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Auteur(s)
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François C. PRUVOT : Ingénieur-docteur - Ancien Directeur technique de Renault Machines-outils - Professeur honoraire, Directeur du Laboratoire de productique et de machines-outilsÉcole polytechnique fédérale de Lausanne
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le choix d’organes de machines-outils qu’on doit considérer comme essentiels au fonctionnement correct de la machine nécessite un court rappel de notions de base, à la fois de mécanique et de coupe des métaux.
Le comportement d’une machine-outil en travail résulte, en effet, de l’interaction du processus de coupe et d’une structure mécanique complexe.
On perçoit dès le départ que les caractéristiques statiques de la coupe, qui reçoivent l’essentiel de l’attention et seules sont présentées dans les textes traditionnels, ne seront pas suffisantes pour expliquer le comportement de la machine en travail.
De même, les seules caractéristiques statiques de la machine seront clairement insuffisantes pour expliquer des phénomènes bien connus tels que le broutage, ou broutement, ou encore instabilité de coupe, qu’il est facile de faire apparaître sur toutes les machines, et en particulier celles qui sont à coupe continue, telles que les tours ou les aléseuses (ou les centres d’usinage, quand ils procèdent à une opération d’alésage).
Pour comprendre le comportement d’une machine-outil en travail, il faudra donc en établir un modèle. Il en sera de même pour la coupe des métaux. La bonne concordance du comportement simulé de ces modèles et du comportement réel des machines en travail doit alors permettre de montrer clairement les paramètres et variables dont dépend un bon usinage.
Cette dernière phrase montre que l’adéquation de la machine à sa tâche ne pourra se juger qu’en termes de topologie (caractéristiques des surfaces et des relations qui existent entre elles, indépendamment de leurs dimensions) et de métrique des surfaces usinées.
La machine devra donc répondre à un cahier des charges établi sur cette base. Si cette pratique est obligatoire pour les machines spéciales qui, par définition, doivent usiner des pièces de formes, dimensions et tolérances données, elle est par contre complètement inhabituelle pour les machines universelles. Les performances revendiquées par leurs constructeurs n’ont donc généralement pas grand sens puisqu’ils se contentent, en plus des habituelles vitesses, puissance, courses, etc., de donner une précision de positionnement sans indiquer les conditions de son obtention (forces de coupe, vitesses, avance, charge sur la table, température atteinte par les composants de la machine dans différentes conditions de fonctionnement, etc.).
Pour éviter le genre de critique que nous venons de faire, nous devrons donc donner, succinctement, les grandes lignes d’un cahier des charges de machine universelle, afin de pouvoir, au moins qualitativement, en déduire ses principales caractéristiques, qui serviront alors de point de départ à sa conception.
L’article « Machine-outil » fait l’objet de plusieurs articles :
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Machine-outil- Présentation Présentation
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[B 7 121] Principaux organes
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Machine-outil- Exemples de machines Exemples de machines
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Machine-outil- Systèmes de fabrication Systèmes de fabrication
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres articles. Le numéro de l’article est suivi du numéro de paragraphe ou de figure.
Rappelons la définition d’un modèle (d’une machine, d’un processus, etc.) : « c’est une représentation formelle simplifiée de la réalité. Le modèle permet de rendre compte du comportement de l’objet étudié avec une précision suffisante (qu’il faut donc définir). Il est toujours arbitraire ; sa seule justification est dans la concordance de la réalité et du comportement simulé du modèle. »
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Autres composants
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5. Glissières
5.1 Définition. Introduction
La glissière est chargée (cf. Machine-outil- Présentation § 3.10) de retirer à un chariot cinq degrés de liberté, le degré de liberté restant, une translation, étant retiré par la commande d’axe. Sauf dans les machines très anciennes (raboteuses, étaux-limeurs, mortaiseuses), et dans quelques très rares machines modernes (brocheuses), cette translation n’est pratiquement jamais le mouvement de coupe.
Les fonctions principales des glissières peuvent alors se définir simplement :
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positionner l’outil par rapport à la pièce, pour régler un diamètre (tour), la position d’un plan (fraisage), la distance de deux alésages (alésage) ;
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générer la trajectoire de l’outil ; cette trajectoire peut être la reproduction de la glissière ; elle peut aussi résulter des mouvements coordonnés de plusieurs chariots sur autant de glissières pour les trajectoires non linéaires ou non parallèles à une glissière.
De ces fonctions, on peut facilement tirer l’essentiel des caractéristiques de la glissière :
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Au plan-cinématique, elle ne devra laisser, de préférence, aucun jeu au chariot. Elle devra aussi être fixée rigidement au banc, à la structure de la machine, de façon que ses déformations sous l’effet de forces parasites (dues à la coupe, au frottement) soient compatibles avec la qualité requise pour les surfaces usinées.
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Au plan statique, toujours lié à la cinématique, on devra se préoccuper, en plus, de la rigidité de contact entre la glissière elle-même et le chariot. On voit donc qu’on devra prendre en compte le chariot lui-même ; et surtout, les glissières étant rarement seules (sauf sur les machines spéciales), nous devrons nous préoccuper au premier chef de la rigidité des liaisons entre les glissières de chariots liés (chariot guidé par une glissière sur un bâti, et recevant lui-même un autre chariot guidé, qui peut lui-même en porter un troisième ou un plateau rotatif, etc.).
On sera nécessairement...
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