Projet personnel d orientation (PPO)

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1 OUTIL D EXPÉRIMENTATION Techniques d usinage (machiniste) et serrurerie D. Labrecque, 2009 Projet personnel d orientation (PPO)

2 Guide des activités Les informations contenues dans ces guides d activités sont données à titre indicatif et ne sont pas exhaustives. Ces guides d activités vous proposent plusieurs adresses de sites Web qui pourraient ne plus être actives au moment où vous souhaiteriez les utiliser ou qui pourraient vous diriger vers des informations non souhaitées. Veuillez vérifier ces liens Internet avant leur diffusion auprès des élèves. De plus, la Commission scolaire de la Beauce-Etchemin ne pourra être tenue responsable du contenu de ces sites Web, de toute omission, erreur ou lacune, et des conséquences qui en résulteraient. Certaines œuvres contenues dans ce document ne sont pas sous licence Creative Commons puisqu elles sont protégées par copyright. Ainsi, toutes reproductions ou modifications qui seraient apportées aux œuvres identifiées par sont interdites. 2004, Vous êtes libres de reproduire, distribuer et communiquer cette création au public Vous êtes libres de modifier cette création. Paternité. Vous devez citer le nom de l'auteur original. Pas d'utilisation Commerciale. Vous n'avez pas le droit d'utiliser cette création à des fins commerciales. Partage des Conditions Initiales à l'identique. Si vous modifiez, transformez ou adaptez cette création, vous n'avez le droit de distribuer la création qui en résulte que sous un contrat identique à celui-ci. La reproduction totale ou partielle de ce document est autorisée à condition d en mentionner la source. Le masculin est utilisé sans aucune discrimination, uniquement dans le but d alléger le texte. Numéro de document : 1 Version du document : 2.0 Propriété de la Commission scolaire de la Beauce-Etchemin i

3 Table des matières INFORMATIONS GÉNÉRALES 1 INTRODUCTION 4 ACTIVITÉ 5 UTILISATION D UN LOGICIEL DE SIMULATION 45 TUTORIEL EXERCICE 1 47 TUTORIEL EXERCICE 2 53 PARTIE A TECHNIQUES D USINAGE : MACHINISTE 6 PARTIE B SERRURERIE 56 ACTIVITÉ 1 TYPES DE MATÉRIAUX 7 EXERCICE 1 8 CORRIGÉ 12 ACTIVITÉ 6 SERRURERIE : UN MONDE À DÉCOUVRIR 57 EXERCICE 1 57 EXERCICE 2 58 ACTIVITÉ 2 EXPLORATION DE DIFFÉRENTS PROCÉDÉS D USINAGE 13 EXERCICE 2 16 EXERCICE 3 17 CORRIGÉ 26 ACTIVITÉ 7 SERRURERIE : UN TRAVAIL DE PRÉCISION! 59 CONCLUSION 71 ACTIVITÉ 3 USINAGE, MATHÉMATIQUES ET PRÉCISION 27 EXERCICE 4A ET 4B 31 CORRIGÉ 32 ANNEXE 1 : LEXIQUE 72 ANNEXE 2 : ABAQUE 73 ACTIVITÉ 4 LECTURE DE PLANS ET COMPRÉHENSION DES VUES 37 EXERCICE 5 42 CORRIGÉ 44 ANNEXE 3 : PLANS DE 75 LA PIÈCE ANNEXE 4 : CODES DE 79 PROGRAMMATION ii

4 Liste de matériel : Informations générales La liste qui suit énumère tout le matériel nécessaire pour compléter le travail lié à l outil d expérimentation d une durée d environ dix heures dans les domaines de l usinage et de la serrurerie. Guide des activités Ordinateur multimédia 1 x pied à coulisse digital 1 x pointe à tracer (avec pointe aimantée) 1 x pièce d aluminium usinée (avec trous et rainures) 1 x règle de 30 cm 1 x étau miniature 1 x ensemble de pièces métalliques usinées pour l étude des propriétés 1 x ensemble de limes Grobet, Nicholson 1 x lime à deux faces demi-circulaires de type «Pippin» 1 x serrure Camelock 1 x clé maîtresse 1 x clé vierge Calculatrice personnelle 1

