9-usinage
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usinage...
Description
GPA-210
Éléments de fabrication mécanique Plan du cours
Dessin industriel: Un rappel Tolérances dimensionnelles et Ajustements Tolérances géométriques États de surfaces Cotation fonctionnelle Cotation au maximum de matière Procédés d'obtention des pièces brutes Procédés d'usinage Isostatisme Transferts de cotes et d'orientation Rédaction de gammes d’usinage
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Plan du chapitre Introduction aux procédés par enlèvement de matière Usinage : les machines outils :
Les perceuses Les fraiseuses Les tours Les scies La découpe laser Les brocheuses
Conclusion
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Procédés par enlèvement de matière – introduction Beaucoup de pièces produites par moulage, forgeage, laminage, etc nécessitent des opérations complémentaires pour être utilisables. Procédés par enlèvement de matière :
Usinage
But : précision dimensionnelle et géométrique
Interchangeabilité
Il s’agit de bien choisir qu’est-ce qu’on obtient par usinage, ou par moulage, formage, etc
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Procédés d’usinage Enlèvement de matière
Par découpage Æ poinçonnage, cisaillage, Par copeaux Æ usinage (perçage, tournage, fraisage, etc) Par abrasion Æ meulage, rectification, rodage, polissage Non traditionnel Æ électrique, chimique, optique
Avantages de l’usinage :
Profils internes, externes pas possibles en formage, moulage Reprise après traitement thermique Plus économique Précision
Inconvénients :
Perte de matière Demande plus d’énergie et de temps que le formage, le moulage Î réduire les opérations d’usinage au maximum
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Procédés d’usinage Découpage, poinçonnage :
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Procédés d’usinage a) b) c) d) e) f) g)
C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\pliage_de_tole.VOB rtsp://srvmedia1.cslaval.qc.ca/CDP/H264/sciage_Gr.mov
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Poinçonnage Découpage Crevage Encochage Grignotage Arasage Détourage
Procédés d’usinage Électro-érosion :
C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\electro_erosion.VOB
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Usinage : les machines-outils (MO) But : générer des surfaces élémentaires Principe : enlèvement du métal sous forme de copeaux Fonctions principales d’une machine-outil : Supporter les outils et les pièces Î positionnement et maintien Assurer un déplacement entre les outils et les pièces :
Mouvement de coupe Mc (vitesse Vc) Mouvement d’avance Ma (vitesse Va) Vc >> Va
Caractéristiques principales : Espace de travail utile Puissance utile (vitesse, couple) Précision (rigidité de la structure, guidage, stabilité thermique, vibrations, usure …) Coût de fonctionnement
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Usinage : les machines-outils (MO)
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Usinage : les machines-outils (MO)
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Usinage : les machines-outils (MO) Influence de l’angle de coupe γ :
Avantages de γ Négatif : Améliore la résistance de l’arête de coupe Inconvénients de γ Négatif : augmente les forces de coupe Æ déformation de la pièce lorsque l’épaisseur de matière est faible
γ
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(source : Catalogue Stellram pour les outils de tournage)
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Usinage : les machines-outils (MO) La profondeur de passe est limitée par : Limite supérieure :
La puissance de la machine-outil La rigidité de la pièce et de l’outil (efforts de coupe) Autres : nature du matériau à usiner, géométrie de l’outil
Limite inférieure (copeau minimum) :
Finesse de l’arête tranchante (r) La forme du bec de l’outil Autres : nature du matériauγ,àβusiner et l’état de la machine
Valeurs données par le fournisseur des outils de coupe : voir catalogues ou site web
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Les matériaux pour les outils C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\outils_de_coupe.VOB
Tableau page 146 des notes de cours
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Usinage : les perceuses Les perceuses :
Mc : mouvement de rotation de l’outil Ma : mouvement linéaire de l’outil Calcul des vitesses de coupe : page 155 :
Ma Mc Avance de coupe : page 157 :
Pièce
Copeau
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Usinage : les perceuses (suite) Genres :
Sensitive : le mouvement d’avance (Ma) est contrôlé manuellement A colonne : plus puissante et performante, pour pièces de grandes dimensions (grande hauteur de colonne) Ma A têtes multiples : tout sur un bâti Radiale : pour pièces volumineuses Mc Multi-broches : jusqu’à 20 outils simultanés
Caractéristiques :
Pièce
Copeau
Machine de base : simple, pas chère Pour surface de révolution : perçage, lamage, chanfrein, taraudage, finition à l’alésoir, chambrage Précision moyenne (qualité 10-11 ISO)
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Usinage : la perceuse sensitive Perceuse sensitive d’établi, Avance manuelle http://www2.cslaval.qc.ca/star/IMG/mov/841-h.mov
Carter (Poulies étagées)
Poulies étagées Manette d’avance Manette d’avance Nez de broche Nez de broche
Mandrin Moteur
Mandrin Foret
Table Colonne
Table Socle
Socle École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Gilles Foucault
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Moteur
Usinage : la perceuse à colonne Utilisable pour des pièces de grandes dimensions, grâce à la grande hauteur de colonne
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Usinage : la perceuse radiale Pour pièces de grandes dimensions La broche est montée sur un chariot coulissant le long d'un bras pouvant pivoter avec la colonne comme axe. Avance automatique
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Usinage : la perceuse multibroches Travaux de petite série Pièces avec un grand nombre de trous par face
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Forêts à centrer
2 types d’utilisation
Pour percer un trou avant de tourner une pièce dans un tour à contrepointe Pour percer un trou de centrage afin de guider le perçage d’un trou de diamètre important
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Usinage : les fraiseuses Genres :
Fraiseuse d’outillage à tête universelle :
Verticale Horizontale 4 axes, 5 axes Spéciale : duplex, fraiseuse-raboteuse
Caractéristiques :
Permet des travaux extrêmement variés Capacité variable, mais pas pour des très grandes pièces Bonne précision (qualité 7-8 ISO) Usinage de plusieurs surfaces simultanément (train de fraises) Possibilité de reproduction Automatisation de cycle (carré, cubique)
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Usinage : Fraiseuse horizontales et verticales
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Usinage : fraiseuses Fraisage par reproduction :
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Usinage : fraiseuses Fraiseuses 4 axes
Fraiseuse 5 axes
3 translations x,y,z 1 rotation
Fraiseuses 5 axes
3 translations x,y,z 2 rotations
pour pièces complexes Commandes numériques
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Types d’opérations de fraisage n
Opération Outil typique Surfaçage Le surfaçage c’est l’usinage d’un plan par une fraise. Fraise à surfacer Plans épaulés C’est l’association perpendiculaires
de
2
plans
Rainure C’est l’association de 3 plans. Le fond est perpendiculaire au deux autres plans.
