Cours 1 Et 2 Usinage

7/22/2019 Cours 1 Et 2 Usinage

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Bienvenue au cours TCH040

lments dusinage et mtrologiedimensionnelle

Cours 1


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2013-01-08 2

Plan gnral Prsentations Plan de cours Laboratoires et TP

Formation des groupes de Travail Chapitre 1 des notes de cours TCH040


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Plan de cours Planification des cours valuations Documentation obligatoire et rfrences

plan de cours


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Laboratoires et TP

6 laboratoires au total (planification) Lab #1: mtrologie + usinage conventionnel (4h) (ENA) Lab #2: mtrologie + usinage conventionnel 2 (4h) (ENA)

Lab #3: Lecture de plans(4h) Lab #4: Usinage CNC (4h) Lab #5: FAO (Catia V5)(4h) Lab #6: Inspection + CMM (4h)


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valuations

Examen mi- session: 30% valuation laboratoire: 10%

Devoirs (2): 20% Examen Final: 40%


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Droulement du cours Usinage Les outils

L'usinabilit

Les fluides de coupe

Rgles de scurits

Paramtres dusinage

Procd conventionnel et leurs machines

bavurage


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Procds dusinage conventionnelspar enlvement de copeaux


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Lusinage Le principe de l'usinage est d'enlever l'aide d'une machine-

outil, de la matire, de manire donner la pice brute laforme voulue. Les pices obtenues sont d'une grande prcision.

Lors de l'usinage d'une pice, l'enlvement de matire est ralispar la conjonction de deux mouvements relatifs entre la pice etl'outil: le mouvement de coupe (vitesse de coupe ou RPM) et lemouvement d'avance (vitesse d'avance).

Il existe deux manires de gnrer la surface recherche: Travail de forme: c'est la forme de l'outil qui conditionne la

surface finale obtenue;

Travail d'enveloppe: c'est la trace de l'arte de l'outil qui travaille(le point gnrateur) qui donne la surface finale.


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Historique volution avec la rvolution industrielle du 18e et

19e sicle limite par la source dnergie. Solution Vapeur et nergie hydraulique.


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Historique volution rapide ds le dbut du 20e sicle avec lesnouvelles sources dnergie limite par les outils decoupe.

Solution Nouveaux matriaux: Outils dabord en acier au carbone, peu rsistant la

chaleur: limitation de la vitesse de coupe 15 pi/min.;

Acier au manganse (Mushet): hausse 30 pi/min.; Acier rapide (High Speed Steel - 1900): hausse 120

pi/min.;

Cast alloy (tungstne-cobalt-chrome) en 1915;

Carbures cments en 1930: diminution des tempsdexcution de 15 fois p/r lacier au carbone;

volution rcente: revtements des plaquettes.


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Outils de coupevolution des outils de coupe:


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Outils de coupe Matriaux des outils de coupe actuels:

High Speed Steel; Carbures; Plaquette de cramique.


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Outils de coupe Outils en Hss:

Peu cher; Principalement utilis pour les mtaux

faciles usiner;

Plus vieux Proced.


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Outils en Carbure:

Plus rsistant que le HSS; Plus Cher que le HSS; Vitesse de RPM et davance plus grande;

Avantage des Pastilles.

Outils de coupe

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Avantages des pastilles:

Facilit remplacer la partie coupante; Remplace la partie coupante sans dmonter loutil; Meilleur rendement niveau cots; Mme proprit que les outils en carbure plein.

Outils de coupe

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Outils de coupe

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Avantages des pastilles de Cramique:

Mmes avantages que les pastilles au carbure; Conu pour usiner des matriaux trs durs; Meilleure rsistance la chaleur;

Meilleure rsistance lusure; Vitesse plus leve.

Outils de coupe

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Outils de coupeFacteurs tenir comptent: Lopration:

bauche vs finition, tolrance, etc.

La forme de la pice et son matriel:

Gomtrie, duret, usinabilit vs outil utilis.

La machine-outil:

Puissance disponible, dimensions, plages de vitesse, outils disponibles,moyens de fixation, etc.

