tp5 : fraiseuse universelle · 2017-05-16 · compléter le tableau ci - dessous : ... et le...

Tp5- Fraiseuse universelle – page 1

TP5 : FRAISEUSE UNIVERSELLE

- Presentation : L’étude proposée concerne une fraiseuse

universelle .

Cette machine-outil permet de réaliser des

opérations d’usinage sur des pièces par

enlèvement de matière.

- Manipulation: On désire réaliser un surfaçage d’une pièce prismatique. Le brut est obtenu à partir d’une barre

laminée en Al Cu4 Mg.

On donne le dessin de définition de la pièce à réaliser.

0,5+-

A

0,2+-.....

0,2

.....

- La procédure d’usinage

- Réaliser le surfaçage en respectant la cote ….. ±0,2

- Attention : Réglage et usinage en présence du professeur

N°

PH Schéma Machine Opération Conditions de coupe

20

Scie mécanique

Contrôle du brut

….×….×…

P.C

au 1/50

30

fraiseuse

Surfaçage avec une

fraise à 2 tailles

P.C au 1/50

N=……….....tr/mn

A=…..……mm/mn


Etude de la boîte des avances : (Manuel d’activités page 181-183)

Etude de la transmission de mouvement par engrenage :

En se référant au dessin d’ensemble, ainsi qu’à son schéma cinématique ci-dessous :

1- Par quel élément, peut-on commander le déplacement du baladeur (4) ?

………………………………………………………………………………………………………………

2- Dans le cas d’une commande automatique des avances lentes. Déterminer :

le nombre total de baladeurs (ne pas tenir compte du baladeur (4)) : ….……………

le nombre de positions que peut occuper chaque baladeur : ……….……..……..…….

le nombre de vitesses d’avances lentes possibles : …………………….……………..

3- Pour chacune des positions du baladeur (4), indiquer le mode d’avance de la table (lente ou

rapide ou manuelle) et compléter les graphes des chaînes cinématiques.

4- Placer les baladeurs (b) et (c) (dans les zones correspondantes), sur les arbres (17) et (21), permettant d’avoir la vitesse maximale puis, compléter le schéma cinématique de la boîte des avances

Manivelle Z 32a Z 32b Z 7b 6 Z 7a Baladeur (b) Z23b

Z28a Baladeur(c)

Z28b Z23a

5- Sachant que les engrenages (19a) - (23a) et (7b) - (28b) sont à denture cylindrique droite, compléter le tableau ci - dessous :

Pignon - Roue Module : m Nombre de dents : Z Diamètre primitif : d Entraxe : a

Pignon (19a) 1.5 ………… …………

45 Roue (23a) ………… ………… 54

Pignon (28b) ………… 42 …………

…………… Roue (7b) 1,5 ………… …………

position 1 avance ………… (6) (5) (8) ………………………………… Vis de

manœuvre de la table

position 2 avance ………… (Manivelle 14) …………………………

position 3 avance ………… (6) …………………………………………….

Vis de manœuvre


Expression des formules : …………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

6- Identifier les couples des roues engrenées assurant le déplacement de la table avec

la plus faible vitesse d’avance lente et donner l’expression du rapport r1 = N9 / Nm.

* (Z6, Z5) ; (Z......... , Z…..…) ; (Z…...... , Z…….) ; (Z…...... , Z…….) ; (Z…..... , Z…..…)

* 91

m

Nr

N ………………………………………………………………………………………..

7- Identifier les couples des roues engrenées assurant le déplacement de la table avec

la plus grande vitesse d’avance lente et donner l’expression du rapport r2 = N9 / Nm.

* (Z6, Z5) ; (Z......... , Z…..…) ; (Z…...... , Z…….) ; (Z…...... , Z…….) ; (Z…..... , Z…..…)

* 92

m

Nr

N ………………………………………………………………………………………..

