Pendant Usinage CNCIl est donc nécessaire d'assurer non seulement la précision dimensionnelle de la surface usinée elle-même, mais aussi la précision de positionnement entre les différentes surfaces usinées. Le choix judicieux des repères de positionnement joue un rôle essentiel dans le maintien de cette précision et dans l'agencement correct du résultat d'usinage.
Qu'est-ce qu'un datum ?
Les éléments géométriques d'une pièce, tels que les points, les lignes et les surfaces, présentent des relations dimensionnelles et spatiales spécifiques. Lors de la conception et de l'usinage d'une pièce, certains points, lignes ou surfaces servent souvent à déterminer les relations géométriques d'autres éléments. Ces points, lignes ou surfaces de référence sont appelés datums.
Types de systèmes de référence
Selon leurs fonctions, les données géodésiques peuvent généralement être divisées en deux catégories :
- Références de conception
- Données de processus
1. Référence de conception
Une donnée de conception est la donnée de référence spécifiée sur le dessin technique d'une pièce.
Lors de la conception d'une pièce, les points, lignes ou surfaces servant de référence pour déterminer la position des autres éléments géométriques sont appelés références de conception. Ces références sont définies par les concepteurs en fonction des exigences d'assemblage et permettent d'établir les relations dimensionnelles et spatiales entre les éléments géométriques.
Sur les dessins de pièces, les dimensions et les tolérances de position sont spécifiées par rapport à ces références de conception.
Par exemple :
- Les surfaces A et B peuvent servir de références de conception mutuelles.
- L'axe d'une surface cylindrique extérieure de Ø30 mm peut utiliser l'axe d'une surface cylindrique extérieure de Ø50 mm comme référence de conception.
- Dans un autre cas, la ligne D située sous le plan C peut servir de référence de conception.
Dans les dessins techniques, il n'y a généralement qu'une seule référence de conception dans une direction donnée.
2. Données de processus
Une donnée de procédé est une donnée utilisée lors des opérations de fabrication. Selon leurs applications, les données de procédé peuvent être divisées en :
- Données opérationnelles
- Localisation des points de référence
- données de mesure
- données d'assemblage
Données d'opération
La référence d'opération est la référence utilisée dans un dessin d'opération pour spécifier les dimensions, la géométrie et les relations spatiales des surfaces usinées lors de cette opération. Dans la mesure du possible, la référence d'opération doit coïncider avec la référence de conception.
Données de mesure
Une donnée de mesure est la référence utilisée pour mesurer les dimensions et les relations de position des surfaces usinées sur une pièce.
Date d'assemblage
Une référence d'assemblage est la base utilisée lors de l'assemblage pour déterminer la position relative d'un composant ou d'un sous-ensemble au sein d'un produit. Par exemple, lors de l'assemblage d'engrenages, l'alésage et la face d'extrémité de l'engrenage peuvent respectivement servir de références d'assemblage radiale et axiale.
Localisation des données
Un repère de positionnement est un repère utilisé pour positionner la pièce à usiner pendant l'usinage.
Le point ou la ligne utilisé(e) comme référence de localisation est toujours réalisé(e) à travers une surface réelle, appelée surface de référence.
- Lorsqu'une pièce est positionnée à l'aide d'un plan, ce plan sert de surface de référence pour le positionnement.
- Lorsqu'un positionnement est réalisé à l'aide d'une surface cylindrique ou conique, l'axe de cette surface sert de référence. En revanche, la surface elle-même sert de surface de référence.
Par exemple, lorsque des composants de type arbre sont positionnés à l'aide de deux trous centraux, les surfaces coniques intérieures des trous centraux servent de surfaces de référence de positionnement lors de l'usinage des sections cylindriques extérieures.
Les données de localisation sont divisées en plusieurs catégories :
- Données approximatives
- Données finales
Lors de l'usinage initial, seules les surfaces brutes non usinées peuvent servir de repères de positionnement. Ces repères sont appelés repères d'ébauche. Lors des opérations suivantes, les surfaces préalablement usinées peuvent être utilisées pour le positionnement. Celles-ci sont appelées repères de finition.
Sélection des références de finition
Dans la planification des processus, le choix judicieux des points de référence est essentiel pour garantir la précision d'usinage et organiser correctement les opérations d'usinage.
En règle générale, les données de finition sont d'abord sélectionnées en fonction des exigences d'usinage. Le processus est ensuite déterminé à rebours afin d'identifier les surfaces qui serviront de données d'ébauche pour l'usinage des données de finition requises.
Le choix des références de finition doit faciliter la précision d'usinage tout en garantissant une mise en place simple et fiable. Les principes suivants sont généralement appliqués.
Coïncidence de données
Le principe de coïncidence des données de référence signifie que la donnée de localisation sélectionnée doit coïncider autant que possible avec la donnée de conception, évitant ainsi les erreurs de positionnement dues à une inadéquation des données de référence.
Par exemple, supposons que les dimensions de conception soient :
- ( A ± Ta/2 )
- ( B ± Tb/2 )
Les surfaces P et N ont déjà été usinées et inspectées.
