2010 rattrapage sujet

8/6/2019 2010 Rattrapage Sujet

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:

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:

) (:

RS45

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Constitution de lpreuve

Volet 1 : Prsentation de lpreuve Systme tudier : Direction hydraulique du bateau ; Dure de lpreuve : 4 heures ; Coefficient : 8 ;

Moyen de calcul autoris : Calculatrice non programmable ; Documents autoriss : aucun ; Les candidats rdigeront les rponses sur les documents rponses (DR) prvus cet effet.

Pour une bonne comprhension, une lecture attentive du sujet est ncessaire.

Grille de notationSituations

DvaluationTches Questions Barme

SituationDvaluation

Tches Questions Barme

SEV1

Tche 111 2 pts SEV3 Tche 31

Tche 32

1 1 pt

2 1,5 pt 2 2 pts

3 1 pt 3 2 pts

Tche 121 1 pt 1 0,5 pt

2 1 pt 2 0,5 pt

3 1 pt 3 2 pts

Tche 13

1 1,5 pt 4 2 pts

2 1,5 pt 5 1.5 pt

3 1,5 pt 6 1.5 pt

4 1,5 pt 7 1 pt

5 2 pts

SEV2

Tche 21

1 0,5 pt

Tche 33

1 2 pts

2 0,5 pt 2 2 pts

3 0,5 pt 3 2 pts

4 0,5 pt 4 2 pts

Tche 22

1 1 pt 5 4 pts

2 1 pt

Tche 34

1 1,5 pt3 1 pt 2 1,5 pt

Tche 231 1,5 pt 3 2 pts

2 2 pts 4 2 pts

3 2 pts 5 1 pt

Total : /60

Volet 1 : Prsentation de lpreuve page 1/ 15 Grille de notation page 1/15.

Volet 2 : Prsentation du support page 2/15.Volet 3 : Substrat du sujet page 2/15.

Situation dvaluation 1 pages 2/15 et 3/15. Situation dvaluation 2 pages 3/15 et 4/15. Situation dvaluation 3 pages 4/15 et 5/15.

Volet 4 : Documents Rponses (DR) pages 6/15 11/15( rendre par le candidat).

Volet 5 : Documents ressources pages 12/15 15/15.


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Volet 2 : Prsentation du support :

Les bateaux de plaisance possdent des systmes de navigation pour commander la direction dudplacement, afin de maintenir le cap (angle entre la direction suivie par le bateau et le nord) par lamanuvre du safran.

Lorientation du safran est assure par le systme de direction mcanique selon la chane cinmatique et leschma suivants :

Chane cinmatique :

Schma du systme de direction mcanique :

Volet 3 : substrat du sujet

Afin de satisfaire les attentes dun client et dans le but de perfectionner son bateau, on doit revoir lesystme de direction mcanique actuel dans le but de le rnover ou de proposer un nouveau systmeadquat pour assurer une certaine souplesse et confort lors de la conduite.

SITUATION DEVALUATION N1Ledmontage du systme de direction mcanique est ncessaire pour apprhender son fonctionnement et avoirune ide prcise sur ses caractristiques mcaniques. Vous tes membre de l quipe charge de cetravail. Pour cela, on vous demande daccomplirles tches suivantes :

3 3 Tringle 6 1 Safran

2 1 Systme de transmission et detransformation de mouvement

5 1 Bras de mche

1 1 Barre roue ou volant 4 3 basculeur

Rep Nombre Dsignation Rep Nombre Dsignation

2

3

4

3

4

3

4

5

6

1

Pilote Volant

Systme detransmission et detransformation demouvement

Tringles etbasculeurs

Bras demche

Safran


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3

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Vrin

VrinCommande

Moteurlectrique

Pompe

By pass

Capteuran ulaire

Unitde calcul

Bras demche

Vrin

12V

Tche 11Pour mieux comprendre le fonctionnement, une tude fonctionnelle du systme savre ncessaire. Sur ledocument rponse DR1 (page 6/15) en utilisant le document ressources (page 12/15) :

1-Complter le diagramme bte cornes relatif au systme de direction mcanique mont sur lebateau ;

2-Remplir le diagramme FAST relatif la fonction orienter le safran ;3-Nommer la liaison entre larbre filet et lcrou guid.

