plage d'application demandera des concessions, t'es tu assurer de la rigidité de ta machine si il y a?
Ceci est la premiere question a se poser, ma machine est elle apte à usiner de l'acier avec une fraise de 10 pour des passe de 1mm ?
Ensuite en fonction du résultat et la revue à la baisse éventuel des prévisions le choix de broche pourra se faire.

Oui, cette première étape a été effectuée. Ces calculs ont été fait. J'ai fait des simulations sous Solidworks (ICI) pour évaluer différentes architectures, différents matériaux et épaisseurs. J'arrive à la conclusion suivante: pour mon application je vais devoir faire une machine en acier, diminuer ma course en Z ou mettre des cales sur la machine pour surélever la pièce à usiner pour diminuer le bras de levier en Z.

Je me suis fixé comme objectifs de tenir une déformation maximale de 0.025mm lors d'un effort radial sur la broche de 100DaN.

Pour l'alu, 2.5kW à 6500tr/min, fraise de 10mm, passe de 3mm

par expérience on peut faire plus profond.

dans votre raisonnement, je ne vois pas la notion de vitesse d'avance ni d'outil car ça change notablement ce que l'on peut faire.

Oui mai les efforts seront plus important et cela grossirait la structure de ma machine. Je ne sais pas ce que vous avez comme machine, mais en théorie, on pourrait aller jusqu’à 6mm de profondeur pour une fraise de 10mm. L'effort serait alors de 200DaN et la puissance de la broche devrait être de 4kW.

dans votre raisonnement, je ne vois pas la notion de vitesse d'avance ni d'outil car ça change notablement ce que l'on peut faire.

J'ai fait des calculs avec des outils en HSS au prix abordable... J'ai regardé certain outils dans des catalogues avec des prix de plus de 500euros pas pour moi!
Les avances sont donc calculés selon les données du document ci joint.
ffectivement si on double l'avance (F en mm/tr) on double la puissance, l'effort de coupe. Voir la pièce jointe Les_conditions_de_coupes.doc Conditions de coupes

 

[ATV325]

je n'avais pas vu votre autre sujet et j'ignorais donc dans quelle perspective vous envisagiez votre projet.

après reste le problème du budget ...

 

[dotrick]

je n'avais pas vu votre autre sujet et j'ignorais donc dans quelle perspective vous envisagiez votre projet.

après reste le problème du budget ...

Pas de problème on ne peux pas tout lire!

Budget global de la machine 3000$... cela signifie une broche à 500$ environ...

 

[assurancetourix]

hello

j'ai une broche qui se rapproche des calculs que tu as fais
par contre elle ne fait que 2.2 KW a 12000 tr/min (vitesse max)

par contre pour le prix va falloir multiplier par 4

$500 c'est les broches chinoises qui tournent a 24000 tr/min et ou personne ne sait ou est Pmax et C max

vv

 

[dotrick]

Peux-tu m’envoyer les specs, photo et éventuellement distributeur de ta broche ?
Merci.

 

[dotrick]

$500 c'est les broches chinoises qui tournent a 24000 tr/min et ou personne ne sait ou est Pmax et C max

Au sujet des broches chinoises, j'ai vu sur d'autres posts qu'ils en existent de différentes qualités. Ce post (Modifier les broches Ebay) qui est axé sur la mécanique de la broche. On n'y apprend qu'il y a différentes qualité de roulements, et probablement des pas si mauvais que ça.

Admettons que les roulements soit capable d'encaisser les contraintes liées à l'usinage de l'alu et de l'acier (100DaN max radial pour mon cas), reste le problème de couple à basse vitesse.

Et si on, on repense le bobinage de ces broches afin d'augmenter le couple à basse vitesse. On perdrait de la vitesse à haut régime mais cela ne nous dérange pas.

Sujet déjà exploré? ( Augmenter le nombre de spires - reconfiguration en étoile si c'est un montage triangle ...)

 

[tourniquet]

idéalement 2 broches.

Une comme celle que l'on trouve a foison sur Ebay pour l'alu et une autre qui tourne moins vite mais avec du couple pour l'acier

 

[moissan]

il faut au moins 2 broches

dans le cas d'une transmission par courroie il peut y avoir un moteur commun , avec des poulie qui reduisent la vitesse vers la grosse broche a basse vitesse , et des poulie qui augmentent la vitesse vers la broche a grande vitesse

au moins 2 broche , ou peut etre 3 ?

le moteur 3000t/mn standard et courroie est une solution pour fabriquer la broche sur roulement sois même

pour une broche standard , avec ces fortes puissance a grande vitesse je ne vois que les broches a refroidissement a eau chinoise , et leurs qualité m'inqiétent

pour la forte puissance a basse vitesse , c'est une tête de bonne fraiseuse classique : je ne vois pas de broche electrique standard

 

[dotrick]

Pour l'alu, 2.5kW à 6500tr/min, fraise de 10mm, passe de 3mm

par expérience on peut faire plus profond.

dans votre raisonnement, je ne vois pas la notion de vitesse d'avance ni d'outil car ça change notablement ce que l'on peut faire.

