Faculté des Sciences et Technologies
Licence de Technologie et Mécanique 2004 2005
FABRICATION MECANIQUE Année 2004-2005 Philippe DEPEYRE fabrication mécanique La coupe des métaux Page 2 Licence et Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
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Chapite !
Usinage par enlèvement de matière Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
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"o##aie .1. Généralité sur l’usinage............ l’usinage............................................ .............................................................. ............................................................ ...............................5 .5 .2. Les machines.............. machines............................................ ............................................................ ............................................................ ...............................................5 .................5 .2.1. Le fraisage................... fraisage........................................................................................................................................6 .....................................................................................................................6 .2.2. Le perçage............................................ perçage........................................................................................................................................8 ............................................................................................8 .2.3. Le tournage....................................................... tournage......................................................................................................................................8 ...............................................................................8
.3. Les matériaux des outils................... outils................................................. ............................................................ .....................................................1 .......................11 1 .3.1. Matériaux.............................................. Matériaux.......................................................................................................................................1 .........................................................................................11 1 .3.2. Choix du matériaux des plaquettes..................................................................................................13 plaquettes..................................................................................................13
.4. Contrôle de la position de la pièce par rapport l’outil...................................................14 l’outil...................................................14 .4.1. Les moens de !ontr"le...................................................................................................................14 .4.2. #éférentiels............... #éférentiels....................................................................................................................................1 .....................................................................................................................14 4
.5. La !ormation des copeaux............ copeaux.......................................... ............................................................ .........................................................15 ...........................15 .$.1. %énéralité dans le !as du tournage..................................................................................................1$ .$.2. Les différents tpes de !opeaux......................................................................................................16 .$.3. &'olution du !opeau en fon!tion de (!..........................................................................................16 (!..........................................................................................16
.$.4. &'olution du !opeau en fon!tion de sa se!tion...............................................................................1) .$.$. *ngles d+outil........................................................................... d+outil.................................................................................................................................18 ......................................................18
.". #sure des outils..................... outils................................................... ............................................................ ............................................................ ...................................2$ .....2$ .6.1. ,hénom-nes d+usure.......................................................................................................................2 d+usure.......................................................................................................................2 .6.2. Manifestation de l+usure..................................................... l+usure..................................................................................................................21 .............................................................21 .6.3. /urée de 'ie.................................................................................. 'ie...................................................................................................................................21 .................................................21
.%. Conditions de coupe................ coupe.............................................. ............................................................ ............................................................ .................................23 ...23 .).1. Les param-tres de !oupe............................................................................ !oupe.................................................................................................................23 .....................................23 .).2. Choix des param-tre param-tress de !oupe................................................................................ !oupe.......................................................................................................24 .......................24 .).3. 0nfluen!e des !onditions de !oupe sur la rugosité................................................................... rugosité...........................................................................24 ........24 .).4. ptimisation des !onditions de !oupe............................................................................... !oupe.............................................................................................2$ ..............2$ Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
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.1. Gnralit s!r l"!sinage L$u%inage pa enl&'e#ent de #ati&e e%t le #o(en le plu% )ia*le pou o*teni de% pi&ce% de péci%ion+ , pati de pi&ce% #oulée%+ etudée% ou )ogée%. Le pocédé e%t+ pa conte+ co/teu #achine+ outil%+ ho##e% quali)ié%1 et elati'e#ent lent. C$e%t pouquoi on e%%a(e d$o*teni #aintenant de% pi&ce% de #oulage ne néce%%itant pa% d$u%inage. Cela e%t po%%i*le a'ec le pla%tique ou le a#ac n+ Al+ Mg1+ #ai% le% qualité% technique% 3 é%i%tance , la chaleu ou li#ite éla%tique %ont encoe loin d$égale celle% de l$acie ou de% alliage% d$alu#iniu#. Actuelle#ent pa#i tou% Actuelle#ent tou% le% ae% de echeche echeche en )a*ication+ )a*ication+ on peut en cite deu deu 3 l$6 ou u%inage , gande 'ite%%e1 et le% #achine% , ae% paall&le% qui o))ent une gande #o*ilité de la t7te d$u%inage. • A'ec le ta'ail ta'ail , gande 'ite%%e+ la #achine-outil #achine-outil pa%%e pa%%e , la 'ite%%e %upéieue. La pi&ce u%inée pa 6 e%t d8une péci%ion %upéieue. Tout d8a*od+ le% e))ot% de coupe %ont éduit%. Donc+ la pi&ce %u*it #oin% de dé)o#ation. En%uite+ le% caloie% %ont di%%ipée% dan% le% copeau a'ant d8a'oi le te#p% de pénéte dan% la pi&ce. Moin% %ollicitée en te#péatue+ la pi&ce con%e'e %a %ta*ilité di#en%ionnelle oiginelle. L8état de %u)ace de la pi&ce , u%ine e%t a#élioé pa l8écoule#ent pla%tique du #atéiau dan% la 9one de ci%aille#ent. L8aug#entation du dé*it de% copeau autoi%e une #eilleue poducti'ité+ qui peut 7te #ultipliée pa un )acteu de : , !0. En)in+ l86 autoi%e l8u%inage de pi&ce% qu8il était i#po%%i*le d8u%ine aupaa'ant a'ec le% #o(en% con'entionnel% co##e le% 'oile% #ince% en aéonautique+ pa ee#ple1. • Ap&% a'oi dé'eloppé dé'eloppé l8u%inage l8u%inage , gande gande 'ite%%e 61+ 61+ le% indu%tiel% indu%tiel% %e concentent concentent au;oud8hui au;oud8hui %u le ta'ail , gande 'ite%%e. A'ec l8appaition l8appaition de l86 l86++ le %ecteu de la la #achine-outil #achine-outil a touné une une page de de %on hi%toie et enta#é une ié'e%i*le é'olution. Le% pi&ce% %ontne dé%o#ai% u%inée% apide#ent+ tou;ou% coi%%ante. "eule#ent+ l8u%inage epé%ente que !5t&% < du te#p% du a'ec c(cleune totalpéci%ion de poduction. Change#ent d8outil%+ ache#ine#ent de la pi&ce+ po%itionne#ent *oche=outil+ é'acuation de la pi&ce+ etc. Pou une pe)o#ance #ai#ale+ le cente d8u%inage doit pende en co#pte+ non %eule#ent le te#p% d8u%inage pope#ent dit te#p% copeau1+ #ai% égale#ent - et %utout - le te#p% ho% u%inage+ qui epé%ente , lui %eul le% >5 < e%tant% du te#p% du c(cle total de poduction. Au;oud8hui+ l86 a lai%%é la place au ta'ail , gande 'ite%%e dan% la li%te de% pioité% de% con%tucteu% de #achine%outil%.
