Mise et maintien en position

Mise et maintien en position

Pour être conforme aux spécifications (cahier des charges), la pièce finale doit avoir une géométrie telle que définie par le plan de la pièce, aux tolérances près (voir Cotation fonctionnelle et Tolérance géométrique). La machine-outil doit donc être évidemment bien conçue et bien entretenue afin que les mouvements de la pièce et de l'outil soient reproductibles.

Les mouvements se font selon des axes, les « axes machine » :

• axe de rotation, autour duquel tourne la broche qui porte l'outil (fraiseuse) ou la pièce (tour) ;
• axe de translation, pour le déplacement relatif de l'outil et de la pièce (bélier ou table d'une fraiseuse, chariot d'un tour).

Il faut donc que le brut — la pièce d'origine — soit aligné avec les axes machine avec une précision au moins égale à celle de la tolérance la plus serrée. C'est tout le problème de la mise en position (MiP) et du maintien en position (MaP). Pour éviter les défauts d'alignement, on s'attache à ce que la MiP soit isostatique.

Pour le fraisage de pièces unitaires ou en petite série, la pièce est souvent placée dans un étau. Les premières étapes sont donc l'ablocage, c'est-à-dire le serrage de l'étau sur la table, et le dégauchissage, c'est-à-dire l'alignement de l'étau sur les axes machine. La pièce peut aussi être serrée directement sur la table par l'intermédiaire de brides, il faut alors abloquer et dégauchir le brut.

Dans le cas d'usinage en grande série sur machine à commande numérique, la mise et le maintien en position sont assurés par un système de serrage hydraulique, les vérins de serrage remplaçant les brides. La pièce peut être fixée sur un support facilitant sa manutention, sa MiP et son MaP.

Pour le tournage, la pièce est serrée dans des mors solidaires de la broche.

Paramètres de coupe

Paramètres de coupe

Les paramètres de coupe sont :

• la vitesse de coupe  en mètre par minute (m/min) : caractérise la vitesse relative entre la pièce et l'outil au point de contact
• l'avance par tour  en millimètre par tour (mm/tr) : caractérise l'état de surface obtenu

Les paramètres de coupe sont choisis en fonction des caractéristiques mécaniques de la matière à usiner et de l'outil. Ils sont indépendants de la machine utilisée et des caractéristiques géométriques de la pièce et de l'outil.

Les paramètres machine sont :

• la fréquence de rotation de la broche  en tours par minute (tr/min)
• la vitesse d'avance  en millimètre par minute (mm/min)

Les paramètres machines sont calculés à partir des paramètres de coupe et des caractéristiques géométriques de la pièce et de l'outil.

Les éléments de passe sont :

• la profondeur de passe  en millimètre (mm)
• le nombre de passes 
• la longueur usinée  en millimètre (mm)
•  en millimètre (mm)

Un autre paramètre de coupe peut également être considéré : la lubrification. Classiquement, pour la plupart des opérations d'usinage, un fluide arrose la pièce. Ce fluide d'usinage a pour but de faciliter l'évacuation des copeaux (de la zone d'usinage et de la machine), de lubrifier l'interface outil/pièce et outil/copeau et d'assurer la stabilisation thermique de la coupe. Cependant pour des considérations économiques et écologiques, l'utilisation de ces fluides d'usinage est remise en question. Ces dernières années les techniques d'usinage à sec ou de micro-lubrification se développent.

Procédés d'usinage

Procédés d'usinage

Les différents procédés d'usinage sont (les symboles sont ceux de la norme NFE 05-019 de 1992) :

• l'alésage (al) ;
• le brochage (br) ;
• le fraisage : fraisage en bout (frb), fraisage en roulant (frr) ;
• le décolletage ;
• le découpage par : tronçonnage, grugeage, encochage, grignotage, poinçonnage ;
• le mortaisage (mo) ;
• le lamage ; le chambrage ;
• le perçage (pc), filetage (fl), taraudage (ta) ;
• le rabotage (rb) ;
• la rectification (re) : rectification plane (rcp), rectification cylindrique (rcc) ;
• le planage ;
• le rasage (usinage) ou shaving, finition d'engrenages ;
• le tournage (to) : dressage (dr), chariotage, repoussage, fluotournage ;
• l'étincelage (éi) ; procédé d'usinage par électro-érosion (éé) ;
• le polissage (po) ;
• l'électro-polissage (ep) ;
• la super finition (sf), le pierrage (pi), le rodage (rd), le galetage (ga) ;
• le sablage : sablage à sec (sas), sablage humide (sah) ;
• le grattage (usinage) (gr) ;
• le meulage (me) ;
• le découpage (dé) : découpage plasma, découpage jet d'eau, découpage laser ;
• le grenaillage : grenaillage sphérique (gns), grenaillage angulaire (gna) ;
• le roulage : usinage entre galets, comme le filetage à froid ;
• le polygonage ;
• le sciage, le cisaillage ;
• le limage ;
• le burinage ;
• le pointage ;
• l'usinage chimique ;
• l'usinage électrolytique ;
• l'usinage électrochimique ;
• l'usinage par ultrasons.

