Document

BEP MPMI - 1ère année
Académie de
Strasbourg
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
1. Les Opérations Elémentaires en Tournage
1.1. Le chariotage
C’est une opération d’usinage qui consiste à
réaliser toutes les surfaces de révolution par travail
d’enveloppe. (C’est la trajectoire de l’outil qui donne la
forme de la surface)
Mf
Mf
Mf
Mf
1.2. Le Dressage
C’est une opération qui consiste à réaliser une surface
plane par un déplacement de l’outil de façon rectiligne et
perpendiculairement à l’axe de révolution de la pièce.
fM
fM
1.3. Réalisation d’une gorge
Usinages extérieurs, usinages intérieurs usinage frontal
Mf
Mf
Mf
Mf
Page1/12
BEP MPMI - 1ère année
Académie de
Strasbourg
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
1.4. Réalisation de filetage et de taraudage
En général, on utilise des outils de forme, c’est à dire
des outils qui ont la forme d’un filet.
Mf
Mf
1.5. Autres opérations réalisables en tournage
-
- L’alésage
Le perçage
1.6. Terminologie des surfaces tournées
1
8
2
3
7
6
1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
4
5
Page 2/12
BEP MPMI - 1ère année
Académie de
Strasbourg
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
1.6.1. Classification par surfaces obtenues
1 : Surface plane
2 : Surface cylindrique
3 : Surface conique
4 : Surface tronconique
5 : Surface courbe en profil
6 : Surface hélicoïdale
1.6.2. Classification par élément usiné
Surfaces extérieures
- Gorges frontale et radiale : 7
- Portée : 9
- Moletage : 10
- Evidement : 8
- Saignée : 13
- Rayon : 15
- Congé : 16
- Epaulement : 14
- Chanfrein : 12
- Cône : 11
- Filetage : 17
Surfaces intérieures
- Chambrage : 18
- Alésage : 19
- Filetage : 20
- Centre : 21
- Perçage : 22
- Cône : 23
- Gorge : 24
Page 3/12
BEP MPMI - 1ère année
Académie de
Strasbourg
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
2. Les opérations élémentaires en fraisage
2.1. Les modes d'action des outils:
2.1.1. Génération des surfaces:
Le fraisage permet d’obtenir des surfaces planes, cylindriques, coniques hélicoïdales
ou spéciales. L’usinage s’obtient par combinaison de deux mouvements:
- mouvement de coupe (donné à l’outil).
- mouvement d’avance (donné à la pièce).
2.1.2. Obtention en travail de forme:
Exécution de surfaces où l’on retrouve la forme de la génératrice de la fraise
Le profil de la surface usinée est identique à celui
de la génératrice de la fraise en cours d’usinage.
2.1.3. Obtention en travail d'enveloppe:
Exécution de surfaces où on ne retrouve pas la forme de la génératrice de la fraise
O
Surface générée
pointe de l'outil générant
la surface
La surface usinée est l’enveloppe des positions
successives d’une circonférence de centre O
représentant la trajectoire d’une dent en cours
d’usinage.
O
2.2 Les opérations élémentaires et les outils associés:
2.2.1 Fraisage de face ou en bout:
Le fraisage de face (frb) où en bout est un mode de fraisage où l’axe de la fraise
est perpendiculaire au plan fraisé. C’est un travail d’enveloppe (voir schéma ci
dessus).
Page 4/12
BEP MPMI - 1ère année
Académie de
Strasbourg
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
2.2.2 Fraisage de profil où en roulant:
La génératrice de la fraise est parallèle à la surface usinée
Ce mode de fraisage est aussi appelé fraisage en roulant (frr).
C’est un travail de forme.
Mc
Mf
2.2.3 Le fraisage en combiné:
frb
frb
Les deux modes de fraisage peuvent se
trouver en application au cours d’une
même opération. C’est le cas des fraises
deux tailles, trois tailles, travaillant
simultanément de face et de profil
frb
frr
frb
frb
frr
frr
2.3. Aspect des surfaces
2.3.1. En fraisage de face.
L’aspect d’une surface usinée en fraisage de face est caractérisé par une série de
courbes sécantes appelées cycloïdes correspondant à la trace laissée par les
dents de la fraise sur la pièce.
