[PDF] Ressources usinage par enlevement de matière

FichedeConnaissancesEnlèvementdematière:FraisageInnovationTechnologiqueetEcoConceptionRessourcesUsinageparenlèvementdematière:FraisagePage1L'usinageparenlèvementdematièreestunprocédédefabricationdepiècesmécaniques.Principe:Enleverdelamatièredefaçonàdonneràlapiècebrutelaformeetlesdimensionsvoulues,àl'aided'unemachine-outil.Parcettetechnique,onobtientdespiècesd'unegrandeprécision.Ilexisteplusieursprocédésd'usinage,notamment:• Lesusinagespardéformation:forgeage,thermoformage,pliage• Lesusinagespardécoupage:découpelaser,oxycoupage,• etenfinlesusinagesparenlèvementdematière:tournage,fraisage,électroérosion.Nousallonsnousintéresserplusparticulièrementaufraisage. A. La relation Outil / Machine / Pièce : Onl'avu,usinerconsisteàmodifierlaformed'unepièceparl'actiond'unemachine,aumoyend'unoutillage.Donctoutusinagemetenrelationcestroiséléments:• L'outil,• Lamachine,• LapièceOnpeutschématiserlarelationdelamanièresuivante:Lapièceetl'outilsontfixéssurlamachinegrâceauporte-pièceetauporte-outil.Suivantleschaînesr elationnelles "Outil/Machine/ Pièce »etle repèr ed'axes danslequels'inscriventlesdifférentsdéplacemen ts,lesprinc ipesd'usinagemisenoeuvrev arientetdéfinissentainsidifférentstypesd'usinages(parenlèvementdematière).Porte-outilOutil PortepiècePièce LIAISONS MACHINES Mécaniques:bâti,guidages,cinématique(Typologiedesmachines)Electriques:moteurs,variateursElectroniques:automate(Réseauxettéléchargement)Informatiques:langage,cycles(Programmation)

RessourcesUsinageparenlèvementdematière:FraisagePage2B. Les mouvements : Pourusiner,l'outildoitsedéplacerparrapportàlapièce.C'estlamachinequisecharged'assurerlabonnecoordinationentrelesvitessesetlestrajectoiresdel'outiletdelapièce.Toutmouvementd'unélémentd'unemachine-outil(MO)s'inscritdansunrepèreorthonorméàtroisdimensions.Ilestsimpled'utiliserlarègledestroisdoigtsdelamaindroiteEnfraisagel'outiltourneautourd'unaxeetlapiècesedéplace.Surcertainem achinelesdeuxpeuve ntsedéplacersurun axeoutourne rautourd'unautreaxe.Lestroisaxesdel'espacesontappeléscouramment:X,YetZ.Ondistingue2typesdemouvement:1. Le mouvement de coupe Ilpermetàl'outildecouperlapiècedanslazonedecontactoutil/pièce.IlestnotéMc.Enfraisage,c'estl'outilquiestaniméedumouvementdecoupe.C'estgénéralementunerotation.LavitesseassociéeàMcestlavitessedecoupe,notéeVc.Vcestgénéralementgrand.2. Le mouvement d'avance Ilpermetàl'outildesedéplacerlelongdelapièce.IlestnotéMf.Enfraisage ,c'estlapièc equiestanimé edumouvementd'avance.Lemouvementd'avanceestgénéralementunetranslation.LavitesseassociéeàMfestlavitessed'avance,notéeVf.VfestgénéralementbeaucouppluspetitqueVc.C. La pièce : Lespiècesusinéesenfraisagesontgénéralementdeformeprismatique,c'estàdireunvolumedélimitépardesfacesplanes.Maisonpeutaussiréaliserd'autresformes:• descylindres(desperçagesetdesalésages)• dessurfaceshélicoïdales(desvis)• enfin,desformescomplexes,créesparunetrajectoiredéfiniedel'outil.Enfraisage,lesformesusinéessonttrèsvariées.

