Fabrication Mecanique Cours

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Facult des Sciences et Technologies

Licence de Technologie et Mcanique

2004 2005

FABRICATION MECANIQUE

Anne 2004-2005 Philippe DEPEYRE

fabrication mcanique

La coupe des mtaux

Page 2Licence et Technologie et Mcanique Universit de la Runion

fabrication mcanique

La coupe des mtaux

Chapitre 1

Usinage par enlvement de matire

Page 1Licence de Technologie et Mcanique Universit de la Runion V : 2004-2005

fabrication mcanique

La coupe des mtaux

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fabrication mcanique

La coupe des mtaux

Sommaire.1. .2..2.1. .2.2. .2.3.

Gnralit sur lusinage.........................................................................................................5 Les machines ..........................................................................................................................5Le fraisage......................................................................................................................................... 6 Le perage ......................................................................................................................................... 8 Le tournage ....................................................................................................................................... 8

.3..3.1. .3.2.

Les matriaux des outils ......................................................................................................11Matriaux ........................................................................................................................................ 11 Choix du matriaux des plaquettes.................................................................................................. 13

.4..4.1. .4.2.

Contrle de la position de la pice par rapport loutil...................................................14Les moyens de contrle................................................................................................................... 14 Rfrentiels ..................................................................................................................................... 14

.5..5.1. .5.2. .5.3. .5.4. .5.5.

La formation des copeaux ...................................................................................................15Gnralit dans le cas du tournage.................................................................................................. 15 Les diffrents types de copeaux ...................................................................................................... 16 Evolution du copeau en fonction de Vc .......................................................................................... 16 Evolution du copeau en fonction de sa section ............................................................................... 17 Angles doutil.................................................................................................................................. 18

.6..6.1. .6.2. .6.3.

Usure des outils ....................................................................................................................20Phnomnes dusure ....................................................................................................................... 20 Manifestation de lusure.................................................................................................................. 21 Dure de vie .................................................................................................................................... 21

.7..7.1. .7.2. .7.3. .7.4.

Conditions de coupe.............................................................................................................23Les paramtres de coupe ................................................................................................................. 23 Choix des paramtres de coupe....................................................................................................... 24 Influence des conditions de coupe sur la rugosit........................................................................... 24 Optimisation des conditions de coupe............................................................................................. 25

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La coupe des mtaux

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fabrication mcanique

La coupe des mtaux

.1.

Gnralit sur lusinage

Lusinage par enlvement de matire est le moyen le plus fiable pour obtenir des pices de prcision, partir de pices moules, extrudes ou forges. Le procd est, par contre, coteux (machine, outils, hommes qualifis) et relativement lent. Cest pourquoi on essaye dobtenir maintenant des pices de moulage ne ncessitant pas dusinage. Cela est possible avec le plastique ou le Zamac (Zn, Al, Mg), mais les qualits techniques : rsistance la chaleur ou limite lastique sont encore loin dgaler celles de lacier ou des alliages daluminium. Actuellement parmi tous les axes de recherche en fabrication, on peut en citer deux : lUGV (ou usinage grande vitesse) et les machines axes parallles qui offrent une grande mobilit de la tte dusinage. Avec le travail grande vitesse, la machine-outil passe la vitesse suprieure.

La pice usine par UGV est d'une prcision suprieure. Tout d'abord, les efforts de coupe sont rduits. Donc, la pice subit moins de dformation. Ensuite, les calories sont dissipes dans les copeaux avant d'avoir le temps de pntrer dans la pice. Moins sollicite en temprature, la pice conserve sa stabilit dimensionnelle originelle. L'tat de surface de la pice usiner est amlior par l'coulement plastique du matriau dans la zone de cisaillement. L'augmentation du dbit des copeaux autorise une meilleure productivit, qui peut tre multiplie par un facteur de 3 10. Enfin, l'UGV autorise l'usinage de pices qu'il tait impossible d'usiner auparavant avec les moyens conventionnels (comme les voiles minces en aronautique, par exemple). Aprs avoir dvelopp l'usinage grande vitesse (UGV), les industriels se concentrent aujourd'hui sur le travail grande vitesse.

Avec l'apparition de l'UGV, le secteur de la machine-outil a tourn une page de son histoire et entam une irrversible volution. Les pices sont dsormais usines trs rapidement, avec une prcision toujours croissante. Seulement, l'usinage ne reprsente que 15 % du temps du cycle total de production. Changement d'outils, acheminement de la pice, positionnement broche/outil, vacuation de la pice, etc. Pour une performance maximale, le centre d'usinage doit prendre en compte, non seulement le temps d'usinage proprement dit (temps copeau), mais galement - et surtout - le temps hors usinage, qui reprsente lui seul les 85 % restants du temps du cycle total de production. Aujourd'hui, l'UGV a laiss la place au travail grande vitesse dans la liste des priorits des constructeurs de machinesoutils.

.2.

Les machines

Les machines sont classs en deux catgories : Fraisage : Loutil tourne, la pice se dplace par rapport loutil. Cela permet de raliser des formes planes, des moules Tournage : La pice tourne, loutil se dplace par rapport la pice : pour raliser des pices de rvolution. Bien entendu, des industriels fabriquent des tours, o les outils peuvent tourner, ou des centre de fraisage o les pices peuvent tre entrans en rotation ce sont des machines hybrides, mixtes, ou machine multi-axe.

Page 5Licence de Technologie et Mcanique Universit de la Runion V : 2004-2005

fabrication mcanique .2.1. Le fraisage

La coupe des mtaux

Dans le cas du fraisage : loutil tourne, la pice se dplace. Les centre de fraisage comportent gnralement 3 axes (que lont peut commander individuellement pour faire des formes complexe : hlices) et un plateau tournant pour prsenter toutes les faces de la pice devant la broche. On peut aussi imaginer de monter loutil au bout un bras de robot. Voir exemple ci-contre. Loutil tourne, la pice se dplace par rapport loutil. Cela permet de raliser des formes planes, des moules

Usinage en roulant

Usinage en bout

Usinage mixte

.2.1.1. Fraiseuses

Centre de fraisage 5 axes Willemin. La broche peut pivoter autour de laxe X et de laxe Y. Centre de fraisage axe vertical. On voit le changeur doutil sur la gauche.

Double tte de fraisage pour usiner les maquettes de voiture en rsine

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fabrication mcanique

La coupe des mtauxFraiseuse grande capacit sur portique

fraisage avec un bras de robot Fraiseuse broche horizontal

.2.1.2. Les outils de fraisage Fraise deux tailles ARS Usinages de plans. La fraise est en ARS. Cette fraise, une des plus courante, est remplace par des fraises carbure.

Fraise deux tailles Fraise carbure, de plaquettes rapportes dfonage. Cette fraise permet des bauches rapides, mais ne permet pas de plonger dans la matire (pas de coupe au centre ) Fraise 3 tailles Fraise pour usiner les rainure. 3 plans sont usins dans une seule passe.

Fraise surfacer

Fraise carbure surfacer pour usiner des grands plans.

Page 7Licence de Technologie et Mcanique Universit de la Runion V : 2004-2005

fabrication mcaniqueFraise conique de forme Fraise de forme pour usiner des rainure de queue daronde.

La coupe des mtaux

.2.2.

Le perageLe perage est une forme de fraisage avec une caractristique particulire : loutil doit plonger dans la matire. Il faut donc quil soit c