Des tutos sur les usinages mécaniques

LeCoinAtelier.com

Mois : mars 2023

Les manipulations de fractions

Dans ce tuto, j’essaye d’expliquer la mise en fraction et les manipulations de fractions principales. J’essaye surtout d’amener des solutions toutes prêtes, sans passer par trop de bla bla pour justifier ce que je dis.

Je reviendrai sans doute sur ce tuto par la suite, mais n’hésitez pas à laisser vos commentaires et suggestions en bas.

La mise en fraction d’un nombre décimal.

Exemple 15.678

15 est la partie entière et 678 est la partie décimale.

La partie entière se met en fraction \frac{}{1}. Donc ici \frac{15}{1} . A cela on ajoute (l’addition de fraction est vue plus bas) la fraction de la partie décimale. Si on a une décimale, ce sera des \frac{}{10}, si on a deux décimales, ce sera des \frac{}{100}, si on a 3 décimales, ce sera des \frac{}{1000}, etc. On met le chiffre 1 suivit d’autant de 0 qu’il y a de chiffre dans la décimale. Dans cet exemple, ce sera \frac{678}{1000}.

Donc pour notre exemple on écrira :

\frac{15}{1}+\frac{678}{1000}

Si ce nombre décimal, comporte une valeur périodique,

Exemple 1.\overline{345}

Alors on prend les chiffres de la période et on les divise par autant de 9 qu’il y a de chiffre. Pour nous ici, ce sera \frac{345}{999}. Donc dans cet exemple la mise en fraction est :

\frac{1}{1}+\frac{345}{999}

Il peut aussi arriver que la partie décimale soit avec une partie fixe et une partie périodique.

Exemple 3.25\overline{6}

Dans ce cas on met la partie fixe comme vu plus haut, pour nous ici ce sera \frac{25}{100} et on y ajoute \frac{\frac{6}{9}}{100}.

Donc on aura :

\frac{3}{1}+\frac{25}{100}+\frac{\frac{6}{9}}{100}

Si le 6 périodique était en 2ème position on aurait eu \frac{\frac{6}{9}}{10} et si il était en  4ème position on aurait eu \frac{\frac{6}{9}}{1000}.

L’amplification et la réduction de fraction

L’amplification consiste à multiplier le diviseur et le dividende par le même nombre.

Exemple : J’amplifie \frac{1}{3} par 4.

\frac{1}{3}=\frac{1*4}{3*4}=\frac{4}{12}

La réduction de fraction est l’opération inverse. C’est à dire qu’on divise le dividende et le diviseur par le plus grand diviseur commun. Donc dans notre exemple, on peut diviser le haut par 4 et le bas par 4 et on retrouve notre \frac{1}{3} qui n’est pas réductible.

La réduction de fraction peut des fois être fastidieuse, lorsque l’on a des grands nombres. C’est pour cela que j’ai mis, ici, un outil qui réduits les fractions.

Cependant on n’a pas toujours accès à ces outils informatique. Une méthode assez rapide pour trouver le plus grand diviseur commun est d’effectuer la division euclidienne (entière) et ensuite de diviser le diviseur par le reste et ainsi de suite jusqu’à avoir un reste égal à 0. Le plus grand diviseur commun est alors le dernier diviseur.

Exemple : \frac{5196}{6495}

Méthode de détermination du plus grand diviseur commun avec la division euclidienne. Pour les manipulations de fraction

Le plus grand diviseur commun est donc 1299. Ce qui donne : 5196/1299 = 4 et 6495/1299 = 5

\frac{5196}{6495}=\frac{4}{5}

Attention, l’amplification et la réduction de fraction n’est pas une multiplication respectivement une division de fraction. On verra cela plus bas.

L’addition ou la soustraction de fraction

Il faut tout mettre au même dénominateur commun. C’est à dire qu’il faut avoir toutes les fractions qui ont le même diviseur. On va donc amplifier les fractions et additionner seulement le haut (dividende).

Exemple : \frac{15}{1}+\frac{678}{1000} ça nous donne :

\frac{15000}{1000}+\frac{678}{1000}=\frac{15000+678}{1000}=\frac{15678}{1000}

On va ensuite réduire cette nouvelle fraction et on obtient.

\frac{15678}{1000}=\frac{7839}{500}

Pour la soustraction c’est la même chose, mais ou soustrait au lieu d’additionner.

La multiplication de fraction

Cette opération consiste à multiplier tous les dividendes entre eux et tous les diviseurs entre eux.

Exemple : \frac{3}{4}*\frac{6}{5}

Cela revient au même d’écrire :

\frac{3*6}{4*5}=\frac{18}{20}=\frac{9}{10}

Si on multiplie une fraction par un nombre entier, alors ce nombre entier est aussi \frac{}{1}. Donc on multipliera le haut par le nombre entier et le bas par 1.

