DA l'Auvergnat
Ouvrier
Bonjour à tous je viens vous présenter un montage de taillage par génération par fraise mère sur un tour si le sujet a bien été traité sur fraiseuse classique je ne l’ai pas vu pour un tour c’est pourquoi je me permets cette présentation
Avant de présenter ce montage en voici deux autres qui l’ont précédé ceux-ci sont très classiques puisque le taillage se fait par fraise module ou pseudo module mais ils m’ont permis de faire ma propre expérience pour celui qui va suivre
Premier montage
[
Ce montage m’avait donné satisfaction pour des pignons module 1.5 en dural (AU4G) mais n’étant pas suffisamment rigide, le taillage dans l’acier n’était pas bon
Deuxième montage
Ce montage avec glissière fonte est beaucoup plus rigide d’autre part il était monté sur le tour ayant une plus grande capacité et une plus grande rigidité, ce qui a permis de tailler des pignons acier (voir ci-dessus)
Ces montages m’ont donné satisfaction cependant le Graal du taillage reste pour moi le taillage par génération en effet pouvoir tailler automatiquement le bon profil de développante de cercle et ce quel que soit le nombre de dents avec une seule fraise est un rêve.
Ce rêve devient réalité avec trois types machines :
Machine à outil crémaillère (Sunderland))
Machine à outil pignon(Fellows)
Machine à fraise mère (Pfauter,Liebherr…..)
Vouloir faire un montage sur un tour en reprenant un de ces principes peut paraitre à priori utopique voir déraisonnable cependant c’est défit que je me suis donné.
Si l’on prend comme principe le taillage par fraise mère le défi est peut-être moins utopique qu’il n’y parait en effet sur ce type de machine une des conditions fondamentale est que : la rotation de la fraise soit synchronisé avec la rotation de la roue à tailler dans un rapport donné. C’est exactement le même problème lorsque l’on fait un filetage au tour, on synchronise la broche et la vis mère dans un rapport donné.
On ne parlera ici que du taillage de denture droite, pour du taillage hélicoïdal la cinématique devient autrement plus complexe le déphasage (à travers un différentiel) de la division doit se faire proportionnellement à l’avance dans un rapport donné lié à l’angle de l’hélice. Donc oublions vite tout ceci pour en revenir à beaucoup plus simple.
La conception de ce montage reprend celle retenue pour le taillage par fraise module.
On peut le décomposer en plusieurs sous-ensembles :
-la lyre support des roues de division
-la liaison lyre support pièce
-le support pièce
-les glissières
-la motorisation de l’avance
-le cycle automatique
La lyre est celle du tour utilisée pour les filetages elle permet par un jeu d’engrenage d’assurer le bon rapport de division (nombre de dents à tailler) entre la broche qui supporte la fraise mère et le support de la roue à tailler
Quel est ce bon rapport ?
Pour bien comprendre il faut avoir en tête qu’une fraise mère n’est autre qu’une vis sans fin généralement à un filet, qui coupe. Chaque fois qu’elle fait un tour, la roue à tailler doit tourner d’une dent donc le rapport de réduction entre la broche et le support roue à tailler est 1/N (N étant le nombre de dents à tailler)
Dans notre cas c’est un montage à 4 roues (A B C D) qui est utilisé + la réduction du support pièce qui est de 1/14 on a donc A/B x C/D x 1/14 = 1/N (si l’on n’est pas trop fâché avec les fractions et qu’on se souvient de la règle suivante : « on ne change pas la valeur d’ une fraction si l’on multiplie ou l’on divise son numérateur et son dénominateur par un même nombre ») on voit que
1/2 x 28/D x 1/14 =1/D = 1/N d’où D=N
Pour avoir le rapport 1/2 le pignon de broche ayant 25 dents il suffit de le faire engrener sur un pignon de 50 dents on a donc le montage suivant
25/50 x 28/N x 1/14 =1/N (le compte est bon !)
La roue intermédiaire n’entre pas dans le calcul de la division par contre elle permet d’ajuster les entraxes et d’inverser la rotation du mouvement ce qui permet d’avoir le bon sens de rotation de l’engrenage à tailler en effet la fraise mère et l’engrenage à tailler doit tourner dans le même sens que la sortie du réducteur dans notre cas pour respecter cette contrainte il faut que la rotation broche et la rotation à l’entrée du réducteur soit de sens contraire
Pour faire le réglage de division il suffit de changer un seul pignon et ici on voit immédiatement apparaitre une contrainte du système certes il faut une seule fraise mais une série de pignons pour la division « on ne rase jamais gratuit ! ». Bien sûr que la division électronique permettrait de s’affranchir de cette contrainte mais sa mise au point n’est pas toujours évidente, mais je reconnais bien volontiers la souplesse et la facilité d’utilisation quand le système est au point.
