Module Techniques d usinage mécanique Les bases

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1 Index Les sujets de formation Les bases de l enlèvement des copeaux La géométrie et les angles de coupe des outils Le développement de la chaleur et son évacuation sur un burin Les forces et les mouvements dans l enlèvement de copeaux En comparaison, les forces de coupe dans le sciage Les angles de coupe L usure La formation des copeaux et son contrôle Les types de copeaux Les formes de copeaux Les matières de coupe Plaquettes réversibles (classification selon le code ISO) Les vitesses de coupe et le calcul des fréquences de rotation Table des fréquences de rotation Percer/chanfreiner/aléser/tarauder Le perçage Vue d ensemble des différents procédés Les perceuses Les perceuses à main Les perceuses d établi à colonne Le travail du perçage Les perceuses à colonne modernes La sécurité au travail Le serrage des pièces Les mandrins et pinces de serrage Les outils de perçage Les forets hélicoïdaux Les angles du foret hélicoïdal Les différents outils de perçage Les pinules (Zentrofix) Les palpeurs d arêtes digitaux 3-D Les procédés de perçage Le perçage Le chanfreinage L alésage L usinage d un alésage ø 10 H7 (avec des outils HSS) Le taraudage Conseils pour le taraudage à la machine Le chanfreinage d un taraudage Table des filetages Table des valeurs de coupe Table des valeurs de coupe à remplir e édition juin 2009 by SWISSMECHANIC Version pour apprenants, n d art 2103f Version pour instructeurs et maîtres d apprentissage, n d art. 2603f 1

2 Les sujets de formation L affûtage des forets hélicoïdaux L affûtage de la surface de dépouille Les possibilités d affûtage Les erreurs d affûtage possibles L entretien et les soins d une perceuse Les plans de travail pour le perçage La préparation du travail Explication des termes Questions d examen

3 Les forces et les mouvements dans l enlèvement de copeaux Lors de l enlèvement de copeaux, les forces qui sont à l oeuvre enlèvent de la matière. Ces forces dépendent principalement : de la résistance du matériau, des angles de coupe, de la section du copeau. Les forces sur le tranchant d un outil : La force d enlèvement de copeaux F est la résultante de toutes les forces individuelles qui agissent pendant le processus p. ex. sur les burins, sur les dents des fraises ou des scies. F a F c F f force active force de coupe force d avance F a F p F force active force passive force d enlèvement forces actives dans le tournage forces d enlèvement dans le tournage F = force d enlèvement des copeaux F a = force active F c = force de coupe F f = force d avance Vc = vitesse de coupe Vf = vitesse d avance forces d enlèvement dans le fraisage En comparaison, les forces de coupe dans le sciage 4

4 Les angles de coupe La forme de base de tous les outils de coupe par enlèvement de copeaux est angulaire. Plus l angle est pointu, plus il est tranchant, mais moins il est solide. Entre ces deux extrêmes, il faut trouver un compromis adapté aux matériaux à usiner. g b d a a + b + g = 90 L angle du taillant b (beta): L angle de taillant doit être choisi de manière à donner au corps angulaire une solidité suffisante pour l absorption des forces de coupe. De l angle de taillant dépendent : F b l effet d enlèvement des copeaux et du mode d usinage, l évacuation de la chaleur, la résistance du taillant. Plus le matériau à usiner est tendre, plus l angle du taillant doit être petit. 6

5 L usure L usure sur l outil se produit là où la surface usinée et le copeau sont en contact. Deux endroits sont particulièrement touchés : L usure de la surface de dégagement est produite par le frottement sur la surface usinée (A). a a A L angle de dépouille α devient plus petit (α = 0 ) : il en résulte davantage de frottement et des forces de coupe plus élevées. Désavantages : profondeur de coupe plus petite, précision moins bonne, état de surface moins bon. b g g L usure de la surface de dégagement (cratère) produit par le frottement du copeau (B). b B Agrandissement de l angle de coupe g et diminution de b (il en résulte b et g ). La formation de cratères commence derrière le taillant (flèche). Conséquences : Conséquence de A : développement de chaleur plus élevé. Conséquence de B : évacuation de la chaleur moins bonne. le taillant se calcine et s émousse. usure sur le taillant d une fraise affûter les outils HSS avant que l usure de A et de B se cumulent. 8