Poche La poche est délimitée par des surfaces verticales quelconque (cylindre et plan). C’est une forme creuse dans la pièce.
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Fraise coquille
Fraise en bout
Fraise en bout Fraise disque
Fraise en bout
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Types d’opérations de fraisage
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Les outils de fraisage
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Les outils de fraisage
Avantages
Inconvénients
Plaquettes Vitesse de coupe maximale Pas besoin de réaffûter Rayon de coin précis
Coût initial élevé Moins de lèvres Demande plus de puissance et rigidité
Carbure taillé dans la masse Rigidité (contrôle de la déflection latérale) Vitesse de coupe élevée Longue durée de vie
Coût élevé Coûteux à réaffûter Diamètre change après lorsque réaffûter
Acier rapide (HSS) Versatilité Economique Réaffûtage économique
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Diamètre change après lorsque réaffûter Vitesse de coupe limitée Moins rigide
C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\nc_milling.vob C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\Rim-SLC-DMU60T-0.m
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Usinage : les tours Mc : mouvement de rotation pièce Va : mouvement d’avance linéaire de l’outil Tournage avec outil à arête unique
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Usinage : les tours Genres :
Tour Tour Tour Tour Tour
parallèle (d’outilleur) révolver (plusieurs outils, (semi-)automatique) à reproduire : pour surface de révolution à génératrice spéciale verticale : pour pièces volumineuse multibroche
Caractéristiques
Toute surface de révolution Surfaces usinées intérieures/extérieures Filetage et taraudage Capacité variable (passage sur banc – distance entre points) Bonne précision (qualité 6-7 ISO) Machine de production économique
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Usinage : les tours Usinage de formes (a) alésage
(d) chariotage
(e) Défonçage (création d’une gorge)
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© dressage
(b) perçage
(f) copiage
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(g) filetage
Usinage : les tours C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\tournage.avi
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Usinage : les aléseuses Alésage : mise au diamètre précis d'un trou déjà existant Mc Les aléseuses :
Mc : rotation outil Ma : linéaire pièce (outil)
Genres
Horizontales Verticales (à montant fixe ou mobile) Multi-broches
Caractéristiques :
Formes de révolution intérieures Grande dimension Très bonne tolérance dimensionnelle Peut être utilisée en fraiseuse (aléseuse-fraiseuse)
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Ma
Usinage : les aléseuses
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Usinage : les aléseuses
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Usinage – les scies Les scies
Outil
Mc
Mc : mouvement linéaire, rotation outil Ma : mouvement linéaire, quelconque pièce/outil
Genres
Ma
À ruban Alternatives Circulaires
Caractéristiques
Mc
Machine simple, pas chère Pour toutes surfaces réglées Usinage intérieur Æ soudage ruban Précision moyenne (qualité 10-20 ISO)
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Pièce
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Outil Ma
Pièce
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Usinage – les scies
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Usinage – les scies
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Usinage – les brocheuses Les brocheuses Mc : linéaire outil Ma :
Brochage intérieur Outil
Mc
Pièce
Brochage extérieur Mc
Outil Pièce
Genres : Verticales Horizontales
Caractéristiques :
Usinage ébauche-finition en une seule fois Outil très cher, sauf lorsque la broche est standard (clavettes, etc) Très bonne productivité Pour grandes séries Mouvement hydraulique Bonne qualité Machine simple
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Usinage – les brocheuses
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Usinage – les brocheuses verticales
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Usinage – les broches
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Usinage – les brocheuses
Formes obtenues par brochage intérieur
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Formes obtenues par brochage extérieur
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La rectification plane C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\meulage.VOB
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Les ponceuses à disque et à ruban
http://www2.cslaval.qc.ca/star/IMG/mov/842-h.mov
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Usinage : la découpe laser La découpe laser : laser avançant parallèlement à la surface usinée Genres : trajectoire laser 2D et 3D C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\hpmavi.mpg
2D 3D
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Usinage : la découpe laser Caractéristiques :
Très grande productivité : vitesse d’avance jusqu’à 15 m/min Épaisseur de découpe jusqu’à 25 mm (puissance de 4 kW environ) Pour tôles de très grande dimension Découpe de tubes à section carré et cylindrique IT de environ 0.2 mm pour une tôle mince
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Usinage – les machines-outils Conclusion : Grand nombre de types de M.O. Pour un type donné, les caractéristiques suivantes sont variables :
Puissance Vitesse de coupe, avance Capacité dimensionnelle Précision géométrique et dimensionnelle Productivité Coût d’achat Coût d’exploitation
Le nombre de facteurs intervenant dans le choix d’une M.O. est très élevé
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