Projet: Moteur de broche pour CNC

Bonjour,

Pour mon premier post (après ma présentation) je vais soumettre au feu de vos neurone mon projet de broche pour ma CNC.

Déjà partons du début, mes constats:

De manière général, pour des petites CNC amateur (je veut dire d'une taille maxi de 1000/500) il n'existe pas de broche polyvalente. En dehors des éternelles défonceuse (qui tournent de 10000 a 28000tr/min).

Du coup pour la mienne, mon papa, m'a gentiment donné son bloc moteur peugeot (qui date de 1977) qui a l'avantage de posséder un variateur et d'être extrêmement solide. pour ceux qui ne connaissent pas il s'agissait a l'époque d'un moteur sur lequel on pouvait adapter de multiples interface pour le transformer en scie circulaire, en scie sauteuse, en défonceuse sur table, en défonceuse portée, en rabot / dégau. bref un outils formidable que j'ai utilisé jusqu'à il y a 4 jours. Jours ou malheureusement après moult années de vie, les roulements on dit "et m...e" et on finie leur vie.
rien d'insurmontable, quelque bagues à usinées, et les roulements a changer. j'ai aussi pas mal de reprise sur le châssis plastique a faire pour monter les bagues, du coup beaucoup de travaille.

En attendant j'utilise une petite défonceuse de 600w bosh. (pour le bois c'est assez pratique quand même) mais finie les partie alu pour améliorer ma petit cnc. bref...

du coup, au vue du bruit important des moteurs universelle, pendant que cnc découpe du dépron, ou du bois, moi je bricole sur mes hélico et n'avion.
Et là je me suis dit et si je fabriquais une broche avec un moteur brushless...

Voici donc mon idée, réalisé une broche motoriser par un brusless de modélisme.

Mon cahier des charges:
Le support doit bien sur s'adapter au collier standard en D43.
préférer les montages des fraises par cones en taille standard (3.17 - 6 - 8 ) me permettant de réutiliser les cones et les fraises que je possèdes.
mais pouvoir aussi monter un petit mandrin (maxi en 10, mini en 1) pour monter des outils qui ne pourraient pas aller dans les cones
Le tout monter sur roulements - 2 coté broches à contact oblique montés tête bêches pour supporter aussi bien les efforts radiaux que axial- 1 standard coter moteur. Les roulements dimensionner pour tourner dans une grande plage de vitesses et pour duré. l'ensemble devant rester d'une grande compacité.
Pour des raison d'encombrement le moteur devra ce trouver dans la continuité du support, de manière a réduire les masse déportées au niveau du support. De même je privilégie une inversion de sens de rotation entre le moteur et le support de broche de manière a réduire sensiblement le couple de renversement du moteur qui sur un brushless est important a cause des aimants permanents.
La transmission de puissance ce fera par courroie(pour des raison de bruit) (plate, en V, ou cranté je ne sais pas encore) avec plusieurs possibilité de réglage (2 plage je pense)

Niveau forme, et montage, j'ai pour l'instant des petites idées, mais une question ce pose a moi. quelle puissance?

A savoir que on trouve des moteurs puissants (jusqu'à 800w) et des variateurs qui vont avec pour pas trop cher (même en surclassant pour une utilisation en continue ou presque)
reste que niveau alimentations 800W en 24volt (30A) et bien c'est pas trop courant quand même.
donc dans l'immédiat je cherche ma source d'énergie, et des conseil pour la puissance a utiliser.

j'ai bien trouver quelques formules, mais j'y pige que-quique. et j'ai aussi un tableau excel pour calculé la puissance, mais il faut des valeurs de duretés des métaux, bin que je ne connait pas..

Donc mon but est de pouvoir usiné:
Du bois:CTP - et bois massif (chênes notamment) (mais bon là j'ai ma défonceuse)
Des matériaux souple, plexi, balsa, dépron.. (jusque là rien de bien compliquer)
De l'alu (AU4G uniquement)
Des métaux non ferreux
Le tout avec une vitesse d'avance maxi de 1000mm/min.

