Mois : mars 2023

Qu’est-ce que c’est ?

Le fraisage est un procédé de fabrication mécanique par coupe (enlèvement de matière) faisant intervenir, en coordination, le mouvement de rotation d’un outil à plusieurs arêtes (mouvement de coupe) et l’avance rectiligne d’une pièce (mouvement d’avance). Il existe également un déplacement de l’outil par rapport à la pièce, lequel peut s’effectuer pratiquement dans n’importe quelle direction.

La fraise comporte plusieurs arêtes de coupe dont chacune enlève une certaine quantité de métal sous forme de copeaux. Le fraisage a plusieurs avantages :  un rendement élevé, un bon fini de surface, une haute précision, ainsi qu’une grande souplesse au niveau de la génération de différentes formes. Le plus souvent, le fraisage est utilisé pour produire des surfaces planes, des épaulements et des gorges, mais il est aussi très efficace en contournage.

Le fraisage permet non seulement d’effectuer une grande diversité d’opérations, mais fait également intervenir de nombreux types de machines, d’outils et de pièces. Il est très largement influencé par l’état des équipements utilisés et de la pièce usinée, et exige de l’opérateur une connaissance approfondie des différentes limitations existantes.

C’est à partir du plan de la pièce et sur la base des impératifs de production que l’on choisit le type d’opération et d’outil de fraisage.

Lorsqu’il est décidé qu’une pièce doit être usinée par fraisage, l’étape suivante consiste à choisir la machine appropriée : fraisage horizontale, verticale, universelle, à portique, à commande numérique ou centre d’usinage. Une fois obtenue une bonne compatibilité entre les paramètres d’usinage et les capacités de la machine choisie, il convient de déterminer divers facteurs tels que la stabilité, la précision et le fini de surface désiré.

Principe technique : les principes de base du fraisage

Les trois opérations de bases

Indépendamment du type de fraise choisie, l’opération de fraisage fera fondamentalement intervenir une des trois méthodes suivantes ou une combinaison de celles-ci. Compte tenu du choix de méthodes qui s’offrent en fraisage, il est important, au préalable, d’établir une distinction entre les différentes directions d’avances par rapport à l’axe de rotation de l’outil.

Le surfaçage est une opération du coupe combinée avec plusieurs arêtes, essentiellement celles situées à la périphérie et, dans une certaine mesure, seulement dans la partie centrale de l’outil. La fraise, au contact de la pièce tourne perpendiculairement à la direction de l’avance radiale.

Le fraisage 3 tailles ou fraisage d’épaulement utilise les arêtes de coupe situées à la périphérie de l’outil. La fraise tourne ici, autour d’un axe parallèle à l’avance tangentielle. Ces deux méthodes peuvent également être différenciées par la profondeur de coupe adoptée :

En surfaçage, la profondeur de coupe dans la direction axiale est déterminée par la profondeur de pénétration des arêtes périphériques. Les arêtes centrales de l’outil génèrent pour leur part la  surface finale de la pièce.

Pour le fraisage d’épaulement, la profondeur de coupe dans la direction radiale est fonction de la partie du  diamètre de la fraise pénétrant dans la pièce.

Certaines fraises peuvent également travailler dans une troisième direction d’avance, axialement. Il s’agit alors d’une opération de perçage exécutée par les arêtes de coupe centrales de l’outil.

Cette méthode est utilisée pour l’usinage de rainures non débouchantes, l’outil perçant alors jusqu’à une certaine profondeur, puis passant de la direction d’avance axiale à la direction radiale pour permettre aux arêtes périphériques d’élargir le trou. Une combinaison de plusieurs directions d’avance est également possible lorsque l’on désire usiner des surfaces formant un angle ou incurvées. La fraise à avance axiale doit avoir des arêtes de coupe centrales disposées transversalement pour que sa partie frontale puisse exercer l’action de coupe désirée.

Les principales définitions cinématiques et géométriques

Pour régler les paramètres de l’opération de fraisage, il convient en premier lieu d’établir quelques définitions s’appliquant aux caractéristiques dynamiques de l’outil de fraisage dont le diamètre (D) se déplace contre la pièce.

La vitesse de broche est le nombre de tours que l’outil de fraisage monté sur la broche de la machine-outil effectue par minute. Il s’agit là d’une valeur dépendant de la machine, qui ne renseigne guère sur ce qui se passe à la périphérie où l’arête de coupe fait son office : n en tr/min.

La vitesse de coupe indique pour sa part la vitesse à laquelle l’arête de coupe travaille la surface de la pièce. C’est important paramètre de l’outil, qui fait partie intégrante des conditions de coupe avec, pour fonction, de garantir que l’opération est effectuée dans les meilleurs conditions d’efficacité par l’outil concerné : vc en m/min.