.#. $es ma%&ines Le% #achine% %ont cla%%é% en deu catégoie% 3 Fraisage 3 L$outil toune+ la pi&ce %e déplace pa appot , l$outil. Cela pe#et de éali%e de% )o#e% plane%+ de% #oule%? T'!rnage 3 La pi&ce toune+ l$outil %e déplace pa appot , la pi&ce 3 pou éali%e de% pi&ce% de é'olution. @ien entendu+ de% indu%tiel% )a*iquent de% tou%+ o le% outil% peu'ent toune+ ou de% cente de )ai%age o le% pi&ce% peu'ent 7te entaBné% en otation? ce %ont de% #achine% h(*ide%+ #ite%+ ou #achine #ulti-ae. Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page ( .#.1. $e (raisage Dan% le ca% du )ai%age 3 l$outil toune+ la pi&ce %e déplace. Le% cente de )ai%age co#potent généale#ent : ae% que l$ont peut co##ande indi'iduelle#ent pou )aie de% )o#e% co#plee 3 hélice%?1 et un plateau tounant pou pé%ente toute% le% )ace% de la pi&ce de'ant la *oche. n peut au%%i i#agine de #onte l$outil au *out un *a% de o*ot. 6oi ee#ple ci-conte. L$outil toune+ la pi&ce %e déplace pa appot , l$outil. Cela pe#et de éali%e de% )o#e% plane%+ de% #oule%? %inage en oulant %inage en *out %inage #ite .2.1.1. Fraiseuses Cente de )ai%age , ae 'etical. n 'oit le changeu d$outil %u la gauche. Cente de )ai%age 5 ae% ille#in. La *oche peut pi'ote autou de l$ae et de l$ae Y. Dou*le t7te de )ai%age pou u%ine le% #aquette% de 'oitue en é%ine Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page ) Fai%eu%e gande capacité %u potique Fai%eu%e , *oche hoi9ontal )ai%age a'ec un *a% de o*ot .2.1.2. Les outils de fraisage Fai%e deu taille% AR" %inage% de plan%. La )ai%e e%t en AR". Cette )ai%e+ une de% plu% couante+ e%t e#placée pa de% )ai%e% ca*ue. Fai%e deu taille% , plaquette% appotée% Fai%e ca*ue+ de dé)onGage. Cette )ai%e pe#et de% é*auche% apide%+ #ai% ne pe#et pa% de plonge dan% la #ati&e pa% de H coupe au cente I1 Fai%e : taille% Fai%e pou u%ine le% ainue. : plan% %ont u%iné% dan% une %eule pa%%e. Fai%e , %u)ace Fai%e ca*ue , %u)ace pou u%ine de% gand% plan%. Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page * Fai%e conique de )o#e Fai%e de )o#e pou u%ine de% ainue de queue d$aonde.
.#.#. $e per)age Le peGage e%t une )o#e de )ai%age a'ec une caactéi%tique paticuli&e 3 l$outil doit plonge dan% la #ati&e. Jl )aut qu$ile%t %oit coupe au cente 9one ou la decouleu coupe e%t Le )oet le plu% donc couant encapa*le AR"+ il de peut 7te e'7tu d$une couche de'ite%%e ca*ue o1+nulle1. #ai% il ei%te de% )ai%e% , pece+ l$a7te de coupe étant )o#ée de deu plaquette %e che'auchant au cente+ a)in de pou'oi coupe le cente du tou.
.#.*. $e t'!rnage La pi&ce toune+ l$outil %e déplace pa appot , la pi&ce K Cette opéation pe#et de éali%e de% pi&ce% de é'olution. .2.3.1. Les machines de tournage Tou con'entionnel c on'entionnel Détail du tou con'entionel 3 on 'oit la *oche , gauche et le tainad %u lequel e%t #onté l$outil. Tou , co##ande nu#éique Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page + Tou de gande capacité .2.3.2. Les outils de tournage n choi%it la )o#e de l$outil en )onction de l$opéation , é))ectue é*auche ou )inition1 et de la )o#e de la pi&ce , éali%e.
.#.*.#.1.O!tils AR+ O!til N'rme +il&'!ette '!tils AR+ util , de%%e d$angle FE :4 util couteau FE :: util , )ilete
FE :N util , %aigne FE :O util , chaiote FE :2 util pelle FE : Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page # ##$%2##& util , etouche FE :5 util , alé%e - de%%e Foet Alé%oi
util , cha#*e util , )ilete intéieu .#.*.#.#.O!til %ar,!re Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2 Plaquette% ca*ue
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.*. $es matria!- des '!tils .*.1. Matria!.3.1.1. ARS Le% outil% AR" Acie Rapide% "upéieu%1 %ont éla*oé% , pati d$un acie )ai*le#e )ai*le#ent nt allié %u*i%%ant un taite#ent the#ique. the#ique. Jl e%t tou;ou% utili%é pou cetain% t(pe% d$outil% co##e le% )oet%+ ou le% outil% néce%%itant un angle de tanchant t&% )ai*le. Jl% ne pe#ettent pa% une 'ite%%e de coupe éle'ée ca un échau))e#ent top i#potant éli#ine la te#pe de l$outil+ et cée donc un e))onde#ent apide de l$a7te de coupe.
Fa*ication en coquille ou pa #étallugie de% poude% Co#po%ition3 pa 3 0+Ocoulée < de Ca*one #ini#u# 4 < de Cho#e en'ion Tung%t&ne+ Moli*d&ne+ 6anadiu# Co*alt pou le% plu% du%. Dueté 3 de : , c .3.1.2. Carbures Le outil% ca*ue% %ont le% plu% utili%é% actuelle#ent. Jl en ei%te de toute% )o#e% pou chaque t(pe de #atéiau et pou chaque t(pe d$u%inage. Jl% %e pé%entent %ou% la )o#e d$une plaquette que l$on 'ient )ie %u un pote outil. Le e#place#ent de la plaquette e%t donc t&% apide. Jl% %ont %ou'ent e'7tu% d$un ca*ue plu% du. n o*tient ain%i une plaquette dont le no(au e%t tenace et dont la %u)ace etéieue e%t t&% due. Fa*ication 3 pa )ittage de poude+ pui% e'7te#ent Co#po%ition 3 o(au en ca*ue de tung%t&ne TQ de )u%ion 200Q1 u en ca*ue de titane :!00Q1+ ou tantale :O>0Q1 ou #o*iu# :500Q1 Liant 3 co*alt 3 le plu% couant ou nicel. Re'7te#ent en o(de d$alu#iniu# céa#ique appelée coindon 3 Al 2:1 !ret Dia#ant%
AR" Tna%it Ca*ue% Ce#et% Céa#ique% itue% de *oe Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page 2 .3.1.3. Cermets Ce no# 'ient de céa#ique-#étal ca il epé%ente le% ca*ue% a(ant de% paticule% de Titane+ de ca*onitue de Titane ou de nitue de Titane. Ce% outil% doi'ent 7te allié% , du ca*ue de Moli*d&ne pou aug#ente leu ténacité. Jl% %ont utili%é% pou de% gande% 'ite%%e% de coupe a%%ociée% , de )ai*le% a'ance%+ donc pou de la )inition. Le #atéiau étant )agile+ il ne )aut pa% d$inteuption de coupe plan de ;oint?1. .3.1.4. Céramiques Ce %ont+ pou le% outil% de coupe+ le% o(de% et le% nitue% 3 o(de d$alu#iniu# et nitue de %iliciu#. Le% céa#ique% ont une gande dueté donc une )ai*le ténacité1 a'ec une gande %ta*ilité , haute te#péatue et aucune éaction a'ec la #ati&e u%inée. Le% céa#ique% pe#ettent un gand dé*it de #ati&e+ #ai% néce%%itent une gande %ta*ilité de la #achine+ un %tict e%pect de% condition% de coupe et une #éthode d$u%inage adaptée appoche de l$outil1. .3.1.. !itrure de "ore Cubique #C"!$ Le C@ o))e une t&% gande dueté+ c$e%t le #atéiau le plu% du ap&% le dia#ant. Jl co#pote