2.3.2. En fraisage en roulant.
surface obtenue en fraisage de face
La surface fraisée présente une série d’ondulations laissées par les dents de la fraise
: celles-ci dépendent de l’avance et du diamètre de l’outil.
surface obtenue en fraisage de profil
Page 5/12
BEP MPMI - 1ère année
Académie de
Strasbourg
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
2.4. Les opérations en fraisage
Surfaçage- Dressage
Surfaçage
Fraise 2 tailles
Fraise à surfacer
Rainurage droit
Fraise 2 et 3 tailles
Chanfreinage
Fraise à chanfreiner
Rainurage de forme
Fraise en té
Fraise en queue d’aronde
Contournage
Fraise 2 tailles
Page 6/12
BEP MPMI - 1ère année
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
Académie de
Strasbourg
3. Les opérations élémentaires en perçage
3.1. Génération d’un trou
La génération d’un trou ou surface cylindrique intérieure nécessite deux mouvements
conjugués :
- une rotation rapide autour de l’axe de l’outil appelé mouvement
de coupe Mc
- une translation lente parallèle à l’axe de l’outil appelé
mouvement d’avance Ma
- foret hélicoïdal
- pièce
- copeau
3.2. Les surfaces usinées et leurs outils associés:
Foret à
centrer
Foret
Foret
Fraise à
Fraise à lamer
avec pilote
chanfreiner
pilote
+
Point
de
centre
Trou
débouchant
Trou
borgne
Trou
lamé
(lamage)
Trou
fraisuré
(Fraisurage)
Page 7/12
BEP MPMI - 1ère année
Académie de
Strasbourg
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
4. Les Différents Mouvements
L'usinage d'une pièce en tournage nécessite obligatoirement une génération de
mouvements de l'outil coupant par rapport à la pièce à usiner.
Ces mouvements sont:
- un mouvement de rotation de la pièce par rapport à l'outil.
- des mouvements de translation de l'outil par rapport à la pièce.
En productique, on appelle:
- mouvement de coupe (on notera Mc), le mouvement de rotation.
- mouvement(s) d'avance (on notera Mf), le(s) mouvement(s) de translation.
Mc
C'est l'opérateur (personne qui utilise la machine) qui règle la
machine en définissant les paramètres de coupe. Ce sont ces
paramètres qui permettront à la machine de générer les
mouvements afin d'usiner la pièce.
Mf
Ces paramètres sont appelés:
- fréquence de rotation (on notera N) de la pièce par rapport à l'outil.
- vitesse d'avance (on notera Vf) de l'outil par rapport au bâti de la machine.
Ils dépendent essentiellement de la matière de la pièce et de l'outil ainsi que du
diamètre de la pièce à usiner.
4.1. La fréquence de rotation
V
Pour une même vitesse V de déplacement rectiligne du vélo, la
petite roue fait un nombre de tours par minute (N) égal à:
N = V / ( x d)
D
d
et la grande roue fait un nombre de tours par minute (N') égal à:
N' = V / ( x D).
En productique, le paramètre fréquence de rotation se calcule en fonction:
- d'un coefficient appelé vitesse de coupe noté Vc.
- du diamètre de la pièce noté D.
Page 8/12
BEP MPMI - 1ère année
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
Académie de
Strasbourg
4.2. La vitesse de coupe
T
T
D
D
La vitesse d'un véhicule est le rapport
entre la distance qu'il parcourt (D) et le
temps qu'il met à parcourir cette
distance (T)
La vitesse de coupe est la vitesse
relative de déplacement de la pièce
et de l'outil.
Définition:
La vitesse de coupe Vc est la vitesse linéaire de la surface usinée par rapport au
point P générateur de l'outil. En général, elle s'exprime en mètre par minute (m/min).
Mc
P
Vc
4.3. Facteurs influant sur la vitesse de coupe :
Machine
- puissance
- qualité géométrique
Pièce
- matière
- nature du brut
- qualité imposée par les
spécifications
M
Outil
- matière
- géométrie
- durée de vie de l’outil
Couple outil pièce
- ébauche ou finition
- usinage extérieur ou intérieur
- lubrification
- mode de génération de surface
Page 9/12
BEP MPMI - 1ère année
Académie de
Strasbourg
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
- Les qualités du métal à usiner c'est-à-dire la nature de la pièce à usiner
(si la dureté  alors la vitesse de coupe ).
- Les qualités de coupe de l'outil c'est-à-dire la nature de la partie de l'outil tranchante
(si la dureté de l'outil  alors la vitesse de coupe ).
- La lubrification
(s'il y a une bonne lubrification alors la vitesse de coupe ).
Le choix du paramètre de la vitesse de coupe est important dans une production car:
- plus elle est faible, plus le temps d'usinage est important.