L’avance par minute ou vitesse d’avance est l’avance de l’outil en direction de la pièce, exprimée en unités de distance par unité de temps. On parle également ici d’avance de table : vf en mm/min.

L’avance par tour est une valeur spécialement utilisée pour calculer l’avance et déterminer l’aptitude d’une fraise à surfacer à travailler en finition. Elle indique de combien l’outil avance en cours d’une rotation : f en mm/tr

L’avance par dent est un important paramètre en fraisage. La fraise étant un outil à arêtes multiples, il faut en effet disposer d’un moyen de mesure pour contrôler que chacune de ces arêtes travaille dans des conditions satisfaisantes. La capacité d’enlèvement de matière de chaque dent est l’élément limitatif au niveau des performances de l’outil. L’avance par dent indique la distance linéaire parcourue par l’outil alors qu’une certaine dent est engagée. L’avance par dent représente aussi la distance couverte entre la pénétration de deux dents successives dans la pièce. Elle peut donc être exprimée en fonction de nombre d’arêtes de l’outil et de l’avance par minute, ou sous forme d’avance par tour.

La profondeur de coupe, axiale en surfaçage ou radiale pour le fraisage d’épaulements, correspond à l’épaisseur de matière enlevée par l’outil. C’est la distance à laquelle l’outil est réglé au-dessous de la surface initiale de la pièce.

La largeur de coupe radiale en surfaçage et axiale pour le fraisage d’épaulements, est la distance parcourue par l’outil sur la surface de la pièce.

Le volume de matière enlevée par unité de temps peut être déterminé en utilisant certaines de ces définitions. Ce volume correspond à la profondeur de coupe multipliée par la largeur de coupe, multipliée par la distance dont l’outil se déplace au cours de l’unité de temps concernée. Le volume d’enlèvement de matière est exprimé en millimètres cube par minute.

Les directions de fraisage

La fraise effectue un mouvement de rotation tandis que la pièce avance dans sa direction. La coupe est donc ainsi définie par le paramètres impliqués. Il existe deux manières de procéder, selon le sens de rotation de l’outil par rapport à la pièce. Cette différence joue un rôle fondamental et affecte le processus de fraisage sous divers aspects. La pièce peut avancer selon le cas, dans le sens de la rotation ou dans le sens opposé, ce qui a tout spécialement son importance en début et en fin de coupe.

En fraisage conventionnel (U), la direction d’avance de la pièce est à l’opposé du sens de rotation de la fraise dans la zone de coupe. L’épaisseur des copeaux, nulle au départ, augmente jusqu’à la fin de la passe. Le fraisage conventionnel, où l’usinage démarre avec une épaisseur de copeau nulle, engendre des forces de coupe élevées qui tendent à séparer la fraise de la pièce. La fraise doit être engagée à force dans la pièce, ce qui crée un effet de frottement ou de galetage accompagné d’un fort dégagement de chaleur et, souvent aussi, un contact avec une surface écrouie résultant de l’usinage précédent; Les forces de coupe F ont également tendance à soulever la pièce au-dessus de la table de la machine, ce qui oblige donc à faire très attention à la tenue du montage.

Dans le cas de fraisage en avalant (D), la direction d’avance est la même que le sens de rotation de la fraise. L’épaisseur de copeau va donc diminuer jusqu’à être égale à zéro en fin de passe. La fraise démarre avec une forte épaisseur de copeau. Cela évite l’effet de galetage avec réduction du dégagement du chaleur et de la tendance à l’écrouissage. Cette forte épaisseur de copeau est un élément favorable et les forces de coupe tendent à presser la pièce contre la fraise, maintenant ainsi la plaquette dans le trait de coupe.

 

Qu’est-ce que c’est ?

L’électro érosion par enfonçage utilise une électrode sous tension, immergée dans un bain de diélectrique pour usiner des métaux conducteurs. Ce processus implique la création d’une électrode positive (généralement mâle) par rapport à la forme désirée que l’on souhaite obtenir dans l’usinage. Elle offre une méthode d’usinage efficace pour produire des pièces complexes difficiles à exécuter avec d’autres méthodes.

Au moment de l’enclenchement de la tension d’usinage, la broche déplace l’électrode-outil en direction de la pièce jusqu’au moment où l’électro érosion, c’est-à-dire le succession de décharges, peut s’effectuer. Le meilleur rendement est atteint lorsque l’électrode-outil maintient une position permettant d’assurer la continuité de ces décharges. Cette continuité ne peut se manifester que si l’électro-outil est pourvue d’un mouvement d’avance précis. Cette avance est fonction de facteurs nombreux et variables tels que :

Le régime choisi – la forme et la dimension de la surface – les conditions d’usinage et d’arrosage

Il serait évidemment très difficile de lier l’avance à tous ces facteurs sans avoir recours à l’automatisation qui seule, peut assurer un usinage continu. Ce mouvement automatique est réalisé en utilisant l’une des caractéristiques propres à l’usinage par électro érosion, en l’occurrence la relation qui existe entre la tension moyenne des décharges et la distance d’étincelage qui sépare l’électrode et la pièce usinée. C’est ainsi que toute variation de cette distance se traduit  automatiquement par une modification de ladite tension.

