usinage par enlèvement de coupeaux

Cours de Fabrication usinage par enlvement de copeaux 1 Consignes de scurit relatives aux travaux sur machines1.1 Protection passiveLes machines par leurs mouvements peuvent : - projeter des copeaux brlants ou des liquides corrosifs ou gras - entraner vtements, doigts ou cheveux Protection du corps : blouse ou combinaison et tablier de surprotection en soudage, pantalon Protection des yeux : lunettes Protection des mains : ter toute bague et bracelet , mettre des gants Protection des mains II : les copeaux sont coupants et chauds, ne pas les manipuler mains nues Protection des pieds : chaussures fermes semelles paisses Protection des cheveux : les attacher

1.2 Protection activePendant les travaux pratiques : - UN seul tudiant manipule - L'AUTRE veille la scurit de son camarade en tant prt intervenir pour stopper la machine

1.3 Protgez vous et protgez les autres :Utilisez obligatoirement les protections installes sur les machines (crans, capots ...) Assurez vous que les pices et outillages sont bien positionns et fixs avant de lancer la fabrication Assurez vous que les personnes situes proximit sont elles-mmes protges Attendez l'arrt de la machine pour toute intervention Evacuez tous dchets (copeaux, chutes de mtal, outillages inutiles) en vous protgeant les mains (gants, balais, crochets...)

2 Les diffrents types de machineLatelier dusinage du premier cycle est compos de 3 ples identiques. Chaque ple dispose du mme type de machine : - Un tour conventionnel - Une fraiseuse conventionnelle - Un tour commande numrique - Une fraiseuse commande numrique

Pendant les travaux pratiques, les tudiants sont regroups en binme pour utiliser les machines. Vous allez utiliser 2 types de machines et 2 types de commande.

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2.1 Type de machine2.1.1 Le tour Cette machine sert principalement usiner des pices de rvolution. La pice est fixe dans le mandrin. Celui-ci est mis en rotation par le moteur de broche. Loutil suit une trajectoire qui interfre avec la pice. Loutil est muni dune arte coupante, il en rsulte un enlvement de matire : les copeaux. Ces petits lments de matire sont appels les copeaux.

2.1.2 La fraiseuse Cette machine sert principalement usiner des pices prismatiques. La pice est fixe dans ltau. Loutil est mis en rotation par le moteur de broche, il suit une trajectoire qui interfre avec la pice. Loutil est muni dune arte coupante, il en rsulte un enlvement de matire : les copeaux. Ces petits lments de matire sont appels les copeaux.

2.2 Type de commande2.2.1 Manuelle ou conventionnelle Le dplacement de loutil sur la trajectoire dusinage est ralis par un oprateur. Pour cela, il utilise les manivelles permettant de gnrer les mouvements suivant les axes. Les mouvements ne sont possibles que sur un seul axe la fois.

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Des moteurs permettent aussi de choisir des vitesses davance suivant les axes de dplacements. Le choix de ces vitesses seffectue par lintermdiaire dune bote de vitesse mcanique. Boite de vitesse

2.2.2 Commande numrique Le dplacement de loutil sur la trajectoire dusinage est dcrit par loprateur laide dun programme. On utilise pour cela les coordonnes des diffrents points de passage de loutil par rapport la pice. Les mouvements sont possibles sur plusieurs axes simultanment. Les mouvements sur les axes sont gnrs par des moteurs qui permettent aussi de choisir des vitesses davance. Le choix de ces vitesses seffectue par un variateur. On dispose donc dun large choix de vitesses. CN

3 Les axes de dplacements3.1 TournageAfin de dcrire la trajectoire suivi par loutil pour usiner la pice, un systme daxe est normalis. Ces axes seront notamment utiliss pour crire des programmes de commande numrique. Un programme sera trs facilement transposable sur une autre machine CN. Vous devez toujours savoir reconnatre la broche dune machine afin de placer correctement les axes. En tournage, laxe de broche correspond laxe de rotation de la pice. Laxe Z correspond laxe de broche. Cest aussi laxe de rotation du mandrin. Laxe X correspond laxe perpendiculaire Z.

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Le sens positif est donn suivant cette rgle : la pice tant la rfrence, loutil sloignant de la pice est en mouvement suivant le sens positif des axes. Les axes Z et X dfinissent un plan. Cela est suffisant pour dcrire une trajectoire plane, et donc gnrer un volume de rvolution autour de laxe de rvolution (qui est laxe de broche).

3.2 FraisageAfin de dcrire la trajectoire suivi par loutil pour usiner la pice, un systme daxe est normalis. Ces axes seront notamment utiliss pour crire des programmes de commande numrique. Vous devez toujours savoir reconnatre la broche dune machine afin de placer correctement les axes. En fraisage, laxe de broche correspond laxe de rotation de loutil. Laxe Z correspond laxe de broche. Cest laxe de rotation de la fraise pour lusinage. Laxe X correspond laxe perpendiculaire Z qui permet le plus grand dplacement de la table de la fraiseuse. Laxe Y correspond laxe perpendiculaire Z et X. Le sens positif est donn suivant cette rgle : la pice tant la rfrence, loutil sloignant de la pice est en mouvement suivant le sens positif des axes. Les axes Z, X et Y dfinissent une base en 3 dimensions.

