CORRIGE TRAVAUX PRATIQUES Obtention des surfaces par enlèvement de matière
T.P. Génération cylindre Réalisation d’une pièce longue
en tournage CN
Secteur d’activité :
ROBOTIQUE AGRICOLE Support :
Mallette Mécanisme MAXPID
Sujet du TP
• ANALYSE D’UN CONTRAT DE PHASE
• USINAGE DE SURFACES DE REVOLUTION
Connaissances visées
• INTERPRETATION DES SPECIFICATIONS
• EXPLOITATION D’UN CONTRAT DE PHASE
• MISE EN ŒUVRE D’UNE MACHINE-OUTIL
Pré-requis :
• TOLERANCES DIMENSIONNELLES ET GEOMETRIQUES
• PHENOMENES DE BASE DE LA COUPE
• PROCESSUS D’USINAGE D’ENTITES ELEMENTAIRES
MATERIEL ET DOCUMENTS UTILES
But du TD - TP : ce premier TD-TP de mise en œuvre d’une machine-outil (tour CN 2 axes) vise à :
étudier le dessin de définition (fichier autocad), analyser les tolérances dimensionnelles et géométriques ;
apprendre les techniques de base de l’obtention des surfaces usinées (principes de génération) ;
situer la pièce parmi les autres éléments : outil et porte-outil – machine – porte-pièce;
mettre en œuvre une machine-outil de type Tour à CN 2 axes T200 Réalméca ;
fabriquer une pièce similaire (matière différente) et la contrôler.
1 – ETUDE DU DESSIN DE DÉFINITION DE PRODUIT, DE LA GAMME D’USINAGE (ORDONNANCEMENT DES DIFFÉRENTES PHASES) ET DU CONTRAT DE PHASE
Documents à consulter :
Dessin de définition, ordonnancement des différentes phases et contrat de phase (n°30) de la vis à billes et vidéo usinage (ressources disponibles dans « LA FABRICATION / LA VIS A BILLES »).
Activité de TD - TP : Effectuer une lecture attentive du dessin de définition, de l’ordonnancement des phases et du contrat de phase n°30.
1.1 : A partir du dessin de définition et de l’ordonnancement des phases, justifier le choix adopté pour les mises en position isostatiques de la vis dans la phase n°30. Vous pouvez sortir de la mallette la vis à billes et visualiser, sur la pièce usinée, la ou les surfaces à usiner. Vous pouvez aussi consulter la vidéo de l’usinage.
Pour la préparation de la mise en place de la pointe tournante, il est nécessaire de dresser la surface C et de réaliser un tour de centre. La pièce est donc montée en montage en l’air en liaison pivot glissant sur le cylindre fileté B pour garantir la tolérance de coaxialité entre l’axe du trou de centre et l’axe de B. L’arrêt axial est réalisé par une butée escamotable installée sur la tourelle porte-outil pour respecter la dimension de longueur.
Mallette Mécanisme Maxpid avec logiciel associé sur CD Rom Tour à commande numérique 2 axes type T200 Réalméca Référence bibliographique :
Mémotech génie mécanique productique mécanique de Barlier et Poulet Ed Casteilla Educalivre
Pour l’usinage des autres surfaces de cette phase, le montage adopté est un montage mixte : mandrin trois mors doux + contre-pointe avec pointe tournante (soutien en bout de la pièce car la longueur est importante par rapport au diamètre usiné).
2 – PRINCIPE DE GÉNÉRATION ET OUTILLAGE DE COUPE
Documents à consulter :
Fichier « Surfaces élémentaires et Typologie des procédés » (MEMOTECH « Génie Mécanique » p196 à 200).
Activité de TD - TP : Matérialiser les lignes formatrices du modèle de génération.
Choisir l’outillage de coupe.
2-1 : À partir de l’étude des documents ressources (MEMOTECH « Génie Mécanique » p196 à 200), matérialiser, sur un schéma, les lignes formatrices pour la réalisation des surfaces D, F et un chanfrein Ch1. Pour chaque génération de surface, dire qui représente le mouvement de coupe et le mouvement d’avance.
