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Taillage d'engrenages en commande numérique

On parle technique horlogère. Que huiler, comment fonctionne un mouvement, rhabillage horloger etc....

Modérateurs: fabala, M.A.S.O, magellan

RÈGLES DU FORUM, À LIRE IMPÉRATIVEMENT AVANT LE 1ER POST

Taillage d'engrenages en commande numérique

Messagepar JCS le 24 Oct 2005, 20:51

Bonjour,

Pour faire suite au désir de Sulren, j'ouvre un nouveau sujet.

Le but est de trouver de l'aide pour l'écriture d'un programme en QBASIC pour le taillage de pignons à l'aide d'une fraise scie sachant que je vais motoriser la descente de la fraise (axe Z) de ma machine à tailler à commande numérique.

Voilà ce que je peux faire pour l'instant :
http://www.sulka.fr/taillage/

Pour le taillage des roues, avec des fraises modules ou des fraises couteaux, il n'y a aucun problème.

Ici le programme de commande :
http://www.sulka.fr/diviseur/roue.txt
Il est "brut de décoffrage" et demande à être optimisé.
Mais il permet néanmoins de faire un excellent travail.

Ce que je souhaite maintenant, c'est de tailler des pignons avec des fraises scies, des petits disques corindons ou diamantés. Ceci afin d'avoir des outils performants et économiques.

Je lance donc un appel à tous les experts en programmation afin qu'ils m'aident à trouver les bons algorithmes.

Merci d'avance !

JCS.
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Messagepar SULREN le 24 Oct 2005, 21:19

Bonsoir JCS,

Merci de nous offrir ces magnifiques photos, qui ne peuvent qu’encourager les petits amateurs comme moi à faire mieux et à se lancer dans des travaux qui auparavant auraient pu les effrayer, même s’ils sont conscients qu’ils n’atteindront pas du jour au lendemain l’habileté d’un professionnel.
Merci aussi d’avoir ouvert ce nouveau sujet de réflexion afin de rechercher une solution économique au problème du taillage. Je m’efforcerai d’y contribuer de mon mieux.
Ma méthode de taillage précédente à la fraise scie ne s’appliquait qu’aux engrenages à développante de cercle. J’ai donc du rechercher le standard des roues et pignons horlogers au module. J’ai pris de British Standard 978 Part 2 sur le site :
http://www.clock-works.clara.net/cata/wnpc3.html

Suggérez vous un autre standard ?
J’ai passé une partie du week-end dernier à phosphorer sur le sujet du taillage de pignons horlogers à la fraise scie et cela avance.

Amicalement
SULREN
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Messagepar JCS le 25 Oct 2005, 06:57

Bonjour SULREN,

Suggérez vous un autre standard ?
J’ai passé une partie du week-end dernier à phosphorer sur le sujet du taillage de pignons horlogers à la fraise scie et cela avance.


J'avoue que lorsque j'ai entre les mains un garde temps dont un rouage est à refaire, je fais au mieux avec les moyens de bord !

Je ne me pose pas la question du standard.
Les pendules que j'ai entre les mains ont souvent été fabriquées avant qu'un format ait été réellement défini !

Le but est d'arriver à refaire une roue ayant le même aspect que celle d'origine et dont l'engrenage "roule" bien.
L'ennemi essentiel c'est l'arc-boutement.

Comme vous avez une bonne expérience des horloges comtoises, vous vous vous êtes certainement aperçu que les engrenages ne répondent pas souvent a des standards connus.

Lorsque j'étais jeune apprenti, mon prof de technologie nous disait souvent :" si une locomotive était construite avec les mêmes tolérances qu'une montre, elle ne fonctionnerait jamais !"

Je crois qu'il faut garder à l'esprit que l'horlogerie ancienne est de la mécanique rustique.

Einstein disait :" La théorie c'est quand on sait tout et que rien ne fonctionne. La pratique c'est quand tout fonctionne et que personne ne sait pourquoi."

Dans notre affaire, il faut commencer par faire le plus simple pour améliorer ensuite ce qui a besoin de l'être.

Bonne journée.