l$a'antage pa appot au dia#ant de ne pa% %$o(de , haute te#péatue. Jl e%t au%%i utili%é pou )aie de% #eule% de ecti)ication+ pou u%ine le% pi&ce% due%? "on utili%ation equiet • ne #achine %ta*le • ne gande igidité de la pi&ce et du pote pi&ce • n ao%age .3.1.%. &iamant L$utili%ation du dia#ant e%t )ote#ent épandu co##e con%tituant de% #eule%+ ou de% gain% de éa))/tage de% #eule%. Jl a un )ai*le coe))icient de )otte#ent ce qui li#ite l$appaition d$a7te appotée donc peut d$enca%%age1. Pa conte+ %on éno#e incon'énient é%ide dan% %a non-%ta*ilité , haute te#péatue. n dia#ant %ou#i% , une te#péatue de plu% de 50 Q %e tan%)o#e en un 'ulgaie #oceau de gaphite? n ne peut donc pa% l$utili%e pou le% #atéiau )eeu. Pa conte+ il con'ient au #atéiau non )eeu %$u%inant , *a%e te#péatue 3 alliage d$alu#iniu#+ de cui'e+ de #agné%iu#+ é%ine% the#oduci%%a*le%? Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page ' Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##& .*.#. C&'i- d! matria!- des pla/!ettes 01 01 0# 0* 02 03 M1 M# M* M2 41 41
4# 4* T'!rnage Fraisage 0er)age Doc. "and'ic-Coo# "and'ic-Coo#ant ant
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.2. C'ntr5le de la p'siti'n de la piè%e par rapp'rt 6 l"'!til .2.1. $es m'7ens de %'ntr5le Le #o(en le plu% %i#ple e%t le 'enie 3 ta#*ou gadué %u lequel on lit le% déplace#ent% de l$outil. C$e%t l$opéateu qui contSle la po%ition de l$outil+ et qui a7te l$a'ance de l$outil lo%que la po%ition e%t atteinte. Ce% #achine% %$appelle le% ma%&ines %'nventi'nnelles. Le% pi&ce% )a*iquée% %ont li#ité% , de% )o#e% %i#ple. Ce% #achine% %ont de plu% en plu% ae dan% l$indu%tie+ ca elle% %ont peu poducti'e%. n le% tou'e dan% le% atelie% de épaation. La #achine la plu% couante e%t la ma%&ine 6 %'mmande n!mri/!e. n codeu pe#et de connaBte la po%ition de l$outil+ et une *oucle d$a%%e'i%%e#ent pe#et de contSle l$ali#entation de% #oteu% d$a'ance pou atteinde la po%ition dé%iée. Ce% #achine% néce%%ite donc une poga##ation pou 7te #i%e en oeu'e+ #ai% la poga##ation de'ient de plu% en plu% tan%paente gce au logiciel% de FA )a*ication a%%i%tée pa odinateu1 qui gén&ent le poga##e , pati du )ichie CA de la pi&ce+ ou gce , une nou'elle généation de #achine dite% H pa appenti%%age I.
.2.#. R(rentiels U Y Le% #achine% étant diigée% pa un poga##e+ il e%t i#potant d$a'oi une dé)inition co##une de% é)éence% et de% ae%. $"a-e 8 e%t tou;ou% l$ae tounant. U doit éloigne la pi&ce de l$outil 3 • l$ae de otation de l$outil en )ai%age • l$ae de otation de la pi&ce #andin1 en tounage $"a-e 9 e%t l$ae du plu% gand déplace#ent $"a-e : )o#e un ep&e diect a'ec et Remar/!es 3 • En tounage l$ae Y n$ei%te pa%. Deu déplace#ent %u))i%ent , )aie toute% le% pi&ce% , une é'olution. • Le% ae% %upplé#entaie% et de#i% ae%. Tou% déplace#ent analogique e%t appelé a-e. C$e%t , die que la po%ition elati'e ente la pi&ce et l$outil doit pou'oi 'aie de )aGon continue outil tounant %u un tou+ plateau tounant a%%e'i ?1 Le% #ou'e#ent% incé#entau %ont appelé% de#i-ae plateau tounant gadué tou% le% degé%1. Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
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.3. $a ('rmati'n des %'pea!.3.1. Gnralit dans le %as d! t'!rnage. t '!rnage. Lo% de la coupe+ l$outil 'ient %épae le #étal en deu. La )acilité de la coupe+ donc l$u%ue et la pui%%ance néce%%aie+ dépend d$une %éie de paa#&te% 3 le% #atéiau en pé%ence+ le% angle% de l$outil+ la 'ite%%e de coupe la %ection du copeau. Pou tou'e l$in)luence de% di))éent% paa#&te% %u l$u%ue de% outil%+ Mon%ieu Ta(lo a u%iné de% ilo#&te% de *ae d$acie. ou% 'eon% %e% théoie% plu% loin dan% le cou%. Etude dan% le ca% du tounage. Lo% de la %épaation de la #ati&e+ le copeau gli%%e %u la (a%e de %'!pe de l$outil. Jl ( a une )ote dé)o#ation pla%tique que l$on peut o*%e'e dan% le plan P+ paall&le , l$ae de otation de P la pi&ce+ et pa%%ant pa le #ilieu du copeau. util
Copeau )ig. ! Copeau util Pi&ce "u)ace u%inée "u)ace *ute 6ue dan% la plan P de la )ig. ! n o*%e'e+ en )ai%ant une coupe et une attaque chi#ique+ le gli%%e#ent pla%tique de% )ilet% qui %ont paall&le% eu+ ain%ion que la )o#ation de 'ague% 3 le )e%tonnage. En a))inantente l$o*%e'ation+ peut déco#po%e la )o#ation du copeau en plu%ieu% 9one%. "épaation du #étal li%%e#ent pla%tique li%%e#ent %u la )ace de coupe li%%e#ent %u la )ace de dépouille Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page ( .3.#. $es di((rents t7pes de %'pea!ne no#e ei%te pou cla%%i)ie le% copeau o*tenu% en u%inage FE 5051. ! 3 copeau u*an 2 3 copeau tu*ulaie : 3 copeau en %piale 4 3 copeau hélicoVdal en ondelle 5 3 copeau hélicoVdal conique 3 copeau élé#entaie O 3 copeau aiguille > 3 copeau en ac !! 3 Long 2! 3 Long :2 3 plat 4! 3 Long 5! 3 Long ! 3 Enche'été !2 3 Cout 22 3 Cout :2 3 Conique 42 3 Cout 52 3 Cout 2 3 détaché !:3 Enche'été 2:3 Enche'été 4:3 Enche'été 5:3 Enche'été
.3.*. Ev'l!ti'n d! %'pea! en ('n%ti'n de ;% La 'ite%%e de coupe in)lue )ote#ent %u la )o#ation du copeau. ne 'ite%%e de coupe top )ai*le entaine un copeau collant ou a7te appotée1. ne 'ite%%e top gande déclanche une u%ue accéléée de l$outil. Copeau collant Copeau ) 6c W 5 #=#in 6c W 200 #=#in Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page ) .3.2. Ev'l!ti'n d! %'pea! en ('n%ti'n de sa se%ti'n