5 Sites Internet : c

6 Conception des activités 1, 2 et 3 : M. Denis Labrecque Enseignant, techniques d usinage, Commission scolaire du Val-des-Cerfs et Commission scolaire Eastern Townships Conception de l activité 4 : M. Pierre Jacques Consultant, Service-conseil Pierre Jacques, Comité sectoriel de main-d œuvre dans la fabrication métallique industrielle Conception de l activité 5 : M. Pierre-Luc Fortin Conseiller technique Conception de l activité 7 : M. Bernard Binette Serrurier Participation à la conception : M. Réal Robert Consultant, Commission scolaire du Val-des-Cerfs Adaptation : Comité de validation pédagogique des guides des activités PPO Certaines photographies contenues dans ce document sont la propriété de Nathalie Angers, Denis Labrecque, Pierre Jacques et Bernard Binette. Elles sont exclues de la licence Creative Commons et sont protégées par les droits d auteur. Toutes modifications ou utilisations de ces photographies à d autres fins que celles prévues pour le cours Projet personnel d orientation, en tout ou en partie, sont interdites. 3

7 Introduction Ce guide d activités vous ouvrira les horizons du vaste domaine du secteur de la fabrication mécanique. Le document se divise en deux parties. Dans un premier temps, vous explorerez le monde de l usinage. Dans un deuxième temps, vous vous familiariserez plus précisément avec la taille des clés et le métier de serrurier. Le métier de machiniste ou de spécialiste de la technique d usinage s est développé progressivement au cours des temps. Au tout début de l humanité, les besoins de base étaient comblés par des outils rudimentaires, mais très efficaces. Pensons au silex, à la lance, à l arc ou à la flèche. La nécessité de créer ou de modifier l environnement constitue une composante essentielle du développement de la société à travers les âges. Un outil est une sorte de prolongement de la main. Ainsi, en créant des outils de différents types, nous pouvons par exemple frapper (marteau), couper (ciseau), maintenir (étau). Bien sûr, ces outils n impressionnent plus vraiment, car ils sont plutôt simples, et font maintenant partie de la vie de tous les jours. L usinage peut se définir comme étant l application de différentes techniques de fabrication de pièces mécaniques. À l aide de machines-outils, on retire de la matière d une pièce brute pour lui donner une forme précise. En ce sens, la serrurerie et la fabrication de clés se classent parmi les nombreuses applications de ce principe. Le défi de ce guide d activités sur le monde de l usinage et de la serrurerie est de vous amener à mieux connaître des métiers d action. Pour mieux vous situer, il vous sera possible d explorer différents procédés, comme le tournage, le fraisage et le contrôle numérique. De plus, nous vous invitons à visiter le site du Comité sectoriel de main-d œuvre de la métallurgie du Québec, soit ainsi que les sites et afin de connaître les principaux secteurs d activité économique dans lesquels évolue la main-d œuvre spécialisée en techniques d usinage. Exemples : Transport (automobiles, motos, trains, bicyclettes, aviation, aérospatiale, etc.); Médical (prothèses, chaises roulantes, etc.); Alimentaire (machines de transformation); Minier (extraction, transformation, etc.). 4

8 Vous pourrez également utiliser un logiciel de simulation qui vous permettra de modifier la programmation des commandes menant à la création d une pièce métallique que vous trouverez dans votre coffret-projet. Finalement, vous aurez l opportunité de fabriquer une clé à l aide de limes et découvrirez par la même occasion différentes facettes du métier de serrurier. Lorsque vous vous procurez un objet de consommation, vous vous posez peut-être des questions afin de savoir d où il vient, qui l a fait, comment et avec quoi il a été fabriqué. Les activités proposées dans le présent document vous amèneront à vivre le métier de machiniste et celui de serrurier dans leurs tâches de tous les jours et à saisir la portée de leur travail. Bonne exploration! 5

