Fabrication d'engrenages avec une CNC 3 axes

  • Auteur de la discussion xi
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xi
xi
Apprenti
Bonjour,

Petit reportage sur l'usinage (amateur) de petits engrenages avec une charlyrobot 3 axes commandée par EMC2.

La petite histoire : il y a dans ma voiture des moto-réducteurs pour commander les volets de la climatisation (réglage air chaud / froid, fermeture de l'entrée d'air, ...) :
01_motoreducteur_img_7598_407.jpg

(moto-réducteurs communs aux 405, 406, 605, ...)

Problème : les engrenages de ces motoréducteurs sont en plastique et ils commandent des volets assez imposants ... au bout de quelques années, il arrive ce qui doit arriver : les engrenages perdent leur dents car elles cassent (problème récurant). Observer le pignon blanc qui est en haut à droite : vous ne trouvez pas qu'il y a comme un petit problème :lol: :
02_pignon_sans_dents_img_7603_100.jpg

(le plus gros engrenage fait 30mm de diamètre et le boitier fait 80x50)


Le moto-réducteur en question coute 250€ chez PSA et il n'a pas évolué ... ca fait cher la pièce mal concue ! (mal calculée on va dire)
Pour le prix, je me suis dit que ca valait le coup de se pencher sur la question.
J'ai d'abord envoyé les engrenages dans une société spécialisée dans la taille d'engrenages : ils m'ont répondu qu'ils ne savaient pas faire :roll: (au passage, j'aimerais avoir l'avis des pros du forum là dessus ?)
Entre temps, j'ai récupéré une CNC 3 axes et je me suis dit que ca pourrait etre intéressant qu'elle serve à quelque chose d'utile :) Deuxième problème : je n'ai pas de fraise module, pas de plateau diviseur et que 3 axes. J'ai donc essayé d'usiner les engrenages d'une manière pas très conventionnelle : par le dessus et par le dessous. Je vous montre ici le résultat de mes usinages !

Conception des engrenages
  • Mesure des caractéristiques des engrenages
    La première étape a été de mesurer précisément les engrenages existants. Il s'agissait de ne pas se louper là dessus, car les dents sont quand meme assez petites et il fallait que ca reste compatible avec les engrenages existants. J'ai vérifié à plusieurs reprise que tout était cohérent avec les formules usuelles de calcul des engrenages. Le plus dur a été de déterminer l'angle de pression :
    03_determination_angle_de_pression_img_7510_563.jpg

    J'ai fait une photo en macro et j'ai pu déterminer l'angle comme ca (20°) ; angle impossible à trouver à l'oeil nu.
  • Dessin des pièces
    La deuxième étape à consisté à dessiner les engrenages vus de dessus et vus de dessous (4 dessins en tout, car je refais les deux engrenages qui encaissent le plus d'efforts). J'ai utilisé la méthode décrite sur ce site pour dessiner le profil en développante de cercle des dents. Les dessins ont été fait avec QCad (logiciel genre autocad) sous Linux :
    04_ebauche_dent_engrenages_qcad_199.png


    Une des faces terminée :
    05_dessin_engrenages_qcad_477.png


    Le GCODE chargé dans EMC2 :
    06_emc2_pignon_4_img_7553_491.jpg

  • Premier prototype
    Une fois que tout était prêt, j'ai fait un premier test dans du polystyrène. Le résultat est prometteur, n'est-ce pas ?
    07_prototype_img_7531_565.jpg

Fabrication
  • La matière de départ
    J'ai choisi de partir de cylindres de laiton de 30mm de diamètre pour usiner les engrenages (un engrenage fait un peu moins de 30mm, l'autre fait 25mm). J'ai découpé les premières barres à la scie sauteuse, mais c'est très long à faire (je ne parle meme pas de la scie à métaux) ; c'est que c'est quand meme dur le laiton par rapport à l'alu !
    Donc je me suis installé derrière mon PC (beaucoup moins fatiguant :lol:) et j'ai dessiné 2 supports pour mes barres de 30mm. Après il ne restait plus qu'à utiliser une fraise longue de 3mm et faire des allers-retours avec pour découper les cylindres à la bonne longueur :
    09_decoupe_barre_img_8087_102.jpg

