Gamme d’usinage

(1)

GPA-210 Éléments de fabrication mécanique

Plan du cours

Dessin industriel: Un rappel

Tolérances dimensionnelles et Ajustements

Tolérances géométriques

Cotation fonctionnelle États de surfaces

États de surfaces

Cotation au maximum de matière

Procédés d'obtention des pièces brutes

Procédés d'usinage

Isostatisme

Transferts de cotes et d'orientation

Rédaction de gammes d’usinage

(2)

Gamme d’usinage

Terminologie

Données générales

La précision économique

Les outils d’usinage

Le parc des machines-outils

Etudes de la pièce brute

Nécessité d’ébauche et de finition

Lecture du dessin de définition La matrice d’antécédence

Le graphique d’enchaînement

Rédaction de la gamme d’usinage

(3)

Gamme d’usinage

La gamme d’usinage:

Séquence détaillée des usinages nécessaires à l’obtention du produit fini.

Rédigé par le préparateur du bureau des méthodes.

Les données :

Le dessin de définition de la pièce

Forme de la pièce

Cotation

Matériau

Le programme de fabrication

Quantité (continue ou par lots)

Délais

Les moyens disponibles

Parc des machines-outils

Main-d’œuvre qualifiée et disponible

Budget alloué

(4)

Gamme d’usinage

Terminologie :

Phase

Poste de travail

Type de machine Sous-phase

Mise en position OpérationsOpérations

Outils

Surfaces

Passes

Vc, Va, e(profondeur de passe)

(5)

Gamme d’usinage

Choix du type de machine

^(1/3)

:

La précision économique

Procédé Ebauche

Demi-finition et finition Fraisage-Tournage 0.4 0.2 Q7 Alésage à l'alésoir 0.2 0.1 Q4

Les intervalles économiques moyens (mm)

Alésage au grain 0.2 0.2 Q5 Perçage-Rabottage 0.4 0.2 Q8 Rectification 0.1 0.05 Q4

(6)

Gamme d’usinage

Choix du type de machines

^(2/3)

:

Le parc machines

Le préparateur doit connaître la liste des machines et

leurs caractéristiques.

Il peut aussi suggérer :

L’achat de nouvelles machines

La sous-traitance d’usinages.

(7)

Gamme d’usinage

Choix du type de machines

^(3/3):

compromis entre :

La forme globale de la pièce (sa taille)

La spécificité de certains usinages

La cotation :

États de surface (rugosité)

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Rodage et rectifiage

Meulage cylindrique Perçage au diamant

et tournage Meulage de surfaces

planes équarissage

Les qualités (tableau 10.3 page 268) :

États de surface (rugosité)

6.3 µm < Ra < 0.8 µm Tour – Fraiseuse

0.8 µm < Ra < 0.2 µm Rectification

Ra < 0.2 µm Polissage

Alésage Tournage Fraisage

Perçage Forage

Planage et façonnage Sciage

Cisaillage

(8)

Gamme d’usinage

Choix du type d’outils en fonction de:

Surfaces (Géométrie) à usiner

L’état de surface (Ra)

La qualité (5, 6, 7, 8)

Matériaux Ra (µm) Qualité Aciers

rapides

1.6 à 3.2 8 – 7

Carbures 0.8 à 1.6 7

Qualité de fraisage ou de tournage avec différents matériaux d’outils

Céramiques 0.4 à 0.8 6 Meules 0.2 à 0.4 6 – 5 Superfinition

(rodage, polissage)

< 0.2 < 5

(9)

Gamme d’usinage

Nombre de passes d’usinage:

Volume de matière à enlever

La profondeur de passe (notée e) est limitée par :

Tolérances dimensionnelles, géométriques et états de surface

(b) Limite du copeau maximum

• la puissance de la machine

• la rigidité de la pièce et de l’outil

• la nature du matériau à usiner

• la géométrie de l’outil (a) Limite du copeau minimum :

• le type d’opération

• finesse de l’arête tranchante

• forme des arêtes de l’outil

• la nature du matériau à usiner

Opération Copeau minimum

Ébauche 0.5 mm

Demi-finition 0.3 mm

Finition 0.2 mm

Alésage 0.1 mm

Outil abrasif (meule)

0.01 mm

Tolérances dimensionnelles, géométriques et états de surface (ébauche, demi-finition, finition)

Copeau minimum : matériau à usiner = acier

Matériau Copeau minimum Acier allié 0.125 mm

Fonte 0.5 mm

Aluminium 0.75 mm Copeau minimum : tournage avec outil en

carbure, finition

(10)

Gamme d’usinage

Différents types de passes d’usinage:

Ebauche : retirer de la matière (parfois plusieurs passes) Demi-finition : obtenir les formes (tolérances géométriques) Finition : obtenir la qualité et la rugosité

Tableau guide

Tendance à grouper

Rugosité Qualités Etapes d'usinage

Ra > 5.3 µm 10 à 13 et au dessus Finition directe

Ra < 6.3 µm 8 à 9 Ebauche + finition 6 à 7

Ebauche + Demi-finition + Finition

(11)

Gamme d’usinage

L’usure des outils

La courbe d’usure dépend de

La profondeur de passe (e)

Le matériau usiné

Vc

Va

Lubrifiant ou non

Le matériau de l’outil.

