Éléments de fabrication mécanique
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- Robert Grégoire
- il y a 6 ans
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1 GPA-210 Éléments de fabrication mécanique Plan du cours Dessin industriel: Un rappel Tolérances dimensionnelles et Ajustements Tolérances géométriques États de surfaces Cotation fonctionnelle Cotation au maximum de matière Procédés d'obtention des pièces brutes Procédés d'usinage Isostatisme Transferts de cotes et d'orientation Rédaction de gammes d usinage
2 Plan du chapitre Introduction aux procédés par enlèvement de matière Usinage : les machines outils : Les perceuses Les fraiseuses Les tours Les scies La découpe laser Les brocheuses Conclusion
3 Procédés par enlèvement de matière introduction Beaucoup de pièces produites par moulage, forgeage, laminage, etc nécessitent des opérations complémentaires pour être utilisables. Procédés par enlèvement de matière : Usinage But : précision dimensionnelle et géométrique Interchangeabilité Il s agit de bien choisir qu est-ce qu on obtient par usinage, ou par moulage, formage, etc
4 Procédés d usinage Enlèvement de matière Par découpage poinçonnage, cisaillage, laser, jet d eau abrasif Par copeaux usinage (perçage, tournage, fraisage, etc) Par abrasion meulage, rectification, rodage, polissage Non traditionnel électrique, chimique, optique Avantages de l usinage : Profils internes, externes pas possibles en formage, moulage Reprise après traitement thermique Plus économique Précision Inconvénients : Perte de matière Demande plus d énergie et de temps que le formage, le moulage réduire les opérations d usinage au maximum
5 Procédés d usinage Découpage, poinçonnage :
6 Procédés d usinage a) Poinçonnage b) Découpage c) Crevage d) Encochage e) Grignotage f) Arasage g) Détourage C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\pliage_de_tole.VOB rtsp://srvmedia1.cslaval.qc.ca/cdp/h264/sciage_gr.mov
7 Procédés d usinage Électro-érosion : C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\electro_erosion.VOB
8 Usinage : les machines-outils (MO) But : générer des surfaces élémentaires Principe : enlèvement du métal sous forme de copeaux Fonctions principales d une machine-outil : Supporter les outils et les pièces positionnement et maintien Assurer un déplacement entre les outils et les pièces : Mouvement de coupe Mc (vitesse Vc) Mouvement d avance Ma (vitesse Va) Vc >> Va Caractéristiques principales : Espace de travail utile Puissance utile (vitesse, couple) Précision (rigidité de la structure, guidage, stabilité thermique, vibrations, usure ) Coût de fonctionnement
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10 Usinage : les machines-outils (MO)
11 Usinage : les machines-outils (MO)
12 Usinage : les machines-outils (MO) Influence de l angle de coupe γ : Avantages de γ Négatif : Améliore la résistance de l arête de coupe Inconvénients de γ Négatif : augmente les forces de coupe déformation de la pièce lorsque l épaisseur de matière est faible γ (source : Catalogue Stellram pour les outils de tournage)
13 Usinage : les machines-outils (MO) La profondeur de passe est limitée par : Limite supérieure : La puissance de la machine-outil La rigidité de la pièce et de l outil (efforts de coupe) Autres : nature du matériau à usiner, géométrie de l outil Limite inférieure (copeau minimum) : Finesse de l arête tranchante (r) La forme du bec de l outil Autres : nature du matériau γ, à βusiner et l état de la machine Valeurs données par le fournisseur des outils de coupe : voir catalogues ou site web
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15 Les matériaux pour les outils Tableau page 146 des notes de cours C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\outils_de_coupe.VOB
16 Usinage : les perceuses Les perceuses : Mc : mouvement de rotation de l outil Ma : mouvement linéaire de l outil Calcul des vitesses de coupe : page 155 : Ma Mc Avance de coupe : page 157 : Pièce Copeau
17 Usinage : les perceuses (suite) Genres : Sensitive : le mouvement d avance (Ma) est contrôlé manuellement A colonne : plus puissante et performante, pour pièces de grandes dimensions (grande hauteur de colonne) A têtes multiples : tout sur un bâti Ma Radiale : pour pièces volumineuses Multi-broches : jusqu à 20 outils simultanés Caractéristiques : Machine de base : simple, pas chère Pour surface de révolution : perçage, lamage, chanfrein, taraudage, finition à l alésoir, chambrage Précision moyenne (qualité ISO) Pièce Mc Copeau
18 Usinage : la perceuse sensitive Perceuse sensitive d établi, Avance manuelle Carter (Poulies étagées) Manette d avance Poulies étagées Manette d avance Nez de broche Mandrin Table Moteur Nez de broche Mandrin Foret Moteur Colonne Table Socle Socle
19 Usinage : la perceuse à colonne Utilisable pour des pièces de grandes dimensions, grâce à la grande hauteur de colonne
20 Usinage : la perceuse radiale Pour pièces de grandes dimensions La broche est montée sur un chariot coulissant le long d'un bras pouvant pivoter avec la colonne comme axe. Avance automatique
21 Usinage : la perceuse multibroches Travaux de petite série Pièces avec un grand nombre de trous par face
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23 Forêts à centrer 2 types d utilisation Pour percer un trou avant de tourner une pièce dans un tour à contrepointe Pour percer un trou de centrage afin de guider le perçage d un trou de diamètre important