4 Les formes simples usinablesLe dplacement de loutil suivant les axes dfinis prcdemment permet de gnrer des formes usines. Voici une liste des principales formes que vous allez rencontrer pendant les TP. On trouve aussi le vocabulaire technique qui est associ ces usinages.

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4.1 TournageDressage Cest la ralisation dun plan perpendiculaire laxe de la pice. (surface rouge) Chariotage Cest la ralisation dun cylindre ayant le mme axe que celui de la pice. (surface grise) Plan paul Cest lassociation dun dressage et dun chariotage. (surface verte) Perage Cest un trou dans la pice. Il peut tre dbouchant ou borgne. Attention en tournage, laxe du trou est confondu avec laxe de la pice.

les gorges Cest lassociation de 2 plans parallles avec un cylindre (surface vertes)

Quelconque Cest lassociation de plusieurs surfaces lmentaires : sphre, cylindre, plan, cne

4.2 FraisageDessin Opration Surfaage Le surfaage cest lusinage dun plan par une fraise. (surface rouge)

plans pauls Cest lassociation de 2 plans perpendiculaires (surfaces vertes)

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rainure Cest lassociation de 3 plans. Le fond est perpendiculaire au deux autres plans. (surfaces vertes) poche La poche est dlimite par des surfaces verticales quelconque (cylindre et plan). Cest une forme creuse dans la pice. (surface cyan) perage Ce sont des trous. Ils sont dbouchants (surface bleu) ou borgnes (surface jaune).

5 Les diffrents types doutilsLes outils permettent denlever le copeau. La gomtrie de loutil influe directement sur les formes usinables sur la pice. Ceci vous sera prsent plus loin. Tout dabord, on va sattarder sur les outils eux-mmes.

5.1 Les matriaux outil5.1.1 ARS ARS = acier rapide suprieur Les outils en ARS sont constitus le plus souvent dun barreau monobloc en acier rapide suprieur, larte de coupe est affte. Si loutil est us, il suffit de raffter larte de coupe. Dans latelier, les outils suivant sont en ARS : les forets et les fraises 2 tailles Foret ARS Fraise 2 tailles ARS Fraise 3 tailles ARS

5.1.2 Carbure Pour amliorer les performances des outils, larte de coupe est place sur une plaquette amovible en carbure. Ce matriau est trs rsistant par rapport ARS. La plaquette carbure est obtenue en compressant diffrentes poudres de carbure. Ds que larte de coupe est use, il suffit de changer la plaquette.

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Dans latelier, les outils suivant sont plaquettes carbures : fraise surfacer 63, fraise 2 tailles 16, outil de tournage dbauche et de finition . Fraise surfacer (Carbure) Fraise 2 tailles (Carbure) Outil dbauche (Carbure)

5.2 Outil de perageCette opration dfinit lobtention dun trou quelconque dans une pice. On y associe des outils de perage : les forets. Foret Foret Foret Alsoir Fraise centrer pointer lamer

A utiliser pour A utiliser pour Pour percer des situer laxe positionner un trous (tolrance dune pice en perage H10) tournage

Pour la finition Pour noyer une d un trou de tte de vis Chc bonne qualit (tolrance H7)

5.3 Outil de tournage

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Voici un tableau rcapitulatif des outils que lon retrouve latelier. Vous trouverez la forme gnrale de loutil, un schma dfinissant succinctement les formes ralisables par loutil et des flches correspondant aux mouvements dusinage possibles. Nom de loutil Forme usinable Mouvement possible Caractristiques larte de coupe de Forme de loutil

Types dopration Ebauche Lbauche permet denlever un maximum de matire en un minimum de temps. Cet outil devra rsister dimportants efforts de coupe. Il est donc massif.

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Finition La finition est le dernier usinage dune surface. On cherche le plus souvent une bonne qualit de surface : dimensions, forme et rugosit dans les tolrances de la fabrication. Les efforts sont plus faibles que pour une bauche, loutil est donc plus mince.

Perage Cette opration dfinit lobtention dun trou quelconque dans une pice. On y associe des outils de perage : les forets.

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Types dopration Alsage Cette opration dfinit lobtention dun trou de qualit dans une pice. On y associe des outils de perage bien prcis : les alsoirs ou les outils alser et dresser.

filetage / taraudage ou gorge intrieure / extrieure On utilise un porte outil commun pour raliser des filetages (taraudages), seule la plaquette carbure change en fonction du pas de filetage obtenir.

trononnage Cet outil permet de couper une pice en 2 parties. On utilise une lame trononner.