- si elle est trop importante, il y a augmentation de la quantité de
chaleur résultante de la coupe, diminuant ainsi la dureté de la pointe de l'outil et
celui-ci s'use.
Le choix judicieux d'une vitesse de coupe est donc un compromis entre la rapidité de
production et la durée de vie de l'outil.
La valeur de la vitesse de coupe est choisie d'après des tableaux établis à partir de
compte-rendu d'essais effectués par les fabricants d'outils.
Nature de la pièce
Acier
Fonte
Aluminium
Laiton
Outil en acier rapide
supérieur
20 m/min
20 m/min
80 m/min
50 m/min
Outil à plaquette carbure
rapportée
80 m/min
80 m/min
150 m/min
140 m/min
Le diamètre de la pièce:
Lors d'une opération de chariotage, la profondeur de passe influe relativement peu
sur la variation de diamètre de la pièce (lorsqu'on usine de petits diamètres, il est
impératif de prendre de petites profondeurs de passe). Par conséquent, le diamètre
est mesuré en général directement sur la pièce. Lors d'une opération de dressage, le
diamètre choisit est le diamètre moyen soit:
D= (diamètre extérieur + diamètre intérieur) / 2.
Page 10/12
BEP MPMI - 1ère année
Académie de
Strasbourg
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
Le diamètre de la fraise:
Il suffit de le mesurer le diamètre de la fraise à l’aide d’un pied à coulisse ou
simplement à l’aide d’un réglet.
Rappels: vitesse = déplacement / temps.
Si la fraise fait 1 tour en 1 minute alors Vc =  x D
Si la fraise fait n tours en 1 minute alors Vc = n x  x D
Vc
or, en général, Vc est exprimé en m/min et D en mm donc, pour
 D
obtenir n en tour/min, il est impératif de convertir Vc en mm/min (en multipliant par
1000).
D'où n =
n
On obtient alors:
40
400 200
560 280
1000  Vc
 D
n en tr/min.
140
100
70
50
35
30
35
25
20
15
10
5
0
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
D en mm.
4.5. La vitesse d'avance:
On note f l'avance par dent c'est-à-dire la distance parcourue par la pièce lorsque la
fraise tourne de 1 dent. f est exprimé en millimètre par dent (mm/dt) ou millimètre
par tour (mm/tr).
Les principaux facteurs qui influencent l'avance sont: l’état de surface à obtenir
(brillance) et la puissance de la machine disponible.
Afin de régler la machine, il est nécessaire de connaître la vitesse d'avance de l'outil
par rapport à la machine.
Page 11/12
BEP MPMI - 1ère année
Académie de
Strasbourg
CI 2 – Les Opérations d’Usinage et d’Assemblage
Définition:
La vitesse d'avance est la distance parcourue par la pièce en une minute. Vf est
exprimée millimètre par minute (mm/min) ou millimètre par tour (mm/tr).
On détermine une vitesse d'avance qu'on note Vf. Elle est donnée par:
Vf = f x Z x n
où n est la fréquence de rotation en tr/min et Z est le nombre de dents qui composent
la fraise.
4.6. La profondeur de passe:
La profondeur de passe s'exprime en millimètres. Elle est notée généralement Ap
Les valeurs usuelles de Ap sont comprises entre 0.05 mm et 3 mm.
La valeur de 0.05 mm est appelée "copeau minimun "; il est déconseillé d'usiner en
dessous de cette valeur.
Relation liant l'avance (f) et la profondeur de passe (Ap): afin d'obtenir des conditions
de coupe correctes, on utilise la relation empirique suivante:
f .Ap/10
4.7. Le temps d'usinage:
Il est nécessaire dans une production de grande série de calculer le temps d'usinage.
Le temps d'usinage se calcule avec:
t = L / Vf.où L est la longueur d’usinage
En fraisage en bout, l’usinage est terminé lorsque la fraise est totalement dégagée
de la pièce.
4.8 Exemple de calcul:
Nous désirons usiner un dressage sur une pièce pleine en acier de diamètre
extérieur de 80 mm à l'aide d'un outil en acier rapide supérieur. Déterminer la vitesse
de rotation à donner à la pièce.
Le tableau donne Vc = 20 m/min.
Opération de dressage donc D = (80 + 0) / 2 = 40 mm.
Le calcul donne N = (1000x20)/(x40)=159.15 tr/min.
L'abaque donne N  160 tr/min.
Page 12/12