L'usinage peut être fait soit avec une machine traditionnelle soit à la machine à commande numérique (CN). Il peut être fait soit en usinage classique soit en grande vitesse(UGV). L'usinage peut être fait par plusieurs techniques dans le but d'améliorer la précision et le rendu de la pièce. De nos jours, de nombreuses entreprises proposent ces services.

But de l'Usinage

L'usinage entre dans la gamme de fabrication d'une pièce mécanique. Elle est définie par un plan portant une cotation exhaustive. Celle-ci a pour but de définir les dimensions de la pièce finie, la précision, la géométrie ainsi que l'état de surface de l'ensemble des surfaces qui constituent la pièce usinée. À chaque phase de la gamme de fabrication, le concepteur et/ou l'usineur choisissent le type d'usinage à réaliser, la machine, l'outil ainsi que le support de pièce permettant l'obtention de tous les éléments de cotation de la surface considérée. D'une manière générale, les formes des surfaces usinées peuvent être planes ou de révolution. Les principaux usinages sont le fraisage (surfaces planes) et le tournage (surfaces de révolution). Avec l'apparition de la commande numérique, il est désormais possible d'usiner une multitude de surfaces courbes. Toutefois, il convient de noter que les outils utilisés sont sensiblement les mêmes que pour les machines traditionnelles et que leurs trajectoires sont constituées de segments de droites et d'arcs de cercles.

L'usinage a un coût : temps de travail, surépaisseur de matière à enlever, usure de la machine-outil, consommables (outil, lubrifiant, courant électrique), stockage. On ne pratique donc que les usinages nécessaires.

On distingue seize fonctions principales que peut remplir la surface d'une pièce. Elles font partie de la cotation d'état de surface :

• surface de contact avec une autre pièce :
  • frottement de glissement lubrifié (FG),
  • frottement à sec (FS),
  • frottement de roulement (FR),
  • frottement fluide (FF),
  • résistance au matage (RM),
  • étanchéité dynamique avec et sans joint (ED),
  • étanchéité statique avec et sans joint (ES),
  • ajustement fixe avec contrainte (AC),
  • adhérence, collage (AD) ;
• surface libre, indépendante :
  • face de coupe d'un outil (OC),
  • résistance aux efforts alternes (EA),
  • résistance à la corrosion (RC),
  • destinée à recevoir un revêtement, peinture (RE),
  • destinée à recevoir un dépôt électrolytique (DE),
  • mesure (ME),
  • aspect (AS).

Ces fonctions vont définir :

• les dimensions finales de la pièce avec les tolérances ;
• la cotation de forme et de géométrie des surfaces usinées ;
• l'état de surface requis (rugosité) ;

C'est l'ensemble de ces éléments de cotation qui va déterminer le type d'usinage à effectuer, ses paramètres, la finition nécessaire, le contrôle à effectuer.

La Fabrication Mecanique

La Fabrication Mecanique 

L'usinage est une famille de techniques de fabrication de pièces mécaniques. Le principe de l'usinage est d'enlever de la matière de façon à donner à la pièce brute la forme et les dimensions voulues, à l'aide d'une machine-outil. Par cette technique, on obtient des pièces d'une grande précision.

Lors de l'usinage d'une pièce, l'enlèvement de matière est réalisé par la conjonction de deux mouvements relatifs entre la pièce et l'outil : le mouvement de coupe (vitesse de coupe) et le mouvement d'avance (vitesse d'avance).

Il existe deux manières de générer la surface recherchée : par travail de forme ou par travail d'enveloppe. Dans le cas du travail de forme c'est la forme de l'arête tranchante de l'outil qui conditionne la surface obtenue. Dans le cas du travail d'enveloppe, c'est la conjonction des mouvements de coupe et d'avance qui définit la surface finale.

De nos jours, des machines-outil à commande numérique (MOCN), c'est-à-dire asservies par un système informatique (FAO), permettent d'automatiser partiellement ou totalement la procédure.