Séance
Comment mener des essais en atelier pour choisir ses paramètres de coupe ?
Lors de la préparation de la production en série d’une pièce mécanique, le technicien doit choisir des paramètres de coupe adaptés afin que les copeaux générés n’encombrent pas la machine. Pour cela, il s’appuie sur les recommandations préconisées par le fabricant des outils de coupe, ici Sandvik Coramant.
Cette séance propose une démarche permettant de réaliser un test réel à l’atelier sur une machine à commande numérique avec deux matériaux différents, permettant ainsi d’appréhender concrètement les choix des paramètres de coupe.
Production
- 120 min -
- En autonomie - Se former
Activité de l’élève
Les élèves préparent leur poste de travail et règlent une machine à commande numérique pour mener à bien une des phases d’usinage d’une pièce « embase semelle » dans un premier matériau, l’acier.
Consigne
Cette activité porte sur l’usinage d’une pièce en acier.
1. Consultez le document « Embase semelle : dossier technique d’usinage », et notamment les pièces suivantes :
• « Plan de la pièce embase semelle » fourni par le bureau d’étude.
• « Avant-projet de fabrication » qui détaille les différentes phases d’usinage, du brut jusqu’à la pièce terminée.
• « Contrat de phase 20-Acier et Alu» qui détaille les toutes les opérations nécessaires à la phase d’usinage 20 pour de l’acier, correspondant au protocole d’essai.
2. Prenez en charge le poste de travail proposé par le professeur, allumez la machine, et effectuez sa maintenance de 1er niveau. Les paramètres de coupe sont les suivants : f=0.3mm/tr et ap=2mm.
3. Installez les mors doux.
4. Installez votre brut en acier.
• Brut de diamètre 90mm et de 95mm de longueur.
• La tolérance générale est la norme ISO 2768mK.
• Le matériau pour cet essai est de l’acier C35.
5. Mesurez votre décalage DO1.
6. Ouvrez le document « Fiche de préparation de poste (pièce en acier) ».
7. Complétez le tableau en y indiquant votre valeur de décalage.
8. Entrez votre valeur de décalage dans le DCN (directeur de commande numérique).
9. Réalisez les jauges des outils pour la pièce en acier, et saisissez-les dans le tableau.
10. Installez les outils dans la machine.
11. Faites valider vos jauges outils par votre enseignant et entrez les valeurs dans le DCN.
12. Appelez le programme de la pièce « EMBASE_ACIER ».
13. Réalisez une simulation du programme.
14. Faites valider votre préparation par votre enseignant.
Rôle de l’enseignant
L’enseignant met à disposition des élèves le matériel nécessaire pour mener à bien l’usinage (brut, outil, machine et programme) et valide toutes les étapes de la préparation.
L’activité peut être réalisée en autonomie ou en binôme.
Conseil à l’enseignant
Moyens de production nécessaires pour mener les essais avec l’acier :
Pour que cette activité d’usinage puisse être réalisée en toute sécurité et sur tout type de machine, les paramètres de coupe suivants ont été sélectionnés : f=0.3mm/tr et ap=2mm.
Ces paramètres sont presque au centre de la zone d’efficacité du brise copeau pour les avances, mais en dessous pour la profondeur de passe afin de limiter la puissance machine nécessaire.
La réalisation de cette pièce implique l’utilisation d’un tour à commande numérique.
Les moyens de production utilisés pour illustrer l’activité ont été les suivants :
• Tour CN SOMAB 250 avec un directeur de commande Siemens 840D équipé d’un convoyeur pour l’évacuation des copeaux.
• Puissance de broche de 7,5 KW.
• Fréquence de rotation limitée à 3000 tr/min.
• Utilisation d’un jeu de mors doux enveloppants, préalablement usiné au diamètre 88 sur une longueur de 20mm.
La pièce est réalisée conformément au plan de définition fourni :
• A partir d’un brut de diamètre 90mm et de 95mm de longueur.
• La tolérance générale est la norme ISO 2768mK.
• Le matériau pour cet essai est de l’acier C35.
Production attendue
Document « Fiche de préparation de poste (pièce en acier) » complété avec le matériel mis à disposition par l’enseignant et simulation du programme d’usinage validée par l’enseignant.