Principales caractéristiques

Vitesse et précision : la distance entre l’électrode et al pièce étant de quelques centièmes de millimètre lorsque la première décharge éclate, cette dernière donne au servomécanisme (mécanisme automatique) l’ordre d’annuler l’avance de l’électrode. Le temps de réaction doit être très court pour éviter un court-circuit ou un contact mécanique entre l’électrode et la pièce.

Puissance mécanique absorbée par la broche : la puissance doit être suffisante pour supporter : le poids de l’électrode surtout lorsqu’elle est en acier et la poussée du diélectrique injecté à travers l’électrode.

Le circuit diélectrique

Il se compose de deux parties :

Un bac d’usinage destiné à immerger la zone de travail. Ce dernier est équipé de contrôleurs de température, de niveau, de trop-plein et d’un bloc distributeur de diélectrique.

Un groupe de filtration adapté à la taille de la machine et à la puissance du générateur.

 

Le diélectrique

Son rôle est de concentré la décharge dans l’espace électrode-pièce et contribue ainsi à l’obtention de très fortes densités d’énergies nécessaires à l’enlèvement de la matière. Il entraîne les particules érodées et les produits de pyrolyse provoqués par la décharge hors intervalle d’usinage. Il contribue également au refroidissement de l’électrode et de la pièce au cours de l’usinage.

On rencontre sur le marché une grande diversité de liquides diélectriques. Actuellement deux familles de diélectrique sont principalement utilisées : l’eau déionisée et les hydrocarbures (huiles et pétroles). L’eau déionisée et déminéralisée est utilisée comme diélectrique que pour le micro-usinage.

Les huiles

Pour les huiles, celles les plus utilisées comme diélectrique sont les huiles minérales. Elles sont très pauvres en arômes et ne contiennent que peu ou pas d’additifs, elles donnent les meilleurs résultats.

La viscosité de l’huile est importante : une haute huile de haute viscosité ne convient pas pour des opérations de finition, car à ces régimes, les gaps sont très faibles et un liquide visqueux a de la peine à circuler entre l’électrode et la pièce. En revanche en ébauche, le rendement d’usinage est le meilleur avec une huile épaisse.

Le point éclair du diélectrique est tout aussi important : un liquide dont le point d’éclair est trop bas a tendance à se vaporiser facilement et à dégager une grande quantité de gaz gênant le déroulement de l’usinage.

Commande de programmation d’érosion planétaire

Incorporée à la tête de la broche ou à la table, cette commande permet une combinaison de l’érosion en plongée avec la broche et un déplacement des autres axes simultanés (mouvement planétaire). Une importante variété de cycles d’usinage peut être programmée et permet l’usinage de formes compliquées au moyen d’électrodes de formes simples. Les principaux cycles d’usinage sont :

L’usinage unidirectionnel : dans la direction de l’un des axes machine X, Y ou Z.

 

L’usinage orbital plan : il se fait dans le plan des deux axes simultanés X et Y. Il permet l’usinage de l’ébauche à la finition, avec la même électrode, de gravures de formes tridimensionnelles, la différence de gap étant compensée par le mouvement planétaire plan.

 

L’usinage orbital sphérique : il se fait dans les trois axes simultanés X, Y et Z. Il permet de maintenir une distance constante entre l’électrode et la pièce pour garantir, par exemple, l’épaisseur de tôle sur un outil d’emboutissage.

 

L’usinage conique : il se fait également dans les trois axes simultanés X, Y et Z. Il se fait également dans les trois axes simultanés X, Y et Z. Il permet l’usinage de dépouilles négatives ou positives rencontrées, par exemple, sur les outils de découpe.

 

Les matériaux des électrodes

Les principaux matériaux d’électrodes utilisés sont les cuivres, le cupro tungstènes, les aciers et les graphites. Chez Micro Erosion, nous usinons nos propres électrodes en cuivre et en cupro tungstène.

Le cuivres

En enfonçage, le cuivre constitue 30 à 40 % des électrodes avec un comportement en usinage très satisfaisant.

Les électrodes en cuivre électrolytique sont réalisées principalement par extrusion, filage et étirage, électroformage, déformation à chaud ou à froid  ou usinage traditionnel.

L’apport, à faible teneur (1 à 3%), de tellure, de Chrome ou de plomb dans le cuivre électrolytique améliore les qualités d’usinage par enlèvement de copeaux. Ces cuivres s’usinent avec presque autant de facilité que le laiton et, de ce fait, il est possible d’usiner des l’électrodes de formes plus compliquées que si elles étaient en cuivre électrolytique.