La )o#e du copeau in)lue %u l$u%inage. En e))et un copeau )ilant i%que d$a*B#e la %u)ace u%ine+ et %ea di))icile , é'acue 'e% le% *ac% , copeau. Pou chaque )o#e d$outil+ on peut éta*li un diaga##e qui donne la )o#e du copeau en )onction de la 'ite%%e d$a'ance et de la po)ondeu de pa%%e. La 9one intée%%ante %e %itue au cente )o#e de chau%%ette1. Lo% de l$utili%ation d$un nou'el outil+ il e%t i#potant de %e epote au %péci)ication% du )a*icant de l$outil. Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page * .3.3. Angles d"'!til Le% angle% d$outil% %ont dé)ini% dan% deu é)éence% 3 Ré)éence outil en #ain 3 qui e%t utile pou la )a*ication de l$outil et %on a))/tage X Ré)éence outil en ta'ail 3 qui dé)init le% angle% de l$outil en )onction d$un ep&e lié , l$oientation du 'ecteu 'ite%%e de coupe et 'ite%%e d$a'ance X ...1. 'éométrie de l(outil ...2. &éfinition des )lans de l(outil .3.3.#.1.0lan .3.3.#.1.0la n d"'!til en main P 3 plan contenant la )ace d$appui de l$outil. P% 3 plan tangent , l$a7te et pependiculaie , P Po 3 plan contenant la 'ite%%e de coupe théoique 6c au point de l$a7te et pependiculaie , P et pependiculaie , P% attention Po e%t incliné pa appot , 6)1. Pn 3 plan pependiculaie , Po et no#al , l$a7te. P) 3 plan pependiculaie , P et paall&le , la 'ite%%e d$a'ance 6). Pp 3 plan pependiculaie , P et , P) cela donne une %ection de l$outil pependiculaie au cop% de l$outil1 Ce% plan% pe#ettent de dé)ini de% %(%t&#e% d$angle% en gadant tou;ou% le% déno#ination% de *a%e 3 α 3 angle de dépouille pincipal β 3 angle de taillant γ 3 angle de coupe ψ 3 angle de diection co#plé#entaie de l$a7te 6u% dan% le plan Po 3 ce% angle% de'iennent α0+ β0 +γ0 ? Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page + .3.3.#.#.0lan d"'!til en travail .3.3.#.#.0lan Le% angle% en ta'ail pennent en co#pte la 'ite%%e de coupe e))ecti'e 3 co#po%ition de 6c et 6). Le% angle% et le% plan% %ont en%uite dé)ini% de la #7#e )aGon en a;outant un indice H e I au angle%. Pe 3 plan pependiculaie , la é%ultante de la 'ite%%e de coupe . Poe 3 plan contenant la é%ultante de la 'ite%%e de coupe au point de l$a7te et pependiculaie , Pe. Pne 3 plan pependiculaie , Poe et no#al , l$a7te. P%e 3 plan tangent , l$a7te et pependiculaie , Pe P)e 3 plan pependiculaie , Pe et paall&le , la 'ite%%e d$a'ance 6). .3.3.#.*.Angles d"'!til en main Face de coupe ψ Po Section vue dans Section vue dans Pn γo βo αo αn γn βn λ% Pn Face de dépouille
Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page 2# .3.3.#.2. $es di((rents s7stèmes de mes!re des angles "(%t&#e ! 3 dan% un plan de %ection othogonal 3 Po ou Poe1 "(%t&#e 2 3 dan% un plan de %ection no#al , l$a7te 3 Pn ou Pne1 "(%t&#e : 3 angle% latéau 'e% l$ai&e 3 dan% le plan P) et dan% le plan Pp il% %ont othogonau othogonau l$un pa appot , l$aute1. "(%t&#e 4 3 angle% d$a))utage.
. Cv $'g ; $'g T
T nCvV = a'ec C' et con%tant. La duée den 'ie e%t donnée pou une u%ue 6@Z W 0.: ## Re#aque3 HnI négati).
Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page 2' .%.3.2. Autres modles Mod&le de il*et !N501 ou Ta(lo généali%é1 Jl pend en co#pte l$in)luence de l$a'ance et de la po)ondeu de pa%%e 3 Mod&le de [onen*eg !N>1 ..1=+ Jl donne une 'ite%%e )inie pou une duée de 'ie nulle 3 nVCKT ..
VasCvT ... ...=
nyx
Mod&le Depieeu !NN1 Mod&le de t&%[\ning poche]de% é%ultat% epéi#entau epéi#en tau #ai% néce%%itant de% #o(en% de calcul% i#potant% 3
eT −−− eT −−−=
λμγδγαasV
.@. C'nditi'ns de %'!pe
[email protected]. $es paramètres de %'!pe T'!rnage %(#*ole Dé%ignation nité Calcul 6c La 'ite%%e de coupe #=#in J#po%é pa le )a*icant d$outil la 'ite%%e de *oche t%=#in
1 Vc DN π
= ) l$a'ance pa tou ##=t% Fonction de la ugo%ité dé%iée+ du copeau #ini a la po)ondeu de pa%%e adiale ## !=: de la lageu de la plaquette #ai. Fonction du diaga##e *i%e copeau h# Epai%%eu #o(enne du copeau ## D Dia#&te u%iné T le te#p% de coupe #in
fN T = l Fraisage %(#*ole Dé%ignation nité Calcul 6c La 'ite%%e de coupe
#=#in J#po%é pa le )a*icant d$outil 6)
6ite%%e d$a'ance pou le )ai%age ##=#in Vf = f 5 n 5 N la 'ite%%e de *oche t%=#in
1 Vc DN π
= ) l$a'ance pa dent ##=dent% Fonction de la ugo%ité dé%iée+ du copeau #ini n o#*e de dent% %u la )ai%e a la po)ondeu de pa%%e adiale ## !=: de la lageu de la plaquette #ai. Fonction du diaga##e *i%e copeau h# Epai%%eu #o(enne du copeau ## D Dia#&te u%iné tc le te#p% de coupe #in
fnN T = l Licence de Te Technologie chnologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page 2$ .@.#. C&'i- des paramètres de %'!pe Lo%que l$on )ait un u%inage unitaie+ il n$e%t pa% néce%%aie d$opti#i%e le% condition% de coupe. n %e contente alo% de choi%i le% condition% pou que l$u%inage %e pa%%e *ien. Lo% que l$on )ait une %éie de pi&ce%+ il de'ient intée%%ant d$e%%a(e d$opti#i%e d$opti#i%e un de% paa#&te% 'oi chapite% %ui'ant%1. Diaga##e *i%e copeau Choi de a Rugo%ité dé%iée Choi de ) Fa*icant d$outil ou 6eco Choi de 6c
.@.*. In(l!en%e des %'nditi'ns de %'!pe s!r la r!g'sit L$état de %u)ace dépend de • la co#*inai%on 3 a'ance-a(on de *ec. • la %ta*ilité de la #achine+ 'i*ation+ 'aiation the#ique • la qualité de la coupe 3 pé%ence de lu*i)iant+ d$une a7te appotée? ..3.1. Rgles générales n peut a#élioe l$état de %u)ace pa de% choi de 'ite%%e% de coupe plu% éle'ée% et pa de% angle% de coupe po%iti)% En ca% de i%que de 'i*ation+ choi%i un a(on de *ec plu% petit. Le% nuance% e'7tue% donnent de #eilleu% état% de %u)ace que le% non e'7tu%. ..3.2. aleur théorique de la rugosité 18maxrfR rfR= a'ec R#a en μ# n peut calcule la ugo%ité en tounage a'ec le% )o#ule% 3 18max
r Ra f
18. 3.8 = et R#a ) Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique La coupe des métaux Page 2&
[email protected]. Optimisati'n des %'nditi'ns L$opti#i%ation de% condition% de coupe peutde %e %'!pe )aie %ui'ant di))éent% cit&e% 3 • Co/t • Te#p% d$u%inage • %ue #ini#ale • ^ualité #ai#ale? ..4.1. )timisation )our a5oir un co6t minimum
[email protected]'t de l"!sinage d"!ne piè%e ne pe#i&e appoche pe#et de calcule le co/t d$une pi&ce )ai%ant patie d$une %éie. otation% 3 • Pa W co/t #ontage et églage pou une pi&ce • tc W te#p% d$u%inage pou une pi&ce • P# W co/t #achine plu% opéateu pa #inute% • Po W co/t d$une a7te de coupe et de change#ent d$outil • T W duée de 'ie de l$outil TtcPoPmtcPaCp++=.