Tche 12

Ltude de la loi dentre-sortie (: angle de rotation du safran et :angle de rotation du volant)(page 2/15) du systme de direction mcanique du bateau est ncessaire. Votre participation cette tche selimitera la dtermination des paramtres dentre-sortie x=f() (x: dplacement du tringle) du systme detransmission et de transformation de mouvement. Pour cela, sur le document rponses DR2(page 6/15) et enexploitant le document ressources (page 12/15) :

1-Dterminer le rapport de transmission du systme roue-vis sans fin ;2-Calculer le dplacement "a "de lcrou guid en fonction de langle de rotation "" de larbre

filet;3-En dduire la loi dentre-sortie du systme de transmission et de transformationde mouvement x=f().

Tche 13Les dformations angulaires dues la torsion de larbre porte-safran ne doivent pas dpasser 0.25 degr/mpour assurer une prcision correcte du cap (angle entre la direction suivie par le bateau et le nord). On vousdemande de revoir le dimensionnement et la liaison entre larbre porte-safran et le bras de mche. Larbreporte-safran, en acier, de longueur 0,50 m, de diamtre constant, est soumis la torsion.On donne : Re =400N/mm2 ; s =5 ; G = 8104 N/mm2 et on prendra Reg = Re/2. En se basant sur la formuledu constructeur document ressources (page12/15) et sur le document rponses DR2 (page 7/15) :

1- Calculer le moment de torsion Mtmaxi

appliqu sur larbre porte safran ;2- Calculer le diamtre den mm de larbre porte safran ;3- Dterminer la dformation angulaire en radian et en degr ;4- Recalculer le diamtre d en mm pour que la dformation angulaire unitaire ne dpasse pas 0.25

degr/mtre ;5-Complter la liaison encastrement dmontable par obstacle entre larbre porte-safran et le bras de

mche.

SITUATION DEVALUATION N2

Pour rpondre aux attentes du client, et plus particulirement avoir une souplesse et un confort lors de lamanuvre du volant, le bureau dtudes a dcid de remplacer le systme de direction mcanique par le

nouveau systme de direction assist hydraulique suivant :

Pour apprhender le fonctionnement de ce systme et dterminer quelques unes de ses caractristiques. On vousdemande de raliser les tches suivantes :

Le nouveau systme comporte :Une moto-pompe comportant :

-Un moteur lectrique-Une pompe

Un vrin double effet double tige;Une lectro-vanne (by pass) : Hors

nergie cette lectro-vanne permet de mettre encommunication les chambres avant et arriredu vrin double tige, autorisant une commandemanuelle du bras de mche.

-Le support du groupe se fixe sur le bateau;-Lextrmit du vrin hydraulique est relie aubras de mche.


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Tche 21Pour mieux comprendre le fonctionnement du nouveau systme de direction hydraulique, une tude delasservissement du systme savre ncessaire. En utilisant le schma bloc de lasservissement (documentressources (page 12/15)du systme de direction hydraulique simplifi, et sur le document rponses DR3(page 8/15) on vous demande de :

1- Donner le rle du comparateur ;2- Identifier les deux chanes directe et de retour ;3- Quel est le rle de la chane K ;4- Donner le rle de la consigne.

Tche 22Le nouveau systme de direction assist hydraulique comporte, entre autres, une pompe qui alimente le vrinactionnant le bras de mche. Une lecture du dessin de cette pompe est indispenssable. Sur le documentrponses DR3(page 8/15) et en se rfrant au document ressources (page 13/15), donner:

1- Le nom et le rle de la pice repre 4 ;2- Le nom et le rle de la pice repre 5 ;3- Le nombre de pistons repre 7.

