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erreur de calcul mais je ne la vois pas

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erreur de calcul mais je ne la vois pas Empty erreur de calcul mais je ne la vois pas

Message  cda53 Mar 10 Mai 2022 - 9:47

Bonjour,

je souhaite calculer l'effort sur mon axe Y afin de bien calibrer mes moteurs.
rail prismatique de longeur 3m Rail HIWIN HGR25 + patins HGH25CA
Vis trapézoïdale 20*8 P4
Moteur nema 34 sans réduction sur la vis (couple environ 4.2 N.m)

j'ai un fichier excel afin d'automatiser mes calculs.

Pouvez vous m'aider à trouver l'erreur svp car je trouve que ma force de déplacement est bien trop basse.

Force pour déplacer le portique en Y (sans travail)
La force à prendre en compte n'est pas le poids mais l'effort qu'il faut pour déplacer l'objet soit : poids x coefficient de frottement du bloc HGH25CA (donné pour 0.02 mais non chargé ?)
Au doigt mouillé, j’ai paramétré une vélocité de 3000 mm/mn et une accélération 250 mm/s2 sur les 3 axes. (à tester sur Mach3)

Pour accélérer, il faut Fa = masse x accélération soit, avec mes valeurs : Fa = 30 x 0.25 = 7.5 N
Pour le frottement des patins, avec µr = 0,02 on a Ff = masse x g x µr = 30 x 9,81 x 0,02 = 5,88 N

J’ai donc un effort de 13.4 N pour déplacer Y. Je prends un coef de sécurité de 2 : je suis à 28 N (c’est peu ...je trouve)

Le couple nécessaire est donc de 0.05 Nm au regard de mon moteur qui peut délivrer 1 Nm à 1150 rpm.

Effort de coupe
L’effort de coupe = Kc . a . f
• Kc : Coefficient spécifique de coupe en [daN/mm²]. Je prends Kc = 80 daN/mm².... ma broche de test est une boch POF500 A
• f : Avance de l’outil par rotation de la broche en [mm/tr]
• a : Profondeur de passe en [mm] dans notre cas a = 1 mm.

n est la vitesse de rotation de la vis [tr/min]. On la fixe dans mon cas à n = 900 tr/min, mais comme il faut prendre en compte mon réducteur planétaire, la vitesse est divisée par 10.
p est le pas du filetage [mm]. Dans mon cas p = 4mm.
N est la vitesse de rotation de la broche en [tr/min]. N = 27 000 tr/min.
f = (n.p) / N = 0.013 mm/tr
J’obtient un effort de coupe de 10.6 N. (la vitesse de rotation limitée par le réducteur planétaire me divise par 10 l’effort)

Force pour déplacer le portique en Y (en travail)
J’ai donc un effort total (Fmax) sur Y de 10.6 + 0.05 = 10.65 N.
Le couple nécessaire est donc de 0.07 Nm, mon moteur sur Y délivre 4.2 Nm.

C'est trop peu....

Merci pour votre aide.
Xtof
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Classeur.xlsx Vous n'avez pas la permission de télécharger les fichiers joints.(137 Ko) Téléchargé 5 fois
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Message  CNCServ Mar 10 Mai 2022 - 10:27

Je n'ai pas regardé le tableau en détail mais il me parait bien fait et très complet.
Le couple que tu trouves ne me parait pas anormal, j'ai pour référence que 1Nm avec une vis au pas de 5mm, c'est 1300N de force.
Quand je vois sur un forum des moteurs de 12Nm sur une petite machine, c'est une aberration surtout que ces moteurs sont en plus très mauvais.


Un moteur Pas à Pas de 4.2Nm n'a pas un couple utile de 4.2Nm.

Les calculs de couple génèrent souvent plus d'interrogations que de solutions.



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Message  cda53 Mar 10 Mai 2022 - 10:39

Merci pour ton retour.

Je partage ton avis entre la théorie et la pratique....

Dans cette pratique, on fonctionne en demi-pas, c'est à dire que, alternativement, 1 ou 2 bobinages sont alimentés.
Lorsqu'un seul bobinage est alimenté, le couple est réduit d'environ 30%
Lorsque l'on tourne à une certaine vitesse, le couple chute significativement.
On peut tabler sur une chute de 50%.
De plus, il y a les imprécisions mécaniques, les résonances, les irrégularités des tops, les accélérations à gérer.
Au bout du compte, on peut seulement tabler sur un effort réellement utilisable de l'ordre de 25% de l'effort théorique.
J'arrive à mon petit Nm....je suis donc sur un coef de sécurité de 10.

