Défaut d'alignement - Ordonner les opérations de tournage

[le_stan]

Bonjour,

J'ai récemment tourné un arbre de tour à bois, et - maintenant que j'ai pu le mettre dans ses roulements - je constate un défaut d'alignement des deux parties de la pièce (le "corps" long et la broche en bout). Ce défaut est assez grossier. On parle de 0,25mm de faux rond mesurés sur la pointe de la griffe d'entrainement fixée dans le cone morse en bout de broche.

Voici le plan de la pièce, qui est réalisée sur base d'une ébauche creuse diamètre 40 ext. 16 int. Longueur: 510mm, nuance S355

Et voici le détail des opérations de tournage réalisées.

1. Usinage d'une portée de lunette fixe

• Le côté broche est dans le mandrin 4 mors indépendants centré au comparateur, l'autre sur la contre-pointe tournante, directement dans le diamètre intérieur non-usiné.
• Prise de passe pour arriver à une surface propre.

2. Usinage d'un alésage "propre" en bout d'arbre.

• Sans sortir la pièce du mandrin, mise en place de la lunette fixe sur la portée réalisée à l'étape précédente, retrait de la poupée mobile
• Dressage de la face et usinage d'un alésage au diamètre 18mm en bout d'arbre, sans chanfrein (erreur ?)

3. Usinage du corps de l'arbre.

• Sans sortir la pièce du mandrin, remise en place de la contre-pointe et retrait de la lunette fixe
• Prise de passes jusqu'au diamètre 34,95mm + 2 portées de roulement à 35mm.

4. Usinage de la tête de broche:

• Retournement de la pièce (qui passe maintenant dans la broche creuse du tour (diamètre 38mm) et fixation dans le mandrin 4 mors concentriques (Voir plus bas la raison).
• Usinage d'un CM3 en bout d'arbre
• Mise aux diamètres pour épaulement de butée de mandrin (49mm), partie derrière le mandrin (34mm), gorge de dégagement de filetage (28,5mm) et filetage (32,9mm)
• Usinage d'un filetage M33x3,5

Remarque:
Au retournement de la pièce (entre les étapes 3 et 4), j'ai constaté le défaut d'alignement. En centrant la pièce au comparateur dans le 4 mors indépendants, je parvenais à avoir un centrage parfait à un endroit (que ce soit juste à la sortie du mandrin ou 3-4cm) plus loin), mais pas aux 2 en même temps. Modifier la position du comparateur transversalement me donnait inévitablement un défaut de l'ordre de 0,15mm

J'ai donc passé 6,5h à tenter de centrer la pièce correctement en utilisant les techniques suivantes:

• Mise au centre en sortie de mandrin et frappe au maillet sur le point haut en bout
• Usinage d'une bague Ø 35 intérieur et 38 extérieur destinée à centrer le bout d'arbre dans la broche creuse du tour
• Essai du mandrin 3 mors concentriques
• Essai du mandrin 4 mors concentriques
• Arrachage de mes cheveux
• Frappe du crâne sur le bout de broche
• ...

Au final, c'est le mandrin 4 mors concentriques qui me donnait les moins mauvais résultats, et j'ai donc pris cette option-là.

Manifestement, ce n'était pas la bonne.

Vu l'importance du défaut, il me paraît relativement clair (même si je n'ai pas encore pu essayer en vraies conditions de tournage sur bois) que je vais devoir refaire cette pièce.

La question est donc : Quelle est la meilleure manière de réaliser une telle pièce et de s'assurer de ne pas avoir ce genre de misères une deuxième fois ?

Merci d'avance pour vos conseils !

 

[KildeRouge]

Tu ne peux pas mettre un roulement conique coté tête de broche et un roulement rotule à l'autre bout coté entrainement ?
Si ton arbre est tordu , contraindre l’extrémité coté entrainement futur ne pourra pas être la solution : dès que tu relâcheras
la contrainte il se "rebananera" .

