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Département M.S.O. Mise en Œuvre et Procédés TP n° 1 Découverte d’un procédé d’

Département M.S.O. Mise en Œuvre et Procédés TP n° 1 Découverte d’un procédé d’usinage Année universitaire 2013-2014 Mise en œuvre et procédés – Synthèse TP 1 page 2 Mise en œuvre et procédés – Synthèse TP 1 page 3 Mise en œuvre et procédés – Synthèse TP 1 page 4 1. Table des matières 1. Table des matières ........................................................................................................................ 4 2. Tournage ...................................................................................................................................... 5 2.1. Cinématique de la machine. ................................................................................................. 5 2.1.1. La vitesse de coupe. ..................................................................................................... 6 2.1.2. La vitesse d'avance : ..................................................................................................... 6 2.2. L'outil de coupe. ................................................................................................................... 7 2.3. La mise en position de la pièce. ........................................................................................... 9 2.4. Analyse des dispersions de mise en position. ...................................................................... 9 2.5. Analyse des spécifications obtenues sur la pièce ............................................................... 10 3. Fraisage ...................................................................................................................................... 12 3.1. Cinématique de la machine. ............................................................................................... 12 3.1.1. La vitesse de coupe : .................................................................................................. 13 3.1.2. La vitesse d'avance : ................................................................................................... 13 3.2. L'outil de coupe. ................................................................................................................. 15 3.3. Les modes de travail en fraisage. ....................................................................................... 17 3.4. La mise en position de la pièce. ......................................................................................... 17 3.5. Analyse des dispersions de mise en position. .................................................................... 18 3.6. Analyse des spécifications obtenues sur la pièce ............................................................... 19 4. Annexe 1 : symbolisation des liaisons élémentaires .................................................................. 21 5. Annexe 2 : ajustements normalisés. ........................................................................................... 22 Mise en œuvre et procédés – Synthèse TP 1 page 5 2. Tournage Pour générer une surface avec un outil, il faut créer un mouvement relatif de l'outil par rapport à la pièce. Ce mouvement relatif est la combinaison de deux mouvements : un mouvement générateur (mouvement de coupe) et un mouvement directeur (mouvement d'avance). 2.1. Cinématique de la machine. En tournage : Le mouvement de coupe est donné à : la pièce l’outil Le mouvement d’avance est donné à : la pièce l’outil Sur les photos ci-dessous (opération de chariotage , opération de dressage) en considérant le mouvement relatif de l'outil par rapport à la pièce, tracer le vecteur vitesse de coupe et le vecteur vitesse d'avance. Opération de chariotage Opération de dressage V c Vf Vf Vc Mise en œuvre et procédés – Synthèse TP 1 page 6 2.1.1. La vitesse de coupe. La vitesse de coupe : pour une durée de vie donnée, la vitesse de coupe est fonction du matériau de la pièce et du matériau de l'outil. Sur un tour, cette vitesse résulte de la vitesse de rotation à laquelle la pièce tourne. Soit ω (rd/s) la vitesse angulaire de la pièce. Soit N (tr/min) la fréquence de rotation de la pièce. Exprimer ω en fonction N ω = avec ω (rd/s) N (tr/min) Calculer alors la vitesse de coupe Vc en fonction de N lorsque l’outil usine un cylindre de diamètre D. . Vc = . avec Vc (m/min) N (tr/min) D (mm) Application : Opération de chanfreinage avec outil en ARS N réglé sur le tour : 420 tr/min D = 25 mm Vc = 33 m/s Opération de chariotage avec outil carbure N réglé sur le tour : 1120 tr/min D = 30 mm Vc = 105 m/min Opération de dressage avec outil en ARS : N réglé sur le tour : 280 tr/mn Pour D = 30 mm Vc = 26 m/min pour D = 0 Vc = 0 m/min La vitesse de coupe est-elle constante tout au long de l’opération ? Justifier. Durant l’opération de dressage, la vitesse de rotation de la broche étant constante, la vitesse de coupe qui en résulte varie d’une valeur maxi à l’extérieur jusqu’à 0 au centre 2.1.2. La vitesse d'avance : Sur le tour on règle l'avance f (mm/tr) que fait l'outil à chaque tour de pièce. Il en résulte, une vitesse Vf de l'outil