Fiche de révision : Usinage manuel et machine

📋 Plan du Cours

1. Vocabulaire de l’usinage
2. Perçage et outils associés
3. Anatomie et matériaux du foret
4. Alésage et finition des trous
5. Fraisage et applications
6. Filetage et taraudage
7. Sciage et choix des lames
8. Limage et finition manuelle
9. Meulage et fonctionnement abrasif
10. Choix et sécurité des meules

📖 1. Vocabulaire de l’usinage

🔑 Notions clés & Définitions

• Usinage : Ensemble des opérations consistant à enlever de la matière sur une pièce brute, par coupe ou abrasion, afin de lui donner la forme, les dimensions et l’état de surface souhaités.
• Vitesse de coupe : Vitesse relative entre l’arête de l’outil et la pièce au point de coupe, exprimée en m/min, et dépendant du couple outil-matériau.
• Avance : Déplacement de l’outil ou de la pièce par tour ou par passe, dans le sens de l’usinage.
• Profondeur de passe : Épaisseur de matière enlevée en une seule passe.

📝 Points essentiels

📌 Le perçage crée un trou cylindrique, tandis que l’alésage reprend un trou déjà percé pour en perfectionner le diamètre, la géométrie ou l’état de surface.

📖 2. Perçage et outils associés

🔑 Notions clés & Définitions

• Perçage : Opération consistant à réaliser un trou cylindrique dans une pièce à l’aide d’un foret animé d’un mouvement de rotation et d’une avance axiale.

★ À maîtriser

• La perceuse à colonne est fixe et précise, tandis que la perceuse portative est mobile mais limitée en taille de foret et en puissance.

• Les forets HSS conviennent aux métaux et plastiques courants, les forets carbure aux composites stratifiés, et les forets en carbure de tungstène ou au cobalt à l’INOX et au titane.

• Sur un stratifié, il faut réduire l’avance en sortie de trou ou utiliser une contre-plaque pour limiter le délaminage.

• Sur un thermoplastique, il faut percer généralement à sec, dégager régulièrement le foret pour évacuer les copeaux et surveiller l’échauffement afin d’éviter la fusion locale et le collage du copeau.

Compléments

📌 Le diamètre du foret doit être pris en compte pour réduire la vitesse de rotation lorsque son diamètre augmente, tandis que l’avance doit rester progressive et régulière.

💡 Astuce mémo

Vitesse excessive → surchauffe ; vitesse trop faible → usure du foret

📖 3. Anatomie et matériaux du foret

★ À maîtriser

• Le foret comprend une queue portant le diamètre nominal, un corps hélicoïdal à deux lèvres tranchantes, des goujures qui évacuent les copeaux et un listel qui guide le foret.

• La coupe du foret est effective uniquement sur sa périphérie, car sa pointe ne coupe pas.

📐 Formule — La vitesse de coupe vérifie $Vc = \pi \times D \times N$, où D est le diamètre du foret en mètres et N le nombre de tours par minute.

Compléments

• L’angle de dépouille d’un foret est généralement compris entre 12 et 15 degrés.

• Les aciers rapides coupent quatre fois plus vite que les aciers au carbone et contiennent 14 à 20 % de tungstène, qui apporte de la dureté à chaud.

📖 4. Alésage et finition des trous

🔑 Notions clés & Définitions

• Alésage : Opération de finition d’un trou déjà percé, destinée à perfectionner son diamètre, sa cylindricité ou son état de surface à l’aide d’un alésoir.

📝 Points essentiels

• L’alésage consiste à laisser une surépaisseur de quelques dixièmes de millimètre, puis à tourner lentement et régulièrement l’alésoir avec une pression verticale constante et une lubrification quasi systématique.

📌 Un sur-alésage ne peut pas être corrigé et impose seulement une reprise à une cote supérieure avec une pièce d’accouplement adaptée.

💡 Astuce mémo

Perçage = créer le trou ; alésage = perfectionner un trou existant

📖 5. Fraisage et applications

🔑 Notions clés & Définitions

• Fraisage : Enlèvement de matière réalisé par un outil rotatif multitranchant afin de réaliser un ébavurage, de centrer une vis et d’encastrer une tête de vis fraisée.

★ À maîtriser

📌 La pièce doit être fixée rigidement et la fraise doit être perpendiculaire à la pièce pour obtenir une tête de vis à fleur du matériau.

Compléments

📌 La profondeur de passe doit être limitée afin d’éviter le broutage, les vibrations et la casse de l’outil.

📖 6. Filetage et taraudage

📝 Points essentiels

📌 Le filetage réalise un filet hélicoïdal extérieur sur un cylindre avec une filière, tandis que le taraudage réalise un filet intérieur dans un trou avec un taraud.

• Le pas est la distance parcourue longitudinalement par la vis en un tour et correspond généralement à deux fois la profondeur du filet.

• Le taraudage manuel utilise successivement l’ébaucheur, l’intermédiaire et le finisseur, qui enlèvent respectivement 50 %, 32 % et 18 % de la matière à enlever.

