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Cours
Responsable(s) Victor Songmene

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École de technologie supérieure
Département de génie mécanique
Responsable(s) de cours : Victor Songmene


PLAN DE COURS

Automne 2018
MEC781 : Méthodes d'usinage avancées (3 crédits)



Préalables
Programme(s) : 7684
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MEC300    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 25,0 % 75,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
L’objectif général de cours est d’approfondir le procédé de mise en forme par enlèvement de matière.

À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure : d’analyser la fabrication par usinage des produits et établir le dossier de fabrication (sélection de machine-outil, gamme d’usinage, sélection des outils et paramètres de coupe); d’établir les relations existants entre les conditions d’usinage, l’usure et la vie des outils de coupe; de comprendre la mécanique de coupe et prescrire des moyens pour améliorer la performance du procédé et la qualité des pièces produites; d’écrire les phénomènes engendrant les déformations des pièces et les vibrations de la machine-outil; de prescrire des moyens et stratégies d’usinage réduisant les vibrations des machines et améliorant la qualité des pièces; d’établir, décrire ou comparer l’usinabilité des matériaux courants : usure, vie utile des outils, fini de surface, qualité des pièces, forces et énergies de coupe, formation des copeaux, formation des bavures; de programmer des trajectoires d’outils avec un logiciel de FAO adapté à l’usinage à grande vitesse; d’optimiser les conditions de coupe : améliorer la qualité des pièces, la performance des machines ou la productivité tout en réduisant les effluents (bruit, aérosols et particules).

Mécanique de la coupe. Modélisation de la coupe et des performances d’usinage. Machines-outils et outillage pour l’usinage. Usinage à haute vitesse. Usinabilité des matériaux courants et des matériaux aéronautiques. Déflection des outils pendant l'usinage, Comportement dynamique des machines. Phénomènes de déformations, vibrations. Lubrification. Aspects économiques et optimisation. Usinage des composites et des matériaux durs. Nouvelles techniques modernes d’usinage.

Séances de laboratoire portant sur l’analyse des efforts de coupe, les vibrations, la formation des copeaux, l’usinabilité des matériaux ou la programmation des trajectoires d’outils avec un logiciel de FAO adapté à l’usinage à grande vitesse.



Objectifs du cours

 

But du cours :

Le but de ce cours est de fournir aux étudiants les notions requises en  usinage haute performance. Le recours aux technologies de machines-outils à grande vitesse demande des connaissances particulières permettant leur exploitation dans un contexte de réduction des coûts de production. Un choix approprié de technologie en fonction des applications s’avère très important de même que l’analyse des paramètres de coupe en fonction des paramètres dynamiques d’un ensemble « machine montage outil de coupe » donné. Le cours vise donc l’apprentissage de l’ensemble des notions propres  à la technologie d’usinage à grande vitesse favorisant notamment les temps d’usinage et la durée de vie des outils.

 

Objectifs:

 

À la fin du cours, l’étudiant sera en mesure:

  • de faire un choix de machine-outil en fonction des applications,
  • d’analyser le comportement dynamique d’une machine-outil,
  • de maîtriser la mécanique de la coupe des matériaux métalliques,
  • de maîtriser le phénomène de déformations statiques et dynamiques en usinage,
  • de programmer des trajectoires d’outils avec un logiciel de FAO adapté à l’usinage à grande vitesse



Stratégies pédagogiques

 

  • exposés magistraux, incluant des exemples présentés en classe,
  • séances de travaux pratiques permettant la résolution d’exercices,
  • séances de laboratoire permettant de caractériser le comportement dynamique d’un outil de coupe,
  • devoirs permettant de mettre en application les notions vues en classe,
  • projet d’usinage à commande numérique permettant de mettre en application les techniques vues en classe,
  • un examen partiel et un examen final permettant à l’étudiant de prendre connaissance de ses progrès et de sa réussite.



Utilisation d’appareils électroniques

Sans objet.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 10:45 - 12:45 Travaux pratiques et laboratoire
Vendredi 08:45 - 12:15 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Walid Jomaa Activité de cours cc-Walid.Jomaa@etsmtl.ca A-2017
01 Oluwole Ayodeji Olufayo Activité de cours cc-Oluwole-Ayodeji.Olufayo@etsmtl.ca A-2112



Cours

Contenu du cours

Contenu du cours

 

Bloc 1.Introduction à l’usinage

  1. L’usinage : historique, avantages et inconvénients
  2. Mécanique de l’usinage (coupe orthogonale et coupe oblique et efforts de coupe)
  3. Formation de copeaux
  4. Défi de l’usinage et propriétés des matériaux
  5. Guide de design pour l’usinage

Bloc 2.Usure, durée de vie des outils et usinabilité des matériaux; et système de lubrification

  1. Les outils de coupe (matériaux, géométries)
  2. La lubrification (abondante, minimal, MQL)
  3.  Usinabilité des matériaux

Bloc 3.Usinage particulier/spécifique

  1. Micro-usinage et Usinage de précision
  2. Usinage de très haute précision
  3. Usinage de pièce optique
  4. Application à l’usinage des pièces optique

Bloc 4.Surveillance et contrôle de l’usinage

  1. Types de surveillance
  2. Capteurs et modes de surveillance
  3. Systèmes d’acquisition des données
  4. Contrôle des machines;

Bloc 5.Considération économique et optimisation de l’usinage

  1. La précision et son coût
  2. Modélisation des coûts d’usinage
  3.  Analyse économique
  4. Optimisation des conditions d’usinage

Examen intra – 19th Octobre 2018.