La division de fraction

Exemple : \frac{\frac{2}{5}}{\frac{3}{4}}

On va prendre le dividende de la fraction du haut et le multiplier par le diviseur de la fraction du bas. Cela deviendra notre nouveau dividende et ensuite on prend le diviseur de la fraction du haut et on le multiplie par le dividende de la fraction du bas et ça devient notre nouveau diviseur. Ceci nous donne donc

\frac{\frac{2}{5}}{\frac{3}{4}}=\frac{2*4}{5*3}=\frac{8}{15}

Exemple : \frac{\frac{3}{4}}{5}

5 c’est aussi \frac{5}{1} donc

\frac{\frac{3}{4}}{5}=\frac{\frac{3}{4}}{\frac{5}{1}}=\frac{3*1}{4*5}=\frac{3}{20}

Exemple : \frac{3}{\frac{4}{5}}

3 étant aussi \frac{3}{1} donc

\frac{3}{\frac{4}{5}}=\frac{\frac{3}{1}}{\frac{4}{5}}=\frac{3*5}{1*4}=\frac{15}{4}

Dans ces deux derniers exemple, on voit qu’il faut faire attention où se trouve le nombre entier. En haut de la fraction principale ou en bas ?

Je reviendrai certainement sur ce tuto concernant les manipulations de fractions, par la suite pour l’améliorer. N’hésitez pas à commenter et me donner d’autres idées.

A bientôt

PAM

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La réduction de fraction

Entrer une fraction et cliquer sur réduire







est aussi égal à

+

Le diviseur

On se sert d’un diviseur, lorsque l’on veut faire des usinages sur le pourtour d’une pièce ronde, ou répartit autour d’un cercle, selon des angles précis. Par exemple pour fraiser un six pans sur une vis que l’on aurait fabriqué, ou réaliser des perçages selon un certain angle donné. On peut aussi l’utiliser pour contourner une pièce de forme, mais toujours en rapport au centre du diviseur. Il divise donc un cercle en angles.

Voici ce que je traite dans ce tuto. Bonne lecture et n’hésitez pas à mettre un commentaire en bas de page.

Le diviseur monté sur la table de la fraiseuse.
Diviseur
Différences entre universel et semi universel

Il existe deux types de diviseurs. Le diviseur semi universel et le diviseur universel. Les deux fonctionnent de manière identique avec quelques petits avantages, non négligeables pour l’universel.

En tournant la manivelle on fait pivoter la broche du diviseur, et le disque à trous nous permet de nous positionner précisément à l’angle désiré. Dans le diviseur semi universel, on est limité pour les angles désirés, aux disques à trous que nous avons. Concrètement, les angles ou rapports d’angle qui donnent une répartition en relation avec des nombres premiers…il faut les oublier. Mis à part les nombres premiers en dessous de 47 (valeur qui peut varier en fonction des disques que l’on a).

Avec le diviseur universel, qui fonctionne de la même manière que le semi universel, nous avons en plus, une boite à engrenage, qui permet entre autre, de corriger les erreurs du semi universel dans ces cas particuliers, donc de réaliser TOUS les angles voulus. Elle permet aussi, dans une autre application, de lier le diviseur à une vis mère, pour le fraisage d’une hélice par exemple.

Je ne m’attarderai pas sur le diviseur universel, car je n’en possède pas, mais pour ceux qui le désirent, j’ai réalisé un tuto sur le calcul des trains d’engrenage, ici. En pilotage d’une vis mère, c’est le même calcul que pour le filetage au tour dont vous trouverez ici, un tuto.

Présentation des principales pièces du diviseur.

La manivelle avec son pointeau.

La manivelle du diviseur.
La manivelle avec le pointeau
La manivelle complète avec le disque à trou et l'alidade monté dessus. Pour le diviseur
La manivelle complète avec vis sans fin

La vis sans fin engrène avec une roue à vis sans fin qui est solidaire de la broche. Donc lorsque l’on tourne la manivelle, on fait tourner la broche selon un rapport qui en général est de \frac{40}{1}. 40 tours de manivelle font tourner la broche de 1 tour. Le pointeau sert à positionner et maintenir, la manivelle dans un des trous du disque à trou.

Les disques à trou.

Les disques à trous. Pour le diviseur
Disques à trou

Ces disques ont plusieurs rangées de trou répartis en divisions égales. Chaque rangée comporte un nombre différent de trou. On choisira le bon disque et la bonne rangée de trou selon le calcul que l’on verra après.

L’alidade.