C.
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Message  CNCServ Mar 10 Mai 2022 - 15:08

cda53 a écrit:Merci pour ton retour.


Dans cette pratique, on fonctionne en demi-pas, c'est à dire que, alternativement, 1 ou 2 bobinages sont alimentés.


Non, sur les drivers moderne les enroulements sont alimentés en Sinus cosinus, le couple reste quasi le même sur tout les pas->  sqrt ( cos(x)² + sin(x)²)=1

Merci pour ton retour.

cda53 a écrit:
De plus, il y a les imprécisions mécaniques, les résonances, les irrégularités des tops, les accélérations à gérer.
Au bout du compte, on peut seulement tabler sur un effort réellement utilisable de l'ordre de 25% de l'effort théorique.
J'arrive à mon petit Nm....je suis donc sur un coef de sécurité de 10.

Le couple maximum d'un moteur Pas à Pas est celui quand le flux du rotor et le flux du stator sont déphasés de 90°, ça correspond à un Pas soit 1.8°.
Le couple Max a vitesse zéro est donc ce qu'on appelle le couple de maintien.
Le couple avec la vitesse est principalement proportionnel a la tension d'alimentation du driver. A 500rpm tu auras 2 fois plus de couple avec une tension de 48V qu'avec une tension de 24V. C'est confirmé par toutes les courbes.

Le décalage du moteur va être donc en fonction du couple restitué et du couple max du moteur. Quand le couple restitué dépasse le couple max le moteur décroche.

Par exemple si le couple utile est moitié du couple Max le décalage du moteur sera de asin(0.5) = 30° soit 1/3de pas.

En théorie donc, plus ton moteur a du couple et moins tu auras de décalage mais en pratique le moteur à besoin de décalage pour fonctionner correctement, comme la roulette du caddie.
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Message  dh42 Mar 10 Mai 2022 - 15:24

Salut,

Sympa ta feuille de calcul.

Ça ne me parait pas anormal non plus, pour comparaison, sur ma BZT, portique de 70Kg, vis de 16 au pas de 10, accélération 500mm/s², V maxi 8000mm/min (donc 800 rpm au moteur), un seul moteur en Y et c'est un moteur de 3Nm, mais il ne reste que 1.2Nm à la V maxi (800RPM) et ça passe sans problème (pour peu que la carte d'axe soit de qualité et les moteurs aussi)

edit: par contre c'est de la vis à billes, donc rendement d'au moins 90% contre 40 à 60% pour du trap.

edit2: pour info c'est ceux la (NEMA 24)
https://mecheltron.com/sites/default/files/webresources/MechanicalElectroMech/StepperMotors/pdf/datasheets-steppermotors/60BYGH250D-02BR.pdf

Quand je vois sur un forum des moteurs de 12Nm sur une petite machine, c'est une aberration surtout que ces moteurs sont en plus très mauvais.

Oui, certains semblent penser qu'augmenter le nombre de Nm permet de compenser l'utilisation de moteurs bas de gamme .... Very Happy

Pour l'effort de coupe, je m'y étais pris un peu différemment pour faire le calcul ; je me suis basé sur la force maxi que pouvais donner la broche en fonction de son couple ; par exemple sur une 2.2Kw avec 0.9Nm de couple, on a la force maxi sur une fraise de 5.5 (en dessous le couple de rupture de la fraise est inférieur au couple que peu délivrer la broche) ce qui nous donne une force maxi de 1000/5.5*0.9 = 163N ... bien sûr on évite d'utiliser les fraises à la limite du couple de rupture ; si je me fie aux valeurs "par défaut" donnée par HSM advisor (Miro100 pour la version gratuite), ils ne dépassent pas les 40% et c'est plus souvent du 30% du couple de rupture de la fraise.

Je n'ai pas trouvé le couple maxi de ta broche, ni beaucoup d'infos ; POF500, ce serait seulement 500W ?

Miro 100 te donne directement couple et force sur la dent en fonction des paramètres de coupe, ça peut être bien utile.

https://micro100.hsmadvisor.com/?shell_id=247

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Message  cda53 Mar 10 Mai 2022 - 15:57

petard...22477 messages Smile, respect.

ok, ok.....en effet, comparé a tes paramètres, c'est pas déconnant, ma carte est une interpcnc 5 axes et mes moteurs....ben du sterperonline (https://www.omc-stepperonline.com/fr/serie-tp-kit-pas-a-pas-en-boucle-fermee-a-1-axe-4-5nm-637-38oz-in-nema-34-moteurs-et-entrainements-1-cl86t-p45)....normal je dirais, dans la moyenne.

des Vab sur 3m.....je ne peux pas....d'ou les vis trap (en effet plus facile à écrire).
J'ai vu le modele DST-LS-20X10-R-ES chez Drylin (Vis hélicoïdale dryspin) avec un écrou thermo moulé afin d'éviter les jeux, as tu un avis sur ce matériel ?

