Mobi Ins A5 cmyk - Swissmechanic · C o Parce que les alésoirs sont des outils robustes et bon...
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1 4e édition – juin 2009 © by SWISSMECHANIC Module Techniques d’usinage mécanique – Les bases 1 1 Version pour apprenants, n° d’art 2103f Version pour instructeurs et maîtres d’apprentissage, n° d’art. 2603f Index Les sujets de formation Les bases de l’enlèvement des copeaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 La géométrie et les angles de coupe des outils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Le développement de la chaleur et son évacuation sur un burin . . . . . . . 3 Les forces et les mouvements dans l’enlèvement de copeaux . . . . . . . . . 4 En comparaison, les forces de coupe dans le sciage . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Les angles de coupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 L’usure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 La formation des copeaux et son contrôle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Les types de copeaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Les formes de copeaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Les matières de coupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Plaquettes réversibles (classification selon le code ISO) . . . . . . . . . . . . . 17 Les vitesses de coupe et le calcul des fréquences de rotation . . . . . . . . 18 Table des fréquences de rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Percer/chanfreiner/aléser/tarauder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Le perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Vue d’ensemble des différents procédés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Les perceuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Les perceuses à main . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Les perceuses d’établi à colonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Le travail du perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Les perceuses à colonne modernes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 La sécurité au travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Le serrage des pièces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Les mandrins et pinces de serrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Les outils de perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Les forets hélicoïdaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Les angles du foret hélicoïdal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Les différents outils de perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Les pinules (Zentrofix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Les palpeurs d’arêtes digitaux 3-D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Les procédés de perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Le perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Le chanfreinage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 L’alésage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 L’usinage d’un alésage ø 10 H7 (avec des outils HSS) . . . . . . . . . . . . . . 40 Le taraudage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Conseils pour le taraudage à la machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Le chanfreinage d’un taraudage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Table des filetages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Table des valeurs de coupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Table des valeurs de coupe à remplir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
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14e édition – juin 2009 © by SWISSMECHANIC
Module Techniques d’usinage mécanique – Les bases
11Version pour apprenants, n° d’art 2103f Version pour instructeurs et
maîtres d’apprentissage, n° d’art. 2603f
Index
Les sujets de formation
Les bases de l’enlèvement des copeaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
La géométrie et les angles de coupe des outils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Le développement de la chaleur et son évacuation sur un burin . . . . . . . 3Les forces et les mouvements dans l’enlèvement de copeaux . . . . . . . . . 4En comparaison, les forces de coupe dans le sciage . . . . . . . . . . . . . . . . 4Les angles de coupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6L’usure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8La formation des copeaux et son contrôle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Les types de copeaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Les formes de copeaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Les matières de coupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Plaquettes réversibles (classification selon le code ISO) . . . . . . . . . . . . . 17Les vitesses de coupe et le calcul des fréquences de rotation . . . . . . . . 18Table des fréquences de rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Percer/chanfreiner/aléser/tarauder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Le perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Vue d’ensemble des différents procédés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Les perceuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Les perceuses à main . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Les perceuses d’établi à colonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Le travail du perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Les perceuses à colonne modernes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
La sécurité au travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Le serrage des pièces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Les mandrins et pinces de serrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Les outils de perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Les forets hélicoïdaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Les angles du foret hélicoïdal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Les différents outils de perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Les pinules (Zentrofix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Les palpeurs d’arêtes digitaux 3-D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Les procédés de perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Le perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Le chanfreinage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35L’alésage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37L’usinage d’un alésage ø 10 H7 (avec des outils HSS) . . . . . . . . . . . . . . 40Le taraudage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Conseils pour le taraudage à la machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Le chanfreinage d’un taraudage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Table des filetages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Table des valeurs de coupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Table des valeurs de coupe à remplir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Module Techniques d’usinage mécanique – Les bases
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Les sujets de formation
L’affûtage des forets hélicoïdaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47L’affûtage de la surface de dépouille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Les possibilités d’affûtage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Les erreurs d’affûtage possibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
L’entretien et les soins d’une perceuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Les plans de travail pour le perçage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
La préparation du travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Explication des termes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Questions d’examen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
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 agis-sent pendant le processus p. ex. sur les burins, sur les dents des fraises ou des scies.