6 Le taraudage Par le taraudage sur des tours, perceuses et taraudeuses on produit des filetages dont l axe correspond parfaitement à l axe du perçage. Grâce aux vitesses de coupe largement supérieures comparé au taraudage à la main, les durées d usinage sont considérablement raccourcies. Les tarauds La profondeur du filetage, le type de filetage, le matériau à usiner et le fait que c est une pièce unique ou une série, tous les paramètres décident du choix de l outil adéquat. choix de taraud et des moyens de contrôle le taraudage Tous les tarauds machine, à rayure droite ou en hélice, produisent des filetages terminés en une seule opération. Grâce à une entrée en hélice meulée supplémentaire on obtient une performance d enlèvement de copeaux supérieure. Rainure de copeau droite avec entrée d hélice meulée. Evacuation des copeaux par l alésage. Pour perçages traversants et borgnes. Rainure de copeaux hélicoïdale. Evacuation des copeaux par l alésage. Pour perçages traversants et, si l entrée du taraud est courte, aussi pour perçages borgnes. Rainure de copeaux légèrement hélicoïdale. Evacuation des copeaux par l alésage. Pour perçages traversants et, si l entrée du taraud est courte, aussi pour perçages borgnes. 4e édition juin 2009 by SWISSMECHANIC 41

7 Les tarauds avec une entrée en cuillère sont utilisés pour les taraudages traversants dans des matériaux produisant des copeaux longs. Les copeaux sont évacués vers l avant. taraud machine avec entrée en cuillère pour taraudages traversants Les tarauds à rayures hélicoïdales sont utilisés pour les matériaux produisant des copeaux longs (acier). Avec la rayure à droite, cet outil est utilisé pour les taraudages borgnes. Les copeaux sont évacués vers l arrière du perçage borgne par les rayures. taraud machine à rayure hélicoïdale pour taraudages borgnes Selon le matériau à usiner, il faut respecter les codes couleur! couleur type matériaux W matériau tendres (weich) aluminium N matériaux normaux acier de construction H matériaux durs (hart) laiton H = dur N = Normal W = tendre Les codes couleurs sont différents d un fabricant à l autre. 42

8 Les plans de travail pour le perçage Exemple : pièce percée 1 1 Ra 6.3 Z+ Ø 6 H7 A-A Ø 6 H7 Ø 10 M8 Ø 10 Z- Y+ Ø 5.5 Ø X- 27 X B A A B Y- B-B Ø 10 H7 Ø 10 H7 M6 4e édition juin 2009 by SWISSMECHANIC 51

9 Questions d examen correction 1. De combien de degrés est l angle de pointe sur un foret hélicoïdale pour l acier? A o 140 B Xo 118 C o 80 D o 130 E o Pourquoi faut-il chanfreiner les avant-trous de filetage? Pour que... A o les copeaux ne se coincent pas. B o la sortie du filetage soit plus courte. C o ce soit plus facile à lubrifier. D o l on puisse tarauder des filetages dans des trous borgnes. E o pour que le taraud amorce mieux. X 3. Pourquoi alèse-t-on les perçages avec des alésoirs? A o A cause de la grande performance d enlèvement de copeaux des alésoirs. B Xo Pour produire des alésages fins, précis. C o Parce que les alésoirs sont des outils robustes et bon marchés. D o Le temps d usinage est plus court par rapport au perçage ou tournage. E o Pour pouvoir travailler avec des données techniques élevées. 4. Pourquoi les alésoirs doivent-ils posséder un nombre pair de tranchants et une denture inégale? A o Pour la rotation à l envers. B o Pour une production simplifiée. C o Pour permettre des fréquences de rotation plus élevées. D Xo Pour la précision du diamètre et la diminution de broutages. E o Pour permettre des avances plus grandes. 5. Jusqu à quel diamètre les perçages traversants et borgnes peuvent être percés directement dans le matériau plein? Jusqu à environ 12 mm 4e édition juin 2009 by SWISSMECHANIC 59