Utilité de ces courbes :

Prévenir la faillite de l’outil

Rattraper l’usure

(12)

Gamme d’usinage

Etude de la pièce brute

IT dimensionnel

Rugosité

Défaut de forme

Surépaisseur prévue

Résidus de moulage ou oxydes

Procédé d’obtention du brut

IT dimensionnel (mm)

Rugosité (Ra en µm)

Surépaisseur (mm)

Moulage en sable

1 + 1.5d/100 (acier) 1.5 + 5d/1000

(aluminium)

12.5 6.3 à 12.5

4 à 6 4 à 6

Moulage en

carapace 0.4 + d/100 6.3 4

ou oxydes _carapace 0.4 + d/100 6.3 4

Moulage à la cire

perdue 0.25 + 5d / 1000 6.3 2 à 4

Moulage en

coquille 0.3 + 3d / 1000 6.3 à 3.2 2 à 4 Matriçage –

estampage 1 + d/100 12.5 2 à 3

Filage 0.5 + 8d/1000 3.2 1 à 2

Laminage 0.7 + 2d/100 12.5 3 à 6

Etirage Qualité 10 à 9 3.2 1

(13)

Gamme d’usinage

Le balancement du brut

Lors du premier usinage, la pièce doit être positionnée par rapport à des surfaces brutes. La cotation donne de précieux indices en ce sens.

(14)

Gamme d’usinage

Ordre des opérations d’usinage

Dépend de la cotation de la pièce

Dépend des formes générales et des surfaces

Mise en position

Maintien

Accessibilité

Rigidité, stabilité, etc.

Étude de cas

Lecture et analyse du dessin de définition

(15)

(16)

Gamme d’usinage

Surfaces d'entrée Niveaux d'usinage

K B H A(E) A(F/2) A(F) D(E) D(F/2) D(F) R(E) R(F/2) R(F) T(E) T(F/2) T(F) L(E.F) TOTAL 1 2 3 4 5 6

K 0

B 0

H 0

A(E) 1 1 0

A(F/2) 1 1 0

A(F) 1 1 0

D(E) 1 1 2 1 0

Matrice des antécédences

(Matrices des antériorités)

D(E) 1 1 2 1 0

D(F/2) 1 1 1 3 2 1 1 0

D(F) 1 1 1 3 2 1 1 0

R(E) 1 1 1 3 2 1 0

R(F/2) 1 1 1 3 2 1 0

R(F) 1 1 1 3 2 1 0

T(E) 1 1 1 1 1 5 3 2 2 1 0

T(F/2) 1 1 1 1 1 5 3 2 2 1 0

T(F) 1 1 1 1 1 5 3 2 2 1 0

L(E.F) 1 1 2 2 1 1 1 1 0

Matrice d'antécédence : la matrice est carrée, les entrées (colonnes) et les sorties (lignes), correspondent aux mêmes opérations d'usinage. Un 1 signifie qu'une opération entrée doit précéder une opération sortie.

Choix : ébaucher le trou (D) avant la rainure (R)

(17)

Gamme d’usinage

La matrice d’antécédence donne 6 niveaux chronologiques.

Les niveaux 5 et 6 peuvent être groupés en un seul.

Graphique

d’enchaînement Rédaction de la

gamme d’usinage

(18)

Gamme d’usinage

Fraiseuse

Ph MO Description Croquis TC

10 F.V. Fraiseuse

Ebauche, demi-finition, et finition de la surface A

Repérage isostatique :

Appui plan sur K

Non

Appui plan sur K

Appui ligne sur B

Butée axiale

Le serrage est opposé aux appuis 4 et 5

Outil : Fraise à surfacer avec outils en acier rapide

(19)

Gamme d’usinage

Perceuse à colonne

20 P.C. Perceuse à colonne Ebauche de l’alésage D Repérage isostatique

Appui plan sur A Appui ligne sur B

NON

Vérifier Cote au brut 6

Appui ligne sur B

Butée axiale en H

Outils:

forêt à centrer

Forets 7 et 14 mm

Cm

(20)

Gamme d’usinage

Fraiseuse horizontale

30 F.H. Fraiseuse horizontale Ebauche, demi-finition,

et finition de la rainure R

Oui

Appui plan en A

Appui ligne en B

Butée axiale

Le serrage est opposé à la face A

Deux fraises 3 tailles largeurs 10, 15, et 16.3 tailles extensibles.