forces actives dans le tournage forces d’enlèvement dans le tournage
forces d’enlèvement dans le fraisage
En comparaison, les forces de coupe dans le sciage
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Fa force activeFc force de coupeFf force d’avance
F = force d’enlèvement des copeauxFa = force activeFc = force de coupeFf = force d’avanceVc = vitesse de coupeVf = vitesse d’avance
Fa force activeFp force passiveF force d’enlèvement
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FF
Les angles de coupe
De l’angle de taillant dépendent :
– l’effet d’enlèvement des copeaux et du moded’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.
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, ilfaut trouver un compromis adapté aux matériaux à usiner.
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.
g
b
a
d
a + b + g = 90°
b
Module Techniques d’usinage mécanique – Les bases
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.
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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 estproduite par le frottement sur la surface usinée (A).
L’angle de dépouille α devient plus petit (α’ = 0°) : il en résulte davantage de frotte-ment et des forces de coupe plus élevées.
Désavantages :
– profondeur de coupe plus petite,– précision moins bonne,– état de surface moins bon.
L’usure de la surface de dégagement (cratè-re) produit par le frottement du copeau (B).
Agrandissement de l’angle de coupe g etdiminution de b (il en résulte b’ et g’).
La formation de cratères commence derrièrele taillant (flèche).
A
B
• affûter les outils HSS avant que l’usure de A et de B se cumulent.
g
b’
a
b g’
a’
usure sur le taillant d’une fraise
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Le taraudage
Par le taraudage sur des tours, perceuses et taraudeuses on produit des filetages dont l’axe cor-respond parfaitement à l’axe du perçage. Grâce aux vitesses de coupe largement supérieurescomparé 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 pièceunique 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 seuleopération. Grâce à une entrée en hélice meulée supplémentaire on obtient une performance d’enlève-ment de copeaux supérieure.
Rainure de copeau droite avecentrée d’hélice meulée.Evacuation des copeaux par l’alé-sage.Pour perçages traversantset borgnes.
Rainure de copeaux hélicoïdale.Evacuation des copeaux par l’alé-sage. Pour perçages traversants et, sil’entrée du taraud est courte, aussipour perçages borgnes.
Rainure de copeaux légèrementhélicoïdale. Evacuation descopeaux par l’alésage. Pour perçages traversants et, sil’entrée du taraud est courte, aussipour perçages borgnes.
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Les tarauds avec une entrée en cuillère sont utilisés pour les taraudages traversants dans desmatériaux 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 sontévacués 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 !
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couleur type matériaux
W matériau tendres (weich)
N matériaux normaux
H matériaux durs (hart)
aluminium
acier de construction
laiton
H = dur N = Normal W = tendre
• Les codes couleurs sont différents d’un fabricant à l’autre.
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Module Techniques d’usinage mécanique – Les bases
Les plans de travail pour le perçage
Exemple : pièce percée 1
7
15
43
10
25
40
27
53
10
23
40
57
70
Ø 10 Ø 10M 8
H7Ø 6 H7Ø 6
Ø 5.5 Ø 5.5
H7Ø 10 H7Ø 10
M 6
A BB A
Y+
Y-
X+X-
A-AZ+
Z-
B-B
Ra 6.3
1Ra 0.8
Ra 0
.8
Ra 0
.8
Ra 0
.8
Ra 0
.8
594e édition – juin 2009 © by SWISSMECHANIC
Module Techniques d’usinage mécanique – Les bases
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 o 118°C o 80°D o 130°E o 108°
2. 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.
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 o 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 tranchantset 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 o 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 ?
X
X
X
X
Jusqu’à environ 12 mm
