Rapport final came

Université Abdel Malek Assaâdi

Faculté Des Sciences Et Techniques

Tanger

Encadré par :

Cycle d’ingénieurs

Rapport du projet : Came

Réalisé par :

Rapport De Fabrication Mécanique

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Année universitaire : 2015/2016


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Table des matières

Introduction……………………………………………………………………………………3

Objectifs ……………………………………...……………………………………………….4

I.Dessin de la pièce sur le logicièl CATIA V5 ……………………………………………….4

1.Définition de la came ………………………...……………………………………………..4

2.Dessin de définition de la pièce …………………………………………………………….6

Drafting ………….…………………………...……………………………………………….6

Perspective de la pièce ………………………………………………………………….…….7

II.Gamme d’usinage ………..………………...……………………………………………….8

1.Définition…………………………………...……………………………………………….8

2.Phases d’usinage sur CATIA V5….………….....…………………………………….…….10

3.Choix d’outils et conditions de coupe et d’avance ……………………………….…………17

III.Simulation de l’usinage l'atelier Prismatic Machining de CATIA V5…………………….24

IV.Code G...…………………………………...……………………………………………….24

Conclusion ….………………………………...……………………………………………….26


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Introduction

Le but de la fabrication assistée par ordinateur ou FAO est d'écrire le fichier contenant le programme

de pilotage d'une machine-outil à commande numérique. Ce fichier va décrire précisément les

mouvements que doit exécuter la machine-outil pour réaliser la pièce demandée. La conception de

la pièce à fabriquer est réalisée à l'aide d'un progiciel de Conception assistée par ordinateur (CAO)

: on nomme le fichier ainsi obtenu 'modélisation 3D'. Cette modélisation en trois dimensions de la

pièce à réaliser est ensuite exportée, c'est-à-dire sauvée depuis la CAO dans un fichier intermédia ire

en utilisant un standard d'échange comme IGES, STEP, VDA, DXF ou autre. Certains outils de

FAO sont capables de relire directement les fichiers des grands fournisseurs de CAO. Dans d'autres

cas, la CAO et la FAO sont complètement intégrées et ne nécessitent pas de tranfert. Pour ces

progiciels, on parle de CFAO.

La modélisation 3D étant importée sur le progiciel de FAO puis relue par celui-ci, il est possible de

passer à la programmation des parcours outils, le coeur de l'activité de la FAO. Le programmeur

crée les parcours en respectant les choix d'outil, les vitesses de coupe et d'avance, et les stratégies

d'usinage à mettre en oeuvre. Le progiciel de FAO 'plaque' les trajectoires des outils choisis sur la

modélisation 3D et enregistre celles-ci sous forme d'équations. Les logiciels les plus évolués sont

ensuite capables de reproduire graphiquement (visualisation volumique) l'action des outils dans la

matière, permettant ainsi au programmeur de vérifier ses méthodes d'usinage et éviter à priori les

collisions sur les machines-outil.

La dernière étape consiste, depuis le programme de FAO ainsi élaboré et vérifié, à générer les blocs

ISO pour la machine outil. Ce programme est appelé un Post-Processeur. Il existe également des

programmes indépendants pour effectuer la vérification directement à partir des blocs générés par

le Post-Processeur. Le fichier ISO obtenu est transmis à la MOCN (Machine Outil à Commande

Numérique), puis exécuté par cette machine.


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Objectifs:

Dessin de la pièce sur CATIA V5

Elaboration de la gamme d’usinage de la pièce, avec choix d’outil et condition de coupe et

d’avance

Usinage à partir du brut sur CATIA V5

Simulation d’usinage

Génération du code G

I. Dessin de la pièce sur le logiciel CATIA :

1. Définition de la came :

Une came est un organe mécanique permettant de piloter le déplacement d'une pièce. Il s'agit d'une

pièce roulant (ou glissant) sur une autre pièce ; c'est donc une déclinaison du plan incliné (machine

simple). La came permet de générer des mouvements alternatifs.

Le profil de la came constitue le programme, la mémoire de mouvement enregistré. Il s'agit

en général d'une forme complexe.

La solution la plus répandue est constituée d'un cylindre de rayon variable entraîné en rotation par

un arbre. La pièce en contact avec le profil de la came, le suiveur, est alors mis en mouvement.

Une association de cames solidaires d'un même arbre s'appelle un excentrique, et sa déclinaison la

plus courante, unarbre à cames. Il est utilisé dans la majorité des moteurs à combustion interne.