Tche 23Pour un choix optimal de la pompe, la dtermination des caractristiques physiques est ncessaire. Votre tchese limitera la dtermination de lexpression littrale du dbit de la pompe utilise dans le nouveau systme dedirection assist hydraulique. En utilisant le document ressources (pages 13/15) et sur le document rponseDR3(page 8/15):

1-Donner lexpression littrale de la course "c" des pistons repre 7 de la pompe ;2-Dterminer littralement la cylindre de la pompe : Cy = f (d, D, ) ;3-En dduire lexpression littrale du dbit moyen de la pompe : Qmoy = f(d, D, , N)

avec : N frquence de rotation du barillet repre 2 en tr/mn.

SITUATION DEVALUATION N3

Le systme de direction du bateau est soumis plusieurs efforts dintensits considrables ; ce qui entranelusure de ses pices et surtout le bras de mche, qui assure la rotation du safran. Cette pice, interchangeable,doit tre ralise en srie. Pour cela, il est ncessaire de raliser les tches suivantes :

Tche 31

Vue la forte demande sur le bras de mche et afin dassurer la maintenance des systmes de direction,lentreprise dsire fabriquer cette pice en petite srie renouvelable de 500 pices par an. Toute tude defabrication commence par une analyse du dessin de dfinition et une tude du dessin de brut. En utilisant ledocument ressources(page 15/15) et sur le document rponses DR4(page 9/15) :

1- Expliquer la dsignation de la matire du bras de mche : X 5 Cr Ni 18-10;2- Complter le dessin du brut capable du bras de mche (surpaisseur, dpouille et plan de

joint) ;3- Expliquer la spcification de position suivante :

Tche 32

Un avant projet dtude de fabrication (page 15/15) a t retenu pour la ralisation du bras de mche reprsent

par le dessin de dfinition (page 14/15). Sur le document rponses DR5 (page 10/15) : Complter le contratde phase relatif la phase 70 daprs les informations du document ressources(page15/15) en indiquant :1- Les informations de lentte du contrat de phase;2- Les surfaces usines en trait fort;3- La mise et le maintien en position de la pice (2me norme);

D 0.2 F


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4- Les cotes fabriques sans calcul;5- La dsignation des oprations;6- Les paramtres de coupe;7- Les outils et vrificateurs.

* Dans un train de fraises, le calcul de Vfse base sur la fraise ayant le plus petit nombre de dents.

* le calcul de N se base sur la fraise ayant le plus grand diamtre.

Tche 33

Lateliermcanique de lentreprise est quip dun parc contenant les machines ncessaires la fabricationdu bras de mche. Pour la ralisation des oprations dusinage de cette pice, on vous demande de vrifierlescaractristiques des machines utilises et le choix de loutil alservoir document ressources (page 15 /15).Sur les documents rponses DR4 et DR6 (pages 9/15 et 11/15), calculer :

1- Leffort tangentiel de coupeFc avec Kc=260 daN/mm2;2- La puissance ncessaire la coupe Pc en tournage pour raliser le diamtre D1;3- La puissance absorbe par la machine (ncessaire du moteur) Pm;

4- La dure de vie de loutil en utilisant le modle de Taylor sachant que lusinage de lalsagedu diamtre D1 est effectu en tournage par un outil alser en ARS.On donne : le critre dusure VB = 0,8 mm, Cv = 10

10, n = - 7 et Vc = 25m/mn.5- La puissance ncessaire la coupe Pc pour le fraisage du bras de mche, sachant que

Pc = KcQ avec Kc=260daN/mm2 et Q=a.l.Vf (Kc: pression spcifique de coupe,Q : dbit de la matire usine et a.l : section du copeau).Voir document ressources (page 15 /15)