par rapport à la pièce. Vf = f . N Dans le cas de l’opération de chariotage comparer Vf et Vc. N réglé sur le tour : 1120 tr/min f réglé sur le tour : 0,1 mm/tr D = 30 mm Vc = 105 m/min Vf = 112 mm/min = 0,112 m/min Il y a sensiblement un rapport de 1000 entre Vc et Vf ! Mise en œuvre et procédés – Synthèse TP 1 page 7 En considérant la combinaison de ce mouvement de coupe et de ce mouvement d’avance, quelle est la trajectoire de l’outil par rapport à la pièce lors d’une opération de chariotage ? C’est un mouvement hélicoïdal (avec un pas très petit) . Le choix de la vitesse d’avance a une incidence directe sur l’état de surface (la rugosité) de la surface usinée. On peut caractériser la rugosité par la hauteur Rt des stries laissées par l’outil sur la surface usinée pièce f1 Rt1 pièce f2 Rt2 La rugosité est une fonction croissante ou décroissante (barrer le qualificatif inutile) de l’avance de l’outil par rapport à la pièce. 2.2. L'outil de coupe. Un outil de coupe est composé d’un corps (partie par laquelle on positionne l’outil sur le porte- outil) et d’une partie active Cette partie active peut être en acier rapide supérieur (ARS) et être soudé sur le corps pour constituer un outil monobloc. Lorsqu’un outil de cette nature est usé, il peut être affuté. Cette partie active peut aussi être en carbure métallique. On parle alors de plaquette qui est positionnée et fixée sur le corps d’outil appelé porte-plaquette. Une plaquette comporte en général plusieurs arêtes de coupe (2, 3 ou 4 selon la géométrie). Lorsque toutes les arêtes sont usées la plaquette est jetée. Outil en acier rapide supérieur (ARS) Outil avec plaquette en carbure métallique La partie active comporte trois parties essentielles : - la face de coupe sur laquelle se déroule le copeau ; - la face de dépouille qui est en regard de la surface qui vient d’être usinée ; - l’arête de coupe, partie coupante qui est l’intersection de la face de coupe et de dépouille. Mise en œuvre et procédés – Synthèse TP 1 page 8 En tournage l'outil de coupe est unique. La surface usinée peut être réalisée par un travail d'enveloppe ou par un travail de forme. Travail d’enveloppe : la surface usinée est l’enveloppe des positions de la pointe active de l’outil dans son mouvement relatif par rapport à la pièce. Travail de forme : la forme de l’arête de coupe est reproduite sur la surface usinée est la pièce. Dans les différents cas schématisés ci-après, préciser si les surfaces sont obtenues en travail d'enveloppe ou en travail de forme. surface 1 surface 2 surface 3 surface 5 surface 4 opérations Travail de forme Travail d’enveloppe rainurage surface 1 X surface 2 X surface 3 X chanfreinage surface 4 X chariotage surface 5 X Travail de forme Travail d’enveloppe Avantages Reproduit exactement la forme de l’arête Possibilité d’obtenir des géométries complexes La qualité de la surface générée dépend de la (bonne) précision géométrique de la machine Inconvénients Reproduit exactement la forme de l’arête (y compris les défauts) Efforts de coupe importants Rugosité fonction du rayon de bec de l’outil et de l’avance f arête de coupe face de coupe face de dépouille Mise en œuvre et procédés – Synthèse TP 1 page 9 2.3. La mise en position de la pièce. Le porte pièce utilisée ici est un mandrin trois mors à serrage concentrique auquel on a joint également une butée de broche. Sur le schéma ci-dessous indiquer quelles sont les surfaces qui participent à la mise en position de la pièce. Indiquer quelles sont les liaisons réalisées par chacune de ces surfaces. Schématiser cette mise en position en utilisant les normales de repérage. mors mandrin butée de broche pivot glissant + appui ponctuel Symbole normalisé de la normale de mise en position 1 2 3 4 5 5 1 3 2 4 2.4. Analyse des dispersions de mise en position. Lors de la mesure effectuée avec le comparateur après l'opération de chariotage, quel est l'écart lu sur le comparateur lorsque que vous vous faites tourner la pièce. Que pouvez-vous conclure quant à la position de la surface tournée par rapport à l'axe de rotation la machine. La surface usinée est coaxiale à l’axe de rotation Si plusieurs surfaces cylindriques sont usinées sans démontage de pièce, que pouvez-vous dire de leur position relative ? Toutes ces surfaces usinées sans démontage seront coaxiales entre elles La qualité géométrique du tour permet de garantir que le mouvement du chariot transversal s’effectue dans une direction perpendiculaire à l’axe de rotation et ce avec une très bonne précision. Que pouvez-vous dire de l’orientation d’une surface dressée par rapport à une surface chariotée, sans démontage de la pièce. La surface dressée sera perpendiculaire à la surface chariotée. Mise en œuvre et procédés – Synthèse TP 1 page 10 Lorsque vous faites cette même mesure au comparateur après un démontage et un remontage de la pièce, quel est l'écart lu sur le comparateur lorsque que vous faites tourner la pièce. Quelles sont les causes de cet écart. L’écart mesuré est dû essentiellement à la dispersion de remise en position sur les mors durs du mandrins. 2.5. Analyse des spécifications obtenues uploads/s3/ tp-1-doc-synthese-corrige.pdf