Les liens intéressant a voir:

Réalisation d'une broche en direct avec un brushless. Conseil intéressant.
http://www.mycncuk.com/forums/showthrea ... dle-design

Réalisation avec un moteur DC porteescape, et transmission par courroie.
http://www.metallmodellbau.de/Eigenbau- ... pindel.php

http://www.cnczone.com/forums/showpost. ... stcount=54

Une autre mais Française sur usinage
cnc-pcb-t9292-15.html


Les plans
Celui ébauche par Ciredef59 : http://flebon.free.fr/cnc/Broche01.JPG

Et puis c'est tout

Le matos:

Le porte cones (en ER11 / ER 16 / ER 20) (petit rappel des dimensions lier au cônes : ER11 tu trouves des sets pinces de 0.5 à 7 mm, ER16 : 0.5 à 10 mm, ER20 0.5 à 13 mm et ER25 1 à 16mm (merci Normandtech))

sur Ebay:http://cgi.ebay.fr/Cnc-ER20-Straight-Shank-Extend-150mm-spindle-Dia-20MM_W0QQitemZ320492914094QQcmdZViewItemQQptZBI_Tool_Work_Holding?hash=item4a9eddc5ae

Et en boutique:
Chinoise: (Remarque de JKL sur la qualité de finition, il existe un risque que l'ajustage ne permette pas de monter les roulements en glissé/serrer)
http://www.ctctools.biz/servlet/the-Too ... Categories

Autres?

Les roulements:


Les moteurs:

Les variateurs:

Les alimentations:


Merci a tout ceux qui voudront m'aider a réaliser cette broche.

Merci pour le lien, je connaissait pas le post.

malgré tout cela ne correspond pas a ce que je cherche a faire.

je désire plutôt faire un truc inverse, c'est a dire avec un bon couple et une plage de vitesse de 500 a 8000tr/min plutôt.
Pour les forte vitesse j'ai une défonceuse. l'idée est plutôt pour pouvoir usiner des métaux non ferreux et diverse matière ou la grande vitesse de rotation n'est pas spécialement adapter a moins de les baigner dans l'eau, comme le plexi, les divers plastique et autres.

de plus on trouve de belle photo mais pas trop de plan, coter, ni même de référence a des matériaux des roulements etc..

Pour les vitesse d'entrée de la transmission, vue la plage de vitesse, elle existe pour réduire le courant moteur essentiellement, car il existe des moteur que je pourrait mettre en direct et les piloter la vitesse voulu. les nouveau vario avec les régulateurs sont super bien, il régule dès les basses vitesses moteur. c'est aussi l'un des gros avantage des vario hélico actuel le régulateur de vitesse rotor, et c'est super efficace.

Mais bon, même si cela a déjà été fait sur CNCzone, ici en dehors de quelque post (dont une broche fait avec un speed 900 de mémoire), j'ai rien trouver (et peut être très mal chercher aussi).

L'idée aussi est de partir sur des truc économique, pas des moteur a 500€ comme les plettebergs et les varios shulze. mais plutôt sur les combos a 60€ pour les hélicos de taille 1 mètre.

cela reste néanmoins une réalisation intéressante car cela fait partie intégral d'un CNC.

pas mal le plan cire, mais je pense que 2 roulement a contact oblique coter fraise son obligatoire pour une durée de vie correct, et puis il y a de la place en plus.

c'est déja un bon début.

sur ton lien le moteur portescape est un moteur a un induit en cloche et a contact a lamelle excellent moteur mais prix exorbitant (on utilisait les même en beaucoup plus petit au début en indoor, souvenir.. )

il consomme 3A sous 30Volt apparent en charge, ce qui donne 60W et permet de faire des passe de 0.5 dans de l'acier doux, pas mal.

Un moteur de démarreur est trop gros, et puis c'est un moteur universel aussi, donc on va retomber sur les bruit de sifflement du a la commutation.

J'ai vue le moteur de Ordinef, mais me semble un peu trop puissant je pense..

Bon je vais partir d'un point d'hypothese:
mon moteur brushless a un rendement de 80% variateur inclus, plus une perte mécanique de 10% soit 70% de rendement en broche.
j'ai besoin d'un plage de vitesse de 500tr/min a 8000tr/min. diviser en deux plage.

les alims facile a trouver niveau puissance sont des alims de PC, en 12V essentiellement, cela tombe plus ou moins bien. pour une alim de 400w on a souvent 200w pour le 12.7, 150w pour le 12, 24w pour le -12 et 26W pour le 5volt.
Les alims a découpage que l'on trouve pour les moteurs pap en général on un puissance de 350W avec des tension entre 24volt et 36volt.