La réponse est donnée dans le document ressource p 199.
pour la réalisation du cylindre D (travail d’enveloppe), la génératrice est une droite, elle matérialise le mouvement d’avance ; la directrice est un cercle, il matérialise le mouvement de coupe.
pour la réalisation du filetage F (travail de forme et d’enveloppe), la génératrice est constituée de deux segments de droite inclinés à 60°, ils matérialisent l’arête de coupe, la génératrice tourne en s’appuyant sur la directrice ; la directrice est un cercle, il matérialise le mouvement de coupe. De plus, la génératrice se déplace le long d’une droite qui matérialise le mouvement d’avance.
pour la réalisation du chanfrein Ch1 (travail de forme), la génératrice est un segment, il matérialise l’arête de coupe ; la directrice est un cercle, il matérialise le mouvement de coupe.
2-2 : À partir des fiches d’opérations standard (MEMOTECH « Génie Mécanique » p54 à 59), justifier la suite des opérations d’usinage adoptée par le sous-traitant (regarder la vidéo disponible dans « LA FABRICATION / LA VIS A BILLES ») pour la réalisation des surfaces D, E, F, G, Ch1.
On réalise tout d’abord une ébauche du cylindre D pour ôter le maximum de matière puis l’on procède ensuite à l’opération d’ébauche paraxiale sur les cylindres D, E, F.
Vient ensuite la réalisation du filetage et l’usinage du cylindre E en finition. Attention, il s’agit d’une coupe interrompue car on usine une partie du filetage précédent.
2-3 : Choisir les outils de coupe pour la réalisation des surfaces C, D, E, F, G et les chanfreins Ch1 (MEMOTECH « Génie Mécanique » p140 à 141).
Le choix des outils de coupe se fait en utilisant le document ressource p 140 et 141.
pour la surface C → outil à dresser : PCLN, SELC, PTFN
pour l’ensemble des surfaces D, E, F, G, Ch1 → : outil à charioter et dresser : PDJN, SDJC, SELC, SKJN.
3 – INTEGRATION DANS LE SYSTÈME MACHINE-OUTIL
Documents à consulter :
Fichier « Les machines-outils » (MEMOTECH « Génie Mécanique » p202 à 205).
Activité de TP : Observer un tour CN 2 axes.
Définir les différentes origines et décalages (OM, Om, OP, Op, PTcour, DEC1, PREF).
Installer la pièce dans le mandrin trois mors doux.
Remarque : Les outils utilisés (y compris la butée escamotable) sont déjà installés sur la tourelle porte-outils et réglés (jauges d’outils).
3.1: Sur un croquis, installer la pièce dans le repère machine. Mettre en place le modèle de représentation (forme vectorielle) des paramètres utiles à la commande numérique : OM, Om, OP, Op, PREF, DEC1, PTcour (MEMOTECH « Génie Mécanique » p202 à 205).
Voir document ressource p 202. L’origine programme est prise sur la surface C et sur l’axe de la pièce. La référence porte-pièce est sur la face avant du mandrin et sur l’axe de la broche.
3-2 : Sur le tour CN de type T200 Conversationnel Réalméca, installer le porte-pièce (monter les trois mors doux) puis installer la pièce « brute » de diamètre extérieur 12 en alliage d’aluminium corroyé : A-U4 Pb (2030). La pièce « brute » est dans l’état suivant : la mise à longueur est faite (cote 206 + tolérance de position), le trou de centre coté surface C est réalisé. Il est nécessaire de régler la poupée mobile (butée escamotable sur un emplacement de la tourelle porte-outils) pour obtenir un porte-à-faux minimal de la pièce tout en laissant l’accessibilité des outils pour effectuer leur usinage.
Effectuer ces opérations sur le tour à commande numérique.
3-3 : Justifier (plusieurs raisons) l’utilisation d’un mandrin à serrage concentrique équipé de trois mors doux.
