Cours de Technologie RAUSIN Bernard

8. Les broches et leurs paliers

La broche du tour

La broche de la fraiseuse

8. Les broches et leurs paliers ni solidement serrée ni reposant librement sur des couteaux Flèche = déformation résultante de la broche

Déformation propre à chaque élément et déformation résultante après montage*

Veiller à l ’harmonie du montage La rigidité d ’un ensemble est directement influencée par la liaison ou par l  ’élément le moins rigide Veiller à l ’harmonie du montage

La broche La broche doit transmettre un mouvement de rotation uniforme (Mcoupe) à une pièce ou à un outil par l ’intermédiaire d ’un mandrin

Le mandrin du tour

Le mandrin de la fraiseuse

Le mandrin Devra : assurer la coïncidence des axes serrer la pièce ou l ’outil transmettre le couple nécessaire avec une déformation minimale

Conception d ’une broche Le centrage du mandrin sur le nez de la broche se fait par une portée conique extérieure ou intérieure

Conicité  d D l Conicité = (D-d)/l = 2 tg/2

Pente H h /2 l Pente = (H-h)/l = tg/2

Conicité habituelle intérieure Cônes métriques des broches de tours : 1/20  autoblocage peut transmettre des couples modérés Cônes Morses des broches de perceuses : 1/20 Cônes des broches de fraiseuses : 7/24 assure le centrage, mais nécessite un maintien axial du mandrin

Caractéristiques d ’une portée conique Centrage parfait Localisation axiale Rem : la position axiale est fonction des dimensions effectives des 2 pièces Parfois :- portée cylindrique + épaulement - nez de broche + disp. de fixation - position invariable  aux guidages

La rigidité à la flexion Flèche est fonction : de la mise en charge du dimensionnement de la broche du module d'élasticité ( E ) f < 0,0002 . LBROCHE  broches courtes de fortes sections soutenues par 2 paliers

Transmission du mouvement de rotation Par un couple pur Si transmission par courroies : efforts radiaux repris par des paliers indépendants Le couple transmis par emmanchement à chaud et sur cône est mieux que par clavetage dissymétrique*.

La rigidité à la torsion Angle de torsion entre le couple moteur et le couple résistant Angle  0,001 radian  broches de forte section couple moteur appliqué près du nez de broche

La rigidité au flambage Les broches sont localisées axialement au palier avant. Le palier arrière ne reprend que les efforts radiaux  libre dilatation de la broche vers l'arrière

Absence de vibration La broche ne peut pas entrer en résonance  il faut une fréquence propre élevée équilibrée statiquement et dynamiquement Rem : les engrenages seront rectifiés leur calage :- par 2 cales (ou clavettes) - à chaud - sur partie conique Equilibrage automatique pour les broches UGV

Equilibrage automatique

Equilibrage automatique

Equilibrage automatique

 traitements de nitruration ou de cémentation. Résistance à l'usure Grande dureté superficielle pour les portées de paliers et de centrages  traitements de nitruration ou de cémentation.

Les paliers permettre la rotation de la broche garantir une position axiale et radiale de la broche aussi invariable que possible. le palier avant très près du nez de la broche assure le positionnement axial et radial le palier arrière n'assure que le positionnement radial, il permet la dilatation

8.2.1. Les paliers à graissage hydrodynamique

8.2.1. Les paliers à graissage hydrodynamique Aux faibles vitesses, la broche grimpe sur son coussinet.  un coin d'huile est en train de se former. Mais il y a toujours contact entre la broche et son coussinet.  " Graissage limite "  risques d'usure et de grippage

8.2.1. Les paliers à graissage hydrodynamique Quand la vitesse est suffisante : - si jeu interne > irrégularités de forme des surfaces - si il y a suffisamment d'huile  formation du film d'huile  jeu minimum Graissage hydrodynamique La position de l'arbre varie si vitesse infinie, arbre centré Aux faibles vitesses, risque de graissage limite  usure  rattrapage de jeu

Coussinet conique extérieurement et cylindrique intérieurement

Coussinet cylindrique extérieurement et conique intérieurement

Palier Mackensen

Palier Filmatic

Caractéristiques des paliers lisses rigidité bonne résistance à l'usure coefficient de frottement faible bonne conductibilité thermique Rem : - pour petite machine t°REG= 40 à 65°C - pour grosse machine : système de refroidissement de l'huile  t° = 20°C

8.2.2.Les paliers à graissage hydrostatique

8.2.3. Les paliers à roulements Roulement rigide à une rangée de billes

Roulement à rotule

Roulement à contact oblique

Roulement à rouleaux coniques

Roulement à aiguilles

Butée à billes

Roulement "à rouleaux toroïdaux" CARB (SKF) Révolutionnaire

Roulement "à rouleaux toroïdaux" Il peut admettre un déversement 10 x plus important que les roulements à rotules sur rouleaux.

Roulement "à rouleaux toroïdaux" Il peut admettre un déplacement axial 100 x supérieur aux roulements à rouleaux cylindriques.

Roulement "à rouleaux toroïdaux" Il peut admettre des efforts jusqu'à 30 % plus élevés que le roulement à rouleaux le plus résistant jamais conçu. Démo CARB*

Contraintes dans les billes

Montage et démontage des roulements

Montage et démontage des roulements

Montage et démontage des roulements

Montage et démontage des roulements

Montage et démontage des roulements

Montage et démontage des roulements

Montage et démontage des roulements

Montage et démontage des roulements

Montage et démontage des roulements

Montage et démontage des roulements

Rigidité des paliers à roulement(s) On augmente la rigidité : en augmentant le nombre de lignes de contact  roulements ayant beaucoup d'éléments roulants en imposant une précontrainte lors du montage  annule le jeu interne Rem : tenir compte de la dilatation (t° fonctionnement = 40 à 60°C)

Moyens d'appliquer une précharge Choix judicieux des dimensions de l'alésage et de la portée d'arbre. soit :- contracter la bague extérieure - dilater la bague intérieure utilisation de roulements reprenant les efforts radiaux et l'effort axial dans un sens  montage en opposition en X ou en O.

Moyens d'appliquer une précharge Montage en X Montage en O Rem : à égalité de charge, le montage en O garantit un meilleur alignement que le montage en X*

Moyens d'appliquer une précharge Utiliser un roulement à bague intérieure conique Rem : il faut un démontage ou un réglage après un certain temps

Moyens d'appliquer une précharge Utiliser des ressorts Fig. 82. Pas de variation de la précontrainte si dilatation, usure, etc...

Montage de broches sur roulements

Montage de broches sur roulements

Montage de broches sur roulements Fig. 85.

Montage de broches sur roulements

Montage de broches sur roulements

Montage de broches sur roulements Fig 87.

Montage de broches sur roulements Fig. 88.

Montage de broches sur roulements Fig. 89.

Montage de broches sur roulements Broche à graissage hydrodynamique

Montage de broches sur roulements Palier à graissage hydrodynamique

Montage de broches sur roulements Broche à graissage hydrodynamique Localisation axiale et radiale simultanée

Les paliers magnétiques*