RessourcesUsinageparenlèvementdematière:FraisagePage3D. Les machines-outils 1. La machine conventionnelle 1Bâti5Pièce2Tête6Chariotlongitudinal3Broche7Chariottransversal4Outil(fraise)8Chariotvertical2. MOCN UneMachine-OutilàCommandeNumériquefonctionnedemanièreautomatique.a) Les différents éléments : Lesactionneurs(moteurs,vérins,...)sontc ommandésparunprocesseur(directeurdecommandenumérique).Celui -cisaitexploiteretinterpréterlesinformationsdonnéesparleprogrammed'usinageouparlescapteursdemesure.Lepupitredecommandesertàconverseravecledirecteurdecommande.IIpossèdedestouchessensitives,ainsiqu'unécrangraphique.Celui-cisertàvisualiserparexempleleprogramme,leprofilfinidelapièce,latrajectoiredesoutils,...Latourelleporte-outilspermetdechangerd'outilafinderéalisertouteslesopérationsd'unephased'usinage.b) Les axes normalisés C'estladirectionsuivantlaquellelemouvementestcommandénumériquementencontinuenvitesseetposition.L'axeZestsituéparallèlementàl'axedelabrocheprincipalequellequesoitlamachineL'axeXestassociéaumouvementquidéfinileplusgranddéplacementaprèsavoirsituél'axeZ.L'axeYformeaveclesaxesXetZuntrièdredesensdirect.LesconstructeursdeMOCNontconçu desfrais eusesavec cesaxessupplémentaires:Axederotationdéfiniautourdesaxesprincipaux. Leschémaci-contrecorrespondàunefraiseuse5axes:le4émeaxeCcorrespondàlatabletournanteouplateaucirculaire.Sonmouvementderotationpermetl'usinagedepiècessansdémontagesur360°.Le5émeaxeAcorrespondàlarotationdelabrocheautourdeX.CetypedefraiseuseestparfaitementadaptéàI'usinagedepiècescomplexes.IlestpossiblederajouterparexempleunautreaxeA(lapièceautourdeX),unaxeB,...:onpeutparfoistrouverdesmachines9axesetmêmeplus...

RessourcesUsinageparenlèvementdematière:FraisagePage4ZYXc) Le positionnement de la pièce dans la machine Ilestnécessairedepositionnerl'extrémitédel'outil(pointcourant)parrapportàlapièce. Origineprogramme:OPPourécrireunprogramme,ilestcommodedefixerunrepèresurlapièceàpartirduqueloncalculelescoordonnéesdespoints:C'estl'origineprogrammeOP.CetteOPestchoisieparleprogrammeurchargédepréparerlaproduction. Originepièce:OpL'ordinateurabesoindeconnaîtrelapositiondelapièce,immobiliséesurlatabledelamachine.C'estpourquoi,ondéfinitsurlefichierd'usinage,unpointd'originepièce.C'estl'originedurepèredemiseenpositiondelapiècesurleporte-pièce.Quandonchangedepièce,l'Opnebougepassielleestpositionnéeaumêmeendroitsurlamachine.Enfraisage,avecunétau,l'Opestsitué:• EnZ:surlescalesdefraisage.• EnX:contrelabutée,• EnY:contrelemorsfixe, Sionnedéfinitpasl'originepièceavantdedémarrerl'usinage,lamachineréalisel'usinagemaiselledémarre n'importe où. Originemesure:OmLamachinecontrôlesesdéplacementsàpartird'uneorigineabsolue,dontlapositionestdéfinieparleconstructeur,appeléeORIGINEMESURE:Om.C'estle"pointzéro»delamachine,àpartirduquelellecalculetouteslesautrescoordonnées.Elleestreprésentéeparlesymbole:Om Originetourelle:Ot(oupointdeRéférenceoutil)UneMOCNutiliserégulièrementplusieursoutilsdecoupededimensionsdifférentesetdoncdepointsdecoupedifférents.Silesoutilschangent,lesporte-outils,enrevanche,restentlesmêmes.L'originetourelleestalorslepointcaractéristiquedelaliaisonencastremententreleporte-outiletlatourelle(oulabrocheenfraisage).C'estunpointinvariantquinedépendpasdel'outil.Otestégalementl'origineduporte-outil,quel'onfixesurlatourelle.Enfraisage:lecentredel'axederotationdelabrochesurlafaceavantducôned'attachement.

RessourcesUsinageparenlèvementdematière:FraisagePage5N°d'outilN°correcteurd'outilJauges@(Correcteurdynamique)LRT2D2101.221.5103. Le point courant : T SuruneMOCNlepointréelàpiloterestlepointdecoupedel'outil.Cepointsedéplacesurlapièceselonlaprogrammationétabliedanslerepèremachineafind'usinerlapièce.Lajaugeoutilpermetdedéfinirlepointdecoupedel'outil.Cevecteurcaractériseladimensiondel'outil.Ilchangeàchaquefoisquel'onchanged'outil.Ilfautindiquercesvaleursdansledirecteurdecommandenumérique.Achaqu eoutilutilisécor respondsajauge .Dèsqu'onchanged'outi l,leprogrammedoi tfaireappelàlajaugecorrespondantàl'outil. Testp arfoisappe lélepointcourant"Ptcour».E. Le porte-pièce : Engénéral,onutiliseunétau,fixésurlatable.Ilpermetdeserrerunepièceentre2facesparallèles.Cetétauestorientable,defaçonàplacerlapièceentraversdelatable.Maislorsquelapièceestdeformecomplexe,ouquel'ondésireunemiseenpositionparticulière,onpeututiliserunmontaged'usinage:Onpeutaussifixerlapiècedirectementsurlatable.F. Les opérations d'usinage SurfaçageEpaulementRainurageContournagePointagePerçageAlésageEgalementpourusinerdestrous,maisleprocédéestdifférentcardanscecas,onchercheàobtenirdestrousprécis(desalésages)LR