Les paramtres de coupe:

Vitesse dusinage, vitesse davance, profondeur de passe.

Le fini de surface requis.

La stabilit gnrale du procd (vibrations, rptabilit, etc.).

Les cots dusinage.


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Outils diversQuelques outils main: Lime:

Sert pour lbavurage.

La Pierre:

Sert pour planer une surface avec des imperfections lgres, et peuservir pour dautres usages.

Quelques outils de mesures Rgle de machiniste:

Sert pour nous donner des rfrences, mais ne donne pas de dimensionprcise.

Pied coulisse: Est prcis en dedans denviron .001.


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Outils diversQuelques outils de mesures (suite) Micromtre

Plus prcis que le pied coulisse, environ (.0002) de prcision, si quip delchelle vernier.

Go- No Go Ne donne pas de valeur, mais sert pour faire des inspections rapides.

(passe et ne passe pas)

CMM Coordinate Measuring Machine.

Machine qui permet de mesurer plusieurs sortes de dimensions ainsi que destolrances gomtriques.

Fonctionne avec un logiciel.

.


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Ce qui influence lusinabilit dun matriau:

Sa duret; Ses proprits mcaniques; Sa composition chimique; Sa microstructure; Sa susceptibilit lcrouissage; Son degr de travail froid; Sa forme et dimension de la partie usine.

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Usinabilit des matriaux


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Usinabilit des matriaux

Elle est value sur 3 critres gnraux:

La dure de vie des outils;

Forces impliques (sur loutil, la machine, et la

consommation dnergie); La qualit du fini de surface.


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Fluides de coupe


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Fluides de coupe4 fonctions principales:

vacuer les copeaux; Refroidir la pice et loutil; Lubrifier linterface de coupe; Protge la pice contre la corrosion.

2 familles de fluides:

base dhuile; Semi-synthtique et synthtique ( base deau).


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Fluides de coupe critres de slection

Performance du procd: Transfert de chaleur; Performance de la lubrification; vacuation des copeaux; Viscosit:

Facilit se faire projeter; Capacit de drainage travers les copeaux;

Protection contre la corrosion; Stabilit chimique.

Cots;

Impact environnemental; Impact sur la sant.


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Rgles de scuritPendant lusinage, les machines peuvent par leursmouvements:

Projeter des copeaux brlants ou des liquides corrosifs ougras; Entraner les vtements, doigts ou cheveux.

Il faut donc: Porter des vtements ajusts (chemise ou chandail manche longue, pantalon); Porter des lunettes de scurit; Enlever bagues, bracelets, montres, etc.;

Porter des gants lors de la manipulation des pices; Porter des souliers ferms et cap dacier; Sattacher les cheveux si ncessaire;


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Rgles de scurit(Suite):

Utilisation obligatoire des protections installes sur les

machines (crans, capots); Sassurer que les pices et loutillage sont bien positionns

et fixs, avant de dbuter lusinage; Sassurer que les personnes situes proximit sont elles-

mmes protges; Attendre l'arrt complet de la machine pour toute

intervention; vacuation de tous les dchets (copeaux, chutes de mtal,

outillages inutiles) en se protgeant les mains (gants,

balais, crochets).


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Paramtres dusinage

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Profondeur de passe: Cest la quantit de matire que lon retire lors

dun passage de loutil; Gnralement gale ou infrieure au diamtre de

loutil.

Nous utilisons toujours les donnes qui noussont fournies avec les outils. Si nous navons

pas de donnes, nous utilisons les formulesde RPM et davance qui suivent ci-aprs.


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Paramtres dusinage

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Rotation par minute (RPM): Cest la vitesse laquelle tourne la broche.


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Paramtres dusinage

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Rotation par minute (RPM):

Calcul du RPM: Formule =

VCR = Vitesse de coupe recommande (ces valeurs peuvent varier) Acier = 100

Laiton/Bronze = 200 Aluminium = 250

D = Cest le Diamtre de travail ( de loutil sur la Fraiseuse)( dela pice sur le Tour)

On multiplie par 3 lorsquon utilise un outil en carbure.