Avant l'utilisation des machines à commandes numériques, l'usage des cames (en particulier sur les

tours) constituait le seul recours à la production en série de formes complexes et

variées (décolletage) : par exemple des barreaux de chaise. Dans le cas de la reproduction d'une

clef de serrure, la clef originale sert de came qui guide l'ébauche de clef par rapport à la meule.

Figure 1 : Came radiale à profil extérieur. Figure 2 : Arbre à cames.

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nockenwelle_ani.gif?uselang=fr


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2. Dessin de définition de la pièce:


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Drafting :


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Perspective de la pièce :

Après avoir Sélectionnez le plan XY pour tracer l’esquisse, on a tracé la came tout en

respectant les normes du dessin de définition ci-dessus , qui nous a permis de savoir les

coordonnées et aussi les rayons des cercles et des arcs qui se trouvent dans le dessin .Après

cette étape , on a fait la phase d’extrusion , pour obtenir la pièce illustrée ci- dessous :

Les différentes vues de la Came:


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II. La gamme d’usinage

1. Définition de la gamme d’usinage :

La gamme d'usinages est une feuille donnant l’ordre chronologique des différentes opérations

d’usinage d’une pièce en fonction des moyens d’usinage.

La feuille résume l’étude et doit :

permettre l’identification de la pièce étudiée

présenter très clairement la succession des phases

préciser les surfaces usinées à chaque phase

indiquer le temps alloué pour l’usinage de la pièce

L ‘objectif de la gamme est de définir l’ordre des opérations d’usinage et les différentes prises de

pièces associées.

Les contraintes sont nombreuses :

• Utilisation du parc machine présent

• Utilisation des outils présents

• Respect des spécifications du dessin de définition

• Coût minimum

Analyse d’un dessin de définition :

Etudier dans l’ordre :

• Le nombre de pièces à réaliser

• La matière

• Les formes globales de la pièce

• Tracer en rouge les surfaces usinées

• Analyser les spécifications suivant les trois axes : valeurs des IT, spécifications géométriques,

surfaces fonctionnelles.

• Choisir la prise de pièce pour chaque phase

Phase et sous-phase :

Chaque phase correspond à un poste d’usinage donné Une fraiseuse, un tour …

- Les sous phases correspondent à une série d’usinage sans démonter la pièce

- Les opérations correspondent aux différents usinages Chaque changement d’outil.


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Ensemble : Organe : Elément :

Nombre : 1 Matière : AW2030 Pièce : Brute prismatique

N° des Phases

Machine utilisée

Appareillages outils coupa- vérificateurs

Lame

10

Scie motorisé

Fraiseuse Fraise

Contournage ∅18.828

Fraise Usinage de poche

Alésage ∅20 Alésoir

Désignation des Phases et sous phases des opérations

CROQUIS DE PHASE

FEUILLE D 'ANALYSE DEFABRICATION GROUPE : 10

Fraiseuse

10

20

Cisaillage

Surfaçage ∅10

Surfaçage ∅10

Fraiseuse Fraise

50

Chanfreinage ∅20

60

30 Fraiseuse

40

70

Fraiseuse

Fraise à chanfreiner

Fraiseuse

Fraise à

chanfreiner


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2. phases d’usinage sur CATIA :

CATIA V5 est un logiciel de CAO 3D volumique et surfacique de nouvelle génération. Il fait appel à des

opérations élémentaires paramétriques pour générer les différents objets géométriques, contrairement

aux logiciels de la génération précédente qui fonctionnaient strictement à partir d’opérations booléennes

(CATIA V4, EUCLID 3). CATIA V5 est organisé en modules fonctionnels nommés "Ateliers" permettant

chacun de créer ou de modifier un type d’objet bien précis. L’architecture simplifiée de CATIA est

résumée par le schéma ci-dessous :


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Fraisage :

Dans le cas du fraisage : l’outil tourne, la pièce se déplace. Les centre de fraisage comportent

généralement 3 axes (que l’ont peut commander individuellement pour faire des formes complexe : hélices…) et un plateau tournant pour présenter toutes les faces de la pièce devant la broche. On peut aussi imaginer de monter l’outil au bout un bras de robot.

L’outil tourne, la pièce se déplace par rapport à l’outil. Cela permet de réaliser des formes planes,

des moules.