[email protected].#.Ca
[email protected].#.Cal%!l l%!l de 0' Le co/t d$une a7te de coupe pend en co#pte le )ait qu$il ( a plu%ieu% a7te% pa plaquette%. • Ppl W pi d$achat d$une plaquette • a W no#*e d$a7te pa plaquette • Ppo W pi du pote outil • p W no#*e d$a7te de coupe qui peu'ent 7te #onté %u le pote outil a'ant change#ent PmTvbNpPpoNaPplPo plPo.87). .87).++= • T'* W te#p% de change#ent d$outil et de églage. PmTvbNpPpoNaP VcsDlNsltc.1... .1...π== D$o Te#p% de coupe 3 VcsDlNsltc
VcsDlVcasCvPoPmVcsDlPaCt nyx nyx.1........1..ππ++= Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##& de d$idée de pi 3 T'* W !#in en é*auche et : #in en )inition Ppl W 4+5_ K Ppo W :5_ K p W 400 K P# W 0_=h Cou*e pou % con%tant CtW)613 !0 !0+002 !0+004 !0+00 00> !0+0! !0+0!2 !0+0!4 !0+0! !0+0!> 0 200 400 00 >00 !000 !0+ plaquette ca*ue 3 n W -4+ ( W 0+ W -2.4+ C' W 5.25 !0 !2
fabrication mécanique La coupe des métaux Page 2(
[email protected].*.Cal%!l d! %'t %'n'mi/!e en (aisant varier ; Le co/t #ini#u# e%t donné pou le point , tangente hoi9ontale 3 dCt=d6cW0 ..1+−= et PmPonT eco eco1+−= 3 équation 1 D$o 3 nyxecoasCvPmPonV ..1
[email protected]%!l d! %'t %'n'mi/!e en (aisant varier s Le co/t #ini peut 7te calculé en )ai%ant 'aie H % I 3 il )aut alo% cheche 3 dCt=d%W0
..1+−= et PmPoxT eeco co1+−= 3 équation 2 D$o 3 nyxsecoasCvPmPoxV ..1 Le point de #oinde co/t doit donc e%pecte 6 et % écono#ique. Cela e'ient , annule le% deu =⇔== . cette condition ne peut pa% 7te e%pectée pui%que et n déi'ée% 3 nxdsdCtdVdCt =⇔== %ont de% con%tante% de l$outil a'ec $−≈n et 41−≈ x. ..4.2. )timisation )our a5oir un tem)s de )roduction minimum TuTTvbTuTrTt .++= a'ec Tt 3 te#p% de poduction pa pi&ce T 3 te#p% de #ontage dé#ontage pa pi&ce T'* 3 te#p% de change#ent de plaquette Tu 3 te#p% d$u%inage 111..1++++=nyxvvbVasCDLTsVDLTrTt ππ ππ ..1max+−= et
[email protected].#.1.0r'd!%ti'n ma-i en (aisant varier ; =dVdTt d$o nyxvbiasCvTnV ..1 vbecoTnT 1 1+−=3 équation 3 ..1max+−= et
[email protected].#.#.0r'd!%ti'n ma-i en (aisant varier s =dsdTt d$o nyxvbiasCvTxV ..1 vbecoTxT 1 1+−= 3 équation 4 ca*ue 3 n W -4+ ( W 0+ W -2.4+ C' W 5.25 !0 !2 R%apit!lati( v D (s plaquette ca*ue Licence de Technologie Technologie et Mécanique Université de la Réunion ! " 2##$%2##&
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page
Chapite 2
Mise en p'siti'n des piè%es Gamme d"!sinage Auteu P. DEPEYRE Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page 2 Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page '
"o##aie .1. &tude de l’isostatisme........... l’isostatisme......................................... ............................................................ ............................................................ .....................................5 .......5 .1.1. Mise en position de la pi-!e...................................................................... pi-!e..............................................................................................................$ ........................................$ .1.1.1. ,rin!ipe......................................... ,rin!ipe....................................................................................................................................$ ...........................................................................................$ .1.1.2. &qui'alen!es isostatiques..........................................................................................................$ .1.1.3. #-gles pour !hoisir la mise en position.................................................................................... position.....................................................................................$ .$ .1.2. Maintien en position de la l a pi-!e........................................................................................................) pi-!e........................................................................................................) .1.2.1. Les te!hnologies de maintien en position..................................................................................) .1.3. 9m:olisation te!hnologique...................................................................... te!hnologique............................................................................................................) ......................................) .1.3.1. &xemple 1 ; ?#@*%&........................................................................................................= &xemple 3 ; >?#@ >?#@*%&......................................... *%&.......................................................................................................................= ..............................................................................= &xemple 3 ; >?#@ >?#@*%&......................................... *%&......................................................................................................................1 .............................................................................1 .1.4. Modifi!ation de la pi-!e pour le montage d+usinage......................................................................1 d+usinage......................................................................1
.2. d’usinage.................................... .............................................................. .............................................................. ............................................1 ..............11 1 .2.1.Gamme *nalse d’usinage...... d+un dessin de définition................................................................ définition...................................................................................................11 ...................................11 .2.2. ,hase et sousphase.........................................................................................................................11 sousphase.........................................................................................................................11
.2.3. Choix d+un outil............................................................................................................ outil.............................................................................................................................12 .................12 .2.4. &xemple ; tournage................................................................ tournage........................................................................................................................12 ........................................................12
.1. Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page $ Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page &
Et!de de l"is'statisme Le #ontage d$u%inage doit e#pli plu%ieu% Sle% 3 • 0'siti'nner toute% le% pi&ce% d$une %éie de la #7#e )aGon+ • Maintenir la pi&ce pendant l$u%inage l$e#p7che de %e déplace+ de )léchi ou de 'i*e1.
.1.1. Mise en p'siti'n de la piè%e n %olide dan% l$e%pace peut %e déplace %ui'ant diection%. L$o*;ecti) du #ontage e%t donc de *loque po%itionne1 po%itionne1 ce% #ou'e#ent% 3 : otation% et : tan%lation%. Repé%entation a'ec de% no#ale% de epéage coe%pondant , de% liai%on% ponctuelle%1.