Les cupro tungstènes

Pseudo-alliages à structure parfaitement isotrope sont composés de poudre de tungstène (50 à 60 %) et de cuivre (20 à 50 %). Un alliage à haute teneur en tungstène sera plus difficile à usiner qu’un alliage à bas pourcentage. En revanche, son comportement en électroérosion sera meilleur du point de vue de l’usure, mais légèrement moins en vitesse d’usinage. Ils sont utilisés pour tous les usinages de pièces de carbure de tungstène, pour les usinages d’orifices traversant une pièce de part et d’autre très profond, pour les usinages de précision avec des détails très fins et répétitifs.

Les graphites

Le graphite est devenu le matériau plus utilisé en électro érosion pour la confection des électrodes. Il en existe une très variété sur le marché  dont le comportement en électro érosion est directement lié à la densité et à la grosseur des grains.

Le graphite de faible densité (1.6 à 1.7) permettra des enlèvements de matières plus importante que le graphite dense (1.8 à 1.85). Cependant, les taux d’usure volumétrique et plus spécialement la tenue des angles sont meilleurs sur ce dernier.

La finesse des grains qui constituent le graphite a une influence sur l’état de surface de l’électrode, de même que sur l’état de la surface usinée. Ainsi, un graphite à grains fins autorise l’obtention d’électrodes dont l’état de surface est excellent et qui, lors de l’usinage de finition, permettra d’obtenir un meilleur état de surface qu’avec un graphite à gros grains. De plus, la résistance à l’effritement des anges est améliorée.

Les aciers

Tous ls aciers à outils peuvent très bien être utilisés comme matériaux d’électrode. Cependant, les rendements sont nettement moins bons que ceux obtenus avec le cuivre (enlèvement de matière inférieur de 50 à 60 % et usure supérieur de 50 à 100 %). L’application la plus importante d’électro érosion acier sur acier est celle qui consiste à usiner les plans de joint pour la fermeture des moules pou l’injection de matières plastiques et les formes d’outils d’emboutissage pour garantir un jeu constant entre les deux parties.

Régimes d’usinage

Chaque décharge engendre un cratère, c’est-à-dire une alvéole creusée dans la pièce usinée ayant la forme d’une calotte sphérique. Son volume est directement fonction du temps d’impulsion de décharge et de son intensité : le régime d’usinage choisi.

Dans la grande majorité des applications, il n’est pas conseillé d’utiliser un seul régime d’usinage correspondant à l’état de surface désiré. On a tout avantage, pour diminuer les temps d’usinage, à choisir des régimes d’ébauche, de semi-finition et finition, même si cela nécessite l’utilisation de plusieurs électrodes avec des sous-dimensionnements différents (le sous-dimensionnement d’une électrode correspond au gap pour le régime de finition et au gap additionné de la rugosité de la zone affectée et de la sécurité de recouvrement pour les autres régimes.).

En règle générale, on programmera deux ou trois régimes d’usinage sur les machines d’enfonçage classiques, soit : un régime d’ébauche, un régime de finition et un régime de semi-finition.

Un régime d’ébauche est fonction de la forme et de la surface à usiner.

Un régime de finition est fonction de l’état de surface final.

Un régime de semi-finition, si la précision le nécessite ou si le coût de fabrication de la troisième électrode est compensé par la réduction du temps d’usinage permis par une étape de semi-finition.

En revanche, sur certaines machines équipées de tête ou de table planétaire et du fait des faibles taux d’usure d’électrode, on peut réaliser un usinage avec une seule électrode en augmentant le nombre de régimes d’usinage pour réduire le temps d’électroérosion, les différences de valeurs étant compensées par un déplacement de la tête ou de la table planétaire.

Caractéristiques des surface usinées

En électroérosion, l’enlèvement de matière est provoqué principalement par un phénomène thermique. Dans une décharge, la température est de l’ordre de 8 000 à 12 000°c. L’effet de ces décharges à haute température peut exercer une influence sur la structure superficielle de la matière usinée, influence plus ou moins importante selon les différentes matières. Certaines de ces matières ne présentent aucune modification de structure.

Paramètres de réglage de base

Chaque régime d’usinage est défini par un certain nombre de paramètres de réglage de base qui sont la polarité de l’électrode, le temps d’impulsion, l’intensité du courant et la tension d’amorçage.

Polarité de l’électrode

La polarité positive est la plus couramment utilisée car elle permet d’obtenir des usures d’électrode faibles et un bonne vitesse d’usinage.

La polarité négative permet d’obtenir une grande vitesse d’usinage mais des usures d’électrodes importantes fluctuent entre 15 et 30 %.

