Cales et Montages : Types, Composants, Avantages et Applications

Cales et Montages

Les cales et montages sont des dispositifs qui augmentent le taux de production de pièces identiques tout en réduisant l'effort humain nécessaire. Il a déjà été souligné qu'un tour à poupée mobile est un outil machine approprié pour produire des pièces individuelles de formes et tailles différentes, mais pour produire des articles similaires en grande quantité, son utilisation ne serait pas économique.

En revanche, un tour à tourelle peut être facilement adapté au travail de répétition grâce à son dispositif multi-outils et à l'utilisation de butées transversales, ce qui augmente le taux de production.

Cependant, tout type d'objet ne peut pas être usiné sur un tour à tourelle et peut nécessiter l'utilisation de perceuses, fraiseuses, raboteuses et rectifieuses, etc. Si de tels objets doivent être produits en formes et tailles identiques à grande échelle, des dispositifs appropriés doivent être utilisés pour le maintien et le positionnement afin que le travail de répétition puisse être effectué. Ces dispositifs sont les cales et montages.

Qu'est-ce qu'une Cale ?

Une cale peut être définie comme un dispositif qui maintient et positionne une pièce et guide et contrôle un ou plusieurs outils de coupe. Le maintien de la pièce et le guidage de l'outil sont tels qu'ils sont positionnés dans des positions vraies l'un par rapport à l'autre.

Dans sa construction, une cale comprend une plaque, une structure ou une boîte en métal ou, dans certains cas, en non-métal, dotée de dispositions pour manipuler les composants dans des positions identiques les uns après les autres, puis guider l'outil dans les positions correctes sur la pièce conformément au dessin, à la spécification ou à la disposition d'opération.

Qu'est-ce qu'un Montage ?

Un montage est un dispositif qui maintient et positionne une pièce pendant une inspection ou une opération de fabrication. Le montage ne guide pas l'outil.

Dans sa construction, le montage comprend un dispositif de maintien de pièce standard ou spécialement conçu, qui est serré sur la table de la machine pour maintenir la pièce en position. Les outils sont réglés aux positions requises sur la pièce à l'aide de gabarits ou par ajustement manuel.

Les éléments principaux des cales et montages

Les éléments principaux sont :

• Corps : C'est une structure de type plaque, boîte ou cadre dans laquelle les composants à usiner sont positionnés. Il doit être robuste et rigide.
• Éléments de positionnement : Ces éléments positionnent la pièce dans une position appropriée par rapport à l'outil de coupe.
• Éléments de serrage : Ces éléments maintiennent fermement la pièce dans la position positionnée.
• Éléments de guidage et de réglage : Ces éléments guident l'outil de coupe dans le cas d'une cale et aident au bon positionnement de l'outil dans le cas d'un montage.
• Éléments de positionnement du dispositif : Ces éléments incluent différents types de dispositifs de fixation, utilisés pour sécuriser la cale ou le montage sur la machine à la position appropriée.
• Éléments d'indexage : Ils ne sont pas toujours fournis. Mais de nombreuses pièces peuvent devoir être indexées à différentes positions pour effectuer des opérations d'usinage sur différentes surfaces ou emplacements. Dans de tels cas, ces éléments devront être incorporés dans la cale ou le montage.

Types de Cales et Montages

Types de Cales

Voici les sept types différents de cales :

1. Cale gabarit
2. Cale plaque
3. Cale en U
4. Cale de diamètre
5. Cale à feuille
6. Cale annulaire
7. Cale boîte

Cale Gabarit

La cale gabarit est la plus simple de tous les types. Une plaque percée de trous aux positions désirées sert de gabarit, fixée sur le composant à percer. Le foret est guidé à travers ces trous du gabarit et les trous requis sont percés sur la pièce aux mêmes positions relatives qu sur le gabarit.

Cale Plaque

Une cale plaque est une amélioration de la cale gabarit en incorporant des douilles de forage sur le gabarit. La cale plaque est utilisée pour percer des trous sur de grandes pièces en maintenant un espacement précis entre eux.

Cale en U

La cale en U est illustrée dans la figure. C'est un type simple de cale ayant une section transversale en forme de U. Le composant est ajusté dans le canal et est positionné et serré en tournant le bouton moleté. L'outil est guidé à travers la douille de forage.

Cale de Diamètre

La cale de diamètre est montrée dans la figure. Elle est utilisée pour percer des trous radiaux sur une pièce cylindrique ou sphérique. La pièce est placée sur le V-bloc fixe puis serrée par la plaque de serrage qui positionne également la pièce. L'outil est guidé à travers la douille de forage placée radialement par rapport à la pièce.