9 PARTIE A TECHNIQUES D USINAGE : machiniste 6

10 Activité 1 Types de matériaux Les matériaux utilisés en usinage sont très diversifiés. Ils vous sont probablement familiers : acier, aluminium, cuivre, plastique. Un certain nombre d alliages provenant de ces derniers sont disponibles sur le marché, tous possédant une codification particulière. Les besoins spécifiques exprimés par les clients ont grandement contribué à la mise au point de tous ces matériaux. Certaines propriétés doivent être présentes dans des applications précises : légèreté, dureté, résistance à l oxydation (rouille), résistance à de hautes températures, malléabilité, etc. Les fabricants de matériaux fournissent la matière première sous plusieurs formes : en plaques; en barres : rondes, carrées, rectangulaires; en tubes : ronds, carrés, rectangulaires; en profilés : poutres en i, poutres en H, cornières, etc. Ces matériaux sont utilisés dans plusieurs secteurs d activité : transport (aviation, automobile), médical, aérospatial, alimentaire, militaire, etc. Le machiniste transforme les matériaux selon le besoin et les spécifications du client. Il se réfère à des tableaux pour sélectionner les paramètres de coupe. Ces informations permettent d usiner les pièces demandées en toute sécurité sans causer de bris aux outils de coupe ou aux pièces à fabriquer. Les paramètres de coupe se trouvent dans des abaques 1 qui donnent les bonnes vitesses de rotation des machines-outils, l avance de l outil, la profondeur de la coupe, etc. Dans votre coffret-projet, vous trouverez des échantillons de matériaux que vous avez l occasion de manipuler tous les jours. Seriez-vous capable de les identifier? Voici quelques observations dont il faut tenir compte : la couleur, la densité, la dureté, la présence de rouille (oxydation). 1 Abaque : Tableau ou grille qui facilite le calcul des opérations d usinage. L abaque est généralement distribué par les fournisseurs de machines-outils ainsi que par les fournisseurs d outils. 7

11 Exercice 1 Pour l exercice qui suit, vous devrez utiliser les échantillons se trouvant dans votre coffret-projet. Pour déterminer de quel matériau ces échantillons sont constitués, quelques tests, dont les étapes sont décrites ci-dessous, seront nécessaires. L étude des propriétés de différentes substances, notamment les métaux, fait également partie de votre cours de science et technologie. Suivez ces étapes : 1 re étape Imprimez le tableau 1 Analyse des matériaux, présenté un peu plus loin dans ce document. 2 e étape Disposez les échantillons devant vous pour mieux les analyser. 3 e étape Effectuez une observation visuelle des échantillons de façon à analyser leur texture, leur fini, leur couleur, selon les critères indiqués dans le tableau. 4 e étape Évaluez la masse des différents échantillons en les soupesant avec votre main. Classez-les du plus léger au plus lourd. Prenez en considération que les échantillons ont le même volume lors de la comparaison de leur masse. 5 e étape À l aide de l outil à tracer (pointe à tracer) se trouvant dans le coffret-projet, vous pourrez effectuer un traçage de façon à marquer la pièce et à déterminer sa dureté par comparaison avec les autres échantillons. Plus la trace laissée sera profonde et facile à faire, plus l échantillon sera constitué d un matériau tendre. 6 e étape Déterminez quels sont les échantillons qui sont magnétiques à l aide de l aimant. 8

12 Une fois le tableau complété à l aide des informations complémentaires, vous serez en mesure de déterminer avec une plus grande précision quel est le type de matériau avec lequel sont faits ces échantillons. Le machiniste doit connaître ces informations afin d effectuer des réparations sur des pièces existantes. Par exemple, il pourrait avoir à remplacer les pièces d une vieille machine dont il ne connaît pas la composition. En effectuant des tests semblables à ceux que vous venez de réaliser, le machiniste saura reconnaître de quoi sont constituées les vieilles pièces qu il aura à remplacer. Il sera en mesure de reproduire avec une grande précision toute pièce déjà fabriquée, de même que ses propriétés physiques. De plus, de façon scientifique, il est possible de mesurer la masse volumique (densité) des échantillons. La masse volumique est une propriété caractéristique pour chacun des métaux. Si vous désirez en apprendre davantage sur les différents matériaux utilisés pour fabriquer les échantillons contenus dans votre coffret-projet, n hésitez pas à consulter le site Web Wikipedia en utilisant les mots-clés : acier, acier inoxydable, laiton, aluminium. 7 e étape Consultez le corrigé présenté plus loin dans ce document. 9

13 Tableau 1 : Analyse des matériaux Propriété Matériau Acier inoxydable Laiton Acier doux Aluminium Lettre associée à l échantillon Couleur/fini/texture Masse (échantillons de même volume) Dureté Magnétisme Informations complémentaires Laiton : De couleur jaune, en raison de sa composition de cuivre et de zinc, le laiton a une masse qui est très près de celle de l acier. Il ne s oxyde pas comme ce dernier, il devient plutôt mat avec le temps. Il n est pas magnétique et sa dureté se situe entre celle de l aluminium et celle de l acier. 10