Finition Cet outil permet de raliser des formes complexes tels que les sphres ou des rainures.

Finition Cet outil permet de raliser des formes complexes tels que les sphres ou des rainures.

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5.4 Outil de fraisageTypes dopration Surfaage Le surfaage est lopration qui consiste obtenir un plan en fraisage. La fraise surfacer permet donc de gnrer un plan qui sera perpendiculaire laxe de rotation de la fraise.

Plan paul Les plans pauls sont lassociation de deux plans usins (parfois par le mme outil) qui sont perpendiculaires entre eux.

Perage Cette opration dfinit lobtention dun trou quelconque dans une pice. On y associe des outils de perage : les forets. Alsage Cette opration dfinit lobtention dun trou de qualit dans une pice. On y associe des outils permettant de terminer un perage : les alsoirs.

5.5 Outil manuel5.5.1 Filetage On peut obtenir un filetage en utilisant des outils manuels. On utilise des filires au diamtre souhait qui sont places dans un porte filire.

5.5.2 Taraudage On peut obtenir un taraudage en utilisant des outils manuels. On utilise des tarauds au diamtre souhait qui sont placs dans un tourne gauche.

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6 Les porte-picesLes portes-pices permettent de maintenir la pice sur la machine pendant les phases dusinage. Il existe plusieurs types de porte pice. Je vous prsente seulement les deux types que vous rencontrerez au cours des TP. La comprhension de la mise en position de la pice sur la machine (par lintermdiaire du portepice) est imprative. En effet, il est dsagrable de voir voler le matriel travers latelier. Ltude de la mise en position sappelle : Isostatisme.

6.1 TournageLe mandrin. On lutilise pour les pices de rvolution. La pice est place entre les mors du mandrin. Un serrage concentrique des 3 mors permet de maintenir la pice. Il est possible dinterchanger les mors en fonction de la morphologie de la pice. De mme, il existe un trou de passage de broche qui permet de mettre en place des pices longues qui traversent le mandrin. Le mandrin est install sur la machine, il est entran en rotation par le moteur de broche. Pendant lusinage de la pice, laxe des surfaces gnres est confondu avec laxe de broche (et donc avec laxe de rotation du mandrin) Attention, au poids de la pice, il ny a pas de palan latelier. ATTENTION, il existe diffrent type de mors. Mandrin + mors normal Mandrin + mors grand Pice longue : trou de passage de broche

Capacit du mandrin en mm Postes

HBX MO1, MO2

SMART 180 MO3 Classique 120 / 220 40

SOMAB MO1, MO2, MO3 C.N. 90 / 150 30

CTN 210 MO1 C.N. 120 / 240 50

Type Classique Diamtre maxi (mors normal / mors 120 / 220 grand ) Diamtre de passage de broche 37

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6.2 FraisageLtau. On lutilise pour les pices prismatiques. Ce porte pice est compos de 2 mors. Le mors fixe est li au bti. Le mors mobile, en liaison glissire avec le bti permet le serrage de la pice. La pice est donc place entre les deux mors de ltau. En fonction de la morphologie de la pice, il peut tre ncessaire de placer des cales pour surlever les surfaces usiner. Capacit de ltau en MO1 mm Fraisage CN Longueur des mors Hauteur des mors Ecartement des mors 160 45 140 MO2 Fraisage CN 150 55 150 MO3 Fraisage CN 150 50 200 MO1 Fraisage Convent 120 40 120 MO2, MO3 Fraisage Convent 160 45 140

Le mandrin. On lutilise pour les pices de formes extrieures cylindriques. Cela permet de monter des pices cylindriques sur une fraiseuse pour usiner des poches, ou des trous de passage pour les vis (4 trous 120). Diamtre maxi : - avec mors normal = 120 - avec mors grand = 220 Le mandrin ddi au perage sur une machine conventionnelle. On lutilise pour les pices de formes extrieures cylindriques. On usine une succession de trou situ sur un fixe et espac dun angle constant (multiple de 45 ou 60). Diamtre maxi : - avec mors normal = 80 La plaque support pour fraiseuse. Elle permet de fixer les pices minces grce aux trous tarauds M8 situs tous les 30 mm. La plaque et ensuite mise en position dans ltau de la fraiseuse pour lusinage. Plaque : 250x150 (8 trous x 5 trous), trous distants de 30 et tarauds M8

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7 Les porte-outilsIl existe diffrent systme pour placer les outils sur la machine, voici un petit rcapitulatif non exhaustif. Nom / utilisation photos Tourelle porte outil (Tournage CN) Les outils de tournage sont placs sur la tourelle. La tourelle tourne afin de placer loutil choisi en position dusinage

Porte outil de tournage conventionnel (Tournage) Loutil est plac dans un support amovible. Ce support se fixe sur la machine. Ne pas oublier de serrer les vis de fixation du support sur la machine avant un usinage.

Poupe mobile (tournage conventionnel) Elle sert mettre en place les forets et les alsoirs pour le perage. Laxe dfini par la poupe mobile est confondu avec laxe de broche.