Bon déjà, cela pose plusieurs choix, ou on prend un vario qui accepte les 6s a 8S (soit 6 a 8 * 4.2volt ou 33Volt, ou alors on reste en 3S maxi)
La différence est vite importante car les vario qui font les 6s, supportent mal de fonctionner en 3S
Maintenant, je pense que l'on peut partir plus sur une alim dédié comme celle ci:
http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?Vie ... K:MEWAX:IT

elle est donné pour 36volt et 10A. généralement on peut augmenter le courant en baissant la tension a donc 30Volt maxi pour un vario standart.
Je pense a celui ci par exemple:
http://www.hobbycity.com/hobbycity/stor ... ESC_w/UBEC

il permet d'avoir un mode gouvernor adapter au moteur et de tourner a 70A ( ce qui ne sera jamais le cas) et possède un mode reverse..

le moteur je pensai a cela:
http://www.hobbycity.com/hobbycity/stor ... 0_Class%29

pour en tout 40$ de moteur variateur. celui ci ou la version pour le gaui 500 qui est hyper silencieux.

on a donc un moteur en 1600kv donc au maxi de sa vitesse en 30V 48000tr/min (beaucoup trop je pense, mais bon en mode gouvernor on a maxi 80% de cette valeur, et les mode gouvernor son actif entre 40% et 50% de la vitesse)

A 80% on 38400 tr/min.. ce qui pour avoir maxi 8000 nécéssite une réduction de 4,8.
A 50% du maxi on a 4000tr/min (encore trop vite)
pour avoir au mini 500 tr/min il faut une réduction de 48 (oupss là c'est déja plus difficile, mais on peut faire l'étage supplémentaire a une réduction de 10 (ce qui reste important)) et la plage de valeur au maxi serait a 800tr/min

Bon la plage de vitesse ne ce recoupe pas, mais avec un plage intermédiaire cela doit être réalisable.

Maintenant niveau puissance maxi cela sera dans les 210W a la broche (je me trompe probablement sur le rendement total, mais faut bien rêver)

voila ma partie de la réflexion.

Cirederf59, tu as des liens pour le support de cones et les roulements (datasheet).

A+

salut, merci pour le liens du support de pince.

le prix est correct.

Vous avez des fournisseurs préférer niveau roulement?
j'utilise souvent 1001roulement ou 123roulement perso. rien de bien transcendant niveau prix mais c'est souvent du SKF ce qui est pour moi plutot bien.

pour le roulement supérieur je pensait plus a un 6001 ZZ de chez SKF (pff je viens de voir que c'est aussi l'idée de cordump..lol.)
un petit lien ici
http://www.123roulement.com/roulement-6 ... F-EXPLORER

et pour la partie basse plutôt que un roulement céra qui coute cher je pensait a mettre 2 roulement comme ceci tête bêche
http://www.123roulement.com/roulement-30202.html

mais ce n'est pas la seul possibilité. si je veut faire un truc de ce genre c'est que je me suis aperçu que la plupart des broche n'avait rien pour reprendre les effort axiaux lier a la plongé en matière, et lorsque l'on usine des métaux, et que l'on fait des évidement, c'est quand même pas mal solicité.

Our alors deux roulement comme ceci http://www.123roulement.com/roulement-6000-CERA.html des céramiques de bases avec une butée a bille
http://www.123roulement.com/roulement-51200.html

Coredump, un moteur de 2100kv, en quel voltage? parce que en 30Volt cela tourne vraiment très très vite. surtout en direct, tu veut usiner quoi avec une fraise a 63000 tr/min? ( a moins que tu soit en 12volt - 25200 tour)

sinon pour moi j'ai continuer a chercher un moteur avec un kv plus petit pour rester avec une vitesse raisonnable en direct, et donc profiter du couple: j'ai trouver celui ci
http://www.hobbycity.com/hobbycity/stor ... 030_AXi%29

en 400kv sous 30volt on obtient 12 000Tr/min, apparemment il fait presque du 50A continue, plutôt bien.
Donc en direct on peut avoir une variation de 10 000tr/min jusqu'à 5000 TR/min
et avec un réduction de 500 a 1000tr/min. ce qui est plus proche de la polyvalence que je recherche.

j'ai trouver aussi ceci:
http://www.hobbycity.com/hobbycity/stor ... 0Kv_/_770W

qui est plus a utiliser en 12/13volt je pense donc avec une plage proche de celui du dessus mais forcement avec un courant plus élever pour le même travail.

Il me semblait que ordinerf avait pondu un fichier excel pour calculer la puissance de broche nécessaire en fonction des paramètre de coupe?
impossible de le retrouver cela vous dit quelque chose?