Je ne connaissais pas ce site Miro pour le calcul de la broche....je vais regarder. Et en effet, j'ai une 500w, l'idée est de comprendre le concept, les maths, de reprendre ce que je peux d'où ce branchement de dinosaure..je passerai par la suite sur un modèle plus... abouti.
apres mes calculs, je suis a 0.2 Nm pour la défonceuse, ce qui me donne un effort de coupe de 44N pour une fraise à 2 dents et en 8mm de diamètre.

Xtof
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Message  dh42 Mar 10 Mai 2022 - 16:18

des Vab sur 3m.....je ne peux pas....d'ou les vis trap (en effet plus facile à écrire).

à cause du tarif ?

J'ai vu le modele DST-LS-20X10-R-ES chez Drylin (Vis hélicoïdale dryspin) avec un écrou thermo moulé afin d'éviter les jeux, as tu un avis sur ce matériel ?

non, pas vraiment, je n'en ai vu qu'une fois sur une petite Heiz qui était passée à l'atelier (pas toute seule, je te rassure) et il y avait un problème d'échauffement (on ne pouvais pas toucher la vis tellement elle chauffait) et curieusement uniquement d'un coté (portique à 2 vis) ; de ce que je me souviens le gars avait solutionné le problème en utilisant un lubrifiant spécial (sec) que lui avait recommandé le vendeur (CNC step) ; les tentatives de lubrif à l'huile n'avaient pas marchées, mais je ne pourrais t'en dire plus ... si ce n'est que je préfère les classiques (acier+bronze) .. c'est assez raide donc le rendement ne doit pas être formidable en écrou polymère.

apres mes calculs, je suis a 0.2 Nm pour la défonceuse, ce qui me donne un effort de coupe de 44N pour une fraise à 2 dents et en 8mm de diamètre.

Oui, ça me parais correct, sur une 800W tri (chinoise) ils donnent un couple de 0.3Nm .... même si c'est encore difficile de savoir ce qui est juste, car si je prends une Vevor 800W

https://www.vevor.fr/moteur-de-broche-c_10130/vevor-cnc-0-8kw-moteur-broche-refroidi-par-air-220v-250v-fraisage-precise-pwm-p_010636027589?gclid=Cj0KCQjwmuiTBhDoARIsAPiv6L_erM1GMXaMiVsZ9VGNesd7wiKtrEMseGqSh4LYpQXoR6AqhoUFus0aAgFZEALw_wcB

sur la plaque on lis 220V - 2.5A (en tri donc), ce qui nous fait en réalité une puissance de 667W absorbée avec un cos Φ de 0.7 ( P=U.I.√3.cos(Φ) ), et 533W restitués avec un rendement de 0.8  scratch

edit:

si ça peut te servir, j'avais relevé les couples de rupture pour les fraises carbure.


 
Couple de rupture fraise carbure
ØCouple (Nm)
10.01 Nm
1.50.02 Nm
20.05 Nm
2.50.10 Nm
30.18 Nm
3.50.28 Nm
40.42 Nm
4.50.60 Nm
50.82 Nm
5.51.09 Nm
61.41 Nm
83.35 Nm
106.54 Nm
1211.30 Nm
1417.95 Nm
1626.79 Nm
1838.14 Nm
2052.32 Nm
2269.64 Nm
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Message  dh42 Mar 10 Mai 2022 - 16:27

petard...22477 messages , respect.

lol, oui, mais en 13 ans ! (4.78 messages / jour de moyenne)

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Message  cda53 Mar 10 Mai 2022 - 16:30

oui, trop cheres les Vab....j'essaye de limiter le cout, je fais une CNC pour m'amuser et brainstormer....mais je me dois d'etre raisonnable.
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Message  CNCServ Mar 10 Mai 2022 - 16:47

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Message  cda53 Mar 10 Mai 2022 - 17:10

c'est bien de partager.
Ton tableau de couple de rupture est intéressant dans le sens de déterminer le maillon faible de la chaine....tout est un équilibre vitesse / frottement / couple et in fine la fraise...
merci
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Message  dh42 Mar 10 Mai 2022 - 18:42

CNCServ a écrit:
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