JCS.
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Messagepar SULREN le 25 Oct 2005, 13:53

Bonjour JCS,

Pour une fois je ne vous suis pas.
Mon métier d’ingénieur depuis 37 ans m’a donné de bonnes connaissances théoriques dans plusieurs domaines comme : mathématiques, automatique, électronique, électrotechnique, mécanique des fluides, thermodynamique, etc. Par ailleurs j’ai eu à me frotter à la très dure réalité pratique, non seulement dans ces domaines, mais aussi en agriculture, sylviculture, travail du bois, du métal, plomberie, maçonnerie, maintien en fonctionnement de tracteurs diesels vieux de 40 ans et autres machines antédiluviennes.
J’en ai conclu qu’il fallait s’efforcer de confronter ses déductions théoriques à la bonne vielle pratique chaque fois que c’était possible. Mais j’ai aussi constaté que la modélisation des choses à un niveau théorique permettait d’aller beaucoup plus vite et plus loin que la seule observation pratique.
Einstein disait ce qui a été cité par simple modestie, car tout ce qu’il a fait et qui l’a rendu célèbre était pure théorie et n’a pu être vérifié par la pratique que 50 ans plus tard, voire pas encore. Il est l’exemple même du pur théoricien qui avait vu juste (mais lui seul pouvait le faire).

JE REVIENS AU SUJET :
- a) Sur les engrenages à développante de cercle que nous utilisons pour nous construire des machines, tout est standard. Un engrenage droit est totalement défini par son module, son nombre de dents et son épaisseur. Un programme peut donc très bien le tailler à la machine numérique à partir de ces seules informations, par au moins l’une des méthodes suivantes :
- 1 – Par taillage simple à la fraise au module qui va bien, mais cela coûte cher à cause du nombre de fraises qu’il faudrait avoir. Nous n’en voulons pas.
- 2- Par taillage par génération à la seule fraise au module N° 8, qu’elle que soit la denture. C’est déjà plus abordable.
- 3- Par usinage à la fraise scie. C’est le plus économique.
- b) Je pense maîtriser les 3 méthodes et avoir transposée celle de la fraise scie aux roues et pignons horlogers mais en ayant choisi un standard de profil, car c’est nécessaire si on veut piloter la machine numérique à partir des seules trois informations : module, nombre de dents, épaisseur. Je précise que ce standard existe bien et qu’il a été défini par des horlogers. Cela peut servir pour construire un garde temps, ou pour remplacer une paire complète roue/pignon sur un vieux garde temps en conservant bien sûr la distance des centres. Mais, nous ne parlerons plus de ces méthodes.

- c) Sur les vieux garde temps rien n’est ou ne paraît standard, ni au niveau des roues et pignons ni au niveau de la visserie. Tous le savent et beaucoup bricolent avec des moyens encore plus « du bord » que ceux de JCS et avec une expérience bien moindre, sans aucun doute.
Il est possible cependant d’usiner à la fraise scie « le plus à l’identique possible » un rouage de garde temps existant, sur fraiseuse à commande numérique.

QUESTION : comment lui formuler le problème ?
J’ai une idée sur la question, mais pas encore vérifiée.

Amicalement.
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Messagepar JCS le 26 Oct 2005, 07:29

Bonjour SULREN,

Vous avez certainement raison, nous nous égarons en bavardages inutiles.

Il est temps de passer à la pratique.Ce qui ce conçoit bien s'énonce clairement.

Il faut toutefois que je motorise l'axe Z de la machine, cela laisse encore un peu de temps pour vérifier si la théorie est bonne.

Ci-dessous un document très intéressant :
Image

Amicalement.

JCS.
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Messagepar SULREN le 26 Oct 2005, 09:24

Bonjour JCS,

S’il m’arrive de discuter avec vous dans le domaine purement horloger, prenez plus mes propos comme ceux d’un candide qui ne crains pas de dire son mot, au risque de paraître un peu provocateur, mais surtout pas comme ceux de quelqu’un qui prétend savoir, car je ne sais pas grand-chose dans ce domaine.

Le schéma que vous donnez provient du site que j’avais indiqué dans mon post du début et sur lequel j’ai pris le standard de profil sur lequel je travaille actuellement. C’est le standard anglais, très proche du standard suisse, disent ils. Peu importe le standard, nous pourrons toujours le changer, une fois la méthode définie.