 

[Dodore]

J’ai pas tout suivi dans ta gamme d’usinage .
mais apparement c’est au retournement avec la pièce qui rentrait dans la broche
pour moi j’aurais repris La pièce en mandrin 4 mors ( ou en mors doux ) juste serré sur 20 ou 30 mm avec la lunette , pour pouvoir usiner l’autre côté
mais encore une fois , je n’ai pas bien saisi ta game de fabrication …

edit pour moi la game succinct aurait été
serrage en mandrin et pointe
usinage de la partie exter
sans démonter .. avec la lunette
usinage inter
on retourne la pièce juste serré sur 20 ou 30 mm avec la lunette
dressage face
usinage inter et portée de pointe
sans démonter On enlève la lunette on met la pointe
finition
et bien sûr à chaque fois , vérification de la concentricité

ton erreur a été de rentrer ta pièce dans la broche du tour … on ne pouvais pas vérifier comment la concentricité de la partie qui était dans la broche

 

[le_stan]

@KildeRouge : Je ne peux pas "contraindre" quoi que ce soit, même si j'en avais l'envie. En fait, ce qui se produit, c'est ça:

J'ai une partie d'arbre entre roulements qui est sur l'axe rouge, et une partie "broche" qui est sur l'axe bleu, et les deux ne sont pas alignés. L'angle est évidemment très exagéré sur ce dessin, mais c'est pour montrer le problème.

Á la réflexion, peut-être qu'il y a encore moyen de rattraper la pièce en ;

• Reprenant le cone morse à l'outil cone morse à main (Aucune idée si on pourrait récupérer l'alignement...)
• Reprenant la face sur laquelle le mandrin vient se poser pour qu'elle soit bien perpendiculaire à l'axe rouge.

Ceci pour autant que je parvienne à re-fixer ma pièce dans l'alignement, ce que je n'ai jamais réussi à faire la première fois.

@Dodore : J'ai essayé de détailler au mieux les opérations réalisées et les fixations pour chaque opération... Et en lisant ton message, ça me rappelle que j'ai aussi essayé de récupérer l'alignement avec la lunette fixe. mais je ne suis jamais parvenu à régler la lunette pour mettre la pièce vraiment dans l'axe. Il y a 3 points de contacts sur la lunette, donc quand je pousse d'un côté, ça monte en même temps, puis je ne peux plus descendre parce que je suis en contact sur les deux points du dessous, alors je déserre ces 2 points, mais jamais tip-top de la même distance, donc je suis de retour au point de départ. Mercredi, j'ai mis 6h30 avant de toucher ma pièce avec un outil...

 

[yvon29]

Bonjour

Plus haut ce que tu aurais du faire à été bien détaillé.

Je te propose ici un moyen de récupérer ta pièce.


L'ensemble des surfaces fonctionnelles est il concentrique ?

Si non tu ne pourras pas rattraper ça...
Poubelle ou plutôt boîte à CPS !

Si oui, eh bien faudrait refaire la portée du roulement côté arrière (à droite sur l'image) concentrique avec le côté filetage.

Je verrais bien monter dans le cône morse un arbre porte fraise ou mandrin de contrôle.

Prendre le bout du mandrin en mors du mandrin (doux de préférence)

C'est là qu'il faut arriver à faire "rotuler" dans les mors
Et je propose de faire le tour de la pièce avec une bande de tôle peu large : 3 ou 4 mm de largeur en tôle de 1 mm suffisent.
Je l'ai déjà fait avec du gros fil de cuivre mais c'est trop mou.

Mettre un comparateur sur la portée du roulement ou le centrage.
Tapoter pour ne pas avoir de faux rond.
Vérifie quand niveau de la tôle la tige tourne bien rond (pb de cuivre, ça s'écrase trop)

Mesurer le faux rond au niveau de la portée du roulement côté arrière.