Tche 34Lors du contrle du diamtre D1=24 0,1 du bras de mche avec un calibre coulisse au 1/100 mm, on aconstat quil y a des pices non conformes. Pour corriger la non-conformit des pices (rebuts), on a dcid

de faire le suivi de cette cote laide dune carte de contrle de la moyenne . Le tableau documentressources (page 15/15) donne les prlvements de 8 chantillons de 5 pices conscutives. Sur le documentrponses DR6 (page 11/15), on vous demande de :

1- Calculer la moyenne des moyennes ( ) ;2- Calculer la moyenne des tendues ( ) ;

3- Calculer les limites de la carte de la moyenne en utilisant les coefficients Ac= 0.594et As= 0.377 ; On rappelle :

-La limite suprieure de contrle : Lsc = + ( Ac ) ;-La limite infrieure de contrle : Lic = - ( Ac ) ;

-La limite suprieure de surveillance : Lss = + ( As ) ;-La limite infrieure de surveillance : Lis = - ( As ) ;

4- Tracer la carte de contrle de la moyenne ;5- Interprter la carte de contrle en se rfrant au tableau document ressources (page 15/15).


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Tche 11

1-Le diagramme bte cornes relatif au systme de direction mcanique mont sur le bateau/2pts

2- Le diagramme FAST relatif la fonction orienter le safran :..../1.5pt

3- La liaison entre larbre filet et lcrou guid:... /1pt

Tche 12

1- Le rapport de transmission du systme roue-vis sans fin : ./1pt..........................................................................................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................................................................................

2- Le dplacement (a)de lcrou guid en fonction de langle de rotation( )de larbre filet:./1pt.........................................................................................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................................................................................

3- La loi dentre-sortie du systme de transmission et de transformation de mouvement :........./1pt..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................................................................................

Volet 4 :Documents Rponses DR

. .............................

Systme de directionmcanique

DR1

ORIENTER LESAFRAN

RECEVOIR LINFORMATIONDU PILOTE

REDUIRE LA VITESSE DEROTATION

TRANSMETTRE LATRANSLATION AU SAFRAN

VOLANT

.

SYSTEME VIS-ECROU

.


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Tche 13Re =400N/mm2 ; s =5 ; G = 8104 N/mm2 et Reg = Re/2

1- Le moment de torsion Mtmaxi appliqu sur larbre porte safran :../1.5pt

2- Le diamtre dde larbre porte safran :....../1.5pt................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................

3- La dformation angulaire en rad et en deg :. /1.5pt..................................................................................................................

..................................................................................................................

4- Le diamtre d pour que la dformation angulaire unitaire ne dpasse pas 0.25 deg/m :. /1.5pt....5- La liaison encastrement dmontable par obstacleentre larbre porte-safran et le bras de mche: /2pts

DR2


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Tche 21

1-Le rle du comparateur :.../0.5pt2-Les deux chanes directe et de retour :/0.5pt

3-Le rle de la chane K :.../0.5pt4-Le rle de la consigne :... /0.5pt

Tche 22

1. Le nom et le rle de la pice repre 4: /1pt

2. Le nom et le rle de la pice repre 5: ./1pt

3. Le nombre de pistons repre 7 : ./1pt

Tche 231- lexpression littrale de la course "c" des pistons repre (7) de la pompe:. /1.5pt.

2-Lexpression littrale de la cylindre de lapompe : Cy = f (d, D, ) :. /2pts.

3-Lexpression littrale du dbit moyen de la pompe : Qmoy = f(d, D, , N): /2pts..

DR3


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Tche 31

1- La dsignation de la matire du bras de mche : X 5 Cr Ni 18-10:. /1pt

................................................................................................................................................................................

2- Le dessin du brut capable du bras de mche (surpaisseur, dpouille et plan de joint) : /2pts

3-La spcification de position :..../2pts

.................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................... ...

Tche 32

Complter le contrat de phase relatif la phase 70 sur document rponse DR5 (page 10/15) daprs lesinformations du document ressources (page 15/15).