 

Bloc 6. Modélisation de l’usinage

  1. Modèles physique de génération des copeaux
  2. Modèles physique des efforts de coupe, température
  3. Torque et puissance des machine d’outils

Bloc 7.Intégrité de surface des pièces usiné et procédé de parachèvement ;

  1. Précision et de la qualité des pièces (fini, tolérances, contraintes résiduelles)
  2. Bavures et L’ébavurage des pièces

Bloc 8.Machines et outillage pour l’UGV

  1. Les machines (types, structures, moteurs, performance)
  2. Les porte-outils et les broches; équilibrage des outils.
  3. Vibrations (chatter, modélisation, fonctions de transfert, analyse modale et autre moyens de lutte contre la vibration)
  4. Déflection de l’outils
  5. Contraintes imposées par l’UGV

Bloc 9.Cas particuliers: -

  1. Usinage d’alliage léger / Usinage de superalliage
  2. Usinage de composite
  3. Usinage dur et rectification

Bloc 10.Nouvelles technologies d’usinage

  1. Usinage et industrie 4.0
  2. Usinage intelligent (contrôle adaptatif, suppression des vibrations, détection on des bris et de l’usure des outils).
  3. Usinage non-conventionnelle
  4. L’usinage hybride : assisté par cryogénie, plasma, laser, phase pâteuse, etc…

 




Laboratoires et travaux pratiques

Travaux pratiques & laboratoire : TP et Laboratoires portant sur l’analyse des efforts de coupe, les vibrations, la formation des copeaux, l’usinabilité des matériaux.

 

  

A. Visionnement et discussions de différentes vidéos sur l'usinage

  • Incluant les procédés, outils, usinage, lubrification et formation des copeaux

Travail typique après visionnement.

  • Se mettre par groupe de 3 et discuter du visionnement en vue de produire un rapport résumant les vidéos visionnées et discutées,
  • Procédés, principes et limitations;
  • Inconvénients des procédés;
  • Analyse de procédés concurrents : principes, avantages et effets sur le matériau et la pièce;
  • Aspects santé/sécurité du procédé
  • Aspects économiques;
  • Propriétés des matériaux mis en jeu,
  • Stratégies nouvelles apprises à travers la vidéo
  • Vide technologique (Technological gaps) : Qu’est ce qui serait u le selon vous et qui n’est pas encore fait? Suggérer un test qui perme rait selon vous de recueillir des informations pour remplir ce vide.
  • Produire un rapport d’une dizaine de pages max et le remettre au début du prochain TP/Laboratoire; Ne pas oublier de faire une recherche bibliographique pour compléter le rapport.

 

B. Optimisation de l'usinage d'une pièce faisant intervenir plusieurs opérations d'usinagne et machines outils

  • Préparation de la gamme d’usinage détaillée (Machining sequence)
    • Choix des outils de coupe (exploration des catalogues de différents fabricants d’outils de coupe)
    • Choix des machines (exploration de la bibliothèque de DFMA)
    • Choix des conditions de coupe (exploration des catalogues de différents fabricants d’outils de coupe)
    • Choix de gabarits (choice of template)
    • Choix des opérations de coupe en fonction des spécifications du design
  • Analyse DFM :
    • Calcul du coût et temps d’usinage
    • Analyse de sensibilité au choix de l’outil de coupe et machines-outils

 

C. Analyse de la stabilité de la coupe durant l'alésage de l'alliage d'aluminium 7075-T6

  • Opération d’alésage avec boring bar
  • Acquisition des signaux de vibration (et acoustique si possible)
  • Tester deux types d’inserts induisant différents types de mécanismes de formation de copeaux (continue et fragmenté)
  • Étudier l’effet de variation de longueur en porte-à-faux

D. Étude de la stabilité et distorsion en usinage à haute vitesse de l'alliage d'aluminium aéronautique 7050-T7451

  • Étudier l’effet de stratégies d’usinage sur la vibration et la distorsion des pièces minces
  • Acquisition de forces et signaux vibratoires
  • Mesure de distorsion
  • Développement et implémentation d’un modèle de forces mécanistiques en fraisage



Utilisation d'outils d'ingénierie

Sans objet.




Évaluation
Examen intra 40 %
Rapports des laboratoires 20 %
Examen final 40 %

 




Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Voir politique générale.




Absence à un examen
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Obligatoires : Notes de cours en format PDF fournies par les professeurs.




Ouvrages de références

 

  • Hassan El-Hofy., Fundamentals of machining Processes: conventional and non conventional processes, CRC Press- Taylor & Francis,  New York, 2007.
  • ALTINTAS, Y., Manufacturing  Automation, Cambridge, 2000.
  • TLUSTY, G., Manufacturing processes and equipment, New Jersey, Prentice Hall, 2000, 928p.
  • KING, Robert I., Handbook of high-speed machining technology, New York, Chapman and Hall, 1986, 471p
  • Sandvik Coromant, Technical Editorial Department, Modern Metal Cutting, A practical Handbook, Suisse, Sjöströms Text & Repro Sandviken, 1994.
  • CORDEBOIS J.P. et coll., Fabrication par usinage, Dunod, Paris, 2003 , 581p.

 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Sans objet.




Autres informations

Sans objet.