A+

Sinon, je suis un peu perdu dans les porte pince.

quel réel différence entre le ER11/ER16 etl'ER20? je veut dire pour notre utilisation, pourquoi choisir plus l'un que l'autre?

JKL a dit:

Je vous mets en garde sur le fait que certaines fabrications bon marché chinoises ont des tolérances de diamètre de la partie cylindrique qui font que les roulements ne sont pas montés glissant/serrés et cela détruit la qualité de la broche.

Cliquez pour agrandir...

Tu veut parler du roulement ou du porte cones?
Je le comprend plus pour le porte cones.
Le lien donné par cordump ne semble pas être de marque chinoise.

Merci pour cette explication. Et effectivement c'est d'une logique impeccable.
il faut que je regarde donc les diamètre des fraise que je possède au boulot histoire de pouvoir utiliser les quelque truc interressant et qui me couterai cher sinon.
je me limiterais a une diamètre de 20mm de toute façons.

Et pour le site, merci, mais c'est vrai que j'ai pas trop fait gaffe vue que les prix était en €.

Merci pour les infos.

Bien, je vais commencer a éditer le premier post histoire de centraliser les liens trouver et proposer.

Voici aussi une petite broche réaliser par un membre de Usinage:
cnc-pcb-t9292-15.html

très proche de ce que je pense faire, mais une puissance supérieur serait surement le bien venue.

très intéressant en effet, dommage que il n'ai pas fait de feedback sur l'utilisation de sa broche.

Merci

salut,

j'en suis encore a la phase réflexions, et puis j'ai pas finie d'autres projets.

maintenant, pour ma part je pense mettre des roulement hautes vitesses et une butée a billes histoire d'encaisser les effort axiaux sans forcement avoir une précontraintes a régler au pile poil.

pour la vitesse, je suis en train de voir la plage qui me faudrait pour calculer la puissance.

est ce que vous connaissez les Vitesses de coupe pour des matériaux comme le carbonne/epoxy, le plexy, les bois et dériver, et les truc comme le dépron, c'est surtout pour mieux cibler les vitesses nécessaire et la puissance induite

Oui, j'ai vue qu'il parlait du gars que a électrifier son vélo, un truc de malade qu'il a fait, a un moment il parle de pouvoir rouler a 50mph (environ 80km/h un gros fou) ensuite il reviens sur du 35mph (56kmh c'est mieux, mais en vélo cela envoie déjà pas mal.)
Tout cela pour dire que son moteur pompe environ 500w (24v-20A) que pour l'alu il réduit par 3 et augmente pour le carbone de 1.3. (pour avoir 13000tr/min)

petit calcul vite fait:
a 13 000/1.3=10 000/24=416kv et 500w
donc pour l'alu il tourne maxi a 3 333tr/min, ce qui reste cohérent avec des vitesses pour l'alu.
d'après ce que j'ai calculer rapidement, il doit pourvoir faire des passe de 2mm facilement avec cette puissance.

Cela reste une bonne base de travail pour la plage de vitesse. (surtout qu'elle est assez proche de ce que je veut faire)

Sinon, je ne pense pas que le 12volt soit idéal car il y de suite de fort courant et les varios chauffe rapidement.
tourner en 24volt ou 30volt sera l'option que je retiendrais. reste a trouver une bonne alim, ou un bon gros transfo.. car ceux que j'ai font 160VA,,, donc forcement la puissance dispo est plus faible qu'une dremel..lol..

des que j'ai choisi mon porte cônes, et que je reçu ce dernier surtout, je réaliserais les plans. mais de base j'aurais surement faire un projet 3d avant histoire de vous montrer un truc.

A++

salut dans l'immédiat mon soucis est les €€ et le temps.

du coup j'ai pas pus avancer.

d'ici quelque semaines, j'espère.

en plus j'ai des travaux plus important a faire.

A+

la proxon ne correspond pas tout a fait a mes besoins.

pourquoi:
déjà niveau tarif..
ensuite je cherche un ensemble pouvant supporte des pince de 8mm pour monter mes fraises bois dessus.
pour poursuivre, je désire un systeme pilotable depuis l'extérieur simplement (pas le cas de la proxon, ou alors j'ai pas vue)
et enfin, je désire pouvoir mettre un étage de réduction pour pouvoir usiner des matières qui ne nécessite pas plus de 5000tr/min avec de petite vitesse d'avance par exemple.

mais merci de ta remarque, elle permet de mieux situer mon projet.

A+