8- Sachant que :

- Nm = 2850 tr/min. - La vis sans fin (6) est à 2 filets : (Z6 = 2). - La vis de manœuvre (9) de la table est à un seul filet et de pas p = 5 mm. - Le nombre de dents des différentes roues est indiqué dans le tableau suivant :

a- Calculer la vitesse de rotation « N9mini » de l’arbre (9), correspondante à la vitesse d’avance

lente minimale « Va mini » de la table.

..……………………………………………………………..……..………………………………………… ……..………………………………………………………………..……………………………..…………

b- Déterminer la vitesse d’avance «Va mini », en m/min.

……………………..………………………………………………………………………………………… ……………………..…………………………………………………………………………………………

c- Calculer la vitesse de rotation « N9Maxi » de l’arbre (9), correspondante à la vitesse d’avance

lente minimale « Va Maxi » de la table.

..……………………………………………………………..……..………………………………………… ……..………………………………………………………………..……………………………..…………

d- Déterminer la vitesse d’avance «Va Maxi », en m/min.

……………………..………………………………………………………………………………………… ……………………..………………………………………………………………………………………… e- Régler ces vitesses sur la machine.

Roue 3a 3b 5 7a 7b 8 19 19a 19b 23a 23b 28a 28b 32a 32b

Z 32 44 36 44 …. 20 44 …. 16 …. 44 16 42 32 20


- Etude du limiteur de couple de la boîte des avances : (Manuel d’activités page 137-139)

Etude de l’embrayage : 1- La transmission de mouvement de rotation de la roue (3) à l’arbre (1) est obtenue par obstacle : Compléter le graphe suivant en indiquant le moyen de transmission utilisé.

Par clavetage …………..……… ……………………. 2- Peut-on embrayer ou débrayer au cours du fonctionnement ? Justifier. .......................................................................................................................................................... 3- De quel type d’embrayage s’agit-il ? (Instantané - Progressif) .................................................

Etude du limiteur de couple :

1- Par quelles pièces est constitué Le limiteur de couple.

..……………………………………………………………..……..…………………………………………

2- En cours de fonctionnement que se passe-t-il si l’arbre (1) se trouve accidentellement bloqué ?

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

..……………………………………………………………..……..…………………………………………

3- Comment peut-on varier la valeur du couple transmissible ?

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

4- La roue dentée (3) est en Cu - Sn 8. Donner la signification de cette désignation.

………………………………………………………………………………………………………………

5- Justifier le choix de ce matériau.

………………………………………………………………………………………………………………

Modification d’une solution 1- Compléter la liaison de la roue dentée (3) et le cylindre à crabots (40) par un écrou à encoches de type KM + une rondelle frein de type MB; 2- Mettre les ajustements des portées du coussinet (41) et de la roue (3)

3 12 14 1


Dessin de définition : 1- Compléter le dessin de définition du cylindre a crabots (5) par : - la vue de face en coupe A-A - la vue de droite

2- Représenter le cylindre a crabots (5) en utilisant le logiciel SOLIDWORKS.

- Etude de la potence de la fraiseuse :

(Manuel d’activités page 225-227) L’étude proposée concerne la potence d’une fraiseuse Milko. Cette potence est réalisée a partir d’une poutre (1) soudée a 90° sur un fut (2) circulaire de diamètre D ; le fut est en liaison pivot avec le bâti (11) de la fraiseuse Milko. Le poids de la tète de la fraiseuse Milko est P = 50 daN. La potence est assimilée à une poutre modélisée comme la montre la figure ci-contre. 1- En se référant au système et /ou au dessin d’ensemble de la potence :

a- Préciser la forme de la section de la poutre (1) ?……..……………………………

b- Relever les dimensions de la poutre (BD) en mm (il faut tenir compte de l’échelle du dessin)

c- Représenter une section droite de la poutre (BD) et

indiquer ses dimensions (b et h).

2- Étude de l’équilibre de la potence : La potence (1) est en acier E 360. Elle est encastrée en B. L’action de la tête de la fraiseuse est considérée comme une charge concentrée FT/1

appliquée en C avec ||FT/1 ||= 50 daN.