Soit tourner pour monter un roulement d'alésage plus gros en espérant que tu n'est pas déjà en série trop grosse.
Par ex pour diamètre d'arbre 30 tu peux passer à 25 MM ou encore prendre un côte en inch.

Soit recharger par soudage et reprendre au même diamètre.

Dans les 2 cas, il faut arriver à faire un point de centre à l'autre bout et donc rapporter un cochonnet qui recevra la point de centre pour refaire la portée du roulement.


Ensuite, reprendre une "lipette" partout y compris l'alesage pour rester bien équilibré.

 

[rabotnuc]

non tu ne pourras pas reprendre le défaut d'alignement avec l'alésoir à lèvres, par contre tu peux le reprendre à l'outil à aléser, si tu peux régler le reste de la broche entre 4 mors et lunette, et si le défaut ne concerne que l'alésage du cône, et si tu as la longueur suffisante sur le tour.
Tu peux aussi envisager une broche tour à bois + courte, genre 350 ou 400, compatible avec l'usinage sur ton tour à métaux, mais je ne connais pas ton besoin final.

 

[deuche87]

Je ne suis pas convaincu non plus que ce soit sauvable. Ce que je note c’est qu’au point Num 2 il aurait effectivement fallu usiner un chanfrein ( deux même, un à chaque extrémité) à 30 deg pour y appuier la contre pointe.J’aurais tout ébauché, puis fini l’intérieur et après, l’exterieur entre pointes et toc.

 

[le_stan]

Merci !
Journée bien chargée aujourd'hui, du coup je n'ai pas pu décortiquer en détail vos réponses, mais ce que j'en retire déjà, c'est que :
Il y avait une meilleure methode (@Dodore )
Il y a peut-être moyen de récupérer, mais ça va être loin d'être facile (@yvon29 )
Et encore, c'est vraiment pas sûr (@rabotnuc )

Donc a priori, je préfère directement refaire la pièce, je pense que c'est plus sûr.

Mais ça, c'est seulement si je parviens à retrouver un morceau d'ébauche creuse en 40/16. J'avais déjà fait un peu le tour des fournisseurs en été, et finalement trouvé une chute un poil courte, mais tout de même acceptable.

J'ai rappelé le fournisseur aujourd'hui, et ils n'ont toujours aucune date de réapprovisionnement. Apparemment, tout ce qui est en dessous du diamètre 80, c'est la misère à obtenir. Des idées de fournisseurs du côté du grand nord (si possible même en Belgique...)

 

[le_stan]

Bête question : j'imagine qu'il est très compliqué de prendre un rond plein et de percer sur une aussi grande longueur (genre 250mm par chaque côté), mais peut-être qu'il y a une botte secrète !

 

[the_bodyguard1]

Merci !
Journée bien chargée aujourd'hui, du coup je n'ai pas pu décortiquer en détail vos réponses, mais ce que j'en retire déjà, c'est que :
Il y avait une meilleure methode (@Dodore )
Il y a peut-être moyen de récupérer, mais ça va être loin d'être facile (@yvon29 )
Et encore, c'est vraiment pas sûr (@rabotnuc )

Donc a priori, je préfère directement refaire la pièce, je pense que c'est plus sûr.

Mais ça, c'est seulement si je parviens à retrouver un morceau d'ébauche creuse en 40/16. J'avais déjà fait un peu le tour des fournisseurs en été, et finalement trouvé une chute un poil courte, mais tout de même acceptable.

J'ai rappelé le fournisseur aujourd'hui, et ils n'ont toujours aucune date de réapprovisionnement. Apparemment, tout ce qui est en dessous du diamètre 80, c'est la misère à obtenir. Des idées de fournisseurs du côté du grand nord (si possible même en Belgique...)

Vois peut-être chez Mfi soudure à Fernelmont pour ton ébauche....