L'alidade. Pour le diviseur
Alidade

L’alidade sert à positionner la manivelle à la bonne place en fonction du nombre d’intervalles que l’on aura calculé.

Les formules de calcul

Vous avez vu qu’il faut faire quelques calcul avant l’utilisation du diviseur. Passons donc à cela avant la mise en place.

On a besoin de connaitre le rapport entre la manivelle et la broche. On appellera ce rapport « K ».

En générale ce rapport est de 40. Si vous ne le connaissez pas, il suffit une fois, de compter le nombre de tour de manivelle que vous faites pour faire un tour de broche.

Ensuite, soit vous répartissez un nombre de division à effectuer sur 360° et là, on appellera cela « N », soit vous travaillez avec un angle et là on appellera cela « α ». α est aussi égal à \frac{360°}{N}.

Vous avez une formule qui est la suivante :

J’appellerai « x » le nombre de tour de manivelle que je dois faire pour réaliser mes divisions où mes angles.

La formule :

x=\frac{K*\alpha}{360}=\frac{K}{N}=\frac{a}{b}

«\frac{a}{b}» étant le résultat réduit de la fraction.

Comme la manivelle doit faire un nombre de fraction de tour, on effectuera la division entière et on mettra en fraction le reste. Cela nous donne donc avec « q » qui est le contient (partie entière de la division) :

x=q+\frac{a-q*b}{b}

«a-q*b» étant le reste.

q est en fait le nombre de tour entier de la manivelle auquel on ajoute une fraction de tour. Et c’est là que l’alidade nous sera utile.

Calcul avec un nombre de divisions

Je dois réaliser une roue dentée qui comporte 35 dents. Ce sera donc une répartition de :

x=\frac{K}{N}=\frac{40}{35}=\frac{8}{7}

et

x=q+\frac{a-q*b}{b}=1+\frac{8-1*7}{7}=1+\frac{1}{7}

La manivelle fera donc 1 tour complet, plus \frac{1}{7} de tour.

Je dois maintenant amplifier ma fraction de façon à trouver un disque qui a un nombre de trou qui est un multiple du diviseur, donc dans mon cas un multiple de 7. J’inscris donc sur un papier la fraction suivante :

x=1+\frac{1}{7}=1+\frac{~~~}{~~~}

Je possède un disque à 42 trous. C’est parfait. Pour arriver à 42, je multiplie 7 par 6. Ce qui veut dire que je dois aussi multiplier 1 par 6 et j’arrive à :

x=1+\frac{1}{7}=1+\frac{6}{42}

on ferra donc 1 tour entier de manivelle + 6 espaces sur le disque de 42 trous.

Je monte donc le disque qui a 42 trous, je règle le pointeau de la manivelle sur la rangée de 42. Je place ensuite mon alidade contre le pointeau et je compte 6 espaces ou 6 trous, en sachant que le trou ou je me trouve est le trou 0, et je règle l’autre partie de l’alidade juste après cet intervalle en bloquant l’alidade. Pour l’usinage de chaque dent, je devrai faire 1 tour de manivelle, plus l’espace que j’ai entre mon alidade. Après chaque déplacement, je reviendrai appuyer l’alidade contre le pointeau de la manivelle. Vous pouvez voir tous cela (sans l’usinage) dans la vidéo suivante.

En faisant cette manipulation 35 fois, j’aurai au final fait 40 tours entiers de manivelle, donc un tour de broche.

Calcul avec un angle

Je dois fraiser ou percer deux trous selon un angle de 15°. Ce sera donc la formule :

x=\frac{K*\alpha}{360}=\frac{40*15}{360}=\frac{600}{360}=\frac{5}{3}

et

x=q+\frac{a-q*b}{b}=1+\frac{5-1*3}{3}=1+\frac{2}{3}=1+\frac{18}{27}

En prenant le disque de 27 trous, on fera donc avec la manivelle, 1 tour + 18 espaces et on aura réalisé un angle de 15 degrés.

Attention toutefois avec les angles qui ne sont pas des chiffres rond. Il faudra mettre l’angle avec la partie décimale, en fraction (comme je le montre ici, dans le tuto sur les fractions) et si c’est un angle en degrés, minutes, il faudra tout mettre en minutes et y compris les 360. Si c’est avec des secondes, on convertira le tout en secondes ainsi que les 360.

Conclusion

En finalité, c’est le truc qui reste la bête noir de tout apprenti (dont j’ai fait partie) et qui parait insurmontable. Cela reste juste de la manipulation de fraction (des maths oui, oui), mais ça vaut la peine de s’y plonger, car c’est fou ce que l’on peut faire avec un diviseur… J’ai ébauché un tuto sur les fractions et manipulation de celles-ci, ici, et je vous mets en lien ici, un outil qui vous permettra de réduire vos fractions sans vous prendre la tête.