Temps d’impulsion et intensité du courant

En régime de finition c’est l’état de surface qui détermine le temps d’impulsion et l’intensité de courant.

Le régime d’ébauche est le régime de base choisi. Il permet les plus grandes vitesses d’usinage au niveau de l’intensité de courant, compte tenu de la surface frontale maximale de la cavité.

Tension d’amorçage

Ce paramètre est fonction des matériaux de l’électrode et de la pièce.

Arrosage

L’arrosage, c’est-à-dire la circulation du diélectrique entre l’électrode et la pièce usinée, est très important.

Dans le cas d’usinage sans arrosage, au début, le diélectrique est propre, c’est-à-dire exempt de particules érodées et de résidus carbonés résultants du cracking du diélectrique ; la résistance d’un diélectrique propre étant plus grande que celle d’un diélectrique chargé de particules, un délai est nécessaire pour rompre cette résistance et permettre à la première décharge de s’amorcer.

Les particules créées par les premières décharges agissent comme relais, réduisant la résistance du diélectrique, permettant ainsi aux décharges de se développer plus facilement : les conditions d’usinage sont donc améliorées.

Cependant, si la densité des particules devient trop importante dans certaines zones d’usinage, cela facilite la formation de décharges anormales qui peuvent dégénérer en arcs électriques endommageant la pièce et l’électrode. Cet excès de particules doit être éliminé par l’arrosage.

L’arrosage est donc aussi important en électroérosion que les paramètres électriques de réglage. Il ne doit être ni trop puissant ni trop faible, le meilleur rendement étant obtenu avec un faible taux de contamination du diélectrique.

Les modes d’arrosages

Différents modes d’arrosage peuvent être utilisés selon les problèmes à traiter. Chez Micro Érosion, nous utilisons un seul mode d’arrosage : l’arrosage par brassage. Ce mode d’arrosage est obtenu au moyen du mouvement de pulsation de l’électrode : lorsque l’électrode se retire, le volume du gap augmente, ce qui a pour effet d’amener du liquide propre qui se mélange au liquide chargé de particules. Lorsque ensuite l’électrode descend, les particules sont évacuées. Ce brassage se fait à rythme régulier (toutes les 5 à 10 secondes). Ce mode est intéressant, car il permet l’usinage d’orifices très profonds sans circulation forcée du liquide diélectrique. Il en existe cependant d’autres :

Arrosage par injection : dans ce mode d’arrosage, l’injection du liquide diélectrique sous pression s’effectue soit à travers la pièce soit  à travers l’électrode.

 

Arrosage par jet latéral : ce mode d’arrosage doit être utilisé seulement s’il n’est pas possible de prévoir soit dans la pièce, soit dans l’électrode, un ou plusieurs orifices d’arrosage. Ces cas se présentent, par exemple, lors de l’usinage de matrices de médailles, de couverts ou l’usinage de fentes étroites dans les moules en plastique. La réalisation de ce type d’arrosage nécessite l’utilisation de buses ou de rampes d’injection dont l’orientation doit être soigneusement étudiée pour assurer le lavage de toute la zone de travail.

Arrosage par aspiration : le liquide est aspiré soit à travers la pièce soit à travers l’électrode. Comparée à l’arrosage par injection, cette technique permet d’éviter l’électroérosion latérale parasite en supprimant la circulation des particules le long des parois verticales : l’orifice ainsi obtenu est pratiquement cylindrique. Ce type d’arrosage est limité aux petites pièces, les machines utilisées ayant généralement une capacité de dépression limitée à quelques bars.

 

Arrosage pulsé synchronisé avec le relevage de l’électrode : ce mode d’arrosage est utilisé dans le cas d’usinage avec une électrode métallique (cuivre ou cuprotungstène) ; une usure anormale se présente alors autour des trous d’injection. Pour éliminer ce désagrément, on peut injecter le liquide pendant le temps durant lequel l’électrode remonte, donc lorsqu’il n’y a pas d’usinage. Pour cela, il est nécessaire de raccorder l’électrode à la sortie, injection pulsée, de la machine.

Qu’est-ce que c’est ?

La rectification d’une pièce mécanique est une opération destinée à améliorer son état de surface : la précision et la géométrie. Les deux techniques principales sont la rectification plane et la rectification cylindrique.

En général, la rectification est la dernière opération d’usinage que subit une pièce. Par ce procédé, on veut obtenir une surface d’une forme géométrique parfaite (plan, cylindrique de révolution ou cône), des dimensions dans des tolérances de plus en plus serrées et un état de surface très poussé.

La rectification est réalisée par abrasion des surfaces des pièces au moyen de cristaux coupants. C’est une opération de finition pour laquelle la génération des surfaces cylindriques et planes peut se faire par :

Balayage de la surface par la meule de travail, dit travail d’enveloppe

Plongée : la fixation et le maintien de la pièce sont faits soit par des moyens classiques (mandrins, étaux, pinces…) soit par des outillages spéciaux, soit par des plateaux magnétiques.