BC CD b h

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

G

y

z


Isoler la poutre BD et calculer les actions de l’encastrement en B.

3- Étude de la résistance de la potence à la flexion: (Méthode analytique)

a- Tracer le diagramme des efforts tranchants le long de la poutre. Déduire ||TMaxi||.

Échelle : 1mm → 25N

Entre B et C : ............................................................................. ............................................................................. Entre C et D : ............................................................................. ............................................................................. ||TMaxi|| = ......................

b- Tracer le diagramme des moments fléchissants le long de la poutre puis déduire || Mf Maxi||

Échelle : 1mm → 10N.m

Entre B et C : .......... ≤ x ≤ ..........

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

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

Entre C et D : ......... ≤ x ≤ ...........

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

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

.............................................................. || Mf Maxi|| = ....................

c- Calculer la contrainte normale maximale ||σMaxi||.

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

............................................................................................................................||σMaxi||=..........

d- La poutre (1) est en acier E 360 ; expliquer cette désignation.

e- Vérifier la résistance en flexion de la potence sachant que le coefficient de sécurité adopté est

s = 2.

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

..................................................................................................................................................... 4- Résolution du même problème par l’utilisation du

logiciel "Winflex"

a- Relever les valeurs de TyMaxi, Mf Maxi et σ Maxi

b- Interpréter les résultats trouvés puis conclure.

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

TyMaxi = ………………..

Mf Maxi= ………………..

σ Maxi = ………………..

x (mm)

B C D

Y Equilibre de la poutre BD :

……………………………………………………………………

……………………………………………………………………

……………………………………………………………………

……………………………………………………………………

……………………………………………………………………

C D B

T(N)

x (mm)

C D B

Mf (N.m)

x (mm)

E 360


- Etude du guidage en rotation de la broche : (Manuel d’activités page 105-106)

Guidage en rotation de la broche :

Le guidage en rotation de la broche (1) est réalisé par les deux roulements (5) et (11). 1- De quel type de roulements s’agit-il ? :

............................................................................................................................ Justifier le choix de ce type de roulement : .............................................................................................................................. 2- Compléter le schéma ci-contre en indiquant le symbole des roulements et l’emplacement des arrêts en translation des bagues intérieures et extérieures. Quel type de montage s’agit-il ? - Montage en «X» - Montage en «O»

Préciser les raisons de ce choix de montage : ................................................................................................ ................................................................................................

3- Compléter le diagramme d’analyse fonctionnelle F.A.S.T relatif à la fonction technique FT1 « assurer la liaison complète du pignon (8) et de la roue (10) sur la broche (1) »

- Torsion simple: La broche (1) est assimilée à une poutre cylindrique creuse, de diamètre intérieure (d), de diamètre extérieure (D) tel que D = 0,6.d. Elle est sollicitée à la torsion tel que Mt = 180 N.m, il est en acier de module d’élasticité

transversal G = 80000 N/mm2 et de résistance élastique à la traction σe = 200N/mm2 et de

résistance pratique au glissement eg = 0,8σe et de longueur L=600mm.

On adopte un coefficient de sécurité s =4.1- Calculer les diamètres D et d de cet arbre. ………………………………………………………………………..…………………………….…………

………………………………………………………………………..…………………………….…………

………………………………………………………………………..…………………………….…………

………………………………………………………………………..…………………………….…………

2- Calculer l’angle de déformation, , en degrés, entre les sections extrêmes sachant que D=40mm.

…………………………………………………………………………………………………….…………

…………………………………………………………………………………..………………………….....

