Exercice « contre-pointe pour tour »
On considère la vue en perspective isométrique1 ci-dessous, représentant une pièce d’usinage appelée contre-pointe :
Figure 1 – Vue de la contre-pointe en perspective isométrique
La contre-pointe est un outil de bridage2/centrage de pièce utilisé sur les tours d’usinage pour assurer un montage stable et permettre l’usinage par tournage de pièces de révolution longues et peu rigides. Les schémas de principe de bridage de pièce sans et avec contre-pointe sont décrits dans la Figure 2 ci-dessous :
Figure 2 – Bridage de pièce sur un tour d’usinage : simple (à gauche) et avec contre-pointe (à droite)
Plus précisément, si la pièce à usiner est suffisamment rigide, alors un simple bridage sur mors universel – par exemple mandrin à trois mors à serrage concentrique – est suffisant (Figure 2, à gauche). Par contre, si la pièce à usiner est peu rigide, alors la contre-pointe est utilisée (Figure 2, à droite) pour conserver un bon alignement de la pièce avec l’axe de rotation, tout en atténuant les éventuels problèmes vibratoires qui pourraient résulter de sa faible rigidité, et se traduire entre autres par une détérioration de la la qualité d’état de surface.
La contre-pointe est fabriquée selon les exigences générales suivantes : - Tolérances générales ISO 2768-fH ;
- Rugosité générale Ra 3,2, par enlèvement de matière ; - Largeur de chanfrein par défaut : 0,4 – 0,6 ;
- Congé d’arêtes rentrantes par défaut : R0,2 – R0,4.
1 Les dimensions linéaire sur la perspective isométrique sont représentées avec un ratio 1:1 et peuvent directement être reportées telles qu’elles pour une reproduction en projection orthogonale.
2 Serrage dans les mors de la machine.
En outre, les exigences spécifiques suivantes s’appliquent :
- Le surplat de carré doit avoir la tolérance (0 ; – 0,05) et ses surfaces doivent avoir une rugosité ISO de classe N7 ;
- La surface cylindrique de diamètre Ø20 doit avoir une tolérance dimensionnelle de (+ 0,011 ; + 0,002) et une qualité d’état de surface Rz correspondante.
- La surface conique doit avoir une rugosité arithmétique de 0,2 par rectification.
- La face plane en bout contient un trou dans lequel vient vissée une vis M8.
Les exigences relatives à l’assemblage boulonné M8 sont les suivantes :
- La vis est dimensionnée par rapport à sa force de serrage initiale, qui est de 15’000 N.
- Compte-tenu des sollicitations exercées en fonctionnement, on admet qu’une longueur d’assemblage Lk = 3d est suffisante (une fois la contre-pointe installée dans le tour d’usinage, la tête de vis se trouve à une distance de 10 mm de la face plane en bout mentionnée ci-dessus).
- L’environnement d’utilisation de la contre-pointe (présence d’huile de coupe) ne nécessite pas l’emploi d’une vis en acier inoxydable.
La contre-pointe est fabriquée par usinage, au moyen de différentes opérations successives. Pour cela, on dispose des trois machines décrites en annexe A, et des dix outils de coupe et de bridage de pièce décrits en annexe B.
Enfin, la pièce est fabriquée à partir d’un lopin de longueur 90 mm qui a été pralablement scié dans une barre brute d’acier C35E laminé à chaud, de diamètre Ø32.
Questions :
1. Compte-tenu des contraintes fonctionnelles listées ci-dessus et des outils à disposition listés en annexe B, définir la géométrie du trou taraudé – y compris formes, diamètres et profondeurs – permettant de réaliser l’assemblage boulonné selon les spécifications fournies. Préciser la classe de qualité de la vis à utiliser, et le couple de serrage à appliquer.
2. Au moyen du cadre de plan au format EPFL fourni en dernière annexe, effectuer la mise en plan de cette pièce en projections orthogonales, en utilisant un nombre minimal de vues.
Effectuer la cotation complète de la pièce, y compris les tolérances dimensionnelles et les rugosités. Préciser toutes les exigences générales appropriées. Remplir le cartouche avec les informations à disposition. Pour la masse, reporter la valeur approchée préalablement déterminée par calcul3.
3. Élaborer, au moyen des machines et des outils de coupe et de bridage à disposition, la gamme complète d’usinage de la contre-pointe, à partir de sa forme initiale (lopin de longueur 90 mm et de diamètre Ø32 mm). Pour cela, construire un tableau tel que décrit ci-dessous :
• 1ère colonne : Numéro de l’opération d’usinage
• 2ème colonne : Texte descriptif de l’opération d’usinage4
• 3ème colonne : Schéma descriptif de l’opération d’usinage, avec la pièce bridée dans son posage et une vue de l’outil en cours d’usinage