Cale à Feuille

La cale à feuille est illustrée dans la figure ci-dessus. Elle possède une feuille ou une plaque articulée sur le corps et la feuille peut être ouverte ou fermée sur la pièce pour le chargement ou le déchargement. La pièce est positionnée par des boutons et serrée par des vis de pression. La douille de forage guide l'outil.

Cale Annulaire

La cale annulaire est montrée dans la figure ci-dessus. Elle est utilisée pour percer des trous sur des pièces à brides circulaires. La pièce est solidement serrée sur le corps de forage et les trous sont percés en guidant l'outil à travers les douilles de forage.

Cale Boîte

La cale boîte est illustrée dans la figure ci-dessus. Elle est de construction en forme de boîte dans laquelle le composant est positionné par des boutons. La pièce est serrée en tournant la came de serrage qui la positionne également. La douille de forage guide l'outil. Les cales boîtes sont généralement utilisées pour percer un certain nombre de trous sur un composant sous différents angles.

Types de Montages

Voici les 10 types différents de montages :

1. Montages de tournage
2. Montages de fraisage
3. Montages de brochage
4. Montages de rectification
5. Montages d'alésage
6. Montages d'indexage
7. Montages de taraudage
8. Montages duplex
9. Montages de soudage
10. Montages d'assemblage

Les montages sont généralement nommés d'après le type d'opération d'usinage pour laquelle ils sont conçus et employés.

Montages de Tournage

Il est assez facile de maintenir des pièces régulières sur des tours dans des dispositifs de maintien standards comme des mandrins, entre pointes et sur des plateaux. Mais les composants de forme irrégulière posent de grandes difficultés pour les maintenir correctement.

Des pièces de forme simple peuvent être maintenues dans un mandrin, par exemple par un réglage approprié des mors d'un mandrin à quatre mors ou en utilisant des mors tendres formés. Cependant, les pièces de forme complexe doivent nécessairement être maintenues en position à l'aide de montages de tournage. Ces montages sont normalement montés sur le nez de la broche de la machine ou sur un plateau et maintiennent les pièces.

Chaque fois que nécessaire, le montage peut devoir être pourvu d'un contrepoids pour équilibrer le montage déséquilibré. Ces montages doivent être soigneusement conçus, être suffisamment rigides, avec un porte-à-faux minimal, doivent serrer les pièces très fermement, ne doivent pas comporter de projections dangereuses pour l'opérateur ou l'outil, et doivent pouvoir fournir un support approprié aux sections minces et faibles des pièces pendant l'opération.

Montages de Fraisage

Ces montages sont utilisés sur fraiseuses pour effectuer différentes opérations de fraisage sur les pièces. Le montage est correctement positionné sur la table de la machine et fixé en position au moyen de boulons et d'écrous.

La table est déplacée et réglée dans la position appropriée par rapport à la fraise. Les pièces sont positionnées sur la base du montage et serrées avant de commencer l'opération.

Puisque les forces de coupe impliquées sont assez élevées et intermittentes, les éléments de serrage doivent être robustes. Le positionnement correct du montage sur la table de la machine est généralement réalisé à l'aide de deux tenons fournis sous la base du montage. Ces tenons entrent dans une rainure en T de la table pour fournir le positionnement requis. La base du montage peut alors être fixée à la table au moyen de boulons en T et d'écrous.

Montages de Brochage

Ces montages sont utilisés sur différents types de machines à brocher pour positionner, maintenir et supporter les pièces pendant les opérations, telles que le brochage de rainures de clavette, le brochage de trous, etc. L'utilisation d'une plaque de serrage comme montage pour le brochage interne par traction.

Montage de Rectification

Plusieurs formes différentes de montages sont utilisées sur les rectifieuses pour positionner, maintenir et supporter les pièces pendant les opérations. Ces montages peuvent être des dispositifs de maintien standards, tels que mandrins, mandrins à mors formés, mandrins magnétiques, etc.

Par exemple, une rectifieuse plane à table rotative aura normalement un montage rotatif fixé à sa table. De même, un montage simple ou à fil peut être fourni sur une rectifieuse plane à table alternative. Un dispositif d'affûtage de foret est un exemple flagrant de montage standard utilisé pour l'affûtage de la géométrie du foret.

Quel que soit le type de montage conçu pour l'opération de rectification, il doit comporter des dispositions pour l'alimentation et l'évacuation du liquide de refroidissement, le montage de dresseurs de meule et doit être correctement équilibré, s'il s'agit d'un montage rotatif.

Montage d'Alésage

L'opération peut être effectuée de l'une des deux manières suivantes :

• En maintenant la barre d'alésage (outil) fixe et en avançant la pièce à aléser sur la barre.
• En maintenant la pièce fixe et en avançant la barre d'alésage rotative dans la pièce.

Par conséquent, le montage d'alésage est réalisé selon deux conceptions courantes.