L’utilisation de mors doux est justifiée par :
le respect des tolérances de coaxialité entre l’ensemble des surfaces usinées dans la phase n°30 et la mise en position de la pièce (liaison linéaire annulaire sur le cylindre B, linéaire annulaire dans le trou de centre coté surface C et arrêt axial par liaison ponctuelle sur le plan A : butée de broche).
le respect de la qualité de la surface filetée (non détérioration du filetage).
garantir un serrage efficace et reparti sur le cylindre B.
3-4 : Modéliser la liaison pièce / porte-pièce.
La liaison pièce – porte-pièce est du type encastrement. Elle est décomposée de la façon suivante :
liaison linéaire annulaire sur le cylindre B (deux mors participent à cette liaison),
liaison ponctuelle sur le plan A,
linéaire annulaire dans le trou de centre coté surface C (cône court),
le serrage est obtenu par le troisième mors, directement opposé à l’appui principal constitué par les deux mors de la liaison linéaire annulaire.
4 – RECHERCHE DES CYCLES ÉLÉMENTAIRES D’USINAGE ET PARAMÉTRAGE DES OPÉRATIONS ÉLÉMENTAIRES
Documents à consulter :
Voir vidéo et contrat de phase (ressources disponibles dans « LA FABRICATION / LA VIS A BILLES »).
Activité de TP : Rechercher les cycles préprogrammés utiles pour l’usinage de la vis.
Renseigner les cycles préprogrammés de la commande numérique.
4-1 : Sur le tour CN, programmer le cycle d’ébauche paraxiale relatif à l’usinage du diamètre D.
Laisser une surépaisseur d’usinage de 0,15mm au diamètre pour l’opération de rectification.
Les conditions de coupe (Vc et f) seront choisies dans des banques de données constructeurs (exemple : Sandvick Coromant ou Stellram).
Pour ce cycle d’ébauche paraxiale, remplir les différents champs (du cycle préprogrammé de la commande numérique) de données relatifs à la trajectoire de l’outil d’ébauche (point de départ, d’approche, de sortie), des conditions de coupe (voir catalogues), du numéro d’outil, de la lubrification.
4-2 : Faire de même pour l’opération de filetage et la réalisation du diamètre E.
Mêmes procédures à suivre en sélectionnant le cycle préprogrammé concerné.
5 – REALISATION DES USINAGES
Documents à consulter :
Voir vidéo (ressources disponibles dans « LA FABRICATION / LA VIS A BILLES »).
Activité de TP : Réaliser les usinages des cycles préprogrammés en suivant l’ordre des opérations du contrat de phase n°30.
5.1: Sur le tour CN, faire une simulation à vide du premier cycle (faire un décalage en X).
Effectuer la simulation en modulant manuellement la vitesse d’avance.
5.2 : Lancer le cycle d’usinage du diamètre D. Mesurer le diamètre réalisé à l’aide d’un micromètre d’extérieur et corriger les jauges d’outil si cela s’avère nécessaire.
Mesurer le diamètre dans au moins deux sections éloignées. Conclure quant au défaut de dimension sur le diamètre en faisant les hypothèses suivantes sur le cylindre D :
pas de défaut de forme (circularité),
pas de défaut de forme (cylindricité) du à un mauvais alignement de la pointe tournante par rapport à l’axe de rotation de la broche.
Il peut être nécessaire, suite à ces mesures, de corriger les jauges d’outil, essentiellement en X.
5.3: Faire de même pour l’opération de filetage et la réalisation du diamètre E. On contrôlera le filetage à l’aide d’une bague filetée M6 et le diamètre E au micromètre d’extérieur. De même, retoucher les valeurs des jauges d’outil si cela s’avère nécessaire.
Le contrôle du filetage à l’aide d’une bague filetée doit se faire au niveau du pas réalisé mais aussi au niveau du diamètre réalisé en basculant la bague à droite et à gauche pour estimer le jeu dans la liaison vis/écrou.
Il peut être nécessaire, suite à ces mesures, de corriger la jauge d’outil en X.
5.4 : Réaliser un programme CN en mettant bout à bout les trois cycles.
Il existe une procédure sur le tour à commande numérique pour mettre les uns derrière les autres tous les cycles préprogrammés et en faire un programme complet pour la phase n°30.