14 Aluminium : De couleur gris-blanc lustré, métallique, l aluminium est le plus léger des échantillons. Il ne s oxyde pas comme l acier, il devient plutôt mat avec le temps. Il n est pas magnétique et sa dureté est celle qui est la plus faible de l échantillonnage. Acier inoxydable : De couleur gris acier clair, l acier inoxydable a une masse semblable à celle de l acier doux. L oxydation est transparente et protectrice (sans couleur rouille). Il peut être magnétique ou non, et son niveau de dureté est légèrement plus bas que celui de l acier (variable selon l alliage). Acier doux : De couleur gris acier, sa masse est identique à celle de l acier inoxydable. L oxydation est présente quand il n y a pas de couche protectrice (exemple : vieille auto rouillée par manque de peinture). Il est magnétique et moyennement dur. 11

15 Corrigé Tableau 1 : Analyse des matériaux Propriété Matériau Acier inoxydable Laiton Acier doux Aluminium Lettre associée à l échantillon D A C B Couleur/fini/texture Gris acier clair Jaune Gris acier Gris-blanc lustré Masse (échantillons de même volume) Dureté Très similaire à la masse du laiton et de l acier doux Très similaire à l acier doux Très similaire à la masse de l acier inoxydable et de l acier doux Entre celle des aciers et de l aluminium Très similaire à la masse du laiton et de l acier inoxydable Très similaire à celle de l acier inoxydable La plus légère des échantillons La plus faible des échantillons Magnétisme Non magnétique Non magnétique Magnétique Non magnétique 12

16 Activité 2 D. Labrecque, 2009 Exploration de différents procédés d usinage Inspection et métrologie Dans le cadre de son métier, le machiniste met en application plusieurs notions pour créer une pièce selon les besoins du client. Une portion de ses tâches consiste à faire une inspection des pièces à fabriquer. Pour ce faire, il doit prélever les dimensions d une pièce soit en cours de fabrication ou lors de l inspection finale, en utilisant plusieurs techniques, accessoires et instruments de mesure. Les types de mesures utilisées sont des mesures de longueur. Il est fréquent aussi d avoir à mesurer des angles, la dureté du matériel, la rugosité des surfaces. Au cours de cette activité, vous expérimenterez les prises dimensionnelles de longueur. Pour fabriquer une pièce, la modifier ou encore en réparer une composante, le machiniste doit faire en sorte de respecter les spécifications d un plan. La conformité des dimensions est d une grande importance. Seriez-vous en sécurité à bord d un avion dont les pièces usinées ne seraient précises qu à 60 % par rapport à celles retrouvées sur le plan original? Les instruments utilisés dans le cadre des fonctions du machiniste doivent être choisis de façon appropriée. Les instruments disponibles sont très diversifiés : ils peuvent être grands, petits, précis, moins précis. Bref, il faut faire le meilleur choix selon les besoins de la situation. Le système de mesure que vous utilisez présentement est sûrement le système métrique, soit le mètre et le centimètre. Dans le cadre de ses fonctions, le machiniste utilise le millimètre et le pouce. Cette dernière mesure est une unité de mesure anglo-saxonne. Parfois, le machiniste doit convertir les mesures prises dans un type d unités vers un autre type. Ainsi, il faut savoir que l équivalence du pouce par rapport au millimètre est la suivante : 1 pouce = 25,4 millimètres. 13

17 Exemple 1 : Quelle est l équivalence de 60 millimètres en pouces? 60 mm 25,4 = 2, 3622 pouces Exemple 2 : Quelle est l équivalence de 2 pouces en millimètres? 2 pouces 25,4 = 50, 8 mm En résumé, lorsque nous avons une valeur métrique à convertir en pouces, on divise la valeur métrique par 25,4. À l inverse, pour convertir en millimètres une valeur en pouces, on multiplie par 25,4. Le micromètre est l un des instruments de mesure fréquemment utilisés par le machiniste. Les images qui suivent vous font voir le micromètre métrique et ses composantes de même que la façon d en faire la lecture. Le modèle présenté a une capacité de longueur de 0 mm à 25 mm. La précision de l instrument est de 0,01 mm. Le site vous offre une vidéo intitulée Le micromètre numérique permettant de voir l instrument en action. Broche Vis de serrage Butée Manchon Corps Douille Molette de rochet D. Labrecque, 2009 Figure 1 : Le micromètre et ses composantes 14