IMPORTANT : Dans la méthode que je suis en train de mettre au point il n’est pas nécessaire de numériser l’axe des Z. La fraise tourne dans un plan horizontal à hauteur fixe par rapport à la table qui porte la broche, juste au niveau du centre de la roue à tailler.
La numérisation de la broche et de l’axe des X suffit pour tailler le profil des dents à la fraise scie.
On engage plus ou moins la fraise scie dans la roue à tailler pendant que celle-ci est soumise à un mouvement de rotation, toujours dans le même sens pour rattraper les jeux. C’est la clé du principe. Quand je serais en mesure d’envoyer des schémas cela sera plus clair.
La numérisation de l’axe des Y est nécessaire pour étendre ce profil à toute la longueur du pignon ou sur toute l’épaisseur de la roue, lors de passes successives.

J’aime les maths, mais quand il s’agit de mathos, croyez moi, je cherche la simplification au maximum (pauvreté en moyens oblige).
Vous ferez une économie et gagnerez du temps.

Par contre, pour faire du « taillage par génération » à la fraise scie, dans le cas des engrenages à développante de cercle, il faut numériser l’axe des Z.

QUESTION : Quelle est la résolution de votre axe des X (pas en mm de la vis mère et nombre de pas par tour du moteur pas à pas. Je suppose qu’il est accouplé directement à la vis mère).

Amicalement.
SULREN
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Messagepar SULREN le 26 Oct 2005, 09:35

Je précise, mais vous l’aurez déjà compris. L’opération :
On engage plus ou moins la fraise scie dans la roue à tailler pendant que celle-ci est soumise à un mouvement de rotation, toujours dans le même sens pour rattraper les jeux.
Est utilisée pour la finition du profil, en n’utilisant qu’une partie de la largeur des dents de la fraise scie. On aura au préalable fait des passes, toujours avec la même fraise, pour en quelque sorte fendre la roue, celle-ci étant bloquée en rotation.

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Messagepar JCS le 27 Oct 2005, 07:26

Bonjour SULREN,

QUESTION : Quelle est la résolution de votre axe des X (pas en mm de la vis mère et nombre de pas par tour du moteur pas à pas. Je suppose qu’il est accouplé directement à la vis mère).


Actuellement ma machine à 3 axes :

X et Y : résolution 0,001 mm, théorique, la résolution réelle dépend de la qualité de la mécanique. En pratique, la précision est largement suffisante.
Le moteur PAP n'est pas accouplé vian une réduction réalisée par poulies et courroie crantée :
Image

Pour le diviseur il faut 67200 pas pour 1 tour de broche.

reste l'axe Z qui aura certainement la même résolution que X et Y.

On engage plus ou moins la fraise scie dans la roue à tailler pendant que celle-ci est soumise à un mouvement de rotation, toujours dans le même sens pour rattraper les jeux. C’est la clé du principe.


Cette solution ne me parait pas idéale. En effet, le but , pour le taillage des pignon, est d'utiliser des petites fraises corindon qui ne supporte pas de pression latérale au risque de rompre.


De toutes façon je souhaite équiper ma machine d'un 4é axe afin de pouvoir faire de l'usinage 3 D traditionnel.

A vous lire.

JCS.
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Messagepar JCS le 28 Oct 2005, 08:45

Mea culpa !

Le moteur PAP n'est pas accouplé vian une réduction réalisée par poulies et courroie crantée :


Il faut lire : le moteur PAP est accouplé via une réduction réalisée par poulies et courroie crantées.

JCS.
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Messagepar SULREN le 28 Oct 2005, 11:33

Bonjour JCS,

Merci d’avoir fait le rectificatif, mais il n’était pas nécessaire, étant donnée la photo extrêmement claire que vous aviez jointe.

Une résolution de 1µ, même si elle n’est que théorique, est largement suffisante, ainsi que 67200 pas par tour de broche. Ma Proxxon, qui ressemble beaucoup à la votre, a un pas de vis de 2 mm. Il faudrait un réducteur à courroie de rapport 5 pour faire le µ par pas avec un moteur PAP de 400 pas par tour.