4 X VCR

D


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Paramtres dusinage

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Lavance:Cest la vitesse laquelle la pice et l'outil avancent l'un vers

l'autre. Il est important de bien la dterminer, afin de maximiser laproduction et minimiser les cots qui y sont associs. Tout comme lavitesse recommande, l'avance est fonction du matriau usiner et dufini de surface que lon veut obtenir. C'est--dire que l'on peut se

permettre d'augmenter l'avance lors du dgrossissage ou de l'bauche,et ainsi obtenir un fini de surface de moindre qualit. Ensuite, ondiminue l'avance lors de la passe de finition, afin d'obtenir le fini desurface voulu. On peut dterminer les avances recommandes partirde manuels de rfrence d'usinage.


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Paramtres dusinage

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Lavance:

L'avance peut tre exprime de deux faons:

Pouces par rvolution (IPR) = Avance par dent (IPT) x nombre de dents

Pouces par minute (IPM) = Avance par dent x nombre de dents x RPM


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Paramtres dusinage

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Avances en tournage

On donne les avances pour certains matriaux.

Ces valeurs sont exprimes en pouce par rvolution (IPR)et elles peuvent varier selon l'outil utilis, le montage, etc.


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Paramtres dusinage

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Avances en fraisage

On donne les avances pour certains matriaux.Ces valeurs sont exprimes en pouce par dent (IPT) et elles peuvent varierselon l'outil utilis, le montage, etc.IPT = lavance par dent


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Avances en perage

On donne les avances pour certains matriaux.Ces valeurs sont exprimes en pouce par rvolution (IPR) selon le diamtre duforet et elles peuvent varier selon le montage utilis, etc.

Paramtres dusinage

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Procds conventionnels

Sciage Perage Alsage Lamage

Taraudage/Filetage Tournage Fraisage Rectification Rodage


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Sciage

Lopration de sciage est habituellement faite

au tout dbut de la fabrication dune pice partir du brut .

Il existe des scies pastilles de carbure et commandes numriques.


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Perage

Regroupe plusieurs oprations:


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Pointage Outil: foret de dpart ( pointer).

Sert pointer pour guider le foret

afin quil ne chasse pas aumoment o il entre en contactavec la surface percer. Diamtre 1/4-3/8-1/2-3/4 Angles 90o-118o-120o

Il existe plusieurs autres forets de

dpart, mais ceux-ci sont les plusstandard.


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Outil: foret standard (souvent en HSS). Fais des trous prcis (.003 de prcision).

Dpends du diamtre, longueur, matriau, surface dedpart, etc.

Ncessite un pointage.

Dimensions mtriques rpertorier selon: Valeur mtrique. Dimensions en pouce rpertorier selon:

Des Lettres; Des nombres; Des Fractions.

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Perage standard (drilling)


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Perage standard

Ce sont les lvres qui coupent et les flutesqui vacuent les copeaux.

Nomenclature du foret:


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Perage U-Drill Foret plaquettes (U-Drill)


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Foret plaquettes (U-Drill): Avantage:

Perce plus rapidement; Est (Coolant trough); lavantage des pastilles; Ne ncessite pas de pointage;

Peut alser si utilis sur un tour, mais a ses limites.

Inconvenantes: Ne peux pas sutiliser pour des trous infrieurs .

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Perage U-Drill


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Perage - choses vrifier

Surface dentre

Dimensions standards Trou dbouchant lorsque possible Un trou a toujours une pointe, sil faut un fond

plat on doit usiner la pice Avant-trou ncessaire??? Configurations de trous impossibles


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Outil: alsoir

Fait des trous prcis.(.0005 de prcision)

Ncessite un avant-trou de diamtre infrieur

au diamtre dsir. jusqu :


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Alsage (reaming)

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Outil: Tte Alser Extrmement prcis (.0001); Sert lorsque le trou ne peut

pas tre fait par un alsoir oudoit tre extrmement prcis;

Ncessite un avant-trou de diamtre infrieurau diamtre dsir -.003po;

Inconvnient: long ajuster.