 

Les facteurs du procédé de rectification

La meule

Elle est l’outil de la machine à rectifier. Si on veut, on peut la comparer à une fraise. Les grains abrasifs de la meule coupent grâce à leur grande vitesse de passage dans la pièce rectifiée.

Vitesses périphériques

Rectification conventionnelle : la vitesse de rotation périphérique de la meule est comprise entre 30 et 45 m/s, la profondeur de passe de 0,01 à 0,1mm, la vitesse de rotation de la pièce entre 1 et 200 mm/s et le débit de la matière de 1 à 30 mm3/(mm.s).

Rectification en passe profonde, à avance lente : la vitesse de rotation périphérique de la meule est comprise entre 30 et 45 m/s, la profondeur de passe entre 0,01 et 50 mm, la vitesse de rotation de la pièce inférieure à 10 mm/s et le débit de matière, entre 1 et 30 mm3/(mm.s).

Usinage à grande vitesse par rectification : la vitesse de rotation périphérique de la meule est comprise entre 60 et 250m/s, la profondeur de passe entre 0,1 et 50 mm et le débit de matière entre 102 et 104 mm3/(mm.s).

Les principes des différents types de rectification

Rectification plane

Elle consiste en un meulage horizontal de la pièce de façon à éliminer à plusieurs reprises des couches de matière allant de 10 à 40 micromètres (0,01 à 0,04 mm). Ici, la pièce effectue un mouvement de va-et-vient longitudinal (qui peut être combiné avec un balayage transversal pour rectifier une largeur supérieure à la largeur de la meule).

 

Rectification cylindrique

Dans ce cas, la pièce tourne sur elle-même et la meule tourne et se déplace en effectuant sa course soit :

Parallèlement à l’axe de la pièce, ce qui génère sur la pièce une micro strie hélicoïdale.

Perpendiculairement à l’axe de la pièce (rectification en plongée), ce qui génère sur la pièce une série de micro stries circulaires parallèles.

Rectification de filetages

Il est possible d’obtenir des filetages de précision grâce à des rectifieuses spéciales. Il est possible de rectifier des pièces mâles et femelles (avec des rectifieuses différentes). La lubrification se fait avec une huile soluble projetée à forte pression sur le pont de contact meule/pièce pour évacuer la chaleur produite par un enlèvement de matière nettement plus important que pour la rectification plane et cylindrique.

Opérations de base de la rectification

Cycle de plongée

La meule rentre en contact avec la pièce jusqu’à amener celle-ci à la cote finale exigée. Le cycle de plongée est le plus utilisé en rectification de production et s’effectue de cette manière, par plage :

Approche rapide – Ébauche accélérée – Ébauche – Finition – Arrêt pour fin d’étincelage

Durant la fin d’étincelage la meule n’avance plus, les tensions dans la pièce et dans la machine disparaissent. Pendant cette opération, la pièce n’est soumise qu’à un mouvement de rotation. Après ce cycle de plongée, la meule recule rapidement et revient en position de départ.

Chariotage

Si la longueur à rectifier est un multiple de la largeur de la meule, c’est la technique de chariotage qui s’impose. La pièce défile devant la meule en une course alternative, de telle sorte que la meule sorte d’une partie de sa largeur à chaque extrémité. Cette méthode est très utilisée en mécanique générale pour la rectification de pièce comme des tiges de piston.

Diamantage

Le diamantage de la meule est une fonction capitale en rectification. C’est par cette opération qu’on établit et maintient les qualités de coupe et de formes de la meule. La meule, étant bien choisie, c’est par le diamantage répété judicieusement que l’on permet à la machine de respecter la forme, la géométrie, les tolérances, l’état de surface et la cadence de production. Il existe plusieurs procédés de diamantage :

Si c’est la meule qui doit être simplement taillée sur une génératrice rectiligne, alors généralement, c’est le diamant unique qui est utilisé.

Si c’est en outillage ou en petite série, on doit tailler un profil dans la meule.

Enfin, en grande production la meule est, de plus en plus, profilée.

Les principaux composants d’une rectifieuse

Le bâti

Le bâti d’une rectifieuse peut être comparé à un marbre de référence. C’est sur lui, stable et immobile, que seront fixés les organes mobiles, souvent en mouvement alternatif. C’est également lui qui devra empêcher la génération et la transmission des vibrations et la résonance des parasites.

La table

C’est elle qui se déplace pour assurer le déplacement axial de la pièce. C’est également la table qui supporte les dispositifs qui portent la pièce : poupée porte-pièce, contre-pointes…

Porte-meule

C’est un composant dynamique et essentiel de la rectifieuse. C’est lui qui porte et fait tourner la meule. Une autre fonction capitale du porte-meule est de réaliser l’avance de la meule dans la pièce. Il est monté sur un coulisseau qui assure le mouvement de la meule vers la pièce.