Production
- 120 min -
- En autonomie - Se former
Activité de l’élève
Les élèves réalisent à l’atelier un essai d’usinage d’une pièce « embase semelle » en acier. Ils analysent et identifient les copeaux générés.
Consigne
Cette activité porte sur l’usinage d’une pièce en acier.
1. Après validation de la préparation de votre poste de travail par votre enseignant, lancez l’usinage de la pièce, et chronométrez l’exécution de la phase 20.
2. Au terme de la phase 20, récupérez quelques copeaux pour les examiner.
3. Consultez sur la ressource « Coupe et usinage » l’animation « Les types de copeaux » (section « Introduction »). Identifiez le type de copeau généré par cet essai.
4. En fonction des consignes de votre enseignant, terminez l’usinage complet de la pièce.
5. Au terme de l’usinage, ouvrez le document « Fiche de rapport de conformité – pièce en acier ».
6. Contrôlez votre pièce, et complétez le tableau à partir de vos relevés. Déterminez la conformité de la pièce, et faites valider vos conclusions par votre enseignant.
7. Si la pièce est jugée conforme, déterminez si cet usinage génère des copeaux compatibles avec une production automatisée et échangez avec votre enseignant sur votre analyse.
8. Rangez et nettoyez votre poste de travail conformément aux consignes habituelles de votre enseignant.
Rôle de l’enseignant
L’enseignant met à disposition des élèves le matériel nécessaire pour mener à bien l’usinage (brut, outil, machine et programme). Il s’assure des bonnes conditions de la préparation de l’usinage, supervise l’usinage de la pièce et l’analyse des conditions de coupe à partir des copeaux générés. L’activité peut être réalisée en autonomie ou en binôme.
Production attendue
Document « Fiche de rapport de conformité (pièce en acier) » complété.
Production
- 120 min -
- En autonomie - Se former
Activité de l’élève
Les élèves préparent leur poste de travail et règlent une machine à commande numérique pour mener à bien une des phases d’usinage d’une pièce « embase semelle » dans un second matériau, un alliage d’aluminium.
Consigne
Cette activité porte sur l’usinage d’une pièce en alliage d’aluminum.
1. Consultez le document « Embase semelle : dossier technique d’usinage », et notamment les pièces suivantes :
• « Plan de la pièce embase semelle » fourni par le bureau d’étude.
• « Avant-projet de fabrication » qui détaille les différentes phases d’usinage, du brut jusqu’à la pièce terminée.
• « Contrat de phase 20-Acier et Alu » qui détaille les toutes les opérations nécessaires à la phase d’usinage 20 pour de l’aluminium, correspondant au protocole d’essai.
2. Prenez en charge le poste de travail proposé par le professeur, allumez la machine, et effectuez sa maintenance de 1er niveau. Les paramètres de coupe sont les suivants : f=0.3mm/tr et ap=3mm.
3. Installez les mors doux.
4. Installez votre brut en aluminium.
a. Brut de diamètre 90mm et de 95mm de longueur.
b. La tolérance générale est la norme ISO 2768mK.
c. Le matériau pour cet essai est de l’aluminium EN-AW 2017.
5. Mesurez votre décalage DO1.
6. Ouvrez le document « Fiche de préparation de poste (pièce en aluminium) », complétez le tableau.
7. Entrez votre valeur de décalage dans le DCN (directeur de commande numérique).
8. Réalisez les jauges des outils pour la pièce en acier, et saisissez-les dans le tableau.
9. Installez les outils dans la machine.
10. Faites valider vos jauges outils et entrez les valeurs dans le DCN.
11. Appelez le programme de la pièce « EMBASE_ALU ».
12. Réalisez une simulation du programme.
13. Faites valider votre préparation par votre enseignant.
Rôle de l’enseignant
L’enseignant met à disposition des élèves le matériel nécessaire pour mener à bien l’usinage (brut, outil, machine et programme) et valide toutes les étapes de la préparation.
L’activité peut être réalisée en autonomie ou en binôme.
Conseil à l’enseignant
Pour que cette activité d’usinage puisse être réalisée en toute sécurité et sur tout type de machine, les paramètres de coupe suivants ont été sélectionnés : f=0.3mm/tr et ap=3mm.