Assurer la liaison complète du pignon (8) et de la roue (10) sur la

broche (1)

Eliminer la rotation relative

Eliminer la translation relative

…………………

…………………

Processeur

FT1

FT 12

FT 11

…………………


3-On suppose que D=40mm et d=24 mm d’où maxi=16.5 N/mm2

a-Représenter ci-dessous la répartition des contraintes de torsion sur une section de la broche

b-Déterminer graphiquement la valeur de la contrainte sur un

point matériel A de cette section située sur un diamètre d’= 30mm

- Cotation fonctionnelle

1- Tracer la chaine de cotes relative à la condition « JB »

2- Écrire les équations aux valeurs limites de la condition « Ja »

………………………………………………………

…………………………………………………….

- Dessin de définition de la broche (1): 1- Inscrire dans les cadres prévus les spécifications

géométriques.

2- Inscrire les rugosités de surfaces indiquées.

3- Inscrire les cotes tolérancées des diamètres demandés

4- Reporter la cote fonctionnelle relative à la condition

« Ja »

…..………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

……………………………………………………..……………………

…………………………………………………………………………

Echelles: : 1N/mm2

2mm

d : 1mm 1mm


- Flexion simple : La broche (1) est assimilée à une poutre cylindrique creuse, de diamètre intérieure (d), de diamètre extérieure (D). Elle est sollicitée à la flexion simple et supporte les charges indiquées suivant le modèle ci-dessous.

On donne la charge repartie appliquée dans la zone B B’ : p = 30N/mm; les charges

appliquées sur l’outil au point A et B que FC = 884.21N et que FA

= 1515.79N

a- Exprimer les moments fléchissants le long de la poutre.

b- Tracer le diagramme des moments fléchissants le long de la poutre.

c- Déduire la valeur de MfMaxi : MfMaxi= ……………………………

Mf(Nm)

A B B' C X

A B B' C

100 80 200

FA p FC

A B C D

D’

x

y

Zone Expression Valeur

AB Mf(x)=………………………………………………………

………………………………………………………………

MfA=………

MfB=………..

BB'

Mf(x)=……………………………………………………

………………………………………………………………

………………………………………………………………

……………………………………………………………

MfB=….……….…

MfB’=…………….

B'C

Mf(x)=……………………………………………………

………………………………………………………………

………………………………………………………………

MfB’=………….…

MfC=……………..

100

200

50

150

-50


- Conception assistée par ordinateur à l’aide du logiciel AUTOCAD:

On demande de représenter le dessin du montage de la broche (1).

1- Compléter le dessin en utilisant la démarche suivante ;

1- Insérer le roulement (5). Rendre le calque roulements courant.

Format/Calques.

Roulements, courant

Bibliothèque / Roulements /Type KB / KB40-80.

Saisir les informations de la ligne de commande

et Insérer le roulement à rouleaux coniques (5).

Rendre le calque rondelle frein courant.

Format / Calques.

Rondelle frein, courant

Bibliothèque / Rondelles / Rondelle frein


et Insérer la rondelle frein

2- Insérer la rondelle frein.

Rendre le calque écrou à encoche courant.

Format/Calques.

écrou ,courant

Bibliothèque / Écrous / écrou à encoche


et Insérer l’écrou à encoche

3- Insérer l’écrou à encoches.


2- Placer les ajustements des portées du roulement (11) et de la roue (8) directement sur

le dessin Autocad en utilisant le menu cotation linéaire.

5- Faire la mise au net

Utiliser les commandes d’édition.

Il s’agit de couper, ajuster, copier, déplacer,

miroir, prolonger, effacer, etc.…des entités

après l’utilisation des commandes de dessin

4- Représenter le couvercle (4)

Rendre le calque couvercle (4) courant.

Utiliser les commandes de dessin :

(polyligne,ligne,hachure…) et les commandes

de modification :

(Effacer, copier, miroir, ajuster, prolonger)

pour représenter le couvercle (4) en respectant

les dimensions indiqués sur le dessin de

définition ci-dessous(page( 5 /5)

23

11 4

10

16

80

72

50

9

94

116

R3

1,5 x 45°

R3

A


Etude de la tête de la fraiseuse : (Manuel d’activités page 112-114) - Manipulation : - Desserrer la tête de la fraiseuse

- Identifier les éléments de fixation

Boulons Vis Goujon

- Par quel élément est assuré le positionnement de la tête ?