Tche 331- Leffort tangentiel de coupeFc :...... /2pts

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

2- La puissance ncessaire la coupe Pc en tournage pour raliser le diamtre D1:.. /2pts

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

3- La puissance absorbe par la machine (ncessaire au moteur) Pm :... /2pts

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

Volet 4 :Documents Rponses DR DR4

D 0.2 F


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Complter le contrat de phase relatif la phase 70 :CONTRAT DEPHASEPREVISIONNELPHASE N70

Ensemble : Direction hydraulique Date :Pice : ..

Matire : ..

Nom : Programme :Dsignation : Machine : ..

N Opration OutilsVc

m/minN

tr/minf

mm/dt/trvf

mm/mina

mm

1passe

F4

F6F5

F4F3

F3

D1

6

6

F2

D2

F1

DR5


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4- La dure de vie de loutil en utilisant le modle de Taylor : .../2ptsLe critre dusure VB = 0,8 mm, Cv = 1010, n = -7 et Vc = 25 m/mn

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................5- La puissance ncessaire la coupe Pc pour le fraisage du bras de mche :... /4pts

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................

Tche 34

1- La moyenne des moyennes ( ) :/1.5pt

=..2- La moyenne des tendues :. /1.5pt=

3- Les limites de la carte de la moyenne en utilisant les coefficients Ac= 0.594 et As= 0.377: /2ptsLa limite suprieure de contrle : Lsc = + ( Ac ) :

.La limite infrieure de contrle : Lic = - ( Ac ) :

.La limite suprieure de surveillance : Lss = + ( As ) :

....La limite infrieure de surveillance : Lis = - ( As ) :

..4- Traage de la carte de contrle de la moyenne : /2pts

5- Interprtation de la carte de contrle : .../1pt.

23.9

23.95

24

24.05

24.15

24.10

DR6


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Caractristiques des lments du systme de transmission et de transformation de mouvement

Moment du couple de torsion appliqu sur larbre porte safran

Mtmaxi= S[ (0,4Lg)-Lc]V2KgAvec : Mt en(mN)

g = acclration de la pesanteur=9,81m/s2

Schma bloc de lasservissement du systme de direction

Schma cinmatique minimal de systme detransmission et de transformation de mouvementDonnes constructeurs :

-Le type de commande : type conventionnelmcanique ;-La puissance du bateau 75 cv ;-La Vitesse du bateau maxi=10 nuds ;-Mesures du safran : Lg= 0.4m, Lc= 0.1met H=0.6m ;-Angle dorientation du safran bbord-tribord = 70.