AXE Z
Le motoriser pour faire du 3 D est absolument nécessaire, mais pour la seule taille d’engrenages à la fraise scie je ne le pense pas. Je partage votre souci concernant les efforts latéraux sur les fraises scie, car elles sont faites pour tailler dans une direction d’avance située dans le plan de la fraise. Cependant, j’ai fait des essais d’avance oblique sur du laiton et sur de l’acier non trempé, avec bien sûr une faible profondeur de passe, qui ont été concluants. Par ailleurs on voit sur une épure de dent ou d’aile, que l’utilisation de l’axe Z en plus de l’axe X, donne plus de possibilités d’orientation de la fraise par rapport à la surface à tailler, quand il s’agit de tailler les ogives des dents ou des ailes, mais qu’elle n’apporte rien de plus quand il s’agit de tailler les pieds des dents, car les possibilités d’orientation de la fraise scie sont limitées par le flanc de la dent voisine.

Pour ma propre progression sur le sujet (j’en suis à écrire les formules), je reste donc sur l’option de ne pas motoriser Z. Faites le cependant, cela élargira le champ des investigations.

FRAISE CORINDON
Je ne connais pas ces fraises, à moins qu’il ne s’agisse de ces disques minces de couleur marron et de diamètre allant de 20 à 30 mm, vendus pour les modélistes (Triplex et autres) ? J’en utilise souvent, mais je ne pensais pas y avoir recours pour la taille des pignons, même s’ils donneraient un meilleur fini qu’une fraise. Je ne trouve pas de solution pour compenser leur usure pendant l’usinage. Je voulais donc en rester aux fraises scie HHS (environ 10 €) et éventuellement aux fraises scie en carbure micrograin (je n’en ai pas encore) pour les aciers durs.

A bientôt
SULREN
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Messagepar JCS le 28 Oct 2005, 12:42

Bonjour SULREN,

Ma Proxxon, qui ressemble beaucoup à la votre, a un pas de vis de 2 mm. Il faudrait un réducteur à courroie de rapport 5 pour faire le µ par pas avec un moteur PAP de 400 pas par tour.


Mon moteur PAP fait bien 400 pas mais il travaille en 1/2 pas et comme la rapport des poulies crantées est de 2,5, cela bien bien 2000 pas pour 2 mm.

Je pense que l'usure des disques corindon est infime et peut facilement être gérée. De toute façon cette usure n'aurait de conséquence que sur la profonfeur des creux entre les ailes.
Le rapport prix/performances de ces disque est très intéressant.

A bientôt.

JCS.
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Messagepar SULREN le 30 Oct 2005, 14:13

Bonjour JCS,

BONNE NOUVELLE
Je viens de terminer la mise au point du jeu de formules qui permet de tailler sur une fraiseuse à commande numérique,.à l’aide d’une simple fraise scie d’épaisseur donnée, un pignon à 6 ailes de module M, dont le profil est défini par la norme British Standard 978 Part 2.

Il ne s’agit pas des formules théoriques qui définissent le profil des ailes de pignons et que l’on trouve partout, mais des formules qui permettrent la commande co-ordonnée de la rotation de la broche qui porte le pignon à tailler et de l’avance de l’axe des X (perpendiculaire à l’axe du pignon), afin de déplacer un bord coupant de la fraise scie le long du profil d’un côté des ailes du pignon puis de déplacer le bord coupant opposé de la fraise scie le long du profil de l’autre côté des ailes du pignon. En renouvelant cette opération plusieurs fois, pour des positions différentes de l’axe Y on taille la totalité du pignon.

Cette opération est celle de la finition du pignon. En se basant sur le même jeu de formules, le programme de taillage doit préalablement faire des passes de la fraise le long de l’axe Y, pour « fendre » l’espace entre les ailes du pignon en ne laissant que le minimum de métal sous la forme d’une succession de marches d’escalier le long du profil des ailes, métal que la passe de finition enlèvera.
Les formules permettent aussi de laisser, à la demande, une très légère surépaisseur de métal à la fin de l’opération de finition, métal qui pourrait être enlevée lors d’une dernière opération de rectification par une meule remplaçant la fraise scie et commandée par les mêmes formules.

SUITE A DONNER
1- J’ai vérifié la validé des formules en les rentrant dans Excel et en donnant différentes valeurs à l’angle de rotation de la broche. J’ai relevé les valeurs calculées pour l’axe X et j’ai reporté le tout sur une table à tracer, en tenant compte de l’épaisseur de la fraise. On retrouve bien le profil des ailes du pignon à 6 ailes.

2- Ecrire du programme de taillage du pignon à 6 ailes, basé sur ces formules, et l’essayer sur fraiseuse à commande numérique. Nota : je n’ai pas pu faire tourner QBasic version 7.1 sur mon PC qui est sous XP. Si vous avez une solution je vous en saurais gré.