18 Étape 1 : Lire le dernier nombre sur le manchon supérieur (12 mm). Étape 3 : Lire le nombre sur la douille (0,20 mm). Ligne de lecture D. Labrecque, 2009 Mesure : 12,70 mm Étape 2 : Lire les «demimm» sur le manchon inférieur (0,50 mm). Figure 2 : Le micromètre indique une longueur de 12,70 mm. 1 re étape : 12,00 mm 2 e étape : 0,50 mm 3 e étape : 0,20 mm Total : 12,70 mm 15

19 Exercice 2 Pour chacune des images ci-dessous, exercez-vous à lire la valeur indiquée. Ligne de lecture D. Labrecque, 2009 Figure 3 : Le micromètre indique une longueur de 12,00 mm. D. Labrecque, 2009 Figure 4 : Le micromètre indique une longueur de 12,50 mm. 16

20 Exercice 3 D. Labrecque, 2009 Vous aurez à présent la possibilité d expérimenter le prélèvement de mesures sur une pièce d aluminium contenue dans votre coffret-projet, et ce, à l aide d un autre instrument de mesure : le pied à coulisse digital. L exercice se déroulera en quatre étapes : Premièrement, vous vous familiariserez avec l instrument de mesure (dans le cas présent, un pied à coulisse digital). Deuxièmement, vous prendrez connaissance du plan de la pièce à inspecter et à mesurer. Ces plans peuvent être produits par des dessinateurs industriels. Troisièmement, vous remplirez une fiche d inspection à la suite de la prise des mesures. Quatrièmement, vous porterez un jugement sur la conformité de la pièce selon des spécifications exigées. Voyons en détail ces quatre temps de l activité. 1 re étape : Familiarisation avec un instrument de mesure Prenez, dans votre coffret-projet, le pied à coulisse (voir la photo ci-dessus). Observez-en toutes les parties. Faites bouger lentement la molette et observez ce qui se passe. Visionnez les deux séquences vidéo intitulées Le pied à coulisse et Manipulation du pied à coulisse, accessibles sur le site Vous devriez maintenant comprendre le fonctionnement du pied à coulisse et être suffisamment à l aise pour l utiliser. 17

21 2 e étape : Connaissance du plan de la pièce à inspecter et à mesurer Vous aurez besoin du matériel suivant : o La pièce d aluminium que vous retrouvez dans votre coffret-projet. o Le pied à coulisse digital. N. Angers, 2010 o Le document Plan de détails de la pièce, accessible dans votre ordinateur dans le répertoire Usinage ou en annexe du présent document. o Le document Plan d inspection de la pièce, accessible dans votre ordinateur dans le répertoire Usinage ou en annexe du présent document. o La Fiche d inspection que vous trouverez à la suite de la description des différentes étapes de réalisation de cette activité. Observez attentivement les deux plans. Comparez votre pièce métallique aux plans proposés. Comparez à l œil les dimensions de votre pièce à celles des plans proposés. Essayez de déterminer comment mesurer les différentes dimensions de votre pièce en observant les plans. 3 e étape : Inspection Effectuez maintenant l inspection de votre pièce. Observez, dans les pages qui suivent, les différentes photos montrant les phases de l inspection. Repérez les dimensions des points représentés par les lettres A, B, M, N, P, Q, S et T. À l aide du pied à coulisse digital, mesurez les dimensions de votre pièce en ces points. Notez vos résultats sur la Fiche d inspection que vous trouverez à la suite de la description des différentes étapes de réalisation de cette activité. 18

22 Notes : Pour la prise dimensionnelle du diamètre S, mesurez le diamètre de l un des six trous. Prenez la mesure d un autre diamètre à l opposé du premier trou. Par la suite, prenez la mesure intérieure entre les deux trous mesurés, comme le démontrent les images de la page qui suit. Voici le calcul à faire pour trouver la mesure centre en centre des deux trous. Diamètre du premier trou divisé par deux = Rayon 1 Diamètre du deuxième trou divisé par deux = Rayon 2 Donc : Rayon 1 + Mesure intérieure entre les deux trous + Rayon 2 Par exemple : (7,8 2) + 39,2 + (7,8 2) = mesure centre en centre D. Labrecque, 2009 D. Labrecque, 2009 D. Labrecque, 2009 Figures 5, 6 et 7 : Mesure centre en centre de la pièce D. Labrecque, e étape : Jugement sur la conformité de la pièce Comparez vos mesures notées sur la fiche d inspection à celles des plans proposés. Précisez si les dimensions sont conformes aux plans. Ainsi, si les dimensions relevées se situent entre le minimum et le maximum des dimensions tolérées selon le plan de détails (2 e colonne du tableau qui suit), cochez la case «Conforme au plan». Si les dimensions relevées ne se situent pas entre le minimum et le maximum des dimensions tolérées, cochez la case «Non conforme au plan». 19