Pour ma part ce n’est pas vraiment un problème car j’ai eu la chance de récupérer il y a bien longtemps dans la benne à ferraille une belle collection de pignons de 20 à127 dents module 1. Sans cela je n’aurais certainement pas envisagé de faire ce montage.
Sur la lyre sont monté deux paliers qui permettent le montage des roues de division
Ce premier palier supporte les roues B module 1.5 et C module1
Le deuxième palier supporte la roue D module1 et permet l’accouplement au cardan
La liaison lyre support pièce se fait par un jeu de cardans et un arbre télescopique. Pour que le mouvement soit homocinétique il faut respecter deux conditions
Les angles des deux cardans doivent être égaux ce qui est le cas quand les axes sont parallèles ce qui n’est pas tout à fait le cas ici car il y a inclinaison de l’angle d’hélice de la fraise mère mais celui-ci n’est pas très important 1 à2° son incidence n’est peut-être pas rédhibitoire.
Les deux fourches intérieures ou extérieures doivent être dans le même plan
Le support pièce est un réducteur Bonfiglioli à arbre creux de diamètre 18mm réduction 1/14.
Le fait d’avoir un arbre creux permet un changement facile des arbres porte pièce
L’arbre porte pièce sert aussi à l’usinage du diamètre extérieur de l’engrenage à tailler. Monté entre pointe il permet d’avoir une bonne concentricité entre l’axe de l’alésage et le diamètre extérieur
Celui-ci n’avait pas de patte de fixation il a fallu réaliser un berceau afin de le fixer sur la glissière
Les glissières
Ce sont des glissières manuelles en fonte course120mm elles sont assemblées entre elles par une équerre en acier. La verticale, est inclinable en fonction de l’angle d’hélice de la fraise mère et elle est motorisée. Un roulement à billes a été monté sur la vis afin de minimiser les frottements
La glissière horizontale permet de régler la profondeur de passe
Ces deux glissières constituent un ensemble rigide que l’on vient clamer sur le banc du tour par 2 vis
Avec cette conception seul la broche, le banc et la contre pointe sont sollicités le trainard est mis en voie de garage
Avec un tour de plus forte capacité ayant des rainures sur la coulisse transversal on pourrait peut-être faire l’économie de la glissière horizontale
La motorisation de l’avance
Elle est faite par un motoréducteur de type essuie-glace de 24V cc ce qui permet une vitesse variable la liaison vis motoréducteur ce fait par pignons et chaine (25 et 15dents, pas 8mm)
L’alimentation du moteur comporte une sortie 24V cc fixe et une sortie variable 0,24V cc
L’alimentation 24 V Alternatif sert pour les relais
Le cycle automatique
Sur les premiers montages la commande se faisait par bouton manuelle (montée descente arrêt) il n’y avait pas de fin de course ce qui nécessitait une attention soutenue pour ne pas avoir de crash Afin d’avoir plus de sécurité et un meilleur confort d’utilisation la commande du moteur ce fait par 2 relais et fins de course réglables ce qui permet de faire le cycle suivant :
Départ cycle, descente lente arrêt bas et remontée rapide, arrêt haut attente nouveau départ cycle
Cette très simple automatisation apport un grand confort d’utilisation en éliminant le risque de crash
Les éléments constitutifs du montage étant réalisés et opérationnels reste un dernier problème : pour tailler avec une fraise mère encore faut-il avoir au moins une fraise mère !
Je n’ai fait aucune demande parmi les fabricants spécialisés dans ce genre d’outil car je savais que le fossé (le gap comme on dit maintenant en français !) entre leur prix et le mien était infranchissable. A ce stade il me restait qu’une seul solution la fabriquer, pas simple mais pas une utopie avec une affuteuse. Tous les plans de l’outillage étaient et sont dans ma tête et peut en sortiront ils en 3D réel mais pas sûr compte tenue de la suite. Après être allé sur LBC et eBay et n’avoir rien trouvé je suis allé sur Ali express et là au miracle on trouve des fraises mères non, plus exactement des « plaques de cuisson » !!!(Là il faut que j’explique : plaque de cuisson est la traduction de Google pour hob cutter (on peut dire que la traduction est complétement à côté de la plaque) mais avant de comprendre j’ai beaucoup cherché) à des prix défiant toute concurrence. J’ai beaucoup hésité avant de commander une « plaque de cuisson » module 1 angle de pression20° 50x40x22 hss « sans enduit ! » pour 58€ port compris délai 14 ,17jours.J’ai enfin sauté le pas et 21jours après le facteur a déposé non pas une plaque de cuisson mais bien un fraise mère conforme à la description !
L’axe n’était quand même pas livré avec la fraise.
