Tournage d'un Ø30 h7 : la bague-calibre refuse une pièce mesurée conforme
Dans un atelier d'usinage, un arbre de sortie en C45 (Ø30 h7, tolérance 0/−21 µm, longueur 250 mm) doit être tourné entre pointes sur un tour à commande numérique dont la broche est limitée à 2 500 tr/min. Le brut est un rond étiré de Ø34 mm. La gamme prévoit une ébauche à Vc = 180 m/min, f = 0,25 mm/tr, ap = 1,7 mm, puis une finition à Vc = 220 m/min, f = 0,08 mm/tr, ap = 0,3 mm. Le contrôleur mesure chaque pièce au micromètre à 29,985 mm et la déclare conforme. Pourtant, au contrôle final, la bague-calibre « passe » ne franchit pas l'arbre sur environ une pièce sur trois. L'opérateur a changé les plaquettes, vérifié le programme et relevé une température d'atelier de 30 °C. Il envisage d'ajouter une passe de correction de 0,05 mm.
1. Calculer les vitesses de broche et les temps de coupe d'ébauche et de finition. La machine est-elle capable de tenir les paramètres de la gamme ?
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Ébauche : n = 1 000×180/(π×34) = 1 685 tr/min ; temps = (250 + 3)/(0,25×1 685) = 253/421 = 0,60 min. Finition : n = 1 000×220/(π×30) = 2 334 tr/min ≤ 2 500 tr/min ✔ ; temps = 253/(0,08×2 334) = 253/187 = 1,35 min. Total ≈ 1,95 min de coupe par pièce, hors changement d'outil et mesure. La machine tient la Vc de finition, mais avec peu de réserve : si la broche était limitée à 2 000 tr/min, la vitesse de coupe réelle tomberait à 188 m/min, ce qui allongerait le temps et risquerait de dégrader l'état de surface (arête rapportée sur acier doux). La gamme est cohérente en profondeur : 1,7 + 0,3 = 2,0 mm radial, soit exactement le passage Ø34 → Ø30.
2. La cote mesurée est-elle dans la tolérance ? Expliquer alors pourquoi la bague-calibre refuse la pièce. Quel rôle joue la température de l'atelier ?
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Cote : limites h7 = 29,979 / 30,000 mm. 29,985 mm est bien dans la tolérance : le refus vient de la forme, pas de la taille. Explication : le micromètre est un instrument à deux points. Sur un défaut à trois lobes (ovalisation impaire), il mesure toujours la même distance entre flancs opposés, alors que les lobes dépassent le diamètre maximal. La bague-calibre « passe » contrôle l'enveloppe au maximum de matière : elle bute sur les lobes sans que la cote locale soit hors tolérance. Origines typiques : broche usée, serrage excessif, pièce peu rigide (L/d = 8,3). Température : à 30 °C, la pièce mesure environ 0,0035 mm de plus qu'à 20 °C ; corrigée, la cote devient 29,9815 mm - encore conforme, mais la marge sur la limite basse fond. Contrôle : comparateur sur cales en V à 120° ou banc de circularité, plus contrôle du faux-rond de broche.
3. Évaluer la passe de correction de 0,05 mm proposée par l'opérateur et proposer une démarche corrective.
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Évaluation : en retirant 0,05 mm, la cote locale tomberait à 29,935 mm, très en dessous de la limite basse 29,979 mm : la pièce serait définitivement rebutée. Le défaut n'étant pas dimensionnel mais géométrique, enlever de la matière ne corrige rien, il ne fait que consommer la tolérance. Démarche corrective : réduire la pression de serrage, soutenir la pièce à la lunette puisque L/d = 250/30 = 8,3, vérifier le jeu et le faux-rond de broche (< 5 µm), contrôler l'affûtage et le montage de la plaquette de finition, maintenir un arrosage abondant pour limiter les déformations thermiques. Règle de contrôle : ne jamais valider une cote fonctionnelle h7 au seul micromètre ; lui adjoindre systématiquement la bague-calibre et un contrôle de forme sur les pièces critiques. Et toujours ramener les mesures à 20 °C.