.1.1.1. 0rin%ipe Pou po%itionne totale#ent un %olide+ • il )aut epéage% élé#entaie% • il )aut que chaque epéage éli#ine un #ou'e#ent "i le no#*e de epéage e%t in)éieu , + le epéage e%t patiel "i le no#*e de epéage e%t %upéieu , + le epéage e%t h(pe%tatique
.1.1.#. $iais'n E/!ivalen%es is'stati/!es 7onctuelle 7lane Linéaire rectiligne 7i5ot glissant 7i5ot Rotule T7pe de s!r(a%e Point Plan Ligne C(linde CSne "ph&e N,r de n'rmales
! : 2 4 5 :
.1.1.*. Règles p'!r %&'isir la mise en p'siti'n La #i%e en po%ition doit )acilite la éali%ation de% cote% du de%%in de dé)inition. Elle doit donc • "$appu(e au #ai#u# %u de% s!r(a%es !sines. • Faie coVncide la #i%e en po%ition de la pi&ce a'ec la %'tati'n d! dessin de d(initi'n 3 cela é'ite le% tan%)et% de cote. • Choi%i de% s!r(a%es s!((isamment grandes pou pou'oi po%itionne coecte#ent la pi&ce • Li#ite le% d('rmati'ns et vi,rati'ns de la pi&ce 3 7te poche de la 9one u%inée. E-emple p'!r limiter les vi,rati'ns H;H ; ;7
H7 Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page ( E-emple de %&'i- de prise de piè%e en ('n%ti'n de la %'tati'n g'mtri/!e CENTRAGE $ONG CENTRAGE COURT Jl )aut éali%e une cocenticité ente le% deu c(linde%+ on pend donc la pi&ce en #o% dou 3 centage long Jl )aut éali%e une pependiculaité ente la )ace et le c(linde u%iné+ on choi%ia donc un appui plan %u la )ace et un centage cout. La é)éence pincipale e%t donnée pa le c(linde H A I qui dé)init l$ae de é'olution. L$appui %u la )ace e%t la é)éence %econdaie+ pou dé)ini la po%ition de la pi&ce le long de l$ae. La é)éence pincipale e%t donnée pa le plan H A I qui dé)init la no#ale au plan. Le centage cout %u le c(linde dé)ini la po%ition de l$ae. Mi%e en po%ition de la pi&ce éelle a'ec %e% dé)aut% "olution technologique "u)ace u%inée Mandin "u)ace u%inée
Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page ) .1.#. Maintien en p'siti'n de la piè%e Pou e#p7che la pi&ce de *ouge lo% de l$u%inage+ il )aut la #ainteni en contact a'ec le% 9one% de #i%e en po%ition. ^uelque% &gle% , e%pecte pou le% #ette en place. • "$oppo%e au )oce% de coupe. • e pa% dé)o#e la pi&ce lo% du %eage. • Adapte le %(%t&#e en )onction )onction de la %éie utili%ation de de *idage% pol('alent% pol('alent% ou ou auto#ati%é%1. auto#ati%é%1.
.1.#.1. $es te%&n'l'gies de maintien en p'siti'n Centri(!ge Ad&ren%e Magntisme Fr'ttement et ',sta%le ('rmati'n Mandin , %eage concentique "u)ace conique Plateau #agnétique% "(%t&#e #écanique+ pneu#atique ou h(daulique Pince% epan%i*le% 6oi le% deu photo% ci-de%%ou%.
.1.*. +7m,'lisati'n te%&n'l'gi/!e ! T(pe de technologie 2 atue de la %u)ace epéée : Fonction de l$élé#ent technologique 4 atue de la %u)ace de contact ! 2 : 4 Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page * 1 JT7pe de te%&n'l'gie App!i (i-e Pi&ce d$appui+ touche?
Touche de pé-locali%ation+ dé-to#peu? Centrage (i-e Centeu+ *oche? Pé-centeu? +7stème 6 serrage Mi%e en po%ition et %eage %(#étique? @ide+ 'éin? +7stème 6 serrage %'n%entri/!e Mandin pince% epan%i*le%? EntaBneu +7stème de rglage Appui églage de #i%eirrversi,le en po%ition? Appui égla*le de %outien +7stème de rglage rversi,le 6i% d$appui égla*le? Anti'i*eu Centrage rversi,le Pied conique? Pied conique+ *oche conique
# JNat!re de la s!r(a%e repre +!r(a%e !sine 1 trait +!r(a%e ,r!te # traits * J F'n%ti'n de l"lment te%&n'l'gi/!e Mise en p'siti'n Maintien en p'siti'n 2 J Nat!re de la s!r(a%e de %'nta%t C'nta%t p'n%t!el C'nta%t s!r(a%i/!e C'nta%t stri 0'inte (i-e 0'inte t'!rnante C'nta%t dgag C!vette ; 0al'nnier Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page + .1.*.1. E-emple 1 K FRAI+AGE C)2 C)! 5` ! 2 : C@E2 C@E! A C@E %ont le% cote% dé)inie% pa le *ueau d$étude C) %ont le% cote% )a*iquée% La pi%e de pi&ce popo%e • une #i%e en po%ition pépondéante %u la )ace in)éieue 3 appui plan • une #i%e en po%ition %econdaie %u le coté 3 linéaie ectiligne Remar/!e 1 K Jl n$( a que 5 appui%. En e))et la po%ition %ui'ant la deni&e diection n$a pa% d$i#potance+ le denie #ou'e#ent e%t *loqué pa adhéence. Remar/!e # K La %u)ace A e%t éali%ée a'ec une )ai%e 2 taille% en tangentant %u la )ace %upéieue de la pi&ce. La cote éali%ée e%t donc C)!. Ce n$e%t pa% la #7#e cote que celle dé)inie pa le *ueau d$étude+ il )auda donc )aie un H tan%)et de cote I c) %ui'ant1.
.1.*.#. E-emple # K TOURNAGE C)2 C)! 2 Touche% Cc)2 Centage cout a'ec appui plan. : Touche% , !20Q Cc)! A C@E2 C@E! A Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page # E-emple * K TOURNAGE Centage long a'ec appui ponctuel A C@E! C@E2 A
.1.2. M'di(i%ati'n de la piè%e p'!r le m'ntage d"!sinage Jl e%t couant de #odi)ie la pi&ce en 'ue de )acilite %on #ontage %u la #achine. /rou de centrage pou po%itionne une conte pointe tounante. Cette #odi)ication #ineue e%t t&% couante pou é'ite au pi&ce% longue% de )léchi lo% de l$u%inage. A A A A Surlongueur '! suré)aisseur 3 il %$agit de a;oute de la #ati&e pou pe#ette la pi%e de pi&ce. La %uépai%%eu e%t enle'ée lo% de% denie% u%inage%. E-emple 1 3 Pou u%ine le dia#&te !hO+ il )aut teni la pi&ce a'ec une conte pointe. Mai% le taaudage M %eait endo##agé. n la allonge+ elle e%t en%uite coupée pa tonGonnage. Pi&ce #odi)iée+ a'ec le centage pou la conte pointe. Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page E-emple # 3 Pou u%ine le% ainue% en étoile d$un oto de po#pe , palette%+ on utili%e une )ai%e deu taille% de dia#&te + en u%inant+ en *out+ %u une co##ande nu#éique.
Pou teni la pi&ce%ea %i#ple#ent il )aut allonge le *ut et )aie deu #éplat% )ig!1. La 9one non )onctionnelle enle'ée en paétau+ %u)aGage. Méplat% pou le%#o%del$étau Fig !
.#. Gamme d"!sinage L bo*;ecti) de la ga##e e%t de dé)ini l$ode de% opéation% d$u%inage et le% di))éente% pi%e% de pi&ce% a%%ociée%. Pi&ce te#inée+ le% %u)ace% d$appui ont été )ai%ée%. Fig 2 Le% containte% %ont no#*eu%e% 3 • tili%ation du pac #achine pé%ent • tili%ation de% outil% pé%ent% • Re%pect de% %péci)ication% du de%%in de dé)inition • Co/t #ini#u# •?
