Les procédés de réalisation - Maxicours

Les procédés de réalisation

Objectifs
• Énoncer les contraintes techniques liées à la mise en œuvre d’un procédé de réalisation
• Mettre en relation des caractéristiques géométriques d’un élément et son procédé de réalisation
Tous les objets techniques ont des formes et des caractéristiques différentes. Chaque forme ne peut être réalisée qu’avec certaines machines-outils.
1. Les contraintes techniques liées à la mise en oeuvre d'un procédé de réalisation
a. Les contraintes de réalisation liées à la forme géométrique
La forme géométrique d’une pièce à concevoir permet de déterminer le procédé de réalisation à utiliser :
  • Une surface plane peut être réalisée par une fraiseuse, qui est une machine qui permet de réaliser une découpe ou un perçage grâce à un outil de découpe appelé une fraise. Cette opération est appelée surfaçage.

  • Une surface cylindrique ou conique, (appelée « forme de révolution ») peut être réalisée grâce à un tour. Un tour est une machine qui permet de réaliser des surfaces cylindriques ou coniques sur un objet qui tourne autour d’un axe de rotation.

  • Un trou, par une perceuse.

Il existe d’autres procédés de réalisation, qui permettent de produire différentes formes géométriques :
Le contournage

Le contournage est l’usinage d’un contour qui consiste à suivre le contour de la pièce avec une fraise.
Le rainurage

Le rainurage est l'usinage qui consiste à réaliser une rainure grâce à une fraise ou un tour, c'est-à-dire une encoche de forme rectangulaire dans une pièce.
 
L'épaulement

L’épaulement est l’usinage d’une pièce qui consiste à réaliser deux surfaces perpendiculaires. Ces surfaces servent généralement de surfaces d’appui.
 
Le chariotage

Le chariotage est une opération qui consiste à usiner un objet cylindrique grâce à un tour.
 
Le chanfreinage

Le chanfreinage est un usinage qui consiste à réaliser un chanfrein, c'est-à-dire à aplatir l’arête d’une pièce.
 
b. Les contraintes liées à la dureté du matériau
Le procédé de réalisation d’une pièce tient aussi compte de la dureté du matériau. L’outil de coupe utilisé dépendra aussi des caractéristiques du matériau. Par exemple, pour réaliser un trou au moyen d’un perçage, il faut choisir une mèche en fonction de la dureté du matériau.

Rappel : une mèche est l'outil de coupe d'une perceuse.

Mèche à bois

Le bois est un matériau qui possède une faible dureté. La mèche à bois est en acier, avec une lame en forme de spirale et munie, en général, de 3 pointes, ce qui apporte plus de précision.

Foret béton

Le béton a une dureté très élevée. C’est pour cela qu’on utilise le foret béton. Il a une forme hélicoïdale, avec un embout fait en carbure de tungstène (il s'agit d'un matériau métallique plus dur que l’acier ; il est utilisé pour l’outillage industriel), qui lui donne plus de résistance. Ce foret se monte sur une perceuse à percussion.

Foret métal

Le foret métal se présente également sous une forme hélicoïdale, mais il est réalisé en titane et cobalt, qui offrent une bonne résistance à l’usure.
c. Les contraintes liées à la précision
Lors de la réalisation d’une pièce, aucune machine ne permet de réaliser les dimensions parfaites demandées par un concepteur. C’est pourquoi il est indiqué une tolérance de fabrication (c'est-à-dire une marge d’erreur tolérée ou acceptée par rapport à une dimension donnée).

Exemple :
Les dimensions indiquées pour réaliser une découpe est de 60 ± 0,5.

La dimension idéale est : 60 mm
La dimension maximale tolérée (appelée cote maxi) est : 60 + 0,5 = 60,5 mm
La dimension minimale tolérée (appelée cote mini) est : 60 – 0,5 = 59,5 mm


Au-delà ou en deçà de ces valeurs, la pièce est considérée comme défectueuse.
2. Lier les caractéristiques géométriques au procédé de réalisation
Exemple d’application :
Support pour manomètre (instrument de mesure de pression).

 Support manomètre  Procédé de réalisation  Machines utilisées
 
 
 
Un chariotage pour les surfaces cylindriques Un tour
Un perçage pour les trous cylindriques  Une perceuse ou fraiseuse
 Un surfaçage pour les surfaces planes  Une fraiseuse
3. L'imprimante 3D
L’impression 3D est un nouveau procédé de fabrication de pièces.
Le principe consiste à modéliser une pièce en 3 dimensions grâce à un modeleur numérique, et de transmettre les données à une imprimante 3D. Celle-ci va modéliser la pièce en superposant, couche par couche, un filament de matière thermoplastique.


Ce procédé permet la réalisation de pièces plus complexes, qui ne pouvaient être réalisées avec les procédés vus précédemment.

Remarque : 
Seuls les matériaux plastiques sont pour l’instant utilisés. Mais de nouveaux filaments composites à base de métal (cuivre, bronze, etc.) et même de bois vont bientôt voir le jour. À l’heure actuelle, l’industrie agroalimentaire et la médecine sont en train de s’emparer de cette technique pour imprimer des aliments et des cellules en adaptant la tête d’extrusion.
L'essentiel
Il existe différents types de contraintes liées à un procédé de réalisation :

► Les contraintes de réalisation liées à la forme géométrique

La forme géométrique d’une pièce à concevoir permet de déterminer le procédé de réalisation à utiliser :
 
  • Une surface plane peut être réalisée par une fraiseuse. Cette opération est appelée surfaçage ;
  • Une surface cylindrique ou conique (appelée « forme de révolution ») peut être réalisée par un tour ;
  • Un trou peut être réalisé par une perceuse.
 
Il existe d’autres procédés de réalisation, qui permettent de réaliser différentes formes géométriques :

  • Le contournage est l’usinage d’un contour qui consiste à suivre le contour de la pièce avec une fraise.
  • Le rainurage est l’usinage qui consiste à réaliser une rainure grâce à une fraiseuse ou un tour.
  • L’épaulement est l’usinage d’une pièce qui consiste à réaliser deux surfaces perpendiculaires, servant généralement de surfaces d’appui.
  • Le chariotage est une opération qui consiste à usiner un objet cylindrique grâce à un tour.
  • Le chanfreinage est un usinage qui consiste à réaliser un chanfrein, c'est-à-dire aplatir l’arête d’une pièce.

► Les contraintes de réalisation liées à la dureté du matériau


Le procédé de réalisation d’une pièce tient aussi compte de la dureté du matériau. L’outil de coupe utilisé dépendra donc des caractéristiques du matériau. Par exemple, pour réaliser un trou en faisant un perçage, il faut choisir une mèche en fonction de la dureté du matériau.

► Les contraintes liées à la précision

Lors de la réalisation d’une pièce, aucune machine ne permet de réaliser les dimensions parfaites demandées par un concepteur. C’est pourquoi il est indiqué une tolérance de fabrication, c'est-à-dire une marge d’erreur tolérée ou acceptée par rapport à une dimension donnée.

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