24 Usinage : les fraiseuses Genres : Fraiseuse d outillage à tête universelle : Verticale Horizontale 4 axes, 5 axes Spéciale : duplex, fraiseuse-raboteuse Caractéristiques : Permet des travaux extrêmement variés Capacité variable, mais pas pour des très grandes pièces Bonne précision (qualité 7-8 ISO) Usinage de plusieurs surfaces simultanément (train de fraises) Possibilité de reproduction Automatisation de cycle (carré, cubique)
25 Usinage : Fraiseuse horizontales et verticales
26 Usinage : fraiseuses Fraisage par reproduction :
27 Usinage : fraiseuses Fraiseuses 4 axes 3 translations x,y,z 1 rotation Fraiseuses 5 axes 3 translations x,y,z 2 rotations pour pièces complexes Commandes numériques Fraiseuse 5 axes
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29 Types d opérations de fraisage n Opération Outil typique Surfaçage Le surfaçage c est l usinage d un plan par une fraise. Fraise à surfacer Fraise coquille Plans épaulés C est l association de 2 plans perpendiculaires Fraise en bout Rainure C est l association de 3 plans. Le fond est perpendiculaire au deux autres plans. Fraise en bout Fraise disque Poche La poche est délimitée par des surfaces verticales quelconque (cylindre et plan). C est une forme creuse dans la pièce. Fraise en bout
30 Types d opérations de fraisage
31 Les outils de fraisage
32 Les outils de fraisage Avantages Plaquettes Vitesse de coupe maximale Pas besoin de réaffûter Rayon de coin précis Carbure taillé dans la masse Rigidité (contrôle de la déflection latérale) Vitesse de coupe élevée Longue durée de vie Acier rapide (HSS) Versatilité Economique Réaffûtage économique Inconvénients Coût initial élevé Moins de lèvres Demande plus de puissance et rigidité Coût élevé Coûteux à réaffûter Diamètre change après lorsque réaffûter Diamètre change après lorsque réaffûter Vitesse de coupe limitée Moins rigide C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\nc_milling.vob C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\Rim-SLC-DMU60T-0.m
33 Usinage : les tours Mc : mouvement de rotation pièce Va : mouvement d avance linéaire de l outil Tournage avec outil à arête unique
34 Usinage : les tours Genres : Tour parallèle (d outilleur) Tour révolver (plusieurs outils, (semi-)automatique) Tour à reproduire : pour surface de révolution à génératrice spéciale Tour verticale : pour pièces volumineuse Tour multibroche Caractéristiques Toute surface de révolution Surfaces usinées intérieures/extérieures Filetage et taraudage Capacité variable (passage sur banc distance entre points) Bonne précision (qualité 6-7 ISO) Machine de production économique
35 Usinage : les tours Usinage de formes (a) alésage (b) perçage dressage (d) chariotage (e) Défonçage (création d une gorge) (f) copiage (g) filetage
36 Usinage : les tours C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\tournage.avi
37 Usinage : les aléseuses Alésage : mise au diamètre précis d'un trou déjà existant Les aléseuses : Mc : rotation outil Ma : linéaire pièce (outil) Genres Horizontales Verticales (à montant fixe ou mobile) Multi-broches Caractéristiques : Formes de révolution intérieures Grande dimension Très bonne tolérance dimensionnelle Peut être utilisée en fraiseuse (aléseuse-fraiseuse) Mc Ma
38 Usinage : les aléseuses
39 Usinage : les aléseuses
40 Usinage les scies Les scies Mc : mouvement linéaire, rotation outil Outil Mc Pièce Ma : mouvement linéaire, quelconque pièce/outil Genres Ma À ruban Alternatives Circulaires Caractéristiques Mc Outil Machine simple, pas chère Ma Pour toutes surfaces réglées Usinage intérieur soudage ruban Précision moyenne (qualité ISO) Pièce
41 Usinage les scies
42 Usinage les scies
43 Usinage les scies
44 Usinage les brocheuses Les brocheuses Brochage intérieur Mc : linéaire outil Ma : Outil Mc Pièce Brochage extérieur Outil Mc Pièce Genres : Verticales Horizontales Caractéristiques : Usinage ébauche-finition en une seule fois Outil très cher, sauf lorsque la broche est standard (clavettes, etc) Très bonne productivité Pour grandes séries Mouvement hydraulique Bonne qualité Machine simple
45 Usinage les brocheuses
46 Usinage les brocheuses verticales
47 Usinage les broches
48 Usinage les brocheuses Formes obtenues par brochage intérieur Formes obtenues par brochage extérieur
49 La rectification plane C:\gilles\enseignement\GPA210\Cours8\videos\meulage.VOB
50 Usinage : la découpe laser La découpe laser : laser avançant parallèlement à la surface usinée Genres : trajectoire laser 2D et 3D 2D 3D
51 Usinage : la découpe laser Caractéristiques : Très grande productivité : vitesse d avance jusqu à 15 m/min Épaisseur de découpe jusqu à 25 mm (puissance de 4 kw environ) Pour tôles de très grande dimension Découpe de tubes à section carré et cylindrique IT de environ 0.2 mm pour une tôle mince
52 Usinage les machines-outils Conclusion : Grand nombre de types de M.O. Pour un type donné, les caractéristiques suivantes sont variables : Puissance Vitesse de coupe, avance Capacité dimensionnelle Précision géométrique et dimensionnelle Productivité Coût d achat Coût d exploitation Le nombre de facteurs intervenant dans le choix d une M.O. est très élevé
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