RessourcesUsinageparenlèvementdematière:FraisagePage6G. Les outils : Enfraisage,ontrouvedesoutilsdetouteslesformes:Onlesdistingueparleurdimension,leurnombrededents,leurnombredetaille(lenombredefacesdel'outilquicoupent)etleurfonction:Opérationd'usinageVisualisationIdentificationdel'outilSurfaçageFraise2taillesàqueueconiqueFraise2taillesàalésagesetàentraînementpartenonFraiseàplaquettecarbureàsurfaceretàsurfacer-dresserRainurageFraise2taillesàqueuecylindriqueFraise3taillesàdenturesalternéesPourréaliserdestrousoudesalésages,onutilisedesforetsàcentrer,desforetsetdesalésoirs:Foret(àqueuecônemorse)ForetétagéForetàcentrerAlésoirmachineTaraudmachine

RessourcesUsinageparenlèvementdematière:FraisagePage7MMEtenfin,ilexistedesfraisesdeformespéciales:PourrainuresenTpourqueued'arondefraise¼decerclepourlescongésH. Les paramètres de coupe en fraisage : Pourréaliseruneopérationd'usinage,ilfautréglerlamachineendéfinissantlesparamètresdecoupe.Cesontcesparamètresquipermettrontàlamachinedegénérerlesmouvementsdecoupeetd'avanceafind'usinerlapièce.Cesparamètressont:• Vitessedecoupe(Vc).• Avancepardent(onnoterafz).Cesparamètressontchoisisenfonctiondutyped'usinage,delamatièredelapièceetdel'outil.1. La vitesse de coupe : C'estlavitessedecoupe(Vc)del'outilparrapportàlapièce.Elles'exprimeenmètreparminute(m/min).Lesfacteursinfluant:• Lesqualitésdelamatièreàusinerc'est-à-direlanaturedelapièceàusiner(matière,forme,...)• Lesqualitésdecoupedel'outilc'est-à-direlanaturedelapartiedel'outiltranchante• Lalubrification,• Lamachineutilisée,• Laduréedeviesouhaitéepourl'outil.Lechoixduparamètredelavitessedecoupeestimportantdansuneproductioncar:• pluselleestfaible,plusletempsd'usinageestimportant.• sielleesttropimportante,ilyaaugmentationdelaquantitédechaleurrésultantedelacoupe,diminuantainsiladuretédelapointedel'outiletcelui-cis'use.Lechoixjudicieuxd'unevitessedecoupeestdoncuncompromisentrelarapiditédeproductionetladuréedeviedel'outil.Lavaleu rdelavitessede coupeest chois ied'aprèsdestableauxs implifié s(enfonctiondesmatériauxdelapièceetdel'outil)oud'aprèsuncataloguefourniparlesfabricantsd'outils.Quelquesvaleursàtitreindicatif:MatièredelapièceOutilenacierrapidesupérieurOutilàplaquettecarburerapportéeAcier20m/min80m/minAluminium80m/min160m/minLaiton50m/min140m/min

RessourcesUsinageparenlèvementdematière:FraisagePage8í µ=1000Ã—í µí µí µÃ—í µ2. Fréquence de rotation de l'outil : Lafréq uencederotationdel'outilestexpri méeentourparminute(tr/min):c'estlenombredetoursqueparcourelapièceen1minute.Onpeutfaireleparallèleavecunvélo:Quandonpédale,les2rouessedéplacentàlamêmevitesse,parcontrelagrandetournemoinsvitequelapetite.Lafréquencederotationdépenddonc:• DelavitesseduvélooudelavitessedecoupeVc• Dudiamètredelaroueoudelapiècedel'outilOncalculeNàl'aidedelaformulesuivante:í µ=í µí µí µÃ—í µMaisVcétantexpriméenm/minetDenmm,ilestimpératifdeconvertirVcenmm/min(enmultipliantpar1000pourobtenirNentour/minOnobtientalors:3. L'avance par dent : C'estl'épaisseurducopeauenlevéeparchaquedent.fzestexpriméenmm/dent.Engénéral,onchoisitfz=0.03mm/dentenfraisage.Sionveutaffinerlechoixdeceparamètre,onpeutregarderuncatalogued'outil4. La vitesse d'avance: Lavitessed'avanceenfraisageestlavitessededéplacementdelapièceparrapportàl'outil.Vfestexpriméeenmillimètreparminute(mm/min).Elleestdonnéepar:5. La profondeur de passe ap : C'estl'épaisseurdematièreenlevéeàchaquepassagedel'outil.Unpassaged'outils'appelleunepasse.apestchoisiàl'aided'uncatalogued'outil.í µí µ=í µÃ—í µ!Ã—í µavec:•Nlafréquencederotationentr/min,•Zlenombrededentdelafraise(dent/tour)•fzl'avancepardentenmm/dentavec:•Vc:lavitessedecoupeenm/min•D:lediamètredel'outilenmm