.#.1. Anal7se d"!n dessin de d(initi'n Etudie dan% l$ode 3 • Le no#*e de pi&ce% , éali%e
• La #ati&e • Le% )o#e% glo*ale% de la pi&ce • Tace en ouge le% %u)ace% u%inée% • Anal(%e le% %péci)ication% %péci)ication% %ui'ant %ui'ant le% toi% ae% 3 'aleu% 'aleu% de% JT+ JT+ %péci)ication% géo#étique géo#étique%+ %+ %u)ace% )onctionnell )onctionnelle%. e%. • Choi%i la pi%e de pi&ce pou chaque pha%e
.#.#. 0&ase et s'!sJp&ase Chaque p&ase coe%pond , un po%te d$u%inage donné ne )ai%eu%e+ un tou ? ♦ Le% s'!s p&ases coe%pondent , une %éie d$u%inage %an% dé#onte la pi&ce • Le% 'prati'ns coe%pondent au di))éent% u%inage% Chaque change#ent d$outil. Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page 2 .#.*. C&'i- d"!n '!til Mode de éali%ation Rugo%ité - Ra ^ualité Moulage au %a*le !0 - 25 Moulage cie pedue 0.> - :.2 Moulage %ou% pe%%ion 0.> ] .: MatiGage !. ] 20 )ilage !. ] 20 Fai%age AR" !. ] .: O 0.05 0.0: 0.005 Fai%age ca*ue 0.4 ] !. 0.0! 0.02 0.02 Tounage 0.> ] :.2 0.0! 0.02 0.005 PeGage !. ] .: N ] !2 0.2 0.! 0.! util , alé%e 0.> ] :.2 5]> 0.005 0.0! 0.0!
Alé%oi 0.4 ] :.2 5]> @ochage 0.4 ] :.2 0.002 0.002 ecti)ication 0.2 ] !. 5]O 0.00! 0.00! 0.002 "upe)inition 0.025 ] 0.! 4-5 0.0005 0.00! 0.002
.#.2. E-emple K t'!rnage Anal7se d! dessin La %u)ace A e%t %u)ace de é)éence pou @ et C. Jl )aut donc • %ine ce% %u)ace% dan% la #7#e %ou%-pha%e. • u %e epende %u A pou u%ine @ et C.
Dan% note ca%K il %ea )acile d$u%ine A+ @ et C %an% dé#ontage de pi&ce. Jl n$( a pa% de toléance% paticuli&e#ent paticuli&e#ent %eée%. 3 @ A C D E Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page ' Pha%e 000 "ciage du *ut 3 Dia#&te 40 - Longueu 3 N4 Pha%e !00 Sous-phase 110 Tournage Tournage Mandin en #o% du% E*auche et )inition de E et D util , chaiote de%%e Sous phase 120 Tournage Mandin #o% dou %u E appuie %u D PeGage E*auche et )inition de C+ A et @ util , chaiote de%%e Pha%e 200 Taraudage Manuel Taaud Pha%e :00 Sous phase 200 Fraisage Pi%e en #andin #o% dou %u A et en *utée %u @ PeGage du dia#&te 5 Foet Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre 2 – Mise en position % -amme Page $
Pha%e 3 !20 o# 3 En%e#*le 3 Po#pe
C'ntrat de p&ase Date 3 Pi&ce 3 A*e Machine Tou #anuel Q pg 3 Mati&e C:2E Pote pi&ce Mo% dou Atelie 3 o#*e 50 @ut "P !!0 opéation Condition de coupe Pote pi&ce Q Rep Dé%ignation 6c ) a np Lu* util ContSle !2! T0 T! T2 PeGage E*auche Φ!0 E*auche Φ!> E*auche Φ: Finition Φ!0 Finition Φ!> Finition Φ: 25 :!5 :!5 :!5 440 440 440 0.! 0.4 0.4 0.4 0.! 0.!
0.! !500 :500 :500 200 :500 :500 :050 : 2 ! 0.2 0.2 0.2 ui ui ui ui ui ui ui Foet Φ 5 CMM !2 04 0> CMM !2 04 0> CMM !2 04 0> DCM DCM !! !! 04 04 0> 0> DCM !! 04 0> Pac Pac Pac Pac Mico#. Mico#. Remar/!e +!r %ette sim!lati'n il man/!e les %'tes de (a,ri%ati'n /!i ser'nt d(inies a! %&apitre s!ivant. @ut T1 T T# Licence de Technologie Technologie et Mécanique – Université de la Réunion
fabricatio fabrication Page n mécanique ,hapitre ' % ,otation
Chapite :
COTATION P. DEPEYRE Remerciements Ce polcopié !ait large"ent ré!érence au# ouvrages de S$ %&'(&)* +,(S& de on./ P$ &)T (,S. et de *$C&,S +,(S& de on.$ Bi,li'grap&ie H Montage d$u%inage I R. Pa9ot ed. De%)oge% H Me#o Fo#ulaie ] Fa*ication Mécanique I ] ed. Educali'e H uide patique de la poductique I ] Che'alie - ed. achette H a'ant po;et ] i%o%tati%#e I ] et Rigal ` Ma*oui I] -J"A de L(on H Méthode Liai%on% et #écani%#e% 3 #odéli%ation toléance#ent Luc CE6ALJER Licence de Technologie Technologie et de Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre ' % ,otation fabrication Page 2 Licence de Technologie Technologie et de Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre ' % ,otation fabrication Page '
"o##aie .1. 'ntroduction(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( 'ntroduction((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((4 ((((((((((((((4 .2. )ise en place de la cotation sur le dessin de dé!inition(((((((((((((((((((((((((((((((((4 .3. *olérances(((((((((((((((((( olérances(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((5 (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((5 .3.1. rigine du toléran!ementAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA$ toléran!ementAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA$ .3.2. 0ns!ription des toléran!esAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA$ toléran!esAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA$ .4. +rincipes de tolérancement.(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((5 tolérancement.(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((5 .4.1. ,rin!ipe de l+indépendan!e. B@orme @< &4 $617 0981$.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA$ 0981$.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA$ .4.2. &xigen!e de l+en'eloppe &AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA6 &AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA6 .4.3. &xigen!e du maximum de mati-re MAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA6 .5. *olérances géométri,ues.((((((( géométri,ues.(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((% ((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((% .$.1. &lément de référen!e.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA référen!e.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA) AAAAAAAA) .$.2. >pes de référen!e. référen!e.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA) A) .". Les -ustements(((((((((((((((((((((((((((((((((((((( -ustements((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((/ ((((((((((((((((((((((((((/ .6.1. /éfinitionAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA= /éfinitionAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA= .6.2. Le sst-me d+aDustement 0.9..AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA= .6.3. ,osition.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA= ,osition.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA= .6.4. /imensions nominalesAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA nominalesAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA1 AAAAAA1 .6.$. #eprésentation des é!artsAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA1 é!artsAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA11 1 .6.6. EualitéAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA12 EualitéAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA12 .6.). Les aDustements re!ommandés.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA13 re!ommandés.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA13 .6.8. 0ns!ription sur le dessin.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA14 .6.=. (aleurs standardsAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA14 standardsAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA14
. Chaînes de cotes___________________ cotes______________________________ _______________________ _______________________ _____________15 __15 .1. Condition !onctionnelle((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( !onctionnelle((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((15 (15 .2. Cotes !onctionnelles(((((((((((( !onctionnelles(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((1" (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((1" .3. )éthode des cha0nes de cotes(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((1" .3.1. &xemple 1 ; liaison glissi-re.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA16 glissi-re.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA16 .3.2. &xemple 2 ; liaison pi'ot.AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA18 .4. Critères de choix des conditions !onctionnelles((((((((((((((((((((((((((((((((((((((2$
. Etats de surface______ surface_________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________21 ___21 .1. écomposition en 4 ordres(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((21 .2. rigine des dé!auts.(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((22 dé!auts.(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((22 .3. )esure(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( )esure(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((22 (((((22 .4. Critère d’états de sur!ace((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((23 sur!ace((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((23 .5. péci!ication et choix des états de sur!ace au &.((((((((((((((((((((((((((((((((((((24 .". Choix et éaluation des critères.((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((25 critères.((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((25
. Cotation de fabrication_______ fabrication__________________ _______________________ _______________________ ___________________27 ________27 .1. Les di!!érentes cotes de !a6rication((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((2% .1.1. Cote ma!hine CmAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA CmAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA2) AAAAA2) .1.2. Cote outil ; CoAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA2) .1.3. Cote appareil ; CaAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA28 CaAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA28 .2. Les causes de dispersion(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((27 .3. *rans!ert de cote((((((((((((((((((((((((((((((((((((( cote(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((27 ((((((((((((((((((((((((((27
. Contrat de phase________ phase____________________ _______________________ _______________________ _______________________ ___________30 30 Licence de Technologie Technologie et de Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre ' % ,otation fabrication Page $
C'tati'n des dessins .1. Intr'd!%ti'n
Lo%que l$on conGoit un %(%t&#e+ on e%t a#ené , le di#en%ionne pou e%pecte le% condition% de )onctionne#ent. Jl )aut donc indique le% di#en%ion% de% pi&ce% a)in de le% )a*ique. Le *ut de la cotation e%t de )ouni le% di#en%ion% et )o#e% , e%pecte en )onction de condition% )onctionnelle%.