 

[le_stan]

Merci, je vais appeler demain. J'ai une piste de côté de Alost, mais c'est pas la porte à côté (oui, pour nous les belges, 100km, c'est "loin"...

 

[Jmr06]

Pourquoi as-tu besoin de retourner la pièce ? Le tour n'a pas suffisamment d'entre-pointe ?

Si non, je ne connais pas les tensions résiduelles dans ce genre d'ébauche creuse, mais je ferais une ébauche de la pièce avec surcote de 1 mm, puis finition. Il y a quand même pas mal de matière d'enlevée, ça doit relâcher des contraintes.

 

[duredetrouverunpseudo]

Perdu pour perdu.

Pourquoi ne pas tenter en mors doux ou 4 mors et lunette pour reprendre le cône morse a l'outil

 

[yvon29]

Bonjour

reprendre le cône morse a l'outil

Et le mandrin continuerait à tourner comme un patate ...

@le_stan c'est bien toute la partie coté mandrin qui est "tordue" ? i.e. : pas seulement le cône ?

 

[PUSSY]

S'il y a des contraintes dues au brut, il faut faire une ébauche suivie d'un recuit et enfin la finition.

 

[yvon29]

Bonjour
Sans aller jusqu'au recuit un pré-usinage à un petit mm des côtes finales permettra de pas mal détendre...

Parmi nous, beaucoup n'ont pas de moyen pour faire un recuit... Et aussi mesurer la température

@PUSSY, sais tu quelle température faudrait il appliquer et combien de temps ?

Si c'est 300°c un four en pyrolyse sera ok...

 

[PUSSY]

Le recuit se fait à une température plus élevée (entre 650 et 800 °), mais une exposition relativement longue dans le four à 300° devrait atténuer beaucoup les tensions.
Si tu peux chauffer au chalumeau, ci-joint un document donnant les températures approximatives en fonction de la couleur.

 

[yvon29]

Oui, c'est bien ce que je craignais...

Température trop élevée, besoin d'un chalumeau OA ( peut être une grosse torche propane ?)

une exposition relativement longue dans le four à 300°

Un heure, huit heures...? Deux jours ?

 

[Dodore]

C’est bien la première fois que j’entends parler d’un recuit pour une bête broche de machine
Vous croyez pas que vous exagerez un peu
une bête ebauche et une finition correcte avec une game d’usinage correcte serrait à mon avis amplement suffisant

 

[PUSSY]

Un heure, huit heures...? Deux jours ?

Là, je ne saurai pas te répondre !
Si as le tarif EJP, disons que tu pourrais profiter du laps de temps à tarif réduit !

 

[le_stan]

Houlala, mais j'ai loupé plein de réponses moi !

Je vais quand même la re-tenter sans recuit et autres techniques de vrai métallos (ce que je ne suis pas...).

Vendredi, j'ai retrouvé 1,2m d'ébauche creuse, et je m'y suis remis aujourd'hui.

Je suis la recommandation de ne pas retourner la pièce, même si c'est un peu tendu point de vue longueur entre pointes.

Là, j'ai usiné mes deux portées de roulements (la deuxième avec la lunette déjà en place...), et commencé la broche à la lunette.

Je suis juste un peu inquiet parce que ça a tendance à chauffer pas mal sous les touches. Je suis passé de l'huile (assez fine) à la graisse, et ça va un peu mieux, mais faire l'alésage et le cone morse comme ça, ça va être stressant.

Sur le diamètre 35, je me suis mis à 1100 t/m, mais il me semble que pour l'alésage (genre 20mm), je devrais tourner encore plus vite... ça va fumer dans les chaumières !

Pas facile de savoir à quel point il faut "ne pas trop serrer" les touches...