Porte Fraise (fraisage CN) Les fraises et les forets sont placs dans leur porteoutil respectif dans le magasin outils. A chaque appel de loutil, celui-ci est mis en place automatique dans la broche. Porte pince (tournage / fraisage) Cela permet de monter une fraise ou un foret sur une machine. Loutil est plac dans la pince. La forme conique de la pince associe au serrage dune bague permet le serrage de loutil. ATTENTION, la pince est choisie en fonction du diamtre de loutil maintenir.

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Nom / utilisation On utilise la cl ergot pour serrer la bague de maintien.

Mandrin de perage (tournage / fraisage / perage) Cela permet de monter un foret sur une machine. On utilise la cl de mandrin pour serrer le foret. On retrouve ce systme sur les perceuses portatives.

Adaptateur de cne (tournage / fraisage / perage) Certain outil comme les forets de diamtre suprieur 13 mm ont des embases coniques. Ces cnes ncessitent parfois des adaptateurs suivant les machines. Il suffit denfoncer lembase du foret dans ladaptateur. Pour dsolidariser le cne et le foret, on utilise un chasse-cne. Il suffit de lenfoncer dans la lumire latrale et de frapper laide dun maillet. On utilise ces adaptateurs pour la poupe mobile, en tournage conventionnel

8 Les paramtres de coupe8.1 PrincipeLors dun usinage par enlvement de matire, on se retrouve, dans la majorit des cas, dans la configuration suivante : Une lame doutil pntre dans la matire et enlve un copeau. Loutil suit une trajectoire par rapport la pice usiner. Ces mouvements sont assurs par les lments constitutifs de la machine outil. Pour obtenir un travail satisfaisant (bon tat de la surface usine, rapidit de lusinage, usure modre de loutil, ...) on doit rgler les paramtres de la coupe.

Il y a plusieurs critres qui permettent de dfinir les paramtres de la coupe, notamment : - Le type de machine (tournage, fraisage, perage) - La puissance de la machine - La matire usine (acier, aluminium) - La matire de loutil (ARS, carbure)

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- Le type de lopration (perage, chariotage, surfaage) Lobjectif final est dobtenir une pice usine dans de bonnes conditions Pour cela il faut dterminer certains paramtres spcifiques : - La vitesse de coupe : Vc - La vitesse davance : F - La profondeur de passe : a

8.2 Explications des critres de choixTous ces critres sont intimement lis. 8.2.1 Type de machine Suivant le type dopration raliser, il faut choisir la mthode dusinage, et donc choisir la machine utiliser. Donc il faut choisir entre tournage, fraisage ou perage. Naturellement il y a souvent plusieurs possibilits pour raliser un mme type dusinage. 8.2.2 Puissance de la machine Pourquoi existe-t-il plusieurs motorisation pour un type de vhicule. Sur lautoroute, vous prfrez conduire une 2cv ou 205 GTI (et pourquoi donc ?). La puissance de la machine influe donc sur les performances. Pour lusinage, il y a deux grands cas de figure : Usinage en bauche : on cherche enlever un maximum de matire en un minimum de temps, lobjectif est dans ce cas daugmenter au maximum le dbit de copeaux. Mais la machine doit tre suffisamment puissante, ainsi que lattachement pice/porte-pice, sinon la machine peut caler ou la pice peut voler. Usinage en finition : cette fois, cest la qualit de ralisation qui est importante. La surface doit tre lisse, les cotes doivent tre correctes Comme les efforts en jeu sont plus faibles que pour une bauche, la puissance de la machine nest pas un critre primordial. 8.2.3 Matire de la pice Il est vident que les efforts de coupe ne sont pas les mmes si vous usinez une pice en polystyrne ou en acier. Donc la matire influe sur des choix relatifs la puissance machine (entre autre). 8.2.4 Opration dusinage Cest la mme ide que pour le type de machine. 8.2.5 Forme de loutil Cest la mme ide que pour le type de machine.

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8.2.6 Matire de loutil Cest loutil qui doit usiner la pice et non linverse !, donc cela influe sur lusure de loutil et sa dure de vie.

8.3 Les paramtres de coupe8.3.1 La vitesse de coupe : Vc [m/min] Cela correspond au dplacement de larte de coupe par rapport la pice. Il ne faut pas confondre Vc et F. Unit : Vc en m/min 8.3.2 La vitesse davance : Vf [mm/min] Cela correspond la vitesse de dplacement de loutil sur la trajectoire dusinage. Cest cette trajectoire quil faut suivre afin que loutil usine la forme souhaite. Unit : Vf en mm/min 8.3.3 La profondeur de passe : a [mm] La combinaison de Vf et a permet de dterminer le volume du copeau. La profondeur de passe est ncessaire afin de dterminer la quantit de matire qui va tre spare de la pice sous forme de copeau. Unit : a en mm Maintenant on va mettre en place ces paramtres de coupe dans le cas du tournage et du fraisage

