calcul taillage clavetage

[inviteb691334c]

Bonjour à tous

voila, j'aimerais calculer la force ou plutot l'énergie (J) necessaire pour tailler une rainure de clavetage dans un moyeu en utilisant le principe du mortaisage tout ca dans le but de dimensionner un volant d'inertie et de voir la faisabilité du projet.

il s'agit donc de tailler une rainure de clavetage d'une largeur de 5mm, d'une longueur de 13mm et en prenant des passes de 0,5mm (ou moins si besoin).

j'ai donc essayé de calculer la force nécessaire en appliquant la formule du cisaillement mais après comment calculer l'énergie necessaire ?

Ou alors, si quelqu'un a un autre raisonnement à suivre pour calculer le volant d'inertie necessaire ?!

en vous remerciant
Thib.
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[Zozo_MP]

Bonsoir tdsh

Désolé d'être un peu brutal avec vous, mais il me semble que vous mélangé un peu des choses qui n'ont rien à voir ensemble.

J'explique

la force ou plutot l'énergie (J) necessaire pour tailler une rainure de clavetage dans un moyeu en utilisant le principe du mortaisage

Si vous avez une mortaiseuse il suffit de regarder la puissance du moteur, mais jamais personne ne regarde ça.

il s'agit donc de tailler une rainure de clavetage d'une largeur de 5mm, d'une longueur de 13mm et en prenant des passes de 0,5mm (ou moins si besoin).

Soit vous avez une mortaiseuse (ce qui ne court pas les rues de nos jours) et le problème ne se pose même pas puisque cette machine est faite pour ça. Sinon on utilise souvent une fraiseuse pour faire la rainure de clavette.

Mais aujourd'hui on n'utilise de moins en moins de systèmes avec clavette qui ont beaucoup d'inconvénients. Il existe des système moins cher et plus efficace en résistance.

Ou alors, si quelqu'un a un autre raisonnement à suivre pour calculer le volant d'inertie necessaire ?!

Le volant d'inertie !!!!!!????? lequel. (Germaine mes gouttes vites)

Un volant d'inertie à une utilité dans un contexte donné donc si l'on ne dispose d'un certain nombre d'informations on ne peut pas répondre. Et je ne vois pas le rapport avec la clavette et encore mois avec la puissance de la mortaiseuse.

Juste pour que vous compreniez ce qu'il faut savoir pour que nous puissions répondre à cette partie de la question regardez ici

http://forums.futura-sciences.com/thread19815.html

Je pense que si vous reformuliez vôtre ou vos questions, nous serions mieux à même de vous aider.

Cordialement

[mécano41]

Bonjour,

ZOZO_MP, il me semble qu'il manque un ou deux éléments mais que le problème est déterminé. J'ai compris que :

- tdsh doit faire un projet, donc qu'il ne dispose d'aucune machine
- il doit faire une rainure dans un moyeu, donc en dehors du mortaisage ou du brochage (éventuellement l'électro-érosion) je ne vois pas ce qu'il pourrait utiliser. Il a choisi le mortaisage
- il veut lisser les efforts et utiliser un moteur moins puissant : il envisage un volant, pourquoi pas. Puisque c'est un projet, il verra plus loin si cette disposition est intéressante ou non
- la rainure est dimensionnée largeur 5mm (si c'est une rainure standard, la profondeur est de 2,3 au-delà du diamètre de l'alésage. La longueur du moyeu (donc de la rainure) est de 13 mm.

Il ne manque que la matière et sa résistance.

tdsh : j'ai quelques éléments de calculs mais c'est sous forme d'abaques et de formules empiriques. En plus, j'en ai de plusieurs sortes et je ne peux pas tout mettre ici. Je peux essayer de faire quelques calculs lorsque tu auras donné les éléments notés plus haut (et éventuellement corrigé ceux que j'ai indiqués, si je n'ai pas compris).

En première approche, je peux te donner ceci, c'est une formule de la puissance nécessaire :

Pour enlever 1 cm3 d'acier de résistance à la rupture 500 MPa, en 1 seconde, il faut environ 2200 W. La puissance est grosso modo proportionnelle au volume, à la résistance et inversement proportionnelle au temps. C'est à la louche mais cela permet de donner l'ordre de grandeur.