• 4ème colonne : Posage utilisé pendant l’opération d’usinage
• 5ème colonne : Outil de coupe utilisé pendant l’opération d’usinage
• 6ème colonne : Machine utilisée pendant l’opération d’usinage
3 La masse volumique de de l’acier C35E vaut ρ(C35E) = 7’850 kg/m3.
4 Il n’est pas demandé ici de préciser les paramètres de coupe (vitesse de rotation, vitesse d’avance, etc.)
Annexe A – Machines à disposition
Désignation / Marque
/ Modèle Descriptif technique5 Photo d’illustration
(© Copyright fabricant)
Fraiseuse à commande numérique
Marque : Fehlmann Modèle : Picomax 56L
• Surface utile de la table : 1400 × 480 mm
• Course longitudinale (axe X) : 800 mm
• Course transversale (axe Y) : 400 mm
• Course verticale (axe Z) : 400 mm
• Vitesse de broche : 12’000 rpm
• Broche avec cône ISO 30
• Nombre d’outils dans le magasin : 30
• Diviseur AT 125 DD
o Hauteur de pointe : 125 mm o Diamètre max. : 160 mm
• Commande : Heidenhain iTNC 620
Rectifieuse cylindrique à commande numérique Marque : Studer Modèle : S20
• Distance entre pointes : 400 mm
• Course longitudinale (axe X) : 30 mm
• Course transversale (axe Z) : 420 mm
• Vitesse de rotation max. : 1640 rpm
• Diamètre de la meule max. : 350 mm
• Largeur max. de la meule : 50 mm
• Plage de pivotement de la table : -30° / +15°
Tour à commande numérique
Marque : Schaublin Modèle : 180 CCN
• Hauteur de pointe : 280 mm
• Diamètre max. de tournage : 270 mm
• Longueur max. de tournage : 655 mm
• Course longitudinale (axe Z) : 721 mm
• Course tranSsversale (axe X) : 231 mm
• Revolver 12 outils
• Vitesse de broche : 5000 rpm
5 Descriptif technique donné à titre indicatif
Annexe B – Outils de coupe et de bridage de pièce à disposition
Désignation Descriptif technique6 Photo d’illustration
(© Copyright fabricant)
Compatibilité machine
Burin de semi- finition pour chariotage et dressage
Plaquette-outil
• Matière : carbure
• Forme : rhombique 80°
• Longueur d’arête : 6 mm
• Rayon de bec : R0,4 mm
• Angle de dépouille : 7°
• Épaisseur de plaquette : 2,38 mm
• Brise-copeaux : oui Porte-outil
• Type universel
• Direction de coupe : à droite
• Fixation par vis torx
• Angle et forme de la plaque : 80°
Burin à chanfreiner
Plaquette-outil
• Matière : carbure
• Forme : carrée
• Longueur d’arête : 6 mm
• Rayon de bec : R0,4 mm
• Angle de dépouille : 7°
• Épaisseur de plaquette : 2,38 mm
• Brise-copeaux : oui Porte-outil
• Type spécifique chanfreinage
• Direction de coupe : à droite
• Fixation par vis torx
Burin à tronçonner, pour
tronçonnage et gorges, ép. 3 mm
Plaquette de tronçonnage
• Largeur 3 mm
• DGN neutre Porte-outil
• Forme : carrée
• Direction de coupe : à droite
• Matière : acier bruni
• Pour plaquette de largeur 3 et 4 mm.
• Hauteur utile : 20 mm
• Bridage par vis
Forêt de perçage, Ø6,75 mm
• Forêt court standard à queue cylindrique
• Acier rapide HSSE Co 5 % (revêtement TiN)
• Angle de pointe 135°
• Angle d’hélice 30°
• Tolérance h8 sur le diamètre
6 Descriptif technique donné à titre indicatif.
Forêt de perçage, Ø8,4 mm
• Forêt court standard à queue cylindrique
• Acier rapide HSSE Co 5 % (revêtement TiN)
• Angle de pointe 135°
• Angle d’hélice 30°
• Tolérance h8 sur le diamètre
Fraise à chanfreiner
• Angle 90°
• Nombre de dents : 3
• Matière : HSS-E Co 5 %
Fraise à queue de semi-
finition Ø8 mm
• Type de queue : cylindrique
• Matière : carbure Co 10 %
• Pour fraisage de face ou de profil
• Nombre de dents : 4
• Diamètre de queue : Ø8h6 mm
• Longueur totale : 60 mm
• Longueur de taille : 20 mm
• Angle d’hélice : 30 mm
Mandrin trois mors à serrage concentrique7
• Diamètre mandrin : 125 mm
• Épaisseur du corps : 59 mm
• Diamètre de passage : 35 mm
• Concentricité radiale et axiale : 0,03 mm
• Vitesse de rotation max. : 4800 rpm
• Matériau : acier forgé
• Jeux de mors :
o Trois jeux de trois mors durs o Un jeu de trois mors doux,
usiné Ø20H78
Meule de rectification cylindrique extérieure
• Meule plate (type 01)
• Diamètre : 200 mm
• Épaisseur : 16 mm
• Matière : agglomérat vitrifié VS + corindon
• Grosseur de grain : 80
Taraud machine, M8
• Pour trou borgne
• Dégagement hélicoïdal (hélice 35°)
• HSS-EV Co 8 %
• Pas métrique selon DIN 371
• Tolérance sur le diamètre de filetage : 6H
7 On dispose ici de trois mandrins universels, chacun étant monté sur l’une des trois machines à disposition.
8 Les mors doux sont destinés au bridage sur des surfaces finies. Pour cela, le mors lui-même est usiné à la cote de serrage (ici Ø20H7), ce qui garantit une précision de centrage supérieure sans endommager l’interface de bridage sur la pièce.
A
B
C
D
E
F A4 1 1
Dénomination N° de dessin
Masse Matiere
Remplace Origine N° de commande Bon pour exéc.
Conf aux norm Contrôlé
Dessiné Echelle
Format Nb feuilles Feuille N°
Mod. Mod.
Sans nomenclature séparée Nomenclature sép de même N°
Nomenclature sép de N° diff