8.4 Rglage des conditions de coupeMaintenant il faut rgler les conditions de coupe sur la machine. En fait on nagit que sur 3 paramtres : N : le taux de rotation de la pice en tournage, ou de loutil en fraisage Vf : la vitesse davance suivant la trajectoire dusinage, en fait on dtermine dabord fz a : la profondeur de passe Il est donc ncessaire de dterminer les relations entre Vc, Vf et N. A notre niveau, on fixera la profondeur de passe, a, suivant une valeur maximum donne par le tableau. Vous disposerez dun tableau de caractristiques de coupe. Il permet de dfinir Vc, fz et a en fonction du type de machine, de loutil, de la matire.

8.5 Le cas du tournageLe mouvement de coupe anime la pice (pice tournante). On en dduit la vitesse de coupe Vc. Le mouvement d'avance est un mouvement de translation de l'outil par rapport la pice, On en dduit Vf.

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8.5.1 La vitesse de coupe On cherche dterminer la relation entre la vitesse de coupe, Vc, et le taux de rotation, de la pice. Cest une formule que vous connaissez bien. Relation entre et Vc en utilisant les units internationales : Vc= R =Vc avec Vc en m/s, R R en m et en rd/s Cependant, en usinage, on utilise les units suivantes - Vc en m/min, D en m et N en tr/min - On utilise le diamtre au lieu du rayon - On utilise un taux de rotation, N, exprim en tour par minute au lieu de, , en rd/s La Formule devient : N =1000Vc D Le diamtre correspond la position de la pointe de loutil. Il y a 2 cas de figure : - On usine paralllement laxe de broche. La surface gnre est un cylindre D = diamtre du cylindre - On usine perpendiculairement laxe de broche. La surface gnre est un plan D = 2/3 diamtre maxi du plan 8.5.2 La vitesse davance Voici maintenant la relation entre la vitesse davance et le taux de rotation : Vf = fz N Vf en mm/min, fz en mm/(tr.dent) et N en tr/min fz correspond la capacit de coupe de larte de coupe (la dent) pour une rotation de 1 tour de la pice. En dautre terme, fz correspond la distance que larte de coupe va parcourir chaque tour de la pice.

8.6 Cas du fraisage.Le mouvement de coupe anime loutil (fraise tournante). Le mouvement d'avance est un mouvement de translation de l'outil.

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8.6.1 La vitesse de coupe On cherche dterminer la relation entre la vitesse de coupe, Vc, et le taux de rotation, , de la fraise. Cest une formule que vous connaissez bien. Relation entre et Vc en utilisant les units internationales : Vc= R =Vc Vc en m/s, R en R m et en rd/s Cependant, en usinage, on utilise les units suivantes - Vc en m/min, D en m et N en tr/min - On utilise le diamtre au lieu du rayon - On utilise un taux de rotation, N, exprim en tour par minute au lieu de, , en rd/s La Formule devient : N =1000Vc D D correspond au diamtre de la fraise 8.6.2 La vitesse davance Voici maintenant la relation entre la vitesse davance et le taux de rotation : Vf = z fz N z est le nombre de dents de la fraise, Vf en mm/min, fz en mm/(tr.dent) et N en tr/min fz correspond la capacit de coupe de larte de coupe (la dent) pour une rotation de 1 tour de loutil. En dautre terme, fz correspond la distance que la dent va parcourir chaque tour de la fraise. Sur une fraise il peut y avoir plusieurs dents, donc plusieurs artes de coupe. On prend donc en compte ce nombre : z.

8.7 FormulaireVc en m/min, D en m et N en tr/min N =1000Vc D D correspond au diamtre de la surface usine ou de la fraise. z est le nombre de dents de loutil, Vf en mm/min, fz en mm/(tr.dent) et N en tr/min Vf = z fz N avec z=1 en tournage puisquil ny a quune seule arte de coupe (1 seule dent).

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8.8 Tableau des conditions de coupeN =1000Vc D Vf = z fz N Vc en m/min, D en m et N en tr/min z est le nombre de dents de loutil Vf en mm/min, fz en mm/(tr.dent)

TOURNAGE (Attention : pour les gorges et le trononnage : prendre 50% des valeurs de tournage ci dessous)Matires Rr MPa 500 500 1100 60 80 78 400 200 280 Outil ARS Ebauche V60 a max m/min mm 18 30 2 14 27 2 10 20 2 15 90 4 15 90 2 15 75 2 10 70 1 10 32 2 22 200 2 Finition V60 m/min 45 32 28 150 120 90 110 43 250 Outil Carbure Ebauche V60 a max m/min mm 14 150 2 6 105 2 0 100 2 8 100 4 5 100 2 10 100 2 20 200 2 20 90 2 25 400 3 Finition V60 m/min 250 115 160 150 180 150 230 120 500

