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Conception mécanique I & II

Conception mécanique I & II. Exercice 3 établir le CDC de la micro – broche Corrigé. Analyse fonctionnelle. FP: Faire tourner un outil autour d’un axe. SF 1: guider l’outil. SF 2: serrer l’outil. SF 3: faire tourner l’outil.

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Presentation Transcript

  1. Conception mécanique I & II Exercice 3 établir le CDC de la micro – broche Corrigé Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  2. Analyse fonctionnelle FP: Faire tourner un outil autour d’un axe SF 1: guider l’outil SF 2: serrer l’outil SF 3: faire tourner l’outil Les performances de la FP sont à spécifier dans le CDC Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  3. Procédé - Pièce Entraînement CDC micro-broche • Pièces à usiner: • Géométrie • Dimensions et tolérances (cohérence) • Matière • Procédé d’usinage : • Outil de coupe • « posage » • Gamme d’usinage (ébauche /finition) Le CDC doit être élaboré par analyse à partir de ces données initiales pour obtenir des performances (cinématiques, statiques, dynamiques, thermiques, économiques …) Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  4. b) Outil, matière et conditions de coupe Matières: laiton, acier AISI 1045, acier Ck 45 • Fraise droite, Al2O3, une lèvre • Fraise hél. À 2 lèvres WC+TiAlN • = 300 mm, rayon d’arête < 1 mm Vitesse de coupe: 50 m/min à 250 m/min Avance par dent s: 0,1 mm ≤ s ≤ 10 mm a) 24 octobre 2006, J. Giovanola Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  5. Pièces Plus petit angle au sommet 20° Épaisseur de paroi minimum 5 mm Hauteur maximum 200 mm 24 octobre 2006, J. Giovanola Plus petite marche: 2 mm x 2 mm Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  6. CDC Broche Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  7. CDC Broche Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  8. Annexe au CDC de la microbroche Estimation des efforts de coupe en microfraisage Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  9. Calcul des pressions spécifiques de coupe à partir de résultats d’essais de coupe orthogonale, données • Matériau: • acier de construction formé à froid AISI 1045 • Contrainte de rupture: 500 – 830 MPa • Conditions de coupe: • Tournage d’un disque mince de diamètre 100 mm • Largeur de coupe: 2,54 mm • Avance par tour: 0.2 mm/tour • Vitesse de rotation: 350 tours/min • Angle de coupe: +5° • Résultats d’essais: • Épaisseur de copeau déformée: 0.44 mm • Force tangentielle: 1200 N • Force d’avance (répulsion): 600 N Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  10. Calcul des pressions spécifiques de coupe à partir de résultats d’essais de coupe orthogonale • Calculer: • les pressions spécifiques de coupe • le rapport de coupe, • l’angle de cisaillement • le coefficient de frottement copeau-outil • la contrainte de cisaillement dans le plan de cisaillement Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  11. Calcul des pressions spécifiques de coupe à partir des expressions empiriques (Pruvot), • En admettant que la contrainte de rupture de l’acier AISI 1045 est égale à 650 MPa, calculer les pressions spécifiques de coupe en fonction: • de la vitesse de coupe • de l’épaisseur de copeau Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  12. Calcul des efforts de coupe en microfraisage, données • Estimer les efforts de coupe en microfraisage pour les conditions suivantes: • Diamètre de l’outil: 400 mm • Nbre d’arêtes de coupe: 2 • Angle d’hélice: b = 30° • Vitesse de rotation: 300’000 t/min • Avance par dent: 0,1 à 10 mm • Profondeur de passe: 10 à 100 mm • Acier avec une contrainte de rupture de 400 à 1600 MPa Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  13. Cinématique de la coupe en microfraisage Modèle classique Tlusty-Macneil fz / Doutil < 0,1 Modèle Bao-Tansel fz / Doutil > 0,1 Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  14. Cinématique de la coupe: épaisseur du copeau Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  15. Effort de coupe tangentiel Angle de rotation f Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  16. Modèle de la coupe Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  17. Estimation des paramètres Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  18. Modélisation pour estimer les efforts de coupe en microfraisage • Hypothèses: • A chaque instant, on n’a qu’une seule dent engagée dans la matière • On considère l’épaisseur du copeau constante = épaisseur maximum (justification, voir valeurs faibles de f→ force maximale • On assimile le fraisage à la coupe oblique avec i= 30° • On admet que l’arête de coupe a un rayon nul Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  19. Effet du rayon d’arête de coupe h h r r Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  20. Estimation des efforts de coupe Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

  21. Estimation de la vitesse de rotation et de la puissance Conception Mécanique I, 2006-2007, Exercice 3

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