Volet 5 :Documents Ressources

Pas=2D=12a= dplacementde lcrou

Vis sans fin Roue dente Arbre filet Ecrou guid Tringle

VolantRotation=

Z vis=5 filetsPas=10DVis=20

Z R = 30D=60m=2

Pas=2Dv=12= angle de rotation

Dplacement=x

+

-

A G

K

ConsigneComparateur

Sortie rgule

Capteur


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13

15

17 1 Carter

16 1 Adaptateur

15 1 crou HM M8

14 1 Joint OR 7

13 1 Vis de rglage du dbit

12 2 Axe d'articulation

11 1 Centreur

10 1 Basculeur

9 1 Bute billes 51200

8 6 Ressort de piston

7 .. Piston

6 1 Entraneur

5 1

4 1

3 2Anneau lastique pour alsage 28 x1,2

2 1 Barillet

1 1 Corps

Rep. Nb. Dsignation

33 2 Vis clapet surpression

32 2 Ressort clapet de surpression

31 2 Bille 4

30 2 Vis clapet aspiration

29 2 Bille 5

28 2 Ressort clapet d'aspiration

27 2 Joint plat G3/8

26 2 Sige clapet anti-retour

25 2 Anneau lastique pour alsage 12 x 1

24 2 Bute

23 2 Ressort clapet anti-retour

22 2 Bille 9

21 1 Tiroir

20 1 Joint OR 56,87x1 78

19 2 Vis CHC M6-45

18 2 Rondelle plate 6

Rep. Nb. Dsignation


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14

15

D1

0,2

F1

F3

0,2

F1

D2

0,1F8

F7-F8

0,2

F1-F2

F1-F2

0,2

B1-B2

35mini

F5

1300,2

920,1

R1

7 0,3

240,1

400,5

160,2

220,1

60,1

F3

F4

B3

F4

F3

F6

110,1

D1

A

A

B4

3

2mini

650,2

7 0,2

17H8

200,3

24

0,2

90,2

100,2

210,2

410,3

F2

F7

D3

F8

D2

F1

D4

D4

A

A

B2 B1

17H8=17

Echelle:

1:1

Matire:

X5CrNi18-10

+0,027

+0


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15

Avant projet dtude de fabrication

Tournage Fraisage

Les 8 premiers chantillons :

Tableau pour linterprtation des cartes de contrle

Numro de phase Phase Opration10 Contrle du brut20 Fraisage Surfacer F1 et F230 Fraisage Surfacer F7 et F8

40 Tournage Alser D150 Perage Percer D2 et D360 Perage Percer D4 et D470 Fraisage Fraiser F3, F3,F4, F4, F5 et F680 Mtrologie Contrle final

Oprateur 1 1 1 1 1 1 2 2Heure 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15hNprlvement 1 2 3 4 5 6 7 8X1 24,02 23,90 24,1 23,92 23,95 24,2 24 24,12X2 24,1 24,1 23,9 24,1 24 24,03 24,07 24,1X3 24,2 24,11 23,96 23,96 24,18 23,95 24,1 24,06X4 24,1 23,89 24,1 23,98 24,1 24,12 24,05 24,11X5 24,05 24,1 23,98 24,1 24,02 24,04 24,08 24,05

24.095 24,02 24,008 24,012 24,05 24,068 24,06 24,088

R 0.18 0.22 0.2 0.18 0.23 0.25 0.1 0.07

Graphique Description carte de la moyenne carte de l'tendue

moy

LSC

LIC

procd sous contrleles courbes de la moyenne et

de l'tendue oscillent dechaque cot de la moyenne

Poursuivre la production

moy

LSC

LIC

point hors limites

le dernier point trac a franchiune limite de contrle

rgler le procd de l'cart qui

spare le point de la valeurcible

la dispersion de la machineaugmente : il faut trouver la

cause de cette dgradation etintervenir

moy

LSC

LIC

tendance suprieure ouinfrieure

7 points conscutifs sontsuprieurs ou infrieurs la

moyenne

rgler le procd de l'cartmoyen qui spare la tendance

de la valeur cible

moy

LSC

LIC

tendance croissante oudcroissante

7 points conscutifs sont enaugmentation ou endiminution rgulire

rgler le procd de l'cart quispare le dernier point de la

valeur cible

la dispersion de la machinevarie, il faut trouver la cause de

cette volution et intervenir

moy

LSC

LIC

1 point est proche deslimites

le dernier point trac se situedans le 1/6 au bord de la carte

de contrle

confirmer en prlevantimmdiatement un autre

chantillon. Si celui-ci est aussiproche des limites, il faut

effectuer un rglage

si plusieurs points de la cartesont proches de la limite

suprieure, il faut trouver lacause de cette dtrioration et y

remdier

La vitesse de coupe Vc = 25 m/mnLavance f= 0,2 mm/trLa profondeur de passe a= 2 mmLa puissance machine Pm=3kw

Le rendement machine = 0,8

fraises 3 tailles denture alternediamtres et paisseurs

d1 = 125mm et e1= 6mmd2=100mm e2=10mm (2fraises)

Le nombre de dents Z1= 20 dents et Z2=18dentsLa vitesse de coupe Vc=25m/mn ;

Lavance f=0.1mm/dent/trLa section du copeau L= a.l= 202 mm2La puissance machine ( = 0,8) Pc=5kw