J’espère avoir aidé bon nombre d’entre vous dans l’utilisation du diviseur. N’hésitez pas à laisser vos commentaires en dessous.

A bientôt

PAM

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Le tournage entre pointes

Le tournage entre pointes consiste à usiner ou rectifier une pièce qui est serrée entre une pointe dite « fixe » qui tourne avec la broche et une pointe dite « tournante », qui est placée dans la contre poupée et qui est entrainée par la pièce. Pour empêcher la pièce de glisser sur les pointes, on utilise un plateau qui entraine le toc et la pièce.

Présentation
Montage d'une pièce entre pointes avec le plateau et le toc.

Cette opération est principalement utilisée pour du rectifiage qui nécessite une concentricité quasi parfaite d’un bout à l’autre de la pièce et ce, même après retournement. On peut aussi l’utiliser pour tourner des pièces parfaitement concentriques. Je l’utilise aussi pour des pièces que je ne peux pas serrer dans un mandrin, du fait de leur géométrie. C’est ce dernier cas de figure que j’utilise dans la vidéo ci-dessous.

Comme indiqué précédemment, on utilise donc :

  • Un plateau avec doigt, tournant avec la broche du tour
Plateau tournant avec doigt. Pour le le tournage entre pointes
Plateau tournant
  • Un toc entrainant la pièce (celui de la photo est un toc maison, dont vous pourrez trouver le dossier technique en téléchargement dans quelques jours.
Toc d'entrainement. Pour le le tournage entre pointes
Toc
  • Une pointe fixe (celle de gauche) placée dans la broche du tour et une pointe tournante (celle de droite) placée dans la contre poupée.
Pointe fixe et pointes tournante. Pour le le tournage entre pointes
Pointes
Méthode

Avant de pouvoir usiner la pièce, il est nécessaire d’y faire un centrage des deux côtés à l’aide d’une mèche à centrer. Petit rappel concernant la mèche à centrer. Il faut impérativement forer le trou jusqu`au cône de 60° et y compris une partie de celui-ci (cône qui se termine sur le corps de la mèche) voir photo ci-après, sinon les pointes ne toucheront pas correctement la pièce.

Schéma de centrage sur une mèche à centrer.

Une fois cela réalisé, placez le toc d’un côté de la pièce et serrez le. Réglez le doigt afin qu’il entraine le toc, mettez en contact le doigt et le toc (ceci pour éviter un choc lorsque le doigt se mettra en mouvement) et enclenchez le tour. Vous pouvez dès lors usiner la pièce. Vous pouvez à tout moment retourner la pièce pour usiner l’autre côté sans que cela ne pose de problème de concentricité. N’oubliez pas de lubrifier la pointe tournante afin de la préserver d’un grippage.

Le toc, une fois serré sur une portée ronde, peut avoir tendance à glisser si la force d’usinage est trop grande. Il faut donc adapter ses passes et la vitesse d’avance en conséquence.

En usinage d’ébauche, il est préférable d’ébaucher tout ce que l’on peut en mandrin ou en pince et ensuite seulement réaliser la finition entre pointe. Exactement comme si vous ébauchiez une pièce à tremper et que vous faisiez le rectifiage après trempe, entre pointes.

Réalisation

Je vous mets ci-après un petit montage (vidéo et photo) de l’usinage de la pièce que j’ai réalisé entre pointes.

Pour information cette pièce est un outillage que j’ai fait pour ma presse à balancier. Malgré certaines contraintes de forme tolérancées, j’aurais très bien pu l’usiner en la serrant au départ sur un mandrin 4 morts indépendants. Ceci dit, tout le monde ne possède pas ce genre de mandrin et cette solution s’avère être bien pratique. Le mieux encore aurait été de partir d’une barre ronde, mais je n’en avais pas en stock. Pendant l’usinage de cette pièce, je me suis rendu compte d’une chose. Une fois l’ébauche réalisée sur un côté, j’aurais dû faire le reste de l’ébauche en mandrin puis revenir au tournage entre pointes pour la finition. C’est quand même allé, mais j’ai pas mal galéré.

Ce qu’il faut retenir de ce mode d’entrainement. Cela permet de travailler sur toute la longueur de la pièce, en gardant une concentricité parfaite. Par contre ce système ne permet pas d’entrainement avec de gros efforts, on l’utilisera prioritairement pour les passes de finition.

Voilà c’est à peu près tout ce que j’avais à présenter sur le tournage entre pointes. N’hésitez pas à laisser vos commentaires et/ou question en dessous. J’y répondrai dès que possible.

A bientôt

PAM

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