Acier S235 Acier INOX Acier 35CD4 PVC Nylon PA6 Plexi PMMA Laiton UZ30 BronzeUE12P Dural AU4G

f mm/tr 0.1 0.1 0.1 0.3 0.2 0.2 0.3 0.2 0.3

f mm/tr >0.04 >0.04 >0.04 >0.10 >0.05 >0.10 >0.02 >0.02 >0.02

f mm/tr 0.2 0.2 0.2 0.3 0.35 0.25 0.3 0.3 0.4

f mm/tr >0.10 >0.10 >0.10 >0.20 >0.12 >0.12 >0.10 >0.10 >0.10

FRAISAGE EN BOUT (surfaage)Matires Rr MPa 500 500 1100 60 80 78 400 200 280 Fraises ARS Ebauche V60 a max m/min mm 20 29 2 20 18 2 12 20 2 20 200 4 20 100 2 0 60 2 72 1 23 1 20 150 1 Finition fz V60 mm/(tr.d) m/min 0.11 40 0.08 22 0.06 25 0.2 300 0.15 200 0.15 80 0.09 95 0.07 31 0.07 190 Plaquettes Carbure Ebauche fz V60 a mm/(tr.d) m/min mm >0.06 20 100 2 >0.05 15 72 2 >0.04 12 80 2 >0.50 20 800 4 >0.20 20 400 2 >0.20 >0.07 130 2 >0.06 60 2 >0.06 20 500 3 Finition V60 m/min 120 92 90 1000 500 180 82 800


fz mm/(tr.d) 0.2 0.15 0.12 0.3 0.35 0.5 0.2 0.1

fz mm/(tr.d) >0.07 >0.07 >0.07 >0.07 >0.07 >0.16 >0.16 >0.08

FRAISAGE EN ROULANT (rainurage, combin )Matires Rr MPa 500 500 1100 400 200 280 Fraises A.R.S. ( >20) Ebauche V60 a maxi m/min mm 20 25 2 20 24 2 20 18 2 10 72 2 10 30 2 20 240 2 Finition fz V60 mm/(tr.d)/ m/min 0.08 32 0.06 28 0.04 24 0.16 90 0.18 35 0.07 270 Fraises A.R.S. (< 20) Ebauche fz V60 a maxi mm/(tr.d) m/min mm >0.05 20 19 2 >0.04 20 16 2 >0.03 12 16 2 >0.03 41 3 >0.03 18 3 >0.06 20 95 5 Finition V60 m/min 22 18 20 46 22 105

Acier S235 Acier INOX Acier 35CD4 Laiton UZ30 BronzeUE12P Dural AU4G

fz mm/(tr.d) 0.03 0.03 0.03 0.01 0.01 0.05

fz mm/(tr.d)) >0.03 >0.03 >0.03 >0.01 >0.01 >0.03

PERAGE, ALSAGEMatires Rr MPa 500 500 1100 60 80 78 400 200 280 Forets et alsoirs ARS Perage V60 angle m/min pointe 25 25 135 25 20 120 25 22 120 60 135 0 30 100 0 40 140 18 45 120 10 20 120 35 65 140 Tarauds A.R.S. angle hlice 30 30 30 30 30 30 15 30 30 < 10 f mm/tr 0.025 0.02 0.012 0.02 0.02 0.02 0.03 0.037 0.032 > 10 f mm/tr >0.05 >0.04 >0.03 Alsage V60 a m/min mm 12.5 >0.20 8 >0.20 9 >0.20 non non non non non non 30 >0.20 12 >0.20 30 >0.20 < 20 f mm/tr 0.3 0.15 0.17 non non non 0.4 0.9 0.4 V60 m/min 12 6 10 15 15 10 13 7 18 Lubrifiant Huile de coupe Huile soluble Huile de coupe Air comprim Air comprim Air comprim a sec Huile de coupe Ptrole


>0.03 >0.03 >0.06

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9 LisostatismeLe mouvement dun solide dans lespace peut se dcrire suivant la combinaison de 3 translations et de 3 rotations par rapport une base orthogonale. Ces 6 mouvements reprsentent les 6 degrs de libert du solide. Pour immobiliser un solide dans lespace, il suffit de supprimer ces 6 degrs de libert. En fabrication, lisostatisme, cest ltude de la suppression des degrs de libert dun solide. Il est en effet prfrable que la pice soit bien mise en place pendant les oprations dusinage. Il ne faut pas confondre la mise en position (qui correspond lisostatisme) et le maintien de la pice par un serrage. Pour supprimer les degrs de libert, il suffit dutiliser une ou plusieurs liaisons qui sopposent au mouvements. On verra par la suite que sur une pice prismatique on peut supprimer facilement les six degrs de libert. Donc on cherchera raliser une liaison encastrement entre la pice et le porte pice (attention il sagit de mise en position). Sur une pice de rvolution, on peut supprimer facilement cinq degrs de libert, le dernier correspond la rotation suivant laxe de rvolution. Donc on cherchera raliser une liaison pivot entre la pice et le porte pice (attention, il sagit de mise en position).