  • Fixation des pièces
    Attention, on rentre dans le vif du sujet : la photo ci dessous montre la fixation des cylindres bruts avant usinage. Les cylindres aux deux extrémités sont ceux qui ont été découpés à l'étape précédente. Les cylindres du milieu ont déjà un coté d'usiné et ils ont été retournés afin d'usiner l'autre coté :
    10_mise_en_place_cylindres_img_8098_127.jpg

    En fait mon support me permet d'usiner les engrenages 4 face par 4 face ; sinon ca faisait énormément de changement d'outils et des temps d'usinage très longs.
  • Ebauche avec la fraise de 6mm
    Voilà le résultat après l'"ébauche" avec une fraise de 6mm :
    11_ebauche_fraise_6mm_img_8279_605.jpg

    A noter que - suite à ce que j'ai pu lire sur le forum - j'ai acheté des fraises carbure ce qualité chez Otelo. Bah vous aviez raison, le résultat est sans commune mesure avec les fraises en cochonium véritable que l'ont peut trouver à bas prix sur ebay ou autre :shock: Depuis que j'ai ces fraises carbure, l'usinage est très silencieux (moins de vibrations), les coupes sont super propres, les fraises restent coupantes, ... Bref, tout ca pour dire que même au niveau amateur, ca vaut le coup d'investir dans du bon matériel !

La suite dans le post ci dessous ...

01_motoreducteur_img_7598.jpg


02_pignon_sans_dents_img_7603.jpg


03_determination_angle_de_pression_img_7510.jpg


04_ebauche_dent_engrenages_qcad.png


05_dessin_engrenages_qcad.png


06_EMC2_pignon_4_img_7553.jpg


07_prototype_img_7531.jpg


09_decoupe_barre_img_8087.jpg


10_mise_en_place_cylindres_img_8098.jpg


11_ebauche_fraise_6mm_img_8279.jpg
 
xi
xi
Apprenti
Suite du message précédent ...

  • Usinage avec la fraise de 2mm
    ici on fait divers usinage plus fins : alésage des trous centraux, ébauche des dentures, .... Observer le pignon qui est le plus à droite : on perce 14 trous dedans, soit autant que le nombre de dents :
    12_passage_fraise_2mm_img_8289_674.jpg


    Usinage des "grosses" dents avec la fraise de 0.8mm
    C'est à partir de là que ca devient délicat ! J'ai cassé une petite dizaine de fraises avant d'arriver à avoir un résultat correct. Les fraises ont cassé parce que je voulais aller trop vite et je n'avais pas une bonne évacuation des copeaux. Actuellement je ne casse plus de fraises et j'usine relativement vite : passes de 0.2mm avec une vitesse de 400mm/min (lubrification indispensable, sans lubrification je ne peux pas monter à plus de 100mm/min). Voilà le résultat après le passage de la fraise de 0.8mm :
    13_passage_fraise_08mm_img_8300_180.jpg

    A noter que pour le pignon qui est le plus à droite, les dents sont usinée à la fois par le dessous et par le dessus (notez la forme des 14 découpes qui a changé !). La raison est que les micro-fraises ne sont pas assez longues pour usiner la longueur totale des dents par un seul coté !

