Numérisation fraiseuse Striffler

[dns07]

Bonjour à tous,

Je suis inscrit depuis quelque temps sur ce forum, que je fréquente surtout en lecteur.
Il y a quelques années, j'ai acheté une fraiseuse bois et matériaux associés, en fonte, avec pour idée de la numériser. Et là je passe à l'action...

La fraiseuse a une table de 630x300mm avec un déplacement X de 470mm et Y de 340mm sur queue d'aronde. Pour l'axe Z il y a un déplacement de 130mm (avec vis) et la possibilité de repositionner la tête (de manière manuel pour augmenter ou diminuer la distance entre l'outil et la table, en fonction de la hauteur de la pièce a usiner). La broche a une puissance de 800w en 230v.

Désolé pour la qualité des photos, mais la fraiseuse est stockée dans mon garage qui est plein raz bord et c'est donc difficile d'accès pour prendre de belles photos.
N'ayant pas les connaissances ni l'outillage pour travailler le métal (changement des vis de mouvement des tables et support moteur) je compte le sous traiter (en fonction du tarif... bien évidemment).


Dans un premier temps, je commence à mettre en plan les supports moteur, les vis et les roulements (étanche à billes à contact oblique à deux rangées) pour les mouvements de la table X et Y. Pour l'axe X, la vis a une longeur totale de 800mm (jusqu'à la manivelle) pour une longeur utile (déplacement) de 470mm, elle est soutenu à ces deux extremités. Pour l'axe Y, la vis a une longeur totale de 620mm (jusqu'à la manivelle) pour une longeur utile de 340mm, elle est soutenu que d'un coté (si j'ai bien vu).

1 table
2 support moteur
3 vis à bille (axe X)
4 écrou (pour bloquer le roulement à contact oblique à deux rangées à la vis à bille)
5 support roulement à bille simple (axe X seulement)

détail support moteur

ensemble bâti et table, axe X et Y
Ce système est-il correct? Y a-t-il plus simple? Y a-t il mieux comme solution?
Toute remarque/suggestion m'intéresse...

Et pour le dimensionnement des vis et moteurs?
Les vis d'origine ont un diamètre de 22mm au filetage (pas de 5mm) et 20mm pour la partie sans filetage, y a-t-il obligation de remettre de 22mm? Au vu de mes lectures ça me semble énorme... (pour l'axe Z le diamètre est de 16mm pour le filetage et 14mm pour le reste)
Pour le dimensionnement de la puissance des moteurs, je pense partir sur des servomoteurs hybride, mais de quelle puissance? nema 34 8Nm au pifomètre, sachant que les tables sont sur queue d'aronde en fonte. Comment calculer ça?
La broche a une puissance de 800w, mais qui peut évoluer dans l'avenir vers une puissance 1800w/2200w, pas plus vu les prix/poids.
Pour mon usage, je ne compte usiner que du bois, pas d'alu (ou alors très peu et très très rarement).

Et pour la lubrification des queues d'aronde comment procéder? Quoi utiliser sachant qu'il y a des copeaux de bois...

Visiblement un système a été prévu, mais le vendeur n'a pas pu me donner d'infos...

Que de questions pour mon premier post!
Merci d'avance pour vos lumières.
Denis

 

[dns07]

J'ai oublié de prévoir la place pour le coupleur à double diaphragme dans le support moteur...
Et j'ai pas encore réfléchi aux capteurs fin de courses.... tout une histoire encore!

 

[dns07]

En lisant un peu plus de sujet, je suis tombé sur une formule "calcul de force" qui peut, je crois, me dimensionner les vis à billes et moteurs.
La formule : F=m.a/n avec m : masse de l'élément à accélérer en Kg, a : accélération en m/s² et n : rendement en %.
Pour la masse de la table de fraiseuse 100Kg (au maximum en comptant la fonte plus matière à usiner, je n'ai pas pesé la table j'ai fait une estimation avec beaucoup de marge).
Pour l'accélération, là ou il y avait la formule il utilisait 500mm/s² mais je ne sais pas si dans mon cas c'est la bonne valeur ( pour usiner du bois).
Et pour le rendement, alors là j'ai cherché le rendement des glissières à queue d'aronde en fonte et j'ai rien trouvé...

Si quelqu'un avait un début de réponse, ça serai trop cool...
Et j'en rajoute une autre de question, sur effort de coupe pour le bois, vaste sujet si j'ai bien compris, comme le bois n'est pas homogène, comment on le calcule? ou y a t il une valeur de référence en fonction de la puissance du moteur?
Merci pour vos lumières.
Denis

 

[Pierrot Lecopeau]

Bonjour dns07.
Je trouve très intéressant ton sujet de numérisation d'une fraiseuse.
Pour le calcul des efforts, il y a 3 éléments qui entrent en jeu :
L'effort de coupe,
La masse de la table fois l'accélération,
Le poids de la table fois les coefficient de frottements + les frottements initiaux.
Il doit bien sûr être possible de calculer chacun de ces efforts.

