Modélisation Système Guidage Linéaire Machines-Outils

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Année académique : 2024-2025
REPUBLIQUE TOGOLAISE
Travail – Liberté - Patrie
MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET
DE LA RECHERCHE (M.E.S.R)
Ecole Supérieure d’Informatique et de Gestion
ESIG GLOBAL SUCCESS
Domaine : Science et technologie
Mention : Science de l’ingénieur
Spécialité : Génie mécanique
Projet de recherche :construction mécanique et guidage
Code du module : 1GEM1421
ETUDIER ET MODELISER UN SYSTEME DE GUIDAGE LINEAIRE
D’UNE MACHINE-OUTIL
Réalisé par :
YAMBOATE Abdoul-Nafiou
Matricule :ESIG-02360-2023
:
Responsable mention : Dr GOGOLI
Enseignant : Mr KOLA
Titre de projet:
Promotion: 2023-2026

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Table des matières
Introduction ................................................................................................................................ 3
Partie 1 : Analyse du besoin et étude technologique .................................................................. 3
1.1. Analyse fonctionnelle de la fraiseuse CNC ..................................................................... 3
1.2. Étude technologique des guidages linéaires .................................................................... 4
1.3. Sélection et caractéristiques du guidage modélisé........................................................... 4
Partie 2 : Analyse des résultats et recommandations ................................................................. 6
2.1. Synthèse et interprétation des résultats ............................................................................ 6
2.2. Limitations de l'étude et perspectives .............................................................................. 7
2.3. Recommandations pour la conception et l'utilisation ...................................................... 7
Conclusion .................................................................................................................................. 8
Bibliographie .............................................................................................................................. 8

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Projet : étude et modélisation d’un
système de guidage linéaire d’une
machine-outil
Introduction
La fabrication moderne est dominée par l'utilisation de machines-outils à commande
numérique (CNC), dont la précision et la productivité sont des enjeux économiques majeurs.
La fraiseuse CNC, machine reine de l'usinage par enlèvement de matière, doit garantir une
exactitude dimensionnelle et un état de surface impeccables sur les pièces usinées, et ce,
même sous d'importantes charges de coupe.
La performance globale d'une telle machine dépend étroitement de la précision et de la
rigidité de ses composants individuels, et notamment de ses systèmes de guidage linéaire. Ces
derniers, responsables du mouvement précis des axes, sont soumis à des efforts complexes
(poids des mobiles, efforts de coupe, inertie). Leur déformation élastique sous charge est une
source majeure
Ce rapport présentera dans un premier temps l'analyse du besoin et l'étude technologique des
guidages. Enfin, une deuxième partie analysera les résultats et proposera des conclusions.
Partie 1 : Analyse du besoin et étude technologique
1.1. Analyse fonctionnelle de la fraiseuse CNC
La fraiseuse CNC 3 axes étudiée ici est constituée d'une structure fixe (bâti) supportant des
mobiles (porte-outil/broche sur l'axe Z, table sur l'axe Y, etc.). Le système de guidage a pour
Fonction Principale de transmettre le mouvement de translation selon un axe avec précision et
rigidité.
Cahier des charges simplifié :
· Charge maximale : Le guidage de l'axe Y (supportant la table et la pièce) doit supporter
une charge statique de 200 kg.
· Précision : L'erreur de positionnement globale de la machine doit être inférieure à 20 µm.
· Rigidité : La déflexion maximale sous charge de coupe ne doit pas excéder 15 µm.
Les sollicitations sur le guidage sont multiples :

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· Efforts de coupe (Fx, Fy, Fz).
· Poids des mobiles (table, pièce, palettes).
· Forces d'inertie lors des accélérations/décélérations.
fig1 : système de guidage à 3 axes
1.2. Étude technologique des guidages linéaires
Il existe plusieurs technologies de guidages linéaires. Les plus répandues dans les machines-
outil sont :
· Les guidages à glissières (doux) : Excellente amortissement des vibrations mais frottement
important, nécessitent une maintenance lourde. Moins adaptés aux hautes vitesses.
· Les guidages à recirculation d'éléments roulants (billes/rouleaux) : Faible frottement,
haute précision, grande rigidité et maintenance simplifiée. C'est la technologie de choix pour
les CNC modernes.
Comparaison billes vs. rouleaux :
· Guidages à billes : Contact ponctuel -> Faible frottement, capacité de charge modérée.
· Guidages à rouleaux : Contact linéique -> Frottement légèrement supérieur, capacité de
charge et rigidité bien plus élevées.
Justification du choix : Pour l'axe Y de notre fraiseuse, soumis à de lourdes charges, le choix
s'est porté sur un guidage linéaire à rouleaux. Son avantage en termes de rigidité et de capacité
de charge est primordial pour limiter la déflexion et garantir la précision.
1.3. Sélection et caractéristiques du guidage modélisé
Le guidage sélectionné est le modèle HGR 25 de la marque HIWIN, extrait de leur catalogue
technique [Référence : HIWIN Linear Guideway Catalog].

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Caractéristiques techniques principales :
· Dimensions : Rail de 25 mm de largeur.
· Charge statique de base (C0) : 34 kN.
· Charge dynamique de base (C) : 45 kN.
· Rigidité : Selon le catalogue, avec une précharge normale (ZC1), la rigidité est d'environ
200 N/µm par patin.
· Précision : Grade de précision Normal (N) - Erreur de rectitude ≤ 8 µm/m.
Tableau récapitulatif des caractéristiques :
Fig2 : schéma de description du système
Paramètre
Valeur
Unité
Charge statique de base(CO)
34
kN
Charge dynamique de
base(C)
45
kN
Rigidité (par patin,précharge
ZC1)
200
N/µm
Erreur de rectitude
≤8
µm/m