Lors du fraisage du plan M en utilisant la méthode d'ajustement, deux schémas peuvent être adoptés pour garantir la dimension de conception ( B ±Tb/2 ) :
- Utilisation de la surface de référence de conception N comme référence de localisation principale
- En utilisant la surface inférieure P comme référence de localisation principale
Si le système de référence de localisation ne coïncide pas avec le système de référence de conception, des erreurs de positionnement dues à une inadéquation des systèmes de référence se produiront.
Système de référence unifié
Le principe de référence unifiée signifie que la même référence de localisation doit être utilisée autant que possible pour différentes opérations d'usinage.
Cela minimise les erreurs de configuration dues aux changements de références, contribue à garantir la précision du positionnement entre les surfaces et réduit la complexité de la conception des dispositifs de fixation.
Par exemple :
- Composants de l'arbre sont généralement positionnés à l'aide de deux trous centraux dans la plupart des opérations.
- Les composants du boîtier sont souvent positionnés à l'aide d'une surface et de deux trous.
En pratique, le principe de coïncidence des données de référence et le principe de données de référence unifiées ne peuvent pas toujours être satisfaits simultanément, et des compromis peuvent être nécessaires en fonction des conditions de fabrication réelles.
Données autoréférentielles
Dans certaines opérations de finition où la surépaisseur d'usinage doit être faible et uniforme, la surface usinée elle-même peut être utilisée comme référence de positionnement.
La précision de positionnement de cette surface par rapport aux autres surfaces est assurée par les opérations précédentes, tandis que l'opération actuelle améliore principalement la finition de surface et la précision dimensionnelle.
Les exemples typiques incluent :
- alésage flottant
- brocher
- Rectification sans centre
- Taraudage à l'aide de tarauds ou de filières
Dans ces procédés, la surface préalablement usinée sert elle-même de référence de positionnement.
Référence mutuelle et usinage répété
Lorsqu'une tolérance d'usinage uniforme ou une précision de positionnement élevée entre deux surfaces est requise, les deux surfaces peuvent servir alternativement de références l'une pour l'autre lors d'opérations d'usinage répétées.
Par exemple, dans la broche d'un tour :
- Le tourillon du palier et l'alésage conique nécessitent une coaxialité et une précision d'usinage très élevées.
- Le tourillon peut d'abord être rectifié en utilisant l'alésage conique comme référence.
- L'alésage conique peut alors être rectifié en utilisant le tourillon comme référence.
Grâce à un usinage répété, la précision requise peut être atteinte.
Un autre exemple est celui des engrenages trempés avec précision :
Du fait de la faible épaisseur de la couche durcie, la surépaisseur de rectification doit rester réduite et uniforme.
- La surface de la dent peut d'abord servir de référence pour rectifier l'alésage.
- L'alésage peut alors servir de référence pour rectifier la surface de la dent.
Cela garantit une tolérance de rectification uniforme et une précision de positionnement élevée par rapport aux références d'assemblage.
Sélection des références approximatives
Le choix des données de référence approximatives doit :
- Assurer les relations de position entre les surfaces usinées et non usinées
- Répartir raisonnablement l'indemnité d'usinage
- Fournir des données de finition appropriées pour les opérations ultérieures
Les principes suivants sont généralement appliqués.
(1) Garantir la cohérence des relations de position entre les surfaces usinées et non usinées. Dans ce cas, les surfaces non usinées doivent servir de références approximatives. S'il existe plusieurs surfaces non usinées, il convient de sélectionner celle dont la précision de position par rapport à la surface usinée est la plus exigeante.
(2) Assurez-vous d'une surépaisseur d'usinage suffisante sur toutes les surfaces usinées. La surface présentant la plus petite surépaisseur d'usinage doit généralement être choisie comme référence d'ébauche.
(3) Garantir une surépaisseur d'usinage uniforme sur les surfaces importantes. Ces surfaces peuvent être choisies comme références approximatives. Par exemple, les glissières des machines-outils nécessitent :
- Haute dureté
- résistance à l'usure uniforme
- structure matérielle uniforme
Par conséquent, la surépaisseur d'usinage enlevée de la surface du guide doit être faible et uniforme.
En choisissant la surface du guidage elle-même comme référence grossière, les pieds du banc de la machine peuvent d'abord être usinés, et les surfaces usinées des pieds du banc peuvent ensuite être utilisées pour positionner la pièce à usiner pour l'usinage du guidage, assurant ainsi un enlèvement de matière uniforme.
(4) Assurer un positionnement stable et un serrage fiable. La surface choisie comme référence grossière doit être aussi plane et lisse que possible, tout en évitant :
- Éclat de forgeage
- Marques de coulée
- Autres défauts de surface
Elle doit également présenter une surface suffisante pour assurer un positionnement stable.
(5) Évitez l'utilisation répétée de références brutes. Étant donné que les références brutes sont des surfaces brutes non usinées, leur précision dimensionnelle et leur état de surface sont relativement médiocres.
Si la même référence approximative est utilisée de manière répétée dans la même direction, la position relative entre la pièce, la machine-outil et l'outil de coupe ne peut être garantie lors de chaque réglage, ce qui entraîne des erreurs d'usinage importantes.