L h f i


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Lamage et chanfreinage(counterboring/countersinking) Sert dissimuler un lment (tte de vis,

boulon, rivets, etc.)

L t h f i


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Lamage et chanfreinageLamage Fait avec un outil

lamer: Ncessite un avant-

trou pour le guide(pilote).

ChanfreinageLoutil dpend de langledsir:

60o : Foret centrer

Fraise chanfreiner:82o-90o-100o

T d /Fil ( i / h di )


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Taraud - pour faire des filets internes: Ncessite un avant-trou + chanfrein;

Peut se faire manuellement ou en automatique; Trs populaire: Forming tap ; bauche/semi-finition/finition.

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Taraudage/Filetage (taping/threading)

Tara dage/Filetage (taping/threading)


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Taraudage/Filetage (taping/threading)

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Filire - pour faire des filets externes: Sutilise principalement sur un tour, lorsquon ne

veut pas faire les filets avec le charriot du tour; Ncessite un chanfrein + un diamtre Majeur.

T (t i )


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Tournage (turning)

Tournage


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Tournage Pice tourne, outil fixe, se dplaant selon axes de la

machine-outil (X et Z);

Chariotage, faage ou alsage (barre alser): outils

denveloppe; Montage entre pointes, en mandrins ( collet ou

mandrin 3 ou 4 mors) ou sur gabarit de montage;

Tours verticaux pour pices de grandes dimensions;

Tours de production avec alimentation automatique enbrut.

Tournage


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Tournage Conventionnels ou commande numrique;

Utilisation rpandue doutil pastille de carbure;

Outils en HSS pour formes ou situations spciales;

Autres formes: tours copier ou commandenumrique;

Filets extrieurs: vis-mre sur conventionnel, MOCN parindexage numrique.

Tournage


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Tournage Les plus rcents dveloppements: intgration du tour et

de la fraiseuse commande numrique Integrex;

Conventionnels toujours utiles pour rparation ou petites

sries ainsi que pour loutillage; commande numrique:

Pour de plus grandes sries;

Permet lutilisation extensive de fluide de coupe p/r au tourconventionnel.

Tournage


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Tournage Pices longues : utilisation dune contre-pointe et dune

lunette si ncessaire;

Prcision altre par coupes discontinues.

contre pointe monte sur poupe mobile

Lunette de tour

Tournage


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Tournage Thermes en Tournage:

Dresser/charrioter Straight Turning

Facer Facing Contourner Tracer turning Saigner, rainurer, faire une gorge - Grooving Trononner Cut off Fileter threading

Centrer centrering Pointer spotting Percer Drilling Alser Reaming Alser (avec une barre alser) Boring Chanfreiner - Chanfering

Tournage


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59

Tournage

Tournage


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Tournage

Centrer

Tournage


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Tournage

Tournage


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Tournage

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Quelques problme reli au tour:

Problme de vibration:

Lorsquon monte une barre alser sur notre porte-outil, la barre alser doittre sortie adquatement, sinon on peut crer de la vibration sur le diamtreusin. Il faut aussi vrifier sa vitesse, car lensemble des deux peut gnrerce problme.

Problme de coaxialit:

Si lon retire la pice des mors, nous perdons la localisation qui parfois estdifficile aller rechercher lorsquon usine en deux tapes notre pice.

Problme denroulage de copeaux : Lors du rglage des paramtres de coupe, il vaut mieux avoir un copeau qui

casse, plutt quun copeau continu. Car le copeau continu peut engendrer un

enroulement des copeaux du pan copeaux autour du mandrin et de lapice, ce qui est dangereux et peut endommager la pice.

Fraisage (milling)


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Fraisage (milling)


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http://www.youtube.com/watch?v=l-PPh8KFjMM&feature=relmfu

http://www.youtube.com/watch?v=wFf75JbPgPI&feature=fvwrel

Fraisage (milling)


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Surfaces planes (fraiseuse conventionnelle)

ou surfaces complexes 3D (MOCN); Conventionnelles verticales ou horizontales;

MOCN gnralement verticales.