📐 Formule — Le diamètre du trou avant taraudage vérifie $d = D - P$, où D est le diamètre nominal de la vis et P le pas.

• Lors du taraudage, il faut tourner d’un quart de tour vers l’avant puis d’un huitième de tour vers l’arrière afin de casser et d’évacuer le copeau, en maintenant le taraud vertical.

📌 Le taraud ébaucheur est l’outil le plus fragile et une pression excessive ou un mauvais alignement peut le casser dans le trou.

💡 Astuce mémo

Ébaucheur → intermédiaire → finisseur

📖 7. Sciage et choix des lames

🔑 Notions clés & Définitions

• Sciage : Opération de tronçonnage réalisée avec un outil à dents animé d’un mouvement alternatif ou continu.

📝 Points essentiels

• Le pas de denture doit être choisi selon l’épaisseur et la dureté du matériau, avec au moins trois dents engagées simultanément dans l’épaisseur de la pièce.

• Sur une scie manuelle, les dents de la lame doivent être orientées vers l’avant afin que la coupe s’effectue en poussant la scie.

• La pièce doit être fixée avant un tronçonnage manuel, tandis qu’une scie à ruban impose de maintenir les doigts à distance et d’utiliser un poussoir si nécessaire.

📖 8. Limage et finition manuelle

🔑 Notions clés & Définitions

• Limage : Opération manuelle d’enlèvement de matière fine réalisée avec une lime pour ajuster une forme, ébavurer une arête ou finir un état de surface.

★ À maîtriser

• Une lime bâtarde sert au dégrossissage, une lime demi-douce à la reprise et une lime douce à la finition.

• Plus le nombre de dents par centimètre est important, plus l’abrasion de la lime est limitée et plus l’état de finition est supérieur.

• Les matériaux tendres encrassent rapidement les dents de la lime et imposent un décolmatage fréquent à la carde pour éviter de rayer la pièce.

Compléments

📌 La lime enlève de la matière lors de la poussée, la pression étant relâchée au retour, et le geste croisé permet d’obtenir une surface plane régulière.

💡 Astuce mémo

Poussée = enlèvement ; retour = pression relâchée

📖 9. Meulage et fonctionnement abrasif

🔑 Notions clés & Définitions

• Meulage : Opération d’enlèvement de matière par abrasion réalisée avec une meule ou un disque abrasif animé d’un mouvement de rotation rapide.

★ À maîtriser

• Chaque grain abrasif enlève un copeau par ses arêtes tranchantes, puis les grains chauffés se détachent et laissent place à des grains aux arêtes plus vives.

• Une meule est composée de grains abrasifs et d’un liant qui les maintient dans la masse.

Compléments

• Les abrasifs cités sont:
  • Émeri
  • Quartz
  • Corindon
  • Diamant en poudre
  • Alumine
  • Silice
  • Crystolon
  • Carborundum
  • Carbolite

📌 La vitesse de rotation d’un touret doit être diminuée lorsque le grade de la meule devient plus tendre.

💡 Astuce mémo

Échauffement des grains → détachement → renouvellement des arêtes abrasives

📖 10. Choix et sécurité des meules

🔑 Notions clés & Définitions

• Meule : Outil abrasif composé de grains liés entre eux par un liant et caractérisé par la nature de l’abrasif, la grosseur du grain, la dureté du liant et la structure.

★ À maîtriser

• Le corindon ou oxyde d’aluminium convient aux métaux ferreux, tandis que le carbure de silicium convient aux métaux non ferreux, aux plastiques et aux matériaux tendres.

• Un gros grain convient au dégrossissage et à l’enlèvement rapide de matière, tandis qu’un grain fin convient à la finition et à l’amélioration de l’état de surface.

• Une meule tendre possède un grade faible et libère facilement ses grains, tandis qu’une meule dure possède un grade fort et retient difficilement ses grains.

• La structure d’une meule est serrée de 1 à 3, moyenne de 4 à 6 et ouverte de 7 à 12, une structure ouverte présentant de grands pores et une abrasion importante.

• Avant le montage, il faut respecter la vitesse périphérique maximale, effectuer un essai de sonnage et vérifier visuellement l’absence de fissure, sans retirer ni modifier le carter de protection.

• La règle de choix de la dureté est la suivante : un matériau dur nécessite une meule tendre, tandis qu’un matériau tendre nécessite une meule dure.

• Le meulage impose des lunettes, un écran facial recommandé sur une disqueuse et des passes courtes sur les thermoplastiques et les résines pour limiter les projections, la fusion locale et les vapeurs.

Compléments

• La référence d’une meule suit cet ordre:
  • Symbole de la forme
  • Taille de la meule
  • Nature de l’abrasif
  • Grosseur du grain
  • Grade
  • Structure
  • Agglomérant

💡 Astuce mémo

Matériau dur → meule tendre ; matériau tendre → meule dure

📊 Tableaux de synthèse

Principales opérations d’usinage