 

[Dodore]

Les touches doivent être juste en contact , tu dis 1000 tours effectivement ça va chauffer
j’avais expliquer ici comment régler une lunette
Posté dans la discussion 'Comment régler une lunette fixe ?'
https://www.usinages.com/threads/comment-regler-une-lunette-fixe.14197/post-166631
je remets la partie qui correspond à ton cas

1) solution :mandrin et contre pointe
mettre de la craie sur la pièce à l'endroit ou les touches vont porter, faire tourner le mandrin à la main j'usqu'à effacer les marques

 

[Jmr06]

On suit avec intérêt. Tous nos vœux de réussite

mais il me semble que pour l'alésage (genre 20mm), je devrais tourner encore plus vite

En théorie oui, mais en pratique, ce sont tes touches de lunette qui vont limiter la vitesse. Ce n'est pas très grave tant que l'état de surface est acceptable.
Sur mes petites machines pas très rigides, j'usines très souvent à une vitesse bien plus faible que la vitesse recommandée.
Sur des aciers du type Sr235, j'utilise souvent des plaquettes pour alu, pour avoir moins d'effort de coupe et ça donne un bon état de surface (une plaquette alu, c'est plus fragile et prend moins de profondeur de passes, mais ce n'est souvent pas un problème). Peut-être utile dans ton cas de réduire l'effort de coupe pour ne pas trop solliciter la lunette ?
On peut aussi utiliser des outils en ARS bien affûtés pour réduire l'effort de coupe, mais il faut pouvoir bien faire l'affûtage.

 

[le_stan]

Je vais rester à 1100 et essayer... si mon état de surface est trop pourri, je peux toujours finir à l'alésoir conique...

 

[deuche87]

Non, pas à l’alésoir, ça ne garanti pas le centrage, et l’effort de coupe est élevé...

 

[deuche87]

Je suis aussi partisan d’utiliser une plaquette pour alu (affûtée) pour la finition, avec un rayon de bec de 0,2 pour limiter l’effort de coupe et donc les vibrations. Et même je recours souvent au HSS dans ce genre de situations. La vitesse de coupe doit être adaptée ( vers le bas...) au cas comme dit plus haut, et pas simplement adopter ce qui est écrit sur la boîte.

 

[the_bodyguard1]

Je rejoins les autres pour les plaquettes alu et pour calculer ma vitesse de rotation j'utilise une vitesse de coupe de 50m/min ce qui est bien en dessous des recommandations et fonctionne très bien.

 

[le_stan]

Pour ce qui est de l'alésoir, c'est un alésoir à main, donc les efforts de coupe ne seront pas gigantesques...

Pour la vitesse, j'adapte effectivement vers le bas, mais je n'ai pas de plaquettes alu, donc il va falloir se contenter des autres...

 

[the_bodyguard1]

Pour ce qui est de l'alésoir, c'est un alésoir à main, donc les efforts de coupe ne seront pas gigantesques...

Pour la vitesse, j'adapte effectivement vers le bas, mais je n'ai pas de plaquettes alu, donc il va falloir se contenter des autres...

Évites cet alésoir à main, c'est juste bon pour enlever une bavure ou autre dans l'alésage mais pas pour usiner ton cône. Tu y perdras de la concentricité.
Prends la peine d'écouter les conseils des anciens et pas juste ce qui t'intéresse (désolé si c'est cru mais on l'a tous fait en se croyant plus malin).
Bon courage pour l'usinage

 

[le_stan]

Je n'ai jamais pensé usiner mon cône avec... mon message disait d'ailleurs "si mon état de surface est trop pourri, je peux finir à l'alésoir conique". On est bien d'accord que l'usinage en lui-même se fera à l'outil.
Quand à "écouter les anciens", je trouve que la remarque est injustifiée. J'ai reçu de nombreux conseils que j'ai d'ailleurs mis en pratique du mieux que je pouvais.
C'est juste que tous ne sont pas possibles à appliquer pour moi. Soit par manque de matériel (plaquettes alu par exemple), soit par manque de connaissances, soit les deux (tensions, traitements thermiques, recuit,... etc)