9.1 Mise en place du problmeSur une srie de pice parallpipdique, il faut percer un trou respectant les cotes A et B.

On positionne donc la pice sur la machine par rapport aux surfaces de rfrence de la pice, ici ce sont les surfaces de dpart des cotes A et B (en vert) ainsi que le plan infrieur de la pice (avec la liaison appui plan qui correspond au plan de la feuille). Si on met en place une nouvelle pice. Cette pice nest pas identique la prcdente, on va exagrer ces dfauts et regarder ce quil se passe. La position de la pice par rapport aux surfaces de mise en position peut varier de plusieurs faons, donc la mise en position nest PAS UNIQUE. Ainsi la position du trou usin nest pas unique, et on ne respectera pas les cotes A et B.

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Quelle mise en position permet davoir une mise en position de pice UNIQUE. La pice est en liaison appui plan avec la feuille, donc on supprime 3 degrs de liberts (1 translation et 2 rotations) ATTENTION, on ne doit pas supprimer plusieurs fois le mme degr de libert. Il reste 3 degrs de libert liminer. Un peu de rflexion nous amne choisir la liaison ponctuelle et la liaison linaire rectiligne plac sur les surfaces de rfrence.

Il est donc possible de trouver des mises en position unique pour les pices. Donc pour usinage sur des sries de pice, les surfaces ralises sont positionnes de la mme faon par rapport leur surfaces de rfrences. On tudiera plus tard le choix des surfaces de rfrence. On va tudier pour le moment la mise en position.

9.2 Liaisons utilisablesOn va associer plusieurs liaisons simples pour supprimer les 6 degrs de libert liaison Rotation supprime Translation supprime ponctuelle 0 1 linaire 1 1 Appui plan 2 1 Linaire annulaire 0 2 Pivot glissant 2 2 Voici le tableau ci dessous prsente les liaisons associ des ralisations concrtes.

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Nom

Reprsentation

Exemples

Appui ponctuel :limine 1 degr de libert

1

Liaison linaire rectiligne :limine 2 degrs de libert

1

2

1 Liaison linaire annulaire :limine 2 degrs de libert

2 1

1

2 1 2 3

2

L < 0.8 2

Appuilimine 3 degrs de libert

1 3

Liaison pivot Glissantlimine 4 degrs de libert

2

1

1 2

4

3

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On va tudier les deux cas classiques que vous rencontrerez latelier : les pices prismatiques et les pices de rvolution.

9.3 Rgle disostatismeOn cherche placer la liaison qui supprime le plus grand nombre de degr de libert sur la plus grande surface. Les degrs de libert ne sont supprims quune seule fois. On ne peut donc pas mettre en place un isostatisme avec 3 liaisons appui plan, cela enlverait 3*3=9 degrs de libert sur un total de 6 maximum.

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9.4 Cas des pices de rvolutionSoit une pice de diamtre D et de longueur L. On ne peut pas supprimer le degr de libert correspondant la rotation sur laxe de rvolution. On doit donc supprim 5 degrs de libert. Il y a deux cas de figure, pour les pices de type rondelle et les pices de type axe. 9.4.1 Centrage court : D > 1.5 L Si D > 1.5 L, la pice est de type rondelle. Lisostatisme est du type centrage court. La surface la plus importante est le plan perpendiculaire laxe de rvolution. Pour liminer le maximum de degr de libert on lui associe une liaison appui plan. Il reste (5-3=2) degrs de libert qui correspondent 2 translations. Pour liminer les 2 degrs de libert restant (2 translations), on utilise une liaison linaire annulaire sur la surface cylindrique. Cet isostatisme permet une mise en position unique, mme pour une pice aux formes quelconques.

9.4.2 Centrage long : D < L < 10 D Si D < L < 10 D, la pice est de type axe. Lisostatisme est du type centrage long. La surface la plus importante est la surface cylindrique. Pour liminer le maximum de degr de libert on lui associe une liaison pivot. Il reste (5-4=1) degr de libert qui correspond 1 translations. Pour liminer la translation restante, on utilise une liaison ponctuelle sur le plan perpendiculaire laxe de rvolution. Si une pice est trs longue, lisostatisme utiliser nest pas du type centrage long ou centrage court. Veuillez vous renseigner auprs de votre enseignant.

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9.4.3 Attention aux erreurs Ne pas appliquer un isostatisme de type centrage court sur un axe. En effet vous vous retrouverez avec seulement 3 degrs de libert supprims. La surface du plan perpendiculaire laxe de rvolution tant faible, la liaison appui plan peut tre modlise par une liaison ponctuelle. Ne pas appliquer un isostatisme de type centrage long sur une rondelle. En effet vous vous retrouverez avec seulement 3 degrs de libert supprims. La surface du cylindre tant faible, la liaison pivot peut tre modlise par une liaison linaire annulaire. Si vous tes en prsence dune pice de rvolution longue et conique. Si D < L < 10 D alors, on peut appliquer lisostatisme du type centrage long.