.#. Mise en pla%e de la %'tati'n s!r le dessin de d(initi'n n indique tou;ou% le% cotes réelles de la pice de%%inée %an% teni co#pte de l$échelle de tacé1. e pa% coupe une ligne de cote pa une ligne d$attache.
.*. Ligne d$attache Ligne de cote Jnte'alle de toléance A F to Ra !.25
!>)O
!0 :0 0.! 0.0! A Licence de Technologie Technologie et de Mécanique – Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre ' % ,otation fabrication Page &
T'lran%es
.*.1. Origine d! t'lran%ement Jl n$e%t pa% po%%i*le en )a*ication d$o*teni une di#en%ion de#andée pa un con%tucteu a'ec une a*%olue péci%ion. Tout au plu% peut-on donne deu *one% ente le%quelle% %e %ituea la di#en%ion )a*iquée.
.*.#. Ins%ripti'n des t'lran%es t 'lran%es n in%cia+ , la %uite de la 'aleu no#inale+ la plage de 'aiation autoi%ée pou cette di#en%ion+ pa ee#ple 3
=82± , %igni)ie que la di#en%ion )a*iquée de'a %e %itue ente NO+> et N>+2 ## n dit que l(inter5alle de tolérance IT1 de cette di#en%ion e%t de 0+4 ## La 5aleur nominale ne corres)ond )as forcément # )as sou5ent $ au milieu de l8inter5alle de tolérance. Toléance#ent %(#étique 3
3$$± Toléance#ent a%(#étique 3 −+0.20.:43−0.4 0$$ Toléance#ent unilatéal 3
18
00.:+
!5#ini
.2. 0rin%ipes de t'lran%ement. "uite , l$é'olution de% no#e% de cotation et de toléance#ent de% pi&ce% #écanique% ce% deni&e% année%+ on utili%e et on enconte de plu% en plu% %u le% plan% de dé)inition une cotation )ai%ant appel3 - au pincipe de l$indépendance+ - au eigence% de l$en'eloppe et du #ai#u# de #ati&e+ - au locali%ation% et au é)éence%.
.2.1. 0rin%ipe de l"indpendan%e. LN'rme NF EJ2 3 #icon. Le% au*e% de tu*ine% %ont #aticée% %an% éu%inage.
.#. N'ti'n de d('rmati'n .#.1. C'!r,e de tra%ti'n La no#e dé)inie un e%%ai de taction %u une épou'ette+ qui pe#et de cactéi%e le #atéiau. tF =σ et LtL LtLΔ=ε énéalité% tF
σ ε Ela%ticité 3 dan% ce do#aine
• dé)o#ation aiale 3 σWεE E #odule de Young1
σE
coe))icient nt de Poi%%on W 0+25 , 0+: pou le% acie% couant%1 • dé)o#ation adiale 3 εWε(( coe))icie
• la dé)o#ation e%t é'e%i*le. • σE 3 Li#ite éla%tique du #atéiau Réaange#ent de latt Ela%ticité Pla%ticité
Pla%ticité Dan% ce do#aine+ • le% dé)o#ation% ne %ont plu% linéaie en )onction de l$e))ot+ • la dé)o#ation e%t pe#anente.
• La )in de la cou*e e%t #aquée pa le phéno#&ne de %tiction.
.#.1.1. +tri%ti'n
La %tiction e%t un point de di#inution apide du dia#&te. Ceci eplique la décoi%%ance de la cou*e tF tF =σ étant )ait pou "01 . de taction ;u%te a'ant la uptue le calcul de
σe ε σ ttF ttF =σ 3 ci-conte. Pou é'ite ce phéno#&ne on peut éta*li la cou*e de taction coigée Licence de Technologie Technologie et Mécanique– Université de la Réunion
fabrication mécanique ,hapitre $ % .orge fabrication Page ( .#.1.#. Matria! sans d'maine lasti/!e σ Pou le% #atéiau dont la li#ite ente le do#aine éla%tique et le do#aine pla%tique n$e%t pa% )acile , epée )onte1+ la li#ite éla%tique Re ou σe 1e%t e#placée pa σe0+2 #e%uée en taGant une doite tangente , la cou*e de taction , l$oigine pou une 'aleu de 0+2 < de la 'aleu de l$allonge#ent au #o#ent de la uptue. σe0+2
ε 0+2 <
.#.1.*. E%r'!issage Ce phéno#&ne appaaBt pou un #atéiau , qui l$on a )ait %u*ie une dé)o#ation pla%tique. Jl coe%pond , une aug#entation de la li#ite éla%tique de σe , σe!. L$écoui%%age di%paaBt %i l$on )ait un ecuit ou e%tauation1. Application 3 tu*e de chau))age chau))age en cui'e.
.#.1.2. Mm'ire des d('rmati'ns n #atéiau qui %u*i une dé)o#ation pla%tique en taction pui% en co#pe%%ion 'oit %a li#ite éla%tique di#inuée de )aGon i#potante 3 e))et @au%chinge. Jli e%t donc indi%pen%a*le indi%pen%a*le de connaBte l$hi%toique d$un #atéiau pou l$utili%e dan% une application %en%i*le.
.#.1.3. +!perlasti%it Cetain% #atéiau ont la caactéi%tique de popage la %tiction initiale %u toute la longueu de la pi&ce a'ant uptue. La dé)o#ation peut atteinde ! 500