Cordialement

[inviteb691334c]

Bonjour,

ZOZO_MP, il me semble qu'il manque un ou deux éléments mais que le problème est déterminé. J'ai compris que :

- tdsh doit faire un projet, donc qu'il ne dispose d'aucune machine
- il doit faire une rainure dans un moyeu, donc en dehors du mortaisage ou du brochage (éventuellement l'électro-érosion) je ne vois pas ce qu'il pourrait utiliser. Il a choisi le mortaisage
- il veut lisser les efforts et utiliser un moteur moins puissant : il envisage un volant, pourquoi pas. Puisque c'est un projet, il verra plus loin si cette disposition est intéressante ou non
- la rainure est dimensionnée largeur 5mm (si c'est une rainure standard, la profondeur est de 2,3 au-delà du diamètre de l'alésage. La longueur du moyeu (donc de la rainure) est de 13 mm.

Il ne manque que la matière et sa résistance.

tdsh : j'ai quelques éléments de calculs mais c'est sous forme d'abaques et de formules empiriques. En plus, j'en ai de plusieurs sortes et je ne peux pas tout mettre ici. Je peux essayer de faire quelques calculs lorsque tu auras donné les éléments notés plus haut (et éventuellement corrigé ceux que j'ai indiqués, si je n'ai pas compris).

En première approche, je peux te donner ceci, c'est une formule de la puissance nécessaire :

Pour enlever 1 cm3 d'acier de résistance à la rupture 500 MPa, en 1 seconde, il faut environ 2200 W. La puissance est grosso modo proportionnelle au volume, à la résistance et inversement proportionnelle au temps. C'est à la louche mais cela permet de donner l'ordre de grandeur.

Cordialement

Bonjour,

c'est exactement ca, vous avez tout compris à mon projet.

je cherche en faite à voir s'il est envisageable de réaliser une petite mortaiseuse qui me permettra peut-être aussi de tailler des engrenages dans une pièce où il n'y a pas possibilité de faire autrement en utilisant ce genre d'outil:
http://www.s-i-s-p.fr/taillage-fellows.JPG

bien sur, je reste réaliste, mon objectif n'est pas d'atteindre la présicion et le rendement d'une machine de production industriel.

pour me laisser de la marge, j'aimerais baser mes calculs en partant du principe qu'on taillera un acier asser dur, je pense à du XC38 par exemple.

Sinon, il est evident que la machine ne doit pas être capable de tailler la rainure de clavetage (ou la dent d'un engrenage) en une passe mais plutot en beaucoup de passe (pour ne pas avoir recours à un moteur hyperpuissant).

je vous remercie beaucoup de votre aide

Thib.

[A voir en vidéo sur Futura]

[chatelot16]

la mortaiseuse est une machine bien utile mais qui a completement disparu des ateliers modernes

d'idée d'en construire une est tres bonne , mais depuis longtemps le dimensionnement des machines est entierement empirique : chaque machine etait concue par legere modification de la precedente

de toute facon le volant ne dois pas etre juste suffisant pour accumuler l'energie neccessaire mais largement superieur pour rendre la vitesse la plus constante possible

la solution utilisé sur les grosse machine et de mettre le volant sur un arbre tournant bien plus vite et entrainant le vilbrequin par un engrenage suffisament solide pour supporter l'effort de coupe

mais pour ta petite machine il sera plus simple de mettre un grand volant directement sur le vilbrequin

autre remarque : le guidage en translation doit avoir le moins de jeu possible pour que l'outil puisse couper sans vibrer : si pour une realisation simple c'est un simple coulisseau en fonte il y a en general autant d'effort en frottement que de vrai effort de coupe

les guidages par roulement evitent les perte de puissance mais donne toujours sauf qualité exeptionelle un moins bon guidage donc une moins bonne qualité d'usinage

[chatelot16]

oublie une epaisseur de copeau de 0.5 mm : il faudrait pour cela que tu fasse une machine extremement rigide et solide qui va peser des tonnes

si tu veux faire une petite machine economique il est meme interressant de renoncer a faire une largeur d'encoche de 5mm en une seule fois mais de prendre un outil moins large et de faire les 5 mm en plusieurs passe

c'est comme quand je fais une saigné au tour : je prefere prendre un outil moins large et faire une passe de finition sur chaque coté de la saigné

[inviteb691334c]

merci des conseils avisé

moi je partait dans l'idée par exemple de prendre une passe par seconde, donc mon vilbrequin tournerait à 60 tr/min

mais faire tourner le volant d'inertie à cette vitesse, je trouve ca faible, il accumulerait pas beaucoup d'énergie alors je comptais via un train d'engrenage le faire tourner à 300tr ou plus suivant les dimensions du volant et sa masse.