Cependant, une approche plus simple serait, sur un post de rétrofit de fraiseuse, de voir quel ensemble vis + moteur a été choisi et de copier. En effet, je pense qu'une fraiseuse "métal" présente une table de poids équivalent à la tienne et comme les efforts de coupe dans du métal sont sans doute plus élevés, j'aurai tendance à dire que qui peut le plus peut le moins...

 

[dns07]

Bonjour Pierrot,
Merci pour la réponse, effectivement je vais continuer ma lecture... des que j'ai un peu de temps!

 

[Pierrot Lecopeau]

Par curiosité et étant moi-même en réflexion pour construire une CN (un jour peut-être j'ai parcouru le forum à la recherche d'informations sur les moteurs et vis utilisés. J'ai vu qu'une version qui revient quelques fois est l'utilisation de moteurs en taille Nema 34 en version 8Nm.
Bien qu'il s'agisse du couple de maintien, il est probable qu'au basses vitesses, le couple soit proche et avec une vis à bille au pas de 5mm cela permet de générer une poussée de 900kg (en considérant un rendement de vis de 0,9). A première vue, même si en fonction de la vitesse le couple serait plus bas cela semble plutôt confortable pour usiner.

 

[dns07]

A la suite de mes lectures, j'ai eu une info intéressante: j'ai "mesuré" la force qu'il faut pour bouger les axes, en mettant un poids à la manivelle.
Il faut, pour l'axe X et Y, une masse de 1.75Kg (pour que le poids entraine la table jusqu'à ce que le poids touche le sol) avec un bras de 0.08m, et donc, si je ne me trompe pas, 1.75x9.8x0.08=1.372Nm. Pour l'axe Z, il faut 1.9Kg (pour faire monter la tète) avec un bras de 0.075m, donc 1.9x9.8x0.075=1.3965Nm.
J'ai refait l'expérience sur l'axe X et Y avec la fraiseuse en marche, fraise de 8mm, passe de 10mm de profondeur dans du frêne, même résultat.
Je suis surpris du résultat... surtout qu'actuellement il y a des vis trapézoidal qui sont moins de rendement que les futures vis à billes...
Est ce que mon expérience et mon calcul est il correct?
Merci pour vos lumières.

 

[Pierrot Lecopeau]

Bonsoir, je trouve en effet cette expérience très pertinente et bien menée, les calculs sont justes et le résultat vraiment intéressant. Je suis supris qu'il n'y ait pas d'évolution lors de fraisage de chêne avec 10mm de passe mais ça doit être parceque l'usinage dans du bois génère finalement un effort négligeable en comparaison avec le frottement des glissières...
Du coup, par rapport à mon indication de moteurs à 8Nm ceux-ci seraient bien trop gros pour l'application et une valeur de 3Nm (2× le couple mesuré) serait probablement largement suffisante...

 

[biscotte74]

la puissance d'un moteur pas à pas diminue de façon importante avec sa vitesse, les valeurs données sont celles de blocage et en aucun cas ce qu'il peut déplacer à une vitesse "X"

 

[Pierrot Lecopeau]

Ah oui, autant pour moi, Biscotte à raison! Il faut Bien regarder la courbe des moteurs à la vitesse "utile" et non pas à l'arrêt.

 

[dns07]

Suite à une coupure d'internet de presque deux semaines, je vais tenté de continuer...
Bon si je lis bien la courbe du "Moteur pas à pas Hybride 3.1 N.m NEMA 23 - CS-M22331-L" de chez Soprolec pour un couple de 1.5Nm 48V j'ai 1250tr/min avec une vis au pas de 5mm ça donne 6.25m/min.

Si je fais le calcul de la vitesse d'amenage F=(Ps x N x Z)/1000 avec Ps=0.2mm ( dans mon livre de techno du BP menuiserie il donne épaisseur moyen de copeau, très soigné de 0.02 à 0.04mm, soigné de 0.04 à 0.16mm et ébauche de 0.16 à 0.4mm, je pars sur 0.2mm... en me disant que plus l'épaisseur du copeau est petite, plus la vitesse d'amenage est lente), avec Z=1 et N=23500tr/min ( je pense changer ma broche, l'actuelle fait un drôle de bruit... pour une Suhner UAL 23 RF / 1800 Watt avec variateur de vitesse de 2500 à 23500tr/min ) j'arrive à F=4.7m/min, avec Z=2 j'arrive à F=9.4m/min ( donc trop juste pour faire de l'ébauche ).
Si je refais le calcul avec Ps=0.1mm, pour Z=1, F=2.35m/min et pour Z=2, F=4.7m/min.
Donc si je ne me trompe pas ni dans ma lecture de la courbe, ni dans mes calculs, alors ça me semble suffisant, d'autant que les vis à billes ont un meilleur rendement que les vis trapézoidals...
Qu'en pensez vous?
Suis je sur la bonne piste ou pas?
Merci pour vos lumières.