Je me rend compte que les données (doc Word joint précédemment) que j'avais ne correspondent pas aux données des fabricants (Otelo)... C'est à dire que je prenais en compte des avance fz beaucoup trop grande par rapport aux fraises d'ébauche vendues chez Otelo. Je prenais 0,075mm/dent pour acier et alu et fraises de 1 à 10mm. Je vois maintenant des valeurs de 0,002 à 0,006 mm/dent pour l'acier <110DaN et 0,008 à 0,02 mm/dent pour l'alu <10% Silicium...

Que prenez vous comme paramètres pour l'alu? Avance Fz, Avance m/min, Tr/min ...

Merci.

 

[cantause]

Bonjour,

J'aime bien l'approche du cahier des charge, notre ami s'est fixé des limites concrètes et tente de s'y tenir, les valeurs ont quant à elles l'air plausible.
Une électro-broche qui fait 600-12000 dans cette gamme de puissance ça se trouve, (Fischer en fait) mais probablement pas pour le budget prévu :-(

Il y a cette Broche Ugra utilisables dans la plage 3000-18000 (il faudrait vérifier à quoi ressemble la puissance à 3000 rpm cependant...) qui serait plus dans le budget. Ce n'est probablement pas suffisant pour utiliser de grosses fraises, mais il y aussi la solution de descendre en diamètre et d'augmenter la vitesse ,avec une petite fraise de 6 mm à 3000rpm on est à environ 55 m/min, en carbure ça ne doit pas aller trop mal.


J'aime bien l'idée d'un membre du forum (désolé de ne plus me rappeler de son pseudo) d'avoir pris une broche (donc sans moteur), et de s'être chargé de la motorisation sur le coté.
Ca permet comme moissan l'a dit d'utiliser des courroies pour régler la vitesse (dans la gamme acceptée par la broche), avec un moteur assez simple, ou avec une solution plus compliquée et un moteur qui accepte une large gamme de vitesse tout en gardant une puissance correcte, comme avec un asynchrone contrôlé vectoriellement, upgrade pouvant être réalisé par la suite.

Bon courage pour la suite.

François

 

[fred250]

Les avances par dent me semble ridicule surtout pour de l'ébauche, dans l'acier avec une fraise de 1mm je veut bien qu'il faille y allé en douceur, mais avec une fraise de 10 mm faire de l'ébauche en prenant 6 micron ça me semble du délire.

Tes 0.075 me semble plus cohérent, ça reste quand même a relativisé en fonction du diamètre de la fraise.

 

[dotrick]

Merci François pour vos commentaires cela m'aide vraiment. Je suis dans la partie étude de la conception de ma machine, je manipule des chiffres, des formules, je manque de repères...

Une électro-broche qui fait 600-12000 dans cette gamme de puissance ça se trouve, (Fischer en fait) mais probablement pas pour le budget prévu :-(

Oui probablement trop cher, trop encombrant pour celle que j'ai vue et trop puissance (donc trop chère pour moi...)

Il y a cette Broche Ugra utilisables dans la plage 3000-18000

Je préfère cette solution, cela reste encore trop cher (955$ broche + 380$ VFD soit 1335$ - Possible de trouver moins cher? ) Mais niveau encombrement ce serait parfait, niveau poids aussi. Elle est conçue (selon les specs) pour l'alu et les métaux "mous" ce qui correspond bien à ce que je veux.

... une broche (donc sans moteur), et de s'être chargé de la motorisation sur le coté.

Niveau encombrement cela m'intéresse moins.En revanche, l'idée de changer les rapports de poulies me semble la meilleure solution technique pour répondre à mon besoin (fort couple basse vitesse pour l'acier et haute vitesse pour le MDF)...
Je n'ai pas trouvé de fournisseur et de prix intéressant à ce jour.

Les avances par dent me semble ridicule surtout pour de l'ébauche...

J'ai revérifier suite à votre message (toujours chez Otelo). Le max que j'ai trouvé, c'est une fraise d'ébauche de Diam 10mm qui est donnée pour Fz 0,042-0,053. Je n'ai pas trouvé de fraise d'ébauche de diam 10mm pour Fz 0,075mm. Je pense encore que mes avances Fz était au moins 2 fois trop importantes.