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Fraisage (milling)

Fraisage


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Fraisage Sens de la coupe:

En avalant: la fraise tourne dans le mme sensque le dplacement;

En oppos (conventionnel): Loutil se dplacedans le sens contraire de la rotation.

En avalant En oppos

Les flches orange indiquent le sens de dplacement de la pice.

Fraisage


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Fraisage Sens de la coupe:

En avalant En oppos

Fraisage


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a sage Sens de la coupe:

En avalant la fraise tourne dans le mme sensque le dplacement.Utilis principalement pour la finition. Avantages:

Meilleur fini de surface;

Moins dusure prmature de loutil , grce au sens delarrachement du copeau.

Inconvnient: Ne peux pas prendre de trop grosse passe sinon

phnomne de vibration.

Fraisage


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g Sens de la coupe (suite):

En oppos (conventionnel) loutil se dplace dansle sens contraire de la rotation.Utilis principalement pour lbauche. Avantages:

Grosse prise de passe sans vibration, possible;

Peut travailler plus rapidement. Inconvnients:

Fini moins beau; Outil plus rapidement us cause du sens de

larrachement du copeau.

Fraisage


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Fraises en bout (monobloc)en HSS ou en carbure. Peuvent usiner en plonger si les lvres se rejoignent, sinon plonger en rampe.

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g

Les lvres ne se rejoignent pas, plongeren rampe obligatoire.Les lvres se rejoignent, possibilit de plongerdirectement ou de plonger en rampe.

Fraisage


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Fraises pastilles rapportes: Avantage des pastilles.

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g

Fraisage


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Fraises scie: Usinage de rainure, gorge, etc.

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g

Fraisage


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Edge Finder: Sert nous aider trouver des positions (coordonns) sans

usiner.

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g

Fraisage


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Aussi oprations de perage, pointage, alsage;

Magasins doutils sur MOCN: accroissement de laproductivit si outils dj ajust en longueur;

MOCN gnralement plus rigide, conventionnelles

souvent plus pratiques pour rparation, pice simple etunique ou en trs petite srie.

Fraisage


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Thermes en Fraisage:

Surfacer Surfacing

Usinage surfacique (3D) - kellering Rainurer Grooving Tarauder Taping Pointer spotting Percer Drilling

Alser Reaming Lamer/chambrer counterboring/countersirking Chanfreiner - Chanfering

Fraisage


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Quelques problmes relis la fraiseuse:

Problme de localisation: Il est trs important, pour respecter les tolrances gomtriques, de sassurer

de la bonne localisation de notre pice. Utilisation de barres parallleslorsquutilis dans un tau.

Toujours respecter lisostatisme. Passer la pierre (pierrer) sur la table, au besoin, avant dinstaller une pice ou

tout autre accessoire, afin de bien les localiser.

Problme de trace sur la surface: Toujours vrifier que les outils ne sont pas endommags avant de les utiliser. Les problmes de trace peuvent tre caus aussi par une variation dans

langle de la tte de la fraiseuse, vrifier au besoin que la tte de la fraiseuseest rgl comme vous le souhaitez (0 degr, 45 degrs, etc.).

Rectification (grinding)


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Procd de grande prcision; Faible taux denlvement de matire - maximum de

0.003po environ;

Excellent fini de surface; Utilis pour usinage aprs trempe ou pour des

prcisions de lordre du 0,0001 de po.

Rectifieuse planeRectifieuse cylindrique

Rectification (grinding)


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http://www.youtube.com/watch?v=ALxJOGinaZE

Rectification


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Caractristiques: Rectifieuse plane:

On doit toujours dresser la meule avant de sen servir; Table magntique pour tenir la pice;

La table bouge de droite gauche de manire continue; On peut installer les pices rectifier dans un tau quon installe en suite sur

la table magntique.