On a effectué 2 phases d’usinages :


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L’usinage de notre pièce nécessite d’avoir deux phases d’usinage.

Concernant la première phase d’usinage englobe à la fois le sufacage de la pièce, en

utilisant la fraise 2 tailles de diametre 10mm, ensuite on a réalisé une poche à l’aide

de la fraise 245 tailles D10 , après l’alésage de la pièce avec l’outil alésoir de

diamétre 20 , puis la phase du contournage qu’on a effectué à l’aide de la fraise 2

tailles D10, et finalement le chanfrainage en utilisant la fraise à chanfreiner

D18.828.

l’étape de l’usinage l’outil utilisé


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On obtient la figure illustrée ci-dessous :

La deuxième phase d’usinage englobe le sufacage de la pièce, en utilisant la

fraise à surfacer D10mm , ensuite on a réalisé une poche à l’aide de la fraise

2 tailles D10 , puis le chanfreinage qu’on a effectué à l’aide de la fraise à

chanfreiner D18.828 , et finalement la phase du suivi de courbe en utilisant la

fraise à chanfreiner D18.828.


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l’étape d’usinage l’outil utilisé


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Afin d’obtenir l’image ci-dessous :

3.choix d’outils et conditions de coupe et d’avance :

Fréquence de rotation de la broche

Voici la formule mathématique permettant de déterminer la fréquence de rotation :

N = (1000 x Vc) / (𝝅x D)

N : fréquence de rotation en tours/minute

D : diamètre de la pièce à usiner (tour) ou diamètre de la fraise ou de l'outil de coupe

(fraiseuse)

𝜋 : constante : 3.14159

Vc : vitesse de coupe en m/min

Le matériau choisi est : Alliage Aluminium de faible dureté sans silicium, la vitesse de coupe est de 200 m/min (ébauche)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Speeds_and_feeds_0001.png?uselang=fr


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Vitesse d'avance du fraisage :

L'avance s'exprime par le déplacement de la pièce en millimètres :

Vf = fz x Z x n

Vf : avance par minute (mm/min)

fz : dépend principalement de la matière à usiner, du type d'outil et du type de fraise.

Valeurs moyennes

On se basant sur les deux tableaux ci-dessous, on a choisi les outils adéquats pour chaque phase

d’usinage :

Pour le fraisage :

Nuance ISO

Matériaux à usiner Fraisage Fraisage filetage

Acier Rapide Carbure Carbure

Avance f en mm/dent/tour 0.03

à 0.1

0.1 à 0.2 0.05 à

0.2 0.2 à

03 f = pas du

filet

P

Acier Non Allié 50 40 140 120 150 Acier Faiblement Allié 30 25 100 80 130

Acier Fortement Allié 20 15 80 70 100

Acier Moulé Faiblement Allié 25 20 90 80 120

M Acier inoxydable 20 15 100 90 150

K

Fonte lamellaire (EN-GJL…) 35 30 100 90 120

Fonte Modulaire (EN-GJM…) 30 25 80 70 100

Fonte Sphéroïdale (EN-GJS…) 40 35 100 90 120

K-N

Alliages d'aluminium de faible

dureté sans silicium (AW 2030 …)

250 200 500 400 300

Alliages d'aluminium durs sans

silicium ou %Si moyen (AW2017, AW 6060 …)

120 80 300 200 250

Alliages d'aluminium à haute

teneur en silicium > 12% 80 40 120 80 100

Vitesse de coupe Vc en m/min


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Pour l’alésage :

Nuance ISO

Matériaux à usiner Alésage

Avance f en mm/dent/tour

Acier Rapide Acier Rapide Revétu

Carbure

P Acier Non Allié 12 14 21

Acier Faiblement Allié 9 12 18

Acier Fortement Allié 6 11 12 Acier Moulé Faiblement Allié 5 9 21

M Acier inoxydable 4 6 12 K Fonte lamellaire (EN-GJL…) 8 15 24

Fonte Modulaire (EN-GJM…) 5 9 24

Fonte Sphéroïdale (EN-GJS…) 8 15 24

K-N Alliages d'aluminium de faible dureté

sans silicium (AW 2030 …)

18 27 30

Alliages d'aluminium durs sans

silicium ou %Si moyen (AW2017, AW 6060 …)

18 27 30

Alliages d'aluminium à haute teneur en silicium > 12%

12 18 30

Vitesse de coupe Vc en m/min

D’où le choix de l’acier rapide Alliages d’aluminium de faible dureté sans silicium .