L’ébauche le filetage et la rainure de clavette ont été réalisés avec le tour, la rectification sur l’affuteuse Livet
Réglages mise service
Pour la suite aller à
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Avant de présenter ce montage en voici deux autres qui l’ont précédé ceux-ci sont très classiques puisque le taillage se fait par fraise module ou pseudo module mais ils m’ont permis de faire ma propre expérience pour celui qui va suivre
Premier montage
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Ce montage m’avait donné satisfaction pour des pignons module 1.5 en dural (AU4G) mais n’étant pas suffisamment rigide, le taillage dans l’acier n’était pas bon
Deuxième montage
Ce montage avec glissière fonte est beaucoup plus rigide d’autre part il était monté sur le tour ayant une plus grande capacité et une plus grande rigidité, ce qui a permis de tailler des pignons acier (voir ci-dessus)
Ces montages m’ont donné satisfaction cependant le Graal du taillage reste pour moi le taillage par génération en effet pouvoir tailler automatiquement le bon profil de développante de cercle et ce quel que soit le nombre de dents avec une seule fraise est un rêve.
Ce rêve devient réalité avec trois types machines :
Machine à outil crémaillère (Sunderland))
Machine à outil pignon(Fellows)
Machine à fraise mère (Pfauter,Liebherr…..)
Vouloir faire un montage sur un tour en reprenant un de ces principes peut paraitre à priori utopique voir déraisonnable cependant c’est défit que je me suis donné.
Si l’on prend comme principe le taillage par fraise mère le défi est peut-être moins utopique qu’il n’y parait en effet sur ce type de machine une des conditions fondamentale est que : la rotation de la fraise soit synchronisé avec la rotation de la roue à tailler dans un rapport donné. C’est exactement le même problème lorsque l’on fait un filetage au tour, on synchronise la broche et la vis mère dans un rapport donné.
On ne parlera ici que du taillage de denture droite, pour du taillage hélicoïdal la cinématique devient autrement plus complexe le déphasage (à travers un différentiel) de la division doit se faire proportionnellement à l’avance dans un rapport donné lié à l’angle de l’hélice. Donc oublions vite tout ceci pour en revenir à beaucoup plus simple.
La conception de ce montage reprend celle retenue pour le taillage par fraise module.
On peut le décomposer en plusieurs sous-ensembles :
-la lyre support des roues de division
-la liaison lyre support pièce
-le support pièce
-les glissières
-la motorisation de l’avance
-le cycle automatique
La lyre est celle du tour utilisée pour les filetages elle permet par un jeu d’engrenage d’assurer le bon rapport de division (nombre de dents à tailler) entre la broche qui supporte la fraise mère et le support de la roue à tailler
Quel est ce bon rapport ?
Pour bien comprendre il faut avoir en tête qu’une fraise mère n’est autre qu’une vis sans fin généralement à un filet, qui coupe. Chaque fois qu’elle fait un tour, la roue à tailler doit tourner d’une dent donc le rapport de réduction entre la broche et le support roue à tailler est 1/N (N étant le nombre de dents à tailler)
Dans notre cas c’est un montage à 4 roues (A B C D) qui est utilisé + la réduction du support pièce qui est de 1/14 on a donc A/B x C/D x 1/14 = 1/N (si l’on n’est pas trop fâché avec les fractions et qu’on se souvient de la règle suivante : « on ne change pas la valeur d’ une fraction si l’on multiplie ou l’on divise son numérateur et son dénominateur par un même nombre ») on voit que
1/2 x 28/D x 1/14 =1/D = 1/N d’où D=N
Pour avoir le rapport 1/2 le pignon de broche ayant 25 dents il suffit de le faire engrener sur un pignon de 50 dents on a donc le montage suivant
25/50 x 28/N x 1/14 =1/N (le compte est bon !)
La roue intermédiaire n’entre pas dans le calcul de la division par contre elle permet d’ajuster les entraxes et d’inverser la rotation du mouvement ce qui permet d’avoir le bon sens de rotation de l’engrenage à tailler en effet la fraise mère et l’engrenage à tailler doit tourner dans le même sens que la sortie du réducteur dans notre cas pour respecter cette contrainte il faut que la rotation broche et la rotation à l’entrée du réducteur soit de sens contraire
Pour faire le réglage de division il suffit de changer un seul pignon et ici on voit immédiatement apparaitre une contrainte du système certes il faut une seule fraise mais une série de pignons pour la division « on ne rase jamais gratuit ! ». Bien sûr que la division électronique permettrait de s’affranchir de cette contrainte mais sa mise au point n’est pas toujours évidente, mais je reconnais bien volontiers la souplesse et la facilité d’utilisation quand le système est au point.