    Usinage des petites dents avec la fraise de 0.5mm
    Bon ici c'est un peu la même chose qu'avec la fraise de 0.8mm, sauf que la fraise est encore plus petite. Là aussi je suis obligé de faire l'usinage des dents à la fois par dessus et par dessous (les raccords entre les deux cotés ne sont pas évidents comme vous pouvez vous en douter !). J'usine à 250mm/min avec cette fraise.
    14_passage_fraise_05mm_img_8306_684.jpg


    Usinage de la couronne en cours avec la fraise de 0.5mm :
    15_usinage_couronne_avec_fraise_05mm_img_8038_636.jpg


    La fraise de 0.5mm en question (provenance iron-wood) :
    16_fraise_05mm_img_8113_253.jpg

Résultat
  • Gros engrenage
    Voilà le résultat une fois fini. Dites moi ce que vous en pensez ; moi je trouve ca plutot pas mal. :
    20_engrenage_5_dessus_img_8205_188.jpg

    21_engrenage_5_dessous_img_8209_123.jpg

  • Petit engrenage
    Idem pour le petit engrenage. Je pense que la précision de ma machine n'est pas mauvaise : on appercoit le raccord entre l'usinage par le dessus et l'usinage par le dessous (trait au milieu des dents), mais c'est léger je trouve.
    22_engrenage_4_dessus_img_8212_213.jpg

    23_engrenage_4_dessous_img_8215_188.jpg

  • Montage dans le boitier
    Et pour le plaisir des yeux : montage des engrenages dans le boitier d'origine :-D :
    25_montage_dans_le_motoreducteur_img_8232_462.jpg

Voilà, c'est finit ! N'hésitez pas à donner vos impressions, dire comment vous auriez fait ca, ...

Une question qui me m'interpelle : comment seraient réalisés ces engrenages dans l'industrie ? (autrement que par moulage j'entends)

P.S. les boitiers sont remontés dans ma voiture, ca a l'air de bien marcher :)

P.S.2 : présentation de ma machine ici : un-nouveau-avec-une-charlyrobot-emc2-sous-linux-t24645-15.html

12_passage_fraise_2mm_img_8289.jpg


13_passage_fraise_0.8mm_img_8300.jpg


14_passage_fraise_0.5mm_img_8306.jpg


15_usinage_couronne_avec_fraise_0.5mm_img_8038.jpg


16_fraise_0.5mm_img_8113.jpg


20_engrenage_5_dessus_img_8205.jpg


21_engrenage_5_dessous_img_8209.jpg


22_engrenage_4_dessus_img_8212.jpg


23_engrenage_4_dessous_img_8215.jpg


25_montage_dans_le_motoreducteur_img_8232.jpg
 
K
KY260
Compagnon
tu as fait celà sur Charlyrobot.

là mon lapin, ça commence à m'interesser(j'en piste un depuis un moment)
 
B
Bth
Ouvrier
Superbe travail

Bonjour XI,

C'est vraiement un superbe travail, MERCI d'avoir partagé cette réalisation avec nous.

Salutations

Bth
 
ellogo67
ellogo67
Compagnon
Bonjour :-D

Tu nous demandes si c'est du bon boulot ? :shock:

Tu rigoles, non ? :eek:

C'est un excellent travail. :smt023 J'aimerais avoir ta dextérité. :smt003

Et encore bravo.


:wavey:
 
O
oliv
Compagnon
Super boulot, et merci de partager ton savoir-faire !!! :-D
 
V
vap38
Ouvrier
Super travail ! :smt023
bravo il fallait y penser en plus c'est très jolie à regarder.
C'est une belle leçon d'usinage bravo... :-D

Je penserai à faire également un tuto pour réaliser des engrenages avec nos petites machines (fraise type Fly cutter) :wink:

A+ Francis
 
ctoutmoi
ctoutmoi
Ouvrier
Bonjour :-D

Je ne sais pas quoi dire à part Bravo !
Ta présentation de ta charly est des plus intéressante également. La pompe à essence pour la lubrification, c'est tout simplement génial. On s'arrête en générale à la pompe d'aquarium...
Va que j'fasse un p'tit tour dans ma casse auto quévindieu :P
 
J
jmspaggi
Ouvrier
Salut,

Pourrais-tu fournir les fichiers qui t'ont permis de faire ça? J'ai tendance à apprendre par l'exemple, alors j'aimerai essayer de les manipuler.