Poupée porte-pièce

Elle peut être à broche fixe, donc à pointe fixe : c’est la solution pour le travail entre-pointes.

Contre-pointe

Elle doit être rigide, s’opposant aux vibrations.

Dispositifs de diamantage

C’est par le diamantage que l’on donne à la meule sa valeur de coupe. Il existe trois dispositifs de diamantage :

Profilage des meules : le groupement des opérations conduit à la rectification de profils complexes, par des meules taillées elles-mêmes à ces profils.

Molette diamantée : c’est une meule diamantée à liant métallique. Sa surface active est constituée de diamants répartis d’une manière très uniforme et homogène.

Diamant à pointe unique : c’est un diamant synthétique en pointe pyromidale brasé sur un support.

Avant de rentrer dans les détails, il faut rappeler le principe de l’électroérosion à fil*. C’est un procédé d’usinage où l’enlèvement de matière est obtenu par décharges électriques entre une électrode constituée par la pièce et une électrode constituée par l’outil.

L’électro est un fil en cuivre, en laiton… qui se déroule continuellement devant la pièce. Cette dernière est montée sur une table à chariots astreinte à suivre le profil de la forme à obtenir. Les deux électrodes sont plongées dans un bain de diélectrique : eau déionisée ou huile isolante. Le fil est alimenté par un courant électrique. À l’approche de la pièce, une étincelle s’établit et les décharges se créent ce qui provoque l’érosion de la pièce. Le fil peut s’incliner, permettant ainsi de créer des pièces avec des dépouilles ou avec des profils différents.

Les avantages de l’électro érosion à fil molybdène

Il permet un usinage de précision

Il évite les pollutions lors de l’usinage

On peut obtenir des formes quelconques

On peut obtenir un état de surface avec Ra plus ou moins élevé. Le Ra est la Rugosité Moyenne Arithmétique. Pour faire simple, la valeur Ra indique la rugosité moyenne de la surface pour la longueur de la mesure effectuée, c’est-à-dire, l’écart moyen entre les pics et les creux.

On a la possibilité de tendre vers un état de surface proche du poli miroir. Le poli miroir est le plus haut niveau de finition réalisé.

Les propriétés du fil molybdène

C’est un fil de très haute résistance avec une résistance de traction supérieure à 275 000 psi (unité de pression anglo-saxonne). La capacité du molybdène à résister aux températures élevées sans s’élargir ou se ramollir le rend utile dans les applications sous haute pression ou à des températures très élevées.

Le fil molybdène est parfois utilisé à la place du tungstène à cause de sa densité plus faible (environ la moitié de celle du tungstène). Cependant, le rapport poids/résistance est élevé pour le fil molybdène. Aussi, sa conductivité électrique et sa conductivité thermique sont d’environ un tiers de celle du cuivre.

Grâce à ses propriétés mécaniques et chimiques uniques, le molybdène est un matériau exceptionnel capable de répondre aux exigences les plus strictes.

Le molybdène possède un point de fusion très élevé, un coefficient de dilatation thermique faible et une conductibilité thermique élevée. Grâce à ses propriétés, il est utilisé dans de nombreux secteurs différents. C’est un matériau très polyvalent.

Ce fil est souvent utilisé pour les petits diamètres (0.20 mm à 0.10 mm) et les diamètres fins (< 0.10 mm) afin de répondre aux exigences de plan et des rayons intérieurs presque tranchants.

En raison de sa résistance élevée à la traction, le fil molybdène aide à maintenir une excellente rectitude de paroi et de réduire le nombre de rupture de fil, commun à de nombreux fils de laitons fins.

Dans des cas particuliers, généralement dans les applications médicales et militaires, il ne doit pas y avoir de transmission de cuivre ou de zinc sur la face coupée. Ce critère élimine tous les fils de la famille du cuivre et oblige à utiliser un fil molybdène ou tungstène.

*Article disponible sur l’électro érosion à fil

La métrologie industrielle est mise en place volontairement par l’entreprise afin de certifier la conformité et la validité de sa production. Cette branche est spécialement appliquée au secteur de la production. Dans l’industrie, la métrologie est le plus souvent employée pour vérifier la conformité des dimensions, elle assure le contrôle qualité. C’est donc l’ensemble des moyens techniques utilisés pour le contrôle de pièces mécaniques.

Métrologie industrielle vs métrologie scientifique

Cette discipline était à l’origine employée pour garantir la conformité des productions dans le secteur de l’industrie. Il existe de multiples différences entre la métrologie industrielle et la métrologie scientifique.