Fraise 2 tailles D10 : pour le surfaçage .

On a : n = (1000*Vc)/(𝜋*D) et Vf=n*Z*𝑓𝑧

Or D = 10mm et on a 𝑓𝑧=0.15*K ( avec K=0.8 puisqui’il s’agit de surfaçage )

𝑓𝑧=0.12 donc 0.1< 𝑓𝑧< 0.2 alors Vc = 200 m/min

D’où : n = 6369.42trs/min

Vf= 3057.32mm/min


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Fraise 245 tailles D10 :pour l’usinage de poche


Or D = 10mm et on a a 𝑓𝑧=0.15*K (avec K=0.5 puisqui’il s’agit d’usinage de poche )


D’où : n=7961.78 trs/min

Vf=2388.53mm/min

T6 alésoir D20 :pour l’alésage


Or D = 20mm et on a a 𝑓𝑧=0.15*K (avec K=0.5 puisqui’il s’agit d’Alésage )

D’après le tableau de la vitesse dans le cas d’alésage est alors Vc = 18 m/min

D’où : n= 286.47trs/min

Vf=85.941 mm/min


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Fraise 2 tailles D10 : pour le contournage





Vf= 2388.534 mm/min

fraise à chanfreiner D=18.828 : pour le chanfreinage


Or D = 18.828mm et on a 𝑓𝑧=0.15*K ( avec K=0.5 puisqui’il s’agit de Chanfreinage)



Vf= 1268.6 mm/min


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Fraise à surfacer tailles D50 :pour le surfaçage





Vf= 611.46 mm/min

Fraise 2 tailles D10 :pour l’usinage de poche


Or D = 10mm et on a a 𝑓𝑧=0.15*K (avec K=0.5 puisqui’il s’agit d’usinage de poche )


D’où : n=7961.78 trs/min

Vf=2388.53 mm/min


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fraise à chanfreiner D=18.828 :pour le chanfreinage


Or D = 18.828mm et on a 𝑓𝑧=0.15*K ( avec K=0.5 puisqui’il s’agit de Chanfreinage )



Vf= 1268.6 mm/min

fraise à chanfreiner D=18.828 :pour le chanfreinage


Or D = 18.828mm et on a 𝑓𝑧=0.15*K ( avec K=0.5 puisqui’il s’agit de Chanfreinage )



Vf= 1268.6 mm/min


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III. simulation de l’usinage sur l'atelier Prismatic Machining de CATIA:

voir la vidéo dans le CD.

IV. Code G :

Présentation du logiciel CNC Simulator :

L'usinage CNC est une méthode très moderne qui consiste à utiliser les nouvelles technologies

en matière d'usinage. Comme son nom l'indique, cette méthode utilise le numérique (CNC :

computer numerical control, autrement dit, ce sont des Machines/outils à commande numérique).

comme on a déja signalé dans le chapitre II la gamme d'usinage , il faut donc deux code G pour

l" usinage de la pièce .(VOIR LE CODE G DANS LE CD.

voici le code G de la première phase d'usinage :


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Le code G de la deuxième phase d’usinage :


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Conclusion

Ce projet s’est révélé très enrichissant dans la mesure où il a consisté en une

approche concrète du métier d’ingénieur. En effet, la prise d’initiative, le respect des

délais et le travail en équipe seront des aspects essentiels de notre futur métier.

En effet , ce travail nous a permis d’appliquer nos connaissances en fabrication

mécanique , du fait que notre projet de la came nous a permis d’élaborer nos

compétences concernant le dessin de la pièce dans le logiciel CATIA , ainsi que la

gamme d’usinage de la pièce qui s’appuie sur le bon choix de l’outil ainsi que la

vitesse de coupe et d’avance.

De plus, on a effectué l’usinage à partir du brut sur CATIA V5 , de ce fait, on a réalisé

une simulation de l’usinage afin de générer le code G de la pièce qu’on a simulé sur le

logiciel CNC SIMULATOR.

Nous tenons à remercier chaleureusement notre cher professeur Mr. de son

encadrement ,son soutien et ses conseils précieux tout au long de la période de

préparation du projet , sans oublier bien sûr de le remercier encore une fois pour le

choix des projets qui sont pertinents et intéressants , et pour l’opportunité qui nous

a donné , qui était vraiment une expérience riche et concrète .


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Engineering

Rapport final came