9.5 Cas de pices prismatiqueComme la pice est compos de plans. On choisit de supprimer un maximum de degr de libert sur une surface plane. On utilise la liaison appui plan qui supprime 3 degrs de libert. Il reste donc 6-3=3 degr de libert : 2 translations et une rotation. Sur une autre surface perpendiculaire lappui plan prcdent, on peut enlever 2 degrs de libert supplmentaire (1 translation et 1 rotation) : donc liaison linaire rectiligne. Il reste donc 3-2=1 degr de libert (1 translation). Attention, la ligne de la liaison rectiligne est parallle la surface de la liaison appui plan. Sur une surface perpendiculaire aux 2 prcdentes, on place une liaison ponctuelle.

Maintenant examinons ce quil se passe pour une pice non parallpipdique.

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Ce quil ne faut pas faire : Imaginons, que vous utilisez 3 liaisons appuis plan pour la mise en position ce cette pice. Si la pice est parallpipdique, on ne voit pas de problme. Les liaisons appuis plan sont en contact avec les surfaces.

Si la pice nest pas parallpipdique, l, il y a quelque chose de pas normal. En effet, tous les appuis ne sont pas compltement en contact avec les surfaces du prisme.

Voici ce que cela donne avec lisostatisme associant appui plan + linaire rectiligne + ponctuelle :

Toutes les liaisons sont bien en contact avec les surfaces de la pice.

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9.6 Respect des surfaces dappuiQuand vous avez choisi un isostatisme, il faut le mettre en place sur la machine. Vous disposez des portes-pices et dlments interchangeables tels que les cales et la bute. Pour un prisme, on choisi lisostatisme classique : appui plan + linaire + ponctuelle On va tudier diffrents cas de figure pour la mise en place la pice dans ltau : Appui plan sur le plan infrieur Linaire sur le plan latral Bute sur le cot Rien A Signaler : La surface utilise pour lappui plan a une dimension bien suprieure celle utilise pour la linaire.

Appui plan sur le plan infrieur Linaire sur le plan latral Bute sur le cot Mme cas que prcdemment : La surface utilise pour lappui plan a une dimension bien suprieure (mais moins que ci-dessus) celle utilise pour la linaire. Il ny a tout de mme pas dambigut entre lappui plan et la linaire. Appui plan sur le plan infrieur Linaire sur le plan latral Bute sur le cot GROS PROBLEME: La surface utilise pour lappui plan a une dimension infrieure celle utilise pour la linaire. Il y a ambigut entre les dimensions des surfaces correspondants lappui plan et la linaire et lisostatisme prconis. Appui plan sur le plan latral Linaire sur le plan infrieur Bute sur le cot Rien A Signaler : La surface utilise pour lappui plan a une dimension bien suprieure celle utilise pour la linaire. Cette fois tout correspond au niveau de la dimension des surfaces avec lisostatisme prconis.

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10 Cotes fabriques / cotes du dessin de dfinition10.1 Dfinition :Pour usiner une pice, il faut savoir les dimensions obtenir. Ce sont les cotes de fabrication, elles sont de types diffrents : On appelle cote fabrique les cotes qui sont ralises pendant une usinage sans dmontage de la pice. Elles relient : - soit une surface de mise en position avec une surface usine. - soit deux surfaces usines dans la mme phase. On va essayer de prsenter la diffrence entre les cotes fabriques et les cotes places sur un dessin de dfinition.

10.2 Premire tude de casOn va tudier la ralisation dun plan sur un prisme. On part dune pice brut, dont les surfaces ne sont pas parfaites. On tudie la ralisation de la cote entre A et B sur laxe vertical. La pice est mise en position dans le porte pice. La surface A nest pas parfaitement en contact sur la surface dappui (cela est du entre autre, au fait que la surface A est une surface brute). On retrouve aussi ce type derreur de positionnement avec une surface usine, la variation tant alors plus faible. On appelle cette variation les dispersions de remise en position. La fraise est en position pour lusinage. Or la position de loutil peut varier en fonction de plusieurs paramtres tel que loprateur (utilisation de la manivelle) ou bien lusure des artes de coupe. Donc la position de surface usine B peut varier. La cote fabrique entre les surfaces A et B est donc lie aux variations de la position de la fraise et de la surface de rfrence. Exemple concret : variation du plan de fraise = 0.1 mm variation de la surface dappui = 0.2 mm donc variation totale = 0.3 mm On peut donc en dduire que lintervalle de tolrance minimal de la cote fabrique = 0.3 mm Dans ce cas de figure, on nest pas capable de raliser une cote du dessin de dfinition si son IT 10 mmOn ne perce pas directement les gros diamtres. Il faut procder par tape. D< 15 : faire des trous tous les 6 mm 15

usinage par enlèvement de coupeaux

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