Rectifieuse cylindrique: On doit toujours dresser la meule avant de sen servir; Avec ou sans centre; Sutilise avec ou sans contre-pointe; Utilisation dun TOQUE pour faire tourner la pice, lorsque maintenue entre

pointes.

Matriaux en acier seulement ou qui vont sur une meule.

Rectification


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Vrification de la meule: Il est extrmement important de vrifier la meule avant de la

balancer ou/et de linstaller sur la rectifieuse, car si la meule undfaut (ex: fissure interne) elle peut exploser et crer des

dommages corporels et sur la pice. Se servir dun mini-marteau conu pour a (rsonance).

Balancement de la meule Il est trs important de toujours balancer la meule avant de

linstaller sur la rectifieuse, lorsquon fait un changement demeule, car sinon il y a des risques de dsajustage qui peuventengendrer des problmes.

Rectification


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Quelques problmes relis la rectification:

Trace de Brlure: Les traces de brlures sont causes par une trop grosse prise de passe avec

la meule ou une absence de lubrifiant. Les traces peuvent varier aussi avec le type de matriau. Il y a certains

matriaux qui sont plus assujettis laisser des traces de brulure.

Dfaut de la meule

Si la meule nest pas correctement dresse, cela peut crer un dfaut deparalllisme ou de planit sur ma pice, donc il faut toujours dresser notremeule si on veut optimiser notre prcision.

Dsajustage de la meule Si on arrte la meule, elle peut se dsajuster lorsquon la repart. Lorsqu'on a

dress la meule, on ne doit donc pas larrter tant que notre travail nest pastermin, sinon nous devons la redresser.

Rodage


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Le rodage est une forme dalsage, trs prcis 0,00005. Cest une technique ancienne qui permet d'ajuster parfaitement

deux surfaces pour qu'elles deviennent tanches.

Rodage


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Ce sont les pierres qui, en frottant sur le mtal gruge unetoute petite quantit de matire, tout en obtenant un fini

de surface des plus prcis; La broche qui tient les pierres permet de faire monter ou

descendre les pierres, ce qui permet de gruger plus oumoins de matire;

Sutilise quavec des mtaux qui vont sur des meules(pas daluminium).

Rodage


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Il y a 2 types de pierre: Pierre dbauche: pour faire le plus gros du travail; Pierre de finition: pour assurer le bon diamtre, ainsi que le fini

de surface.

Rodage


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Quelques problmes relis au rodage:

Lubrification du diamtre: Il faut toujours lubrifier linterface lorsquon fait du rodage. Les pierres

nvacuent pas les copeaux, elles les gardent sur leurs surfaces ce quifait que nos pierres se retrouvent bourres cest pour ceci quon utilisede lhuile pour aid les pierres glisser sur la surface et viter de bourrerles pierres trop rapidement.

Aucune valeur nest mise: Le rodage ne donne pas de valeur, on y va au filling Il nous faut arrter et mesurer pour valider nos dimensions.

bavurage


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Description:

Consiste retirer la bavure.

La bavure: en fabrication, la bavure dsigne un surplusinvolontaire de matire, souvent de trs faible paisseur, commesi la matire avait bav. C'est inesthtique et peut tre coupant. Ily a plusieurs explications sa prsence, et plusieurs faons de lafaire disparatre.

la main, le moyen le plus simple pour bavurer est l'abrasion, la lime bavurer ou la disqueuse.

Pour des pices de petites tailles on peut utiliser un (thumbler).

Brochage (broaching)


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Pour ralisation de profils divers, allant du simple cheminde cl des formes complexes, comme des cannelures

en dveloppante de cercle Principe denlvement du copeau par dents successives,

chacune tant plus leve denviron 0.005 0.010 po.que la prcdente

Bonne prcision, mais procd applicable uniquementdans des mtaux de faible moyenne duret Limitation en paisseur de la pice brocher Gnralement profils intrieurs, mais aussi extrieurs Bien adapt de grandes productions, car broches $$

fabriquer

Brochage


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Brochage


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http://www.youtube.com/watch?v=jbv6KCfHmII&feature=related

Documents

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