Ces paramètres sont presque au centre de la zone d’efficacité du brise copeau, donc pas de problème de puissance machine, mais une limitation de la fréquence de rotation.
La réalisation de cette pièce implique l’utilisation d’un tour à commande numérique. Les moyens de production utilisés pour illustrer l’activité ont été les suivants :
• Tour CN SOMAB 250 avec un directeur de commande Siemens 840D équipé d’un convoyeur pour l’évacuation des copeaux.
• Puissance de broche de 7,5KW.
• Fréquence de rotation limitée à 3000tr/min.
• Utilisation d’un jeu de mors doux enveloppants, préalablement usiné au diamètre 88 sur une longueur de 20mm.
La pièce est réalisée conformément au plan de définition fourni :
• A partir d’un brut de diamètre 90mm et de 95mm de longueur.
• La tolérance générale est la norme ISO 2768mK.
• Le matériau pour cet essai est de l’aluminium EN-AW 2017
Production attendue
Document « Fiche de préparation de poste (pièce en acier) » complété avec le matériel mis à disposition par l’enseignant et simulation du programme d’usinage validée par l’enseignant.
Production
- 120 min -
- En autonomie - Se former
Activité de l’élève
Les élèves réalisent à l’atelier un essai d’usinage d’une pièce « embase semelle » en alliage d’aluminium. Ils analysent et identifient les copeaux générés.
Consigne
Cette activité porte sur l’usinage d’une pièce en alliage d’aluminium.
1. Après validation de la préparation de votre poste de travail par votre enseignant, lancez l’usinage de la pièce, et chronométrez l’exécution de la phase 20.
2. Au terme de la phase 20, récupérez quelques copeaux pour les examiner.
3. Consultez sur la ressource « Coupe et usinage » l’animation « Les types de copeaux » (section « Introduction »). Identifiez le type de copeau généré par cet essai.
4. En fonction des consignes de votre enseignant, terminez l’usinage complet de la pièce.
5. Au terme de l’usinage, ouvrez le document « Fiche de rapport de conformité – pièce en aluminium ».
6. Contrôlez votre pièce, et complétez le tableau à partir de vos relevés. Déterminez la conformité de la pièce, et faites valider vos conclusions par votre enseignant.
7. Si la pièce est jugée conforme, déterminez si cet usinage génère des copeaux compatibles avec une production automatisée et échangez avec votre enseignant sur votre analyse.
8. Rangez et nettoyez votre poste de travail conformément aux consignes habituelles de votre enseignant.
Rôle de l’enseignant
L’enseignant met à disposition des élèves le matériel nécessaire pour mener à bien l’usinage (brut, outil, machine et programme). Il s’assure des bonnes conditions de la préparation de l’usinage, supervise l’usinage de la pièce et l’analyse des conditions de coupe à partir des copeaux générés.
L’activité peut être réalisée en autonomie ou en binôme.
Production attendue
Document « Fiche de rapport de conformité (pièce en aluminium) » complété.
Bilan
- 30 min -
- En classe entière - Se former
Activité de l’élève
Les élèves analysent les essais d’usinage sur les deux matériaux, acier et aluminium, afin de valider un choix de paramètres de coupe et d’envisager comment les améliorer.
Consigne
- Reprenez les fiches de rapport de conformité pour les pièces en acier et en aluminium que vous venez de compléter.
- Consultez la ressource « Documentation technique des plaquettes ».
- Complétez le document « Synthèse des essais d’usinage des pièces en acier et en aluminium ».
- Échangez avec les autres élèves et votre enseignant sur les résultats obtenus.
Fiches techniques de description de plaquettes de tournage, réalisées par le fabricant des outils, Sandvik Coromant.Fichiers à télécharger
etincel_coupe_et_usinage_SQ1-S4-M5_re.pdf [pdf - 1.82 MB]
Rôle de l’enseignant
L’enseignant supervise la synthèse des essais d’usinage et les choix de paramètres de coupe des élèves.
Il interroge les élèves sur leurs choix et suscite les échanges entre eux.
Production attendue
Document « Synthèse des essais d’usinage des pièces en acier et aluminium » complété.
Échanges en classe.