- Goupille Emboîtement cylindrique Pied de centrage

- Régler l’orientation de l’axe de la broche permettant l’usinage d’une

rainure en vé (Voir figure ci-contre), angle = ………………………

- Remettre la tête de la fraiseuse à sa position initiale et la serrer.

1- En se référant au dessin d’ensemble (dossier technique page 3/9), compléter le schéma

cinématique de la tête universelle de la fraiseuse en plaçant les repères des roues dentées :

Arbre moteur

......

Broche

(Porte outil)

......

......

......

......

......

......

18

......

- Guidage en rotation :

Le guidage en rotation du pignon arbré (54) est réalisé par deux roulements : a- De quel type de roulements s’agit-il ? : ....................................................................

b- Justifier le choix de ce type de roulement : ............................................................................ ............................................................................ c- Compléter le schéma ci-contre, en indiquant le symbole des roulements et l’emplacement des arrêts en translation des bagues intérieures et extérieures.

d- Quel type de montage s’agit-il ? en «X» ou en «O» ? : . . . . . . . .

e- Justifier le choix : …………………………………………………….

7


- Transmission de mouvement par engrenage: On donne : Le nombre de dents des roues dentées:

Z18 Z16 Z17 Z26 Z27 Z7 Z35 Z54 Z46

29 32 36 27 23 20 20 18 21 dents La vitesse de rotation de l’arbre moteur : Nm = 1500 tr/min Calculer les deux vitesses de rotation de la broche (40).

1- Première vitesse :

a) Compléter la chaîne de transmission suivante : b) Calcul : ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 2 - Deuxième vitesse : a) Compléter la chaîne de transmission suivante : b) Calcul : ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

- Cotation fonctionnelle :

Le guidage en rotation de l’arbre (13) est assuré par les deux roulements à une rangée de billes à contact radial (14) et (19) .

1- Donner le nom et la fonction des pièces (9) :

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

2- Etablir la chaîne de cotes relatives à la cote condition Amin (jeu entre 13 et 10).

A min

19

rg

Baladeurs

(26-27) à gauche 40 55

rg

Baladeurs

(26-27) à droite 40 55


- Résistance des matériaux :

Dans cette étude, on ne tiendra compte que des actions mécaniques induisant la flexion de l’arbre (13). Cet arbre est assimilé à une poutre cylindrique pleine de diamètre d = 16 mm. Modélisation : Dans la position de la deuxième vitesse, le pignon baladeur (27) est placé à gauche. Dans ce cas on peut modéliser l’arbre (13) comme suit :

1- Réaliser ce modèle statique avec le logiciel « WINFLEX »

On donne : FB= 1500N , FC= 2000N et q = 80 N/mm

Résistance à la limite élastique : Re = 420 N/mm2 ; Coefficient de sécurité s = 3

2- Relever les valeurs de : Ty Maxi =........................................ Mf Maxi =........................................ σ Maxi = .........................................

3- Vérifier la résistance de l’arbre (13) à la flexion. ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

- Etude de conception : Le guidage en rotation de l’arbre (13) est assuré par les deux roulements à une rangée de billes à contact

radial (14) et (20). On demande de : a- Compléter le montage de ces deux roulements. b- Indiquer les ajustements nécessaires pour le bon fonctionnement du mécanisme.

50 mm

A B C

FB FC

10 mm 10 mm

q

D


On se propose de modifier le guidage en rotation de la broche (40) comme l’indique le dessin à la page suivante. 1- Compléter Le guidage en rotation de la broche (40) par les roulements 41 et 41’. 2- Indiquer les tolérances des portées de roulements et des joints à lèvres

' ''

ECHELLE:1:1

tp5 : fraiseuse universelle · 2017-05-16 · compléter le tableau ci - dessous : ... et le...

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