23 Complétez par la suite le rapport d inspection, comme si vous étiez un travailleur chargé de présenter le rapport à un supérieur ou à un client ayant commandé la pièce. Si vous désirez trouver des informations supplémentaires en faisant une recherche sur Internet, les mots-clés qui suivent pourraient vous être utiles : Micromètre mesure; Machine à mesurer tridimensionnelle; Pied à coulisse digital; Métrologie dimensionnelle. 20

24 FICHE D INSPECTION Lettres repères des mesures sur la pièce Dimensions tolérées selon le plan de détails (mm) Dimensions relevées A Maximum : 120,20 mm Minimum : 119,80 mm mm D. Labrecque, 2009 B Maximum : 60,20 mm Minimum : 59,80 mm mm D. Labrecque, 2009 Jugement de la dimension (Cochez la case appropriée) Conforme au plan Non conforme au plan 21

25 M Maximum : 60,16 mm Minimum : 59,88 mm mm D. Labrecque, 2009 N Maximum : 16,13 mm Minimum : 16,00 mm mm D. Labrecque,

26 P Maximum : 32,00 mm Minimum : 31,82 mm mm Q D. Labrecque, 2009 Maximum : 16,10 mm Minimum : 15,90 mm mm D. Labrecque,

27 S D. Labrecque, 2009 Maximum : 47,10 mm Minimum : 46,90 mm mm D. Labrecque,

28 T Maximum : 18,5 mm Minimum : 17,5 mm mm D. Labrecque, 2009 Rapport de l inspection : Vérifié par : Conformité de la pièce dans son ensemble Numéro de la pièce : Date : Nom du client : OUI NON 25

29 Corrigé La pièce qui vous a été fournie dans votre coffret-projet est conforme au plan de détails. Toutefois, comme vous en êtes à vos premières manipulations avec le pied à coulisse digital, il est possible que vos mesures soient erronées et que vous ayez noté que la pièce d aluminium était non conforme. 26

30 Activité D. Labrecque, Usinage, mathématiques et précision Le machiniste utilise des technologies de pointe pour concevoir et fabriquer des pièces de différentes complexités. Les calculs mathématiques, que le machiniste exécute durant la fabrication de la pièce, ne nécessitent parfois qu un crayon, une feuille de papier et une calculatrice. En entreprise, il n est pas toujours nécessaire d effectuer ces calculs, car des abaques 2 sont fournis ou des spécifications précises sont mentionnées au machiniste. Dans les cas plus complexes, l utilisation d un ordinateur avec des logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) sera nécessaire. À titre d exemples, consultez les sites qui suivent. Certains logiciels peuvent être téléchargés, surtout si le domaine vous intéresse particulièrement. Le quotidien du machiniste implique que celui-ci possède certaines notions de base en anglais, puisque plusieurs logiciels utilisés ne sont pas traduits en français. Vous pourrez vous en rendre compte en effectuant des recherches sur Internet. Les logiciels Mastercam et Cimco en sont des exemples. De plus, vous aurez la chance d utiliser une adaptation francophone du logiciel Cimco- Edit lors de la dernière activité de ce guide. Au cours de la présente activité, vous serez sensibilisé au fait que les mathématiques occupent une place importante dans le travail d un machiniste. Il est intéressant de découvrir leurs applications dans des tâches concrètes. 2 Abaque : Tableau ou grille qui facilite le calcul des opérations d usinage. L abaque est généralement distribué par les fournisseurs de machines-outils ainsi que par les fournisseurs d outils. 27