L'un de ces modèles incorpore le principe d'une cale de forage, et dans ce cas, la barre d'alésage (outil) est guidée à travers une douille pilote. Un tel montage est aussi souvent appelé cale d'alésage. L'autre conception facilite le maintien de la pièce en position correcte par rapport à la barre d'alésage.

Bien que ce montage incorpore presque tous les principes communs de conception de cales et montages, leur construction n'a pas besoin d'être aussi robuste que celle des montages de fraisage, car ils n'ont jamais à supporter des charges de coupe aussi lourdes que celles impliquées dans les opérations de fraisage.

Montage d'Indexage

Plusieurs composants nécessitent un usinage sur différentes surfaces de telle sorte que leurs surfaces ou formes usinées soient régulièrement espacées.

De tels composants doivent être indexés autant de fois que le nombre de surfaces à usiner. Évidemment, les dispositifs de maintien (cales ou montages) utilisés sont conçus pour comporter un mécanisme d'indexage approprié. Un montage portant un tel dispositif est appelé montage d'indexage.

Montage de Taraudage

Le montage de taraudage est spécialement conçu pour positionner et maintenir fermement des pièces identiques pour couper des filets internes dans des trous percés. Les composants de forme irrégulière et déséquilibrés auront toujours besoin de tels montages, en particulier lorsque l'opération de taraudage doit être effectuée répétitivement à grande échelle sur de tels composants.

Montages Duplex

C'est le nom donné au montage qui maintient deux composants similaires simultanément et facilite l'usinage simultané de ces composants à deux stations distinctes. Pendant qu'une pièce est usinée à une station.

Les deux opérations selon les besoins peuvent être similaires ou différentes. Une fois l'usinage aux deux stations terminé, le montage est indexé de 180 degrés de sorte que la première pièce passe à la deuxième station pour la deuxième opération et la pièce finie à la première station.

La pièce finie est ensuite déchargée ici, remplacée par une nouvelle pièce et la première opération est effectuée sur elle. Le cycle se répète, ce qui permet la production en série de composants à une vitesse assez élevée.

Montages de Soudage

Les montages de soudage sont soigneusement conçus pour maintenir et supporter les divers composants à souder dans des positions appropriées et prévenir les distorsions dans les structures soudées. Pour cela, les éléments de positionnement doivent être soignés, le serrage doit être léger mais ferme, le placement des éléments de serrage doit être hors de la zone de soudage. Le montage doit être assez stable et rigide pour résister aux contraintes de soudage.

Dans de nombreux cas, une pratique préférée et couramment utilisée consiste à souder par points la structure en la maintenant dans une cale de soudage, puis à la transférer dans un montage de maintien pour le soudage complet. Cela aide à réduire considérablement les risques de distorsion et le montage est soumis à moins de contraintes.

Montage d'Assemblage

La fonction de ces montages est de maintenir différents composants ensemble dans leur position relative appropriée au moment de les assembler. Par exemple, deux ou plusieurs plaques d'acier peuvent être maintenues ensemble en positions relatives et rivetées.

Ces montages, qui sont utilisés pour maintenir les composants pour effectuer des opérations mécaniques, sont connus sous le nom de montages d'assemblage mécanique. En revanche, il existe d'autres types de montages où les composants sont maintenus pour l'assemblage, tels que les montages de soudage qui sont aussi des montages d'assemblage, mais pour l'assemblage à chaud.

Différence entre Cales et Montages

Voici les différences fondamentales entre un montage et une cale :

1. Un montage maintient et positionne la pièce mais ne guide pas l'outil, alors qu'une cale maintient, positionne et guide également l'outil.
2. Les montages sont plus lourds dans leur construction et sont boulonnés rigidement sur la table de la machine, alors que les cales sont plus légères pour une manipulation plus rapide et le serrage sur la table est souvent inutile.
3. Les montages sont employés pour maintenir le travail en fraisage, rectification, raboutage ou tournage, alors que les cales sont utilisées pour maintenir le travail et guider l'outil, particulièrement en perçage, alésage ou taraudage.

Avantages de l'utilisation des cales et montages en production de masse

Les avantages suivants des cales et montages en production de masse sont :

1. Élimine le traçage, la mesure et autres méthodes de réglage avant l'usinage.
2. Augmente la précision d'usinage car la pièce est automatiquement positionnée et l'outil est guidé sans aucun ajustement manuel.
3. Permet la production de pièces identiques interchangeables. Cela facilite l'opération d'assemblage.
4. Augmente la capacité de production en permettant l'usinage de plusieurs pièces en une seule mise en place, et dans certains cas, plusieurs outils peuvent fonctionner simultanément. Le temps de manipulation est également grandement réduit grâce au positionnement et au réglage rapides. La vitesse, l'avance et la profondeur de coupe peuvent être augmentées grâce à la grande rigidité de serrage des cales et montages.
5. Réