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ARTheque - STEF - ENS Cachan | Ordinateur de table outil pédagogique

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Academic year: 2021

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(1)

ORDINATEUR DE TABLE

OUTIL PEDAGOGIQUE

par GABET

l.T. FRESNET - Paris

Parmi les cinq sens de l'homme, celui qui nous concerne de près est la vue. Nous leretrou-vons dans notre profession par le langage emplo-yé en construction mécanique : le Dessin de construction.

Le dessin, sur feuille, est l'aboutissement d'un ensemble de connaissances. Sur cette représenta-tion figée, il est laissé l'initiative à l'individu de comprendre les mouvements relatifs entre les pièces mécaniques d'un ensemble technologi-que. Pour connartre les différentes positions des pièces mécaniques au cours du mouvement, le dessi nateu r trace 1es configu rations successives. Ce travail est toujours long et fastidieux pour . les élèves.

Il est donc souhaitable de proposer simultané-ment une approche visuelle animée et commode pour faciliter l'assimilation des phénomènes en présence.

Pour matérialiser ces propos, ne négligeons pas les possibilités offertes par les ordinateurs de table et leurs accessoires (écran télévision et table traçante).

Afin de mieux saisir l'intérêt des ordinateurs de table, traitons le cas des profils des dentures des roues dentées. Ce profil étant 1ié di rectement . au mode de fabrication choisi.

Supposons que l'on veuille engendrer une roue dentée à dentures droites par l'intermédiai-re d'un outil crémaillèl'intermédiai-re. La figul'intermédiai-re suivante l'intermédiai- re-présente très schématiquement l'outil crémaillè-re et la roue dentée avant usinage.

crémaillère (C) x roue dentée avant usinage 30

Au cours de l'usinage, la machine-outil impo-se des mouvements :

- de tran-slation rectiligne de l'outil parallè-mentàOx,

- d'une rotation de la future roue dentée au-tour de l'axe Oz,

- d'avance (diminution de la distance d après chaque tour de la future roue dentée),

- de coupe (translation parallèle à Oz de l'ou-til O.

Sans entrer dans les détails des connaissances relatives aux roues dentées, que nous supposons acquises, limitons-nous aux mouvements liés cinématiquement par la machine.

Ils sont :

- la translation parallèleà Ox de l'outil, - la rotation autour de Oz de la pièceà usiner. De manière générale, en fin d'usinage, les li-gnes théoriques ( ~) et (C), liées respective-ment àl'outil et àla roue dentée, sont tangentes et roulent sans glisser. Il en est de même de l'ou-til crémaillère et de la roue dentée.

On propose donc de montrer ces deux mouve-ments liés cinématiquement sur les accessoires (table traçante dans le présent article) d'un ordi-nateur de table.

Pour simplifier le travail de représentation et expliciter les mouvements liés cinématique-ment, il est plus commode de fixer la roue den-tée et de faire tourner l'outil crémaillère autour de la roue dentée. Dans ces conditions la droite

( M

roule sans glisser sur la courbe fixe (C). Le mouvement relatif de l'outil par rapport à la roue dentée est le même. Recréons ce mouve-ment par l'ordinateur, et, ne traçons que le pro-fil actif lié à (~) de l'outil crémaillère. Les posi-tions successives tracées font apparartre alors le profil conjugué de la crémaillère.

(2)

t

-501

TRACE

D'UNE DENT

TRACE

D'UNE

DENT

K= 0.20 z= 18 A0= 20.00 M0= 25.0 K=-0.20 "1.= 18 A0= 20.00 M0- 25.0 100~ 1 :

TRACE

D'UNE DENT

TRACE 0

1

UNE

DE~'JT

K= 0.20 z= 30 A0= 20.00 M0= 25.0

*

*

*

31 K= 0.00 z= 30 A0= 20.00 M0= 25.0

(3)

0<0 0=0

D>O

Les figures suivantes illustrent différents cas. On remarquera qu'à chaque tracé on inscrit les

caractérlstlques de taillage de la roue dentée. Elles sont:

Z : nombre de dent de la roue dentée.

ACIJ

angle de pression (ici 200 )

MCIJ

module de l'outil (ici 25 mm à échelle non réduite).

D déport de la crémaillère.

-50

Les figures suivantes illustrent les propos précédents.

TRACE

0

1

U~~E

DENT

z=

18

K=

0.00 A0= 20.00 M0= 25.0

En réalité, le programme ne fait pas intervenir explicitement le déport de l'outil crémaillère. On a posé pour les calculs D

=

Kfois le module, et, sur les figures il est inscrit la valeur de K. Le pa-ramètre adimensionnel K caractérise donc le dé- , port de l'outil.