Pour ma part ce n’est pas vraiment un problème car j’ai eu la chance de récupérer il y a bien longtemps dans la benne à ferraille une belle collection de pignons de 20 à127 dents module 1. Sans cela je n’aurais certainement pas envisagé de faire ce montage.
Sur la lyre sont monté deux paliers qui permettent le montage des roues de division
Ce premier palier supporte les roues B module 1.5 et C module1
Le deuxième palier supporte la roue D module1 et permet l’accouplement au cardan
La liaison lyre support pièce se fait par un jeu de cardans et un arbre télescopique. Pour que le mouvement soit homocinétique il faut respecter deux conditions
Les angles des deux cardans doivent être égaux ce qui est le cas quand les axes sont parallèles ce qui n’est pas tout à fait le cas ici car il y a inclinaison de l’angle d’hélice de la fraise mère mais celui-ci n’est pas très important 1 à2° son incidence n’est peut-être pas rédhibitoire.
Les deux fourches intérieures ou extérieures doivent être dans le même plan
Le support pièce est un réducteur Bonfiglioli à arbre creux de diamètre 18mm réduction 1/14.
Le fait d’avoir un arbre creux permet un changement facile des arbres porte pièce
L’arbre porte pièce sert aussi à l’usinage du diamètre extérieur de l’engrenage à tailler. Monté entre pointe il permet d’avoir une bonne concentricité entre l’axe de l’alésage et le diamètre extérieur
Celui-ci n’avait pas de patte de fixation il a fallu réaliser un berceau afin de le fixer sur la glissière
Les glissières
Ce sont des glissières manuelles en fonte course120mm elles sont assemblées entre elles par une équerre en acier. La verticale, est inclinable en fonction de l’angle d’hélice de la fraise mère et elle est motorisée. Un roulement à billes a été monté sur la vis afin de minimiser les frottements
La glissière horizontale permet de régler la profondeur de passe
Ces deux glissières constituent un ensemble rigide que l’on vient clamer sur le banc du tour par 2 vis
Avec cette conception seul la broche, le banc et la contre pointe sont sollicités le trainard est mis en voie de garage
Avec un tour de plus forte capacité ayant des rainures sur la coulisse transversal on pourrait peut-être faire l’économie de la glissière horizontale
La motorisation de l’avance
Elle est faite par un motoréducteur de type essuie-glace de 24V cc ce qui permet une vitesse variable la liaison vis motoréducteur ce fait par pignons et chaine (25 et 15dents, pas 8mm)
L’alimentation du moteur comporte une sortie 24V cc fixe et une sortie variable 0,24V cc
L’alimentation 24 V Alternatif sert pour les relais
Le cycle automatique
Sur les premiers montages la commande se faisait par bouton manuelle (montée descente arrêt) il n’y avait pas de fin de course ce qui nécessitait une attention soutenue pour ne pas avoir de crash Afin d’avoir plus de sécurité et un meilleur confort d’utilisation la commande du moteur ce fait par 2 relais et fins de course réglables ce qui permet de faire le cycle suivant :
Départ cycle, descente lente arrêt bas et remontée rapide, arrêt haut attente nouveau départ cycle
Cette très simple automatisation apport un grand confort d’utilisation en éliminant le risque de crash
Les éléments constitutifs du montage étant réalisés et opérationnels reste un dernier problème : pour tailler avec une fraise mère encore faut-il avoir au moins une fraise mère !
Je n’ai fait aucune demande parmi les fabricants spécialisés dans ce genre d’outil car je savais que le fossé (le gap comme on dit maintenant en français !) entre leur prix et le mien était infranchissable. A ce stade il me restait qu’une seul solution la fabriquer, pas simple mais pas une utopie avec une affuteuse. Tous les plans de l’outillage étaient et sont dans ma tête et peut en sortiront ils en 3D réel mais pas sûr compte tenue de la suite. Après être allé sur LBC et eBay et n’avoir rien trouvé je suis allé sur Ali express et là au miracle on trouve des fraises mères non, plus exactement des « plaques de cuisson » !!!(Là il faut que j’explique : plaque de cuisson est la traduction de Google pour hob cutter (on peut dire que la traduction est complétement à côté de la plaque) mais avant de comprendre j’ai beaucoup cherché) à des prix défiant toute concurrence. J’ai beaucoup hésité avant de commander une « plaque de cuisson » module 1 angle de pression20° 50x40x22 hss « sans enduit ! » pour 58€ port compris délai 14 ,17jours.J’ai enfin sauté le pas et 21jours après le facteur a déposé non pas une plaque de cuisson mais bien un fraise mère conforme à la description !
L’axe n’était quand même pas livré avec la fraise.
L’ébauche le filetage et la rainure de clavette ont été réalisés avec le tour, la rectification sur l’affuteuse Livet
Réglages mise service
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