J'explore toujours l'idée de modifier une broche "chinoise" afin d'augmenter le couple à basse vitesse. Je manque d'info au sujet de ces broches. Sont elles à aimants permanents ? Si oui on pourrait changer les aimants, ou réduire l'entre-fer pour augmenter le couple...

Y a t-il des experts d'électrbroches dans le coin??? ....

 

[stanloc]

Bonjour,
Le chapitre "broche" est tout comme le chapitre "fraiseuse numérique" un chapitre qui se boucle sur lui-même car depuis le temps que des gens cherchent la quadrature du cercle avec des solutions toute faites et pas chères, on a fini par avoir tout exploré. Il suffit de consulter une fois encore les archives.
Ce n'est pas en réduisant l'entrefer du moteur d'une broche chinoise que vous aurez la possibilité d'usiner sur une grande plage de vitesses. La SEULE solution électrique c'est de faire un asservissement de vitesse tout comme sur les voitures modernes qui sont équipées d'un régulateur de vitesse. Si la vitesse baisse (pour le savoir on la mesure en permanence) on appuie plus sur l'accélérateur. Une autre vérité incontournable est dans la nécessité d'avoir deux broches différentes l'une pour le bois et assimilés et l'autre pour les métaux. Tout comme pour les moteurs pas à pas que les gens qui sont dans l'incapacité d'en calculer à priori la puissance, ils prennent donc des monstres, pour les broches les gens font de même aidés par le fait que les chinois nous inondent de leurs produits pas chers mais 2,2 kW pour usiner un morceau de bois avec une fraise de 10 mm c'est ridicule.
Stan

 

[biscotte74]

Je me permet d'apporter un tout petit peu ma contribution, je trouve aussi les puissances disproportionnées, il y a un "truc" qui va pas. Perso j'ai un moteur de 750w et je prends 2mm dans de l'acier type XC48 en pleine fraise avec une fraise de 10. Donc si j'avais 2.2kw de dispo ...............je serais le roi du monde.
Pour l'usinage occasionnel du bois, et comme ma broche est limitée à 3000 tr/mn, j'enlève ma tête de fraisage et je monte une broche électrique "haute vitesse", ça prends 2mn et je travaille dans de bonnes conditions.

 

[ATV325]

Que prenez vous comme paramètres pour l'alu? Avance Fz, Avance m/min, Tr/min ...

pour prendre une plage large car cela dépend de la nuance, de la lubrification, de la fraise ... entre 400 et 600 m/mn en fraise carbure.

je crois que si la broche que vous cherchez existait au budget que vous envisagez, elle aura déjà été signalée sur nombres de forums.

 

[stanloc]

Bonjour,
Quelqu'un qui a de l'expérience en usinage et qui travaille dans son sous-sol pour ses hobbys ne se casse pas la tête avec des "avances par dents" et autres chiffres que les fabricants d'outils de coupe publient pour les ateliers soucieux d'augmenter au maximum leur productivité. On voit et on entend si les conditions de coupe sont bonnes ou pas en fonction SURTOUT de la machine
Stan

 

[erolhc]

Bonjour

C'est vrai en usinage manuel mais en CNC c'est un peu plus "coton"
Avant que je numérise ma fraiseuse je ne me souciais pas vraiment des vitesses d'avance/rotation et pourtant j'étais un débutant complet : au bruit et au résultat mais avec une CNC tu ne peux pas mettre des vitesses d'avance trop au pifomètre donc on est bien obligé de ce soucier un tant soit peu de ces paramètres

 

[dotrick]

Le chapitre "broche" est tout comme le chapitre "fraiseuse numérique" un chapitre qui se boucle sur lui-même car depuis le temps que des gens cherchent la quadrature du cercle avec des solutions toute faites et pas chères, on a fini par avoir tout exploré. Il suffit de consulter une fois encore les archives.
Stan

C'est déja fait la consultation des archives. Je ne poserait pas de question si j'avais les réponses.
Solutions toutes faite et pas chères, ce n'est pas exactement ce que je demande, déja comprendre ce serait un pas de géant!

Ce n'est pas en réduisant l'entrefer du moteur d'une broche chinoise que vous aurez la possibilité d'usiner sur une grande plage de vitesses.
Stan

Ce n'est pas ce que je demande... relisez bien vous verrez que je cherche à augmenter le couple à basse vitesse. Réduire l'entrefer est une solution, croyer moi, je sais de quoi je parle. Pour votre culture, réduire l'entrefer aura pour conséquence d'augmenter la fem et par conséquent réduire la vitesse maximum du moteur car je suis convaincu que les drive (VFD) n'ont pas de contrôle de défluxage.