La métrologie industrielle est un processus mis en place par les entreprises afin d’attester avec certitude de la conformité et de la validité des pièces produites en vérifiant leurs caractéristiques (dimensions, état de surface, rugosité…). Cette démarche répond à des normes mondiales et permet à l’entreprise de certifier son savoir-faire ou la qualité de ses produits.

La métrologie scientifique s’inscrit dans un processus d’assurance qualité. C’est l’entreprise qui décide des normes auxquelles elle veut répondre et se base sur des unités définies internationalement par la métrologie scientifique. Elle est vouée à définir et développer les unités de mesure employées et à les étalonner.

Les champs d’application de la métrologie industrielle pour l’industrie

La vérification de la conformité du produit peut se faire à différents moments. La métrologie industrielle intervient principalement lors de la production du produit et au cours de son utilisation. On distingue deux fonctions :

La vérification de conformité du produit : lors de la production, le contrôleur s’assure que le produit est conforme au plan et répond aux normes qui lui sont associées. C’est un processus de validation produit.

La vérification de l’usure du produit : lors de son utilisation, le contrôleur effectue des contrôles réguliers pour s’assurer que l’altération subie par le produit n’affecte pas sa conformité. C’est un processus d’anticipation des risques.

Les contrôles

En mécanique générale, la métrologie des fabrications s’intéresse :

Au contrôle des pièces exécutées ou en cours d’usinage

Au contrôle sur machine de la position de la pièce par rapport à l’outil 

À la vérification géométrique des machines-outils

Au contrôle statistique des performances possibles sur chaque machine-outil.

Les appareils de mesures et de contrôles

Machine de mesure tridimensionnelle (MMT), machine de palpage et vision, pied à coulisse, jauge de profondeur, micromètre intérieur et extérieur, bague lisse et filetée, tampon lisse et fileté, pige, cale…

Types de mesures

Par mesure directe :  pied à coulisse, micromètre

Par comparaison : comparateur, cale étalon, pige étalon

Par calibrage : jauge de tolérances, calibres à mâchoires…

 

Exemples et explications de quelques instruments de mesure et contrôle

La machine de mesure tridimensionnelle (MMT) est un équipement utilisé pour mesurer des objets en trois dimensions. La MMT peut mesurer des objets de différentes formes et tailles, en utilisant des capteurs tels que des capteurs optiques ou des palpeurs mécaniques. Elle utilise des coordonnées X, Y et Z pour déterminer la position de chaque point de l’objet à mesurer, ce qui permet de calculer des mesures précises telles que la longueur, la largeur, la hauteur, l’angle, la profondeur, etc.

 

Le pied à coulisse est un appareil de mesure directe, entièrement en acier inoxydable, permet une lecture rapide d’une mesure qui requiert une tolérance supérieure ou égale au dixième. Il permet de mesurer des cotes extérieures, des cylindres et des alésages. Dorénavant il est très commun d’utiliser des pieds à coulisse numériques de par leur rapidité de lecture de la mesure.

 

Les micromètres intérieurs et extérieurs : la base de ces micromètres est la même, une partie fixe et une partie mobile composée d’une tige filetée. Les plages de mesures des micromètres varient selon la dimension des cotes à mesurer. Il est possible de mesurer des cylindres en utilisant un micromètre extérieur et des alésages avec un micromètre intérieur, pour des tolérances au centième. Comme pour les pieds à coulisses, les micromètres numériques sont les plus utilisés.

Les calibres : bagues, tampons, piges, cales étalons… Ils sont employés pour s’assurer que les cotes des pièces exécutées sont bien comprises dans les tolérances exigées sur le plan. L’utilisation de ces calibres permet une facilité de contrôle mais leur utilisation requiert certaines précautions. Ce genre de moyens de contrôle peut rapidement s’user, particulièrement la partie « ENTRE » parfois appelées « GO » des calibres. Pour garantir la fiabilité de ces moyens, des étalonnages réguliers sont nécessaires en fonction de leur fréquence d’utilisation.

 

Autre moyen de contrôle moins conventionnel utilisé par Micro Erosion, le Plastiform. Les Plastiforms sont des bi-composants qui se solidifient dès leur mise en contact avec la partie de la pièce à contrôler. En durcissant, ils reproduisent avec une très grande précision tous les détails de la surface sur laquelle ils ont été appliqués : dimensions, formes, aspects, état de surface.

 

Pour conclure sur notre utilisation de la métrologie, Micro Erosion est certifiée ISO 9001, EN 9100 et ISO 13485. Ces normes nous imposent de garantir la traçabilité de nos mesures lors de nos contrôles en cours et en fin de production. En ce sens, nous faisons appel à un prestataire pour la partie étalonnage de nos appareils de mesures et de contrôles. Le suivi des étalonnages est géré par le service Qualité de Micro Erosion à l’aide du logiciel OPTIMU.