J'suis pas mal impressionné là!

JM
 
J
jmspaggi
Ouvrier
Le fichier que tu as utilisé dans QCad.

Si je comprend bien, en partant de là, je devrais être capable de générer le GCode comme un grand, non?
 
wika58
wika58
Compagnon
Alors là, c'est bleufant...chapeau bas :smt038
Et en plus un super reportage :wink:
 
guol64
guol64
Compagnon
CNC_FONTAINE a dit:
Salut xi,

Beau boulot vraiment sympa.

Je te propose de regarder ce soft de Méandre qui à mon sens est vraiment top pour les engrenages

https://www.usinages.com/threads/12128

Tu m'en diras des nouvelles....

@ plus.
[/color]

Tu as un espace juste avant le [/url] ce qui rend ton message invisible : j'ai eu le même problème rescemment :wink:
 
CNC_FONTAINE
CNC_FONTAINE
Professionnel
Merci guol64.. désolé je connaissais pas l'erreur ...
 
Méandre
Méandre
Apprenti
Bonjour à tous

Je me joins aux autres pour te féliciter : c'est du bon boulot
Je pense que le tailleur d'engrenage que tu as contacté et qui n'a pas pu (voulu) t'aider ne s'est pas trop foulé

Salut CNC_Fontaine Merci pour la promotion de Filengrène
 
L
la bricole
Compagnon
salut !
bah moi...:shock:... j'suis sur le cul ! :oops:
et je l'avoue très humblement , je n'aurais jamais cru possible de faire "ça " avec une machine aussi petite et ..."simple" !

merci a toi , XI, de m'ouvrir les yeux ! :prayer:

bien que ce ne soit pas du modélisme , je pense que ce post devrais intéressé plus d'un modéliste, et notamment ..."les vaporistes" :wink:

je pense que ce serais bien de mettre dans la rubrique "modelisme" un lien vers ce post , avec comme titre , par exemple :
"usinage de pieces en laiton sur une petite cn "

merci , et bravo pour la démonstration ! :smt038
a+

edit ; j'ai oublié un truc ! :oops:
quel vitesse de coupe et avance par dents tu utilise avec tes fraises carbure dans le laiton ?
merci d'avance !
 
W
wintereivax
Ouvrier
Hello,

C'est juste magnifique, le travail, la méthode, le résultat

Juste une petite remarque pour tes images. Je vois que tu les as ajouté dans ton post, puis que tu as utilisé la balise "img" avec le lien de la photo dans ton post. Tu peux faire différemment, pour éviter la répétition des photos :
  • Charger tes photos sur test-et-stockage-d-images-f50.html C'est une section qui est entièrement dédiée à ce but.
  • utiliser les liens de tes images dans ton post, comme celui ici d'ailleurs
  • juste une chose pour l'utilisation de la section stockage : 1 seul fil par personne, nommé "image de ...". Et si tu veux ajouter des photos, tu te réponds à toi-même avec les photos. Voila voila.

Cordialement,

Xavier
 
N
nektarfl
Compagnon
Pour ma part, je dis chapeau bas...

Tu n'indiques pas le temps que tu as mis, mais nul doute que désormais ce réducteur ne lachera plus ... avant de très nombreuses années.

A propos des durées de vie, j'ai eu la surprise, sur mon véhicule de voir repasser le compteur kilométrique à 0 au lieu de voir affiché 300 000 km...
La raison invoquée : l'ingénieur qui a conçu le compteur kilométrique n'a pas imaginé qu'on puisse dépasser ce kilométrage là (lui, il doit changer de voiture tous les ans !!)
Si ça se trouve, c'est un peu dans le même genre d'idée pour les pignons en plastique...
 
jimfells
jimfells
Ouvrier
Bonjour,

C'est fabuleux cette réalisation ! :eek:
Et tout ça avec de la méthode et peu de moyens.
Du grand art.

