Pourquoi ?
La principale problématique d’une structure en granit est de savoir comment assembler les différents éléments constitutifs. Le plus sûr est de coller les plaques entre elles mais dans ce cas il faut pouvoir tout aligner. J’ai choisi un assemblage vissé avec l’intégration d’inserts dans le granit. Ceci pour pouvoir prendre le temps de régler précautionneusement les 3 plans. Lorsque tout sera en place, je comblerais les interstices entre les plaques avec une colle époxy. Il est nécessaire de tester cette méthode pour s’assurer qu’elle sera suffisante.
Il y a deux aspects à prendre en compte :
- D’une part l’assemblage des plaques de la structure entre elles par des inserts M6x25. Coulés dans la résine après un forage Ø12×30 et serré entre 9 et 13 N.m
- Ensuite, l’assemblage des rails de guidage par des inserts M5x9.5. Coulés dans la résine après un forage Ø8×13 et serré à 10 N.m
Calculs
Les règles de la statique sont les suivantes :
- La somme des forces est nulle.
- La somme des moments en un point est nulle.
Si les inserts sont montés à fleur on peut ignorer les efforts de traction induits par le couple de serrage. Dans ce cas ils sont repris directement par la pièce fixée (je sais, c’est théorique). Il faut donc calculer les efforts de traction dus à la charge qui seront appliqués aux inserts.
Je suppose un effort de 100kgf horizontal au niveau de la broche. On obtient un effort de traction d’environ 73kgf sur les inserts du 1er rail. Un effort de compression de 173kgf sur les inserts du second rail. Avec un effort de 100kgf inversé ça provoque une traction de 173kgf.
Chaque rail supporte deux chariots sur lesquels sont fixés la platine du Z. Donc ce sont à minima deux inserts qui reprendront ces efforts. En conséquence chaque insert reprendra un peu moins de 90kgf. Dans la réalité ce sont 5 à 6 inserts qui reprendront principalement cet effort en fonction de la position.
L’inconnue dans tout ce raisonnement c’est l’effort maximum (estimé à 100kgf). Je devrais mesurer la force maxi que mes moteurs peuvent entrainer sur l’écrou de la vis à bille.
Objectif
J’aurais donc deux tests à faire pour vérifier la viabilité de la solution :
- Mesurer le couple de serrage maxi pour vérifier que les préconisations du constructeur peuvent être respectées
- Mesurer l’effort de traction maxi pour vérifier que les inserts pourront reprendre la charge
Pour réaliser ces tests et pour établir le mode opératoire de pose il faut préparer quelques inserts. J’ai porté mon choix sur des inserts M5 Ruthex. Ils sont prévus initialement pour être montés à chaud dans des pièces en plastique. Leurs forme et les doubles stries devraient cependant donner de bons résultats en terme d’adhérence une fois coulés dans la colle époxy.
Étant donné qu’ils sont traversants il faut commencer par les rendre borgne. La colle époxy dans laquelle ils seront coulés ne doit pas atteindre le filet. J’ai donc imprimé un opercule qu’il suffit de coller à une extrémité. L’imprimante 3D résine est parfaite pour ce genre de travail. La vitesse d’impression d’une multitude de pièces de faible hauteur est phénoménale.
J’ai préparé 7 inserts pour répondre aux deux tests : 4 essais de serrage et 3 essais de traction. Les tests feront l’objet d’un autre article.