3- Si les essais sont concluants et si les nombreux problèmes pratiques rencontrés sont surmontés, les améliorations à apporter seront notées et le jeu de formules sera décliné pour s’adapter aux pignons à nombre d’ailes différend (car la norme fait varier la forme des ogives) et pour les roues. Ces formules restent inchangées lorsque le module varie.

Je pense que l'usure des disques corindon est infime et peut facilement être gérée. De toute façon cette usure n'aurait de conséquence que sur la profonfeur des creux entre les ailes


Si la meule s’use pendant l’opération de taillage, cela affecte non seulement le creux des ailes, mais aussi leur profil, ce qui n’est pas acceptable. En phase finale de rectification l’usure pourra être considérée comme infime.

Cordialement
SULREN
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Messagepar JCS le 30 Oct 2005, 17:53

Bonjour SULREN,

Que de bonnes nouvelles !
J'ai hâte de mettre en pratique vos conclusions.
Toutefois, notez que je ne suis pas ingénieur, peut-être un peu ingénieux...
Je n'ai qu'un petit CAP d'horloger.

pas pu faire tourner QBasic version 7.1 sur mon PC qui est sous XP. Si vous avez une solution je vous en saurais gré.


QBasic 4.5FR est en français et tourne parfaitement sous XP.
Vous pouvez le télécharger ici :
http://quickbasic.free.fr/

Bien cordialement.

JCS.
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Messagepar SULREN le 31 Oct 2005, 13:44

Bonjour JCS,

COMPLEXITE
Les compétences des uns et des autres, sont différentes, complémentaires, mais toutes d’égale valeur et toutes extrêmement précieuses.
Je n’essaie pas de faire un outil à usage de « Polytechniciens » mais d’amateurs d’horlogerie comme moi, qui soit à la fois extrêmement puissant, d’usage général, mais facile à utiliser, en ne chargeant dans le programme de taillage que des formules relativement simples, écrites une fois pour toutes, mais qui résultent d’un processus complexe de réflexion et de calculs.
A ce stade de la réflexion il ne faut pas se limiter a priori. Les difficultés pratiques se chargeront bien de le faire. La mise en équations d’un pignon général de N ailes de module M et la mise en équations d’une fraise scie d’épaisseur e et de diamètre D, permettront de déterminer les formules de la CNC pour tailler :
- n’importe quel pignon standard
- les pignons non standards, par modifications de quelques paramètres (cas des garde temps existants à réparer)
- la forme complémentaire, c'est-à-dire celle de la fraise couteau (fly cutter) qui permettrait elle-même de tailler le pignon de N ailes au module M.
Afin d’éviter d’avoir à refaire ce travail, certes plaisant, mais très long, j’aimerais partir de bases absolument sûres. J’utilise le British Standard 978 Part mais la description que j’en ai n’est pas suffisamment précise. C’est celle trouvée sur le site que j’ai annoncée dans mon tout premier post. http://www.clock-works.clara.net/cata/wnpc3.html
Par exemple on y trouve, pour le pignon à 6 ailes « Angle of cutter flank 20 deg ». Comment est défini cet angle. Je pense que c’est l’angle que fait le flanc de la fraise, que ces messieurs vendent, par rapport à son plan médian, mais est ce sûr ? Le savez vous ?
J’ai essayé d’acheter ce British Standard mais ne le trouve pas sur Internet. Il est équivalent au standard suisse : Swiss Standard NHS 56702, qui est devenu de nos jours : NIHS 20.10.
Je vais essayer de le trouver.
Je remercie les Forumeurs de me renseigner à ce sujet.

BASIC
Vous m’aviez déjà donné l’info au sujet de QBasic 4.5FR et je vous en remercie, mais j’essayais de trouver un Basic interfacé avec les autres programmes tournant sous Windows comme le font Visal Basic ou Pure Basic.

Cordialement
SULREN
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taillage programme

Messagepar pierredominique le 31 Oct 2005, 16:14

bonjour sulfren,merci a toi et a jcs,pour votre traval,pour la programation voit donc sur les sites des professeurs de génie mécanique,il y a des chances que certains puissent vous aidez,amicalement,pierredom.psil faut les motiver. :sm4:
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pierredominique
Bon, ben voilà, je suis horlodépendant
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