Je m'abonne.

Jim.
 
freedom2000
freedom2000
Compagnon
Magnifique --> j'apprécie ce travail remarquable :wink:

JP
 
S
sparkplug
Apprenti
Super boulot c'est vraiment sympa comme rendu!

Pour les procédés dans l'industrie regarde du coté de la métallurgie des poudres :wink:
 
mapk
mapk
Ouvrier
Y'a pas de raison de ne pas remonter ce post qui en vaut la peine, bravo Xi, très beau travail, belle preuve de patience et de savoir faire !
Alors, bonnes fêtes à toutes et à tous !
Marc
 
xi
xi
Apprenti
Je ne passe pas souvent ici, mais merci pour tous vos commentaires et bonne année à tous :-D

L'usinage a évolué depuis mon post de 2010 : j'ai trouvé des micro-fraises extra longues qui me permettent de faire toute la denture des engrenages d'un seul coté. Techniquement c'est moins "beau" (moins complexe on va dire), mais le résultat est bien meilleur, il n'y a plus de raccord au milieu des dents. Voilà une photo des "nouveaux" :
t_img_0697_engrenages_laiton_v2_dessus.jpg


Au niveau temps d'usinage, je mets un peu moins de 3H pour faire 2 engrenages (je suis obligé d'aller très très doucement avec les micro-fraises).
 
freedom2000
freedom2000
Compagnon
xi a dit:
Je ne passe pas souvent ici, mais merci pour tous vos commentaires et bonne année à tous :-D

L'usinage a évolué depuis mon post de 2010 : j'ai trouvé des micro-fraises extra longues qui me permettent de faire toute la denture des engrenages d'un seul coté. Techniquement c'est moins "beau" (moins complexe on va dire), mais le résultat est bien meilleur, il n'y a plus de raccord au milieu des dents. Voilà une photo des "nouveaux" :


Au niveau temps d'usinage, je mets un peu moins de 3H pour faire 2 engrenages (je suis obligé d'aller très très doucement avec les micro-fraises).

toujours aussi beau :prayer:

JP
 
bipbip30
bipbip30
Compagnon
bonsoir, avez vous un ordre d' idée d'une temps approximatif de fabrication d'un engrenage ?
 
B
boby67
Ouvrier
Bonsoir xi et bonne et heureuse année ,

Je trouve ton reportage sur la fabrication des engrenages vraiment super.
C'est fantastique de refaire des pièces encore mieux qu'à l'origine !

Pourrais tu me dire où tu as trouver des micro fraises longues ?
Le père Noël va bientôt me rapporter mon cadeau de Noël un peu en retard , c'est une fraiseuse cnc et je pense
que je vais avoir besoin de fraises diverses.

Salutations cordiales .
 
xi
xi
Apprenti
Les fraises proviennent de chez harveytool aux US, mais c'est très spécifique comme fraises, à mon avis tu n'auras pas besoin de ca pour commencer :wink: (surtout qu'elles sont chères et très fragiles). Tu as des fournisseurs en France qui ont des fraises pas très chères (ironwood, cncfraises, ... pour ne citer qu'eux).

Pour le temps d'usinage, ya la réponse dans mon post précédent : environ 3H pour 2 engrenages.
 
B
boby67
Ouvrier
Merci pour ta réponse xi,

Je pense que tu as raison , dans un premier temps je vais acheter des fraises un peu moin chères. Je vais sûrement en bousiller quelques unes. :roll:

J'ai vu ton bac en cuivre dans un autre post et je trouve ça génial de simplicité. :shock:
Je vais sûrement m'en inspirer pour mon tour.

Encore un grand bravo pour tes réalisations.

Salutations .
 
V
v18
Ouvrier
Je viens de tomber sur ce sujet : très intéressant ! et bravo pour le travail .. magnifique
 

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