31 Voici quelques exemples de calculs que le machiniste exécute fréquemment dans ses tâches journalières. Prise de mesure Lorsque le machiniste inspecte une pièce finie ou en cours de fabrication, il effectue de simples additions ou soustractions. Il peut recueillir des mesures, entre autres à l aide d un micromètre ou d un pied à coulisse. Vous avez vu, lors de l activité 2 du présent document, comment utiliser ces instruments. Des séquences vidéo démontrant le fonctionnement sont accessibles sur le site Consultez : Le micromètre Le pied à coulisse digital Calcul de la révolution par minute (RPM) Les types de procédés de transformation présentés jusqu'à maintenant dans ce guide d activités nécessitent l utilisation de machines effectuant des rotations. Fréquemment, le machiniste aura à choisir et à programmer le nombre de révolutions par minute (RPM) qu effectuera un appareil dans le but d obtenir un résultat précis sur une pièce à travailler. Il doit effectuer certains calculs précis afin d utiliser la bonne révolution par minute. Une rotation trop lente d un appareil risquerait de casser l outil, alors qu une rotation trop rapide risquerait de le brûler. Une fois ces calculs effectués, le machiniste ajuste l appareil en conséquence. Le machiniste doit tenir compte de certains paramètres pour faire son calcul : Le machiniste doit connaître le type de matériau. o Exemples : aluminium, laiton, acier inoxydable, etc. Le machiniste doit connaître le diamètre de l outil ou le diamètre de la pièce qui tourne. o Exemple : diamètre du foret 3 Le machiniste doit avoir en tête la vitesse de coupe selon le matériau à travailler et le type d outil de coupe qu il utilise. Le tableau 2, présenté à la page suivante, donne un aperçu des vitesses de coupe pour quelques matériaux à usiner. 3 Foret : instrument métallique en forme de cylindre fileté, tranchant par rotation pour forer (percer) le bois, le métal, le plastique, etc. 28

32 Tableau 2 : Référence pour la vitesse de coupe (selon le matériau) Matériau à usiner Acier doux Vitesse de coupe (mètres par minute) Outils de coupe rapide (acier) 30 à 38 m/minute Acier 20 à 30 m/minute Acier outil 15 à 20 m/minute Aluminium 75 à 400 m/minute Bronze 24 à 45 m/minute Fonte moyenne 18 à 24 m/minute Titane 30 à 120 m/minute Voyons un exemple de calcul. 29

33 Exemple Les paramètres de la situation sont les suivants : Opération de perçage à l aide d un outil, un foret de 12 mm de diamètre («drill») Utilisation d un foret en acier rapide (HSS) Matériel à percer : aluminium Vitesse de coupe suggérée : 120 m/minute (en référence au tableau de la page qui précède) La formule pour le calcul du nombre de révolutions par minute est la suivante : Foret RPM = 3183 Ainsi, dans cet exemple, le machiniste devrait programmer son appareil à 3183 révolutions par minute pour travailler la pièce en aluminium. En entreprise, un abaque est régulièrement distribué par les fournisseurs de machinesoutils ainsi que par les fournisseurs d outils. Le machiniste n a pas à effectuer ces calculs à chaque utilisation de son équipement. 30

34 Exercice 4A Quel est le nombre de révolutions par minute requis pour les paramètres suivants : Opération de perçage à l aide d un outil, un foret de 10 mm de diamètre («drill»); Utilisation d un foret en acier rapide (HSS); Matériel à percer : acier doux (vitesse de coupe 35 m/minute). Exercice 4B Quel est le nombre de révolutions par minute requis pour les paramètres suivants : Opération de perçage à l aide d un outil, un foret de 26 mm de diamètre («drill»); Utilisation d un foret en acier rapide (HSS); Matériel à percer : titane (vitesse de coupe 100 m/min). 31

35 Corrigé : Exercice 4A La formule pour le calcul du nombre de révolutions par minute est la suivante : Foret Ainsi, il faut multiplier 25 m/min par 1000 et diviser par le produit de 3,1416 et 10 mm. Le résultat est de 1113 révolutions par minute. Le nombre de révolutions par minute d un appareil obtenu par calculs peut être validé par les valeurs inscrites dans un abaque, comme celui présenté à l annexe 2 de ce guide des activités. Toutefois, le résultat obtenu à l aide de la formule mathématique reste plus précis. Corrigé : Exercice 4B La formule pour le calcul du nombre de révolutions par minute est la suivante : Foret Ainsi, il faut multiplier 100 m/min par 1000 et diviser par le produit de 3,1416 et 26 mm. Le résultat est de 1224 révolutions par minute. Le nombre de révolutions par minute d un appareil obtenu par calculs peut être validé par les valeurs inscrites dans un abaque, comme celui présenté à l annexe 2 de ce guide des activités. Toutefois, le résultat obtenu à l aide de la formule mathématique reste plus précis. 32