Ainsi, si le volant tourne à 300tr/min il mettrait 5 tours pour prendre une passe (en réalité 2,5tr car il y a la course de montée et de descente de l'outil) ce qui donnerait peut-etre au moteur électrique plus de chance de réussir à "recharger le volant en énergie".

Aussi, on peut envisager, si le volant n'as pas assez de "temps" pour se "recharger en énergie" de faire en sorte qu'on prenne plutot une passe toute les 2 secondes (ou plus) simplement en agissant sur la vitesse de déplacement de la pièce par rapport à l'outil.

voila,

Thib.

[chatelot16]

c'est parce que 1 coup par seconde c'est bien trop lent

en general pour couper de l'acier avec un outil en acier rapide la vitesse lineaire est de 20m/minute

si la course est juste superieure a tes 13mm disont 20mm x 2 pour tenir compte de l'aller et retour

20m/mn / 40mm = 500 tours/minutes

ou un peu moins car le mouvement de l'outil etant sinusoidal la vitesse en milieu de course est superieure a la vitesse moyenne que je viens de calculer

[inviteb691334c]

c'est parce que 1 coup par seconde c'est bien trop lent

en general pour couper de l'acier avec un outil en acier rapide la vitesse lineaire est de 20m/minute

mais je me trompe peut etre mais, on est pas obligé d'utiliser cette vitesse de coupe, on peut aller plus lentement, non ?

enfin de toute facon ca m'arrange si je peux mettre le volant sur le vilbrequin.

il ne me reste plus qu'à calculer la force necessaire pour couper la matière

[chatelot16]

bien sur on peut aller plus lentement : mais pour une machine outil c'est les efforts qui font les deformations et le mauvais travail donc il vaut mieux faire beaucoup de petit copeaux a une bonne vitesse que de faire un enorme copeau a trop basse vitesse

ne te casse pas la tete pour un copeau de 5mm de large un moteur de 1kw suffira si tu ne fais pas un copeau trop epais

en general ce n'est pas la puissance qui limite la largeur de copeau realisable en une seule passe mais la rigidité de la machine : si on prend trop large a la fois la precision devient mauvaise : ce n'est pas grave : il suffit de prendre un outil moins large et de faire en plusieurs passes

[mécano41]

Je suis parti sur 22m/min de vitesse de coupe. Un système de type manivelle à coulisse d'excentration R=37,5 mm tournant à 10 rad/s (95,5 tr/min)

La course de 13 mm se fait sur 20° de la rotation pour avoir une vitesse relativement constante.

Espace parcouru :

Vitesse (dy/dt) :

Comme la vitesse varie dans les 13 mm de :

V1 = 0,0375.10.cos(170°) soit -22,16 m/min

à

V2 = 0,0375.10.cos(180°) soit -22,5 m/min

(on voit que l'on pourrait augmenter la course en gardant une vitesse correcte)

La vitesse maxi est donc de 375 mm/s. J'ai choisi un copeau de 5mm de large et de 0,2 maxi d'épaisseur (c'est pour le calcul, après, on peut prendre moins). Cela donne 1 mm3 d'ou un débit de 375 mm3/s

En partant sur ce que j'ai donné dans un message précédent, cela donne environ 750 W bruts

A une vitesse de 10 rad/s cela donne 75 Nm de couple soit 2000 N sur le rayon de 0,0375 m

L'énergie nécessaire pendant une coupe est : 2000 N . 0,013 m = 26 Joules

J'étais parti arbitrairement sur un volant de 400 mm ép. 40 en acier, pesant 40 kg ce qui donne une inertie J = 0,8 kg.m². L'énergie emmagasinée à la vitesse de 10 rad/s est donc de 80 J. On en utilise environ 1/3 sur 20°

Je n'ai pas fait le reste du calcul mais cela donne déjà une idée. J'avais fait quelque chose sur le forum techno., je crois, avec un volant pour une presse, il faudrait rechercher...

Cordialement

[inviteb691334c]

et bien merci énormément, j'en deduis donc que mon projet est réalisable

pour la structure de la machine ce sera bien evidemment fait avec de la recup. donc surement des IPN ou du genre.

je pense faire une structure en forme de cube avec sur la face du dessus le volant et le vilbrequin ainsi j'espere eviter au mieux la déformation.
ca sera surement plus rigide qu'un chassis en force de "C".