Le lecteur remarquera, sur cette figure, la forme classique complémentaire de l'outil cré-maillère ; et, plus particulièrement le profil en développante de cercle des flancs de la denture et l'arc de la courbe décrite par l'outil (troehoi-de).

Si l'on continue d'exploiter ce procédé de représentation, il est possible de dégager d'autres notions essentielles, sans calcul et de manière visuelle, sur les roues dentées.

En effet, la position de la crémaillère n'est pas toujours celle décrite précédemment. Les lignes théoriques (,6.) et (C) ne sont pas toujours tangentes en fin d'usinage. On rencontre concrè-tement les trois configurations suivantes:

En fin d'usinage, la droite (,6.) est à une dis-tance D de la circonférence (C). La distance D peut prendre des valeurs positives, nulle ou néga-tives. Lorsque la distance D n'est pas nulle, on dit que l'usinage se réalise avec un départ de l'outil crémaillère (cas a et cl.

Revenons maintenant à notre:"matière premiè-re" :

l'ELEVE. Comment l'insérer dans ce parcours? Comment l'initier aux notions sur le taillage des roues dentées? Comment exploiter l'ordi-nateur de table?

Tout ceci peut s'articuler autour de travaux en groupe restreint d'élèves, et, faire l'objet d'un T.P. avec un compte-rendu.

Si on suppose acquises les connaissances de base relatives aux roues dentées, on demande à l'élève:

10 ) - d'expliquer brièvement le processus du tra-cé.

20 ) -de tracer à déport nul ( K =0) :

21 - la forme d'une dent pour une roue dentée de 20 dents.

22 - diverses dents ayant le même module et le même angle de pression. ' prendre Z E

~

8,12,16,20,30 \

23 - diverses dents pour une roue dentée de 20 dents en faisant varier l'angle de pression. prendre A(/J

E

i

150 , 17030', 200,22 030',

250 / \

(4)

40) - de réaliser des maquettes, soit par superpo-sition, soit par découpage, avec des couples de

roues dentées tracées :

30 ) -de tracer à déport non nul

31 - diverses dents pou r une roue dentée de

20 dents en faisant varier la valeur du déport de l'outil.

prendre K é. {- 0,2; 0; + 0,2}

. 32 - recommencer avec une roue dentée de

14dents. - sans déport, - avec déport, - si 21 + 22 - si 21 + 22

=

20 + 30, 14 + 18.

Je laisse le soin au lecteur de faire les compa-raisons sur les différents tracés et de retrouver tous les éléments décrits au cinquième paragra-phe.

Revenons au point de départ de l'article. Qu'a apporté l'ordinateur de table et ses accessoires? Il est évident que je ne parlerai pas de la pro-grammation, qui ne fait pas partie de l'exposé, mais de l'exploitation d'un programme existant.

En dehors du côté spectaculaire des tracés successifs de l'outil crémaillère, nous réalisons bien une approche visuelle animée d'un usinage et de son résultat. Cette approche visuelle est souple et facile car l'élève exploite directement un programme connu. D'où une manipulation agréable.

50) - d'établir un compte-rendu qui permette à

l'élève de montrer et de comprendre les problè-mes relatifs aux points définis précedemment. En particulier, il faut développer les notions sur:

- le profil des dents,

- les variations de ce profil en fonction des paramètres cités,

- les courbes décrites par l'outil, . - les interférences de taillage,

- les paramètres intervenants lors de l'assem-blage des roues dentées,

- et éventuellement tes interférences de fonc-tionnement.

100

-50

TRACE D'UNE DENT

D'autre part, ce n'est pas le tracé en soit qui est l'aboutissement du travail, c'est le prolonge-ment que l'on peut en extraire qui est intéres-sant. L'ordinateur de table n'est qu'une aide pour simplifier l'approche d'un problème. Ici, il joue un rôle pédagogique car il permet de com-prendre des phénomènes compliqués et de faire des remarques précises dans un contexte donné.

Si la difficulté de l'enseignant est de faire passer des messages pour tous, l'ordinateur de table n'est-il pas une façon d'aborder les pro-blèmes, de les analyser, et de les traiter?

-50

TRACE D'UNE DENT

K= 12J.12J12J AI2J= 212J.12J12J MI2J= 25.12J

33

K= 12J.20

z= 8

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