Pour le reste de votre texte concernant la vitesse, encore une fois ce n'est pas le sujet.

Pour les moteurs de 2,2kw et le bois... Je ne suis pas expert mais cela dépend du type de bois dur ou pas, la température à laquelle la machine travaillera, ou si on veux préserver le moteur... mais ce n'est pas le sujet!

 

[biscotte74]

Effectivement, avec ma fraiseuse, impossible de tenir les valeurs constructeurs avec de petites fraise (Ø6 à 10 en général), je ne tourne et n'avance pas assez vite, mais comme tu le dit, on "entends" et on voit (les copeaux), cela permets de s'en sortir plutôt bien quand même, il m'arrive même de faire fabriquer mes fraises (fraises d'ébauches de Ø6 en 2 et 3 dents par exemple) pour arriver à passer quand même.
Cela se fait aussi en numérique, d'ailleurs je n'ai que ça comme machine, il suffit de faire des essais avec les matériaux qu'on usine régulièrement, en tant qu'amateurs, on ne change pas touts les jours de nuances de matière.

 

[dotrick]

Je me permet d'apporter un tout petit peu ma contribution

Merci !

...j'ai un moteur de 750w et je prends 2mm dans de l'acier type XC48 en pleine fraise avec une fraise de 10. Donc si j'avais 2.2kw de dispo ...............je serais le roi du monde.

Oui effectivement, selon mes calculs il faut 350W pour le cas que vous citez. Vous tourner probablement à une vitesse de 600-700 tr/min. Vous avez probablement un moteur coupleux.

Pour l'usinage occasionnel du bois, et comme ma broche est limitée à 3000 tr/mn, j'enlève ma tête de fraisage et je monte une broche électrique "haute vitesse", ça prends 2mn et je travaille dans de bonnes conditions.

Oui, j'ai pensé à cette solution. j'utiliserai ma défonceuse qui tourne à 24000 tr/min mais à la longue j'ai peur de créer du jeu dans les fixations à force de monter-démonter... Peut être que ce n'est pas justifié!

En tout cas merci pour votre contribution

 

[dotrick]

pour prendre une plage large car cela dépend de la nuance, de la lubrification, de la fraise ... entre 400 et 600 m/mn en fraise carbure..

Les copeaux volent !!!
J'avais vu des vitesses de 250 m/min max. Merci pour l'info!

je crois que si la broche que vous cherchez existait au budget que vous envisagez, elle aura déjà été signalée sur nombres de forums.

Bon visiblement je suis hors budget...

 

[dotrick]

Bonjour,
Quelqu'un qui a de l'expérience en usinage et qui travaille dans son sous-sol pour ses hobbys ne se casse pas la tête avec des "avances par dents" et autres chiffres...

Et quelqu'un qui débute, qui fait la conception d'une machine, s'il ne fait pas de calculs, comment fait-il?

Je pense que les données théoriques, les données des fabricants sont de bonnes bases pour débuter. Je suis persuadé qu'avec l'expérience on fait varier beaucoup de paramètres et on s'éloigne des valeurs théoriques.

 

[biscotte74]

Le pb des données des fabricants c'est qu'elle sont faites pour des machines de production ,hyper rigides, et pesant quelques milliers de kg. Avec nos "petites" fraiseuse, il est quasiment impossible de s'y tenir, pas assez de rigidité, pas assez lourdes ce qui entraine vite des résonances et des vibrations qui dégradent les états de surface bien avant les paramètres recommandées, sans même parler de la qualité des bridages qui doivent être irréprochables (c'est actuellement mon plus gros soucis)

 

[ATV325]

dotrick, en usinage grande vitesse (UGV) en production, on est au delà 1.000 m/ mn.

en phase expérimentale, les 100.000 m/min ont été dépassé.

 

[erolhc]

...en phase expérimentale, les 100.000 m/min ont été dépassé.

Et le mur du son par la même occasion

 

[ATV325]

au lieu de vous moquer renseigner vous chlore

 

[erolhc]

Faut arrêter la paranoïa : en quoi je me moque ? c'est juste une remarque (qui ne préjuge en rien dans un sens ou dans l'autre) , venant il est vrai "d'un petit cadre frustré qui fait de l'usinage le WE pour faire peuple"

N’empêche que 100 000 m/min représente près de 5 fois le mur du son au niveau de la mer ce qui doit engendrer quelques vibrations ou bien j'ai mal lu/compris car "100.000 m/min" est en réalité 100,000 m/min soit 100 m/min mais dans ce cas là le "1.000 m/min" soit 1 m/min n'a rien d’exceptionnel