(21)

Gamme d’usinage

Calcul du transfert de cote de la phase 30 :

J12 = R30 – Cm18

IT J12 = IT R30 + IT Cm18 ^IT Cm18 = IT J12 – IT R30 = 0.5-0.2 = 0.3

Cm18 max = R30 min – J12 min = 29.9 – 12 = 17.9

Cm18 min = Cm18 max - IT Cm18 = 12 ₀^+0.5

Cm18 min = Cm18 max - IT Cm18 = 17.6

Cm18 = 18 ^-0.1_-0.4

12 ₀

R30= 30 ±0.1 J 12

18

(22)

Gamme d’usinage

Perceuse à colonne

40 42

P.C. Perceuse a colonne

Demi-finition, et finition de l’alésage D

Repérage isostatique et serrage identique à

Non

serrage identique à celui de la phase 20 Outils :

Demi-finition : grain pour alésage à Ø 15.7mm

Finition : alésoir 16H7

(23)

Gamme d’usinage

Perceuse à colonne

44 P.C. Trou T, Lamage L Repérage isostatique

Appui plan sur A

Appui ligne sur la face R2 de la rainure

Locating 6

Non

Locating 6

Serrage opposé à 4 et 5, et incliné pour le contact de A

Outils :

Trou T : Forêt à centrer, Forêts Ø 6 et Ø 9.7mm, Alésoir Ø10H6

Lamage L : outil à lamer Ø16 avec pilote Ø10

(24)

Gamme d’usinage

50 Ebavurage

60 Contrôle

(25)

Gamme d’usinage

Changement d’outil automatique

Gamme d’usinage sur un centre d’usinage 4 axes CN

(26)

Gamme d’usinage

centre d’usinage 4 axes à commande numérique

10 F.V. Fraiseuse verticale

Ebauche, demi-finition, et finition de la surface A

Appui plan sur K

Non

Appui plan sur K

Appui ligne sur B

Butée axiale

Le serrage est opposé aux appuis 4 et 5

Outil : Fraise à surfacer avec outils en acier rapide

(27)

Gamme d’usinage

20 C.U. Centre d’usinage CN Ebauche de l’alésage D Repérage isostatique

Appui plan sur A Appui ligne sur B

Non

Appui ligne sur B

Butée axiale en H

Outils:

forêt à centrer

Forets 7 et 14 mm

(28)

Gamme d’usinage

24 C.U. Centre d’usinage CN Ebauche, demi-finition,

et finition de la rainure R

Même repérage

Note : la pièce pivote de 90° autour du 4^ème axe A du centre d’usinage CN

Oui

Même repérage isostatique :

Deux fraises 2 tailles, d’ébauche et de finition Remarque : ici aussi, il

faut faire le transfert de cotes pour calculer X

(29)

Gamme d’usinage

26 C.U. Centre d’usinage CN Trou T et Lamage L Même repérage

isostatique

Non

isostatique Outils :

Forêt à centrer

Forêts Ø 6 et Ø 9.7 mm

Alésoir Ø 10h8

Outil à lamer Ø 16 avec pilote Ø 10

(30)

Gamme d’usinage

28 C.U. Demi-finition et finition de l’alésage D

Même repérage isostatique

Outils :

Grain d’alésage Ø 15.7

Note : la pièce pivote de 90° autour du 4^ème axe A du centre d’usinage CN, pour retrouver l’orientation de la

sous-phase 22.

Non

Grain d’alésage Ø 15.7 mm

Alésoir Ø 16H7

(31)

Gamme d’usinage

30 Ebavurage

40 Contrôle

(32)

Gamme d’usinage

Méthode du graphe des antériorités :

1. Représenter les surfaces usinées par une lettre 2. Représenter les tolérances :

• Géométriques par une flèche référence vers surface spécifiée

• Dimensionnelles par une liaison entre 2 surfaces 3. Faire une gamme d’usinage en suivant les flèches

R₃ R₁

R₂

16 ₀^+0.5

0,05 / 100 12 ₀^+0.5

0,05 / 100 12 0+0.5

A

T

L

D₁ D₂

16±0.2

Ø 0.4 30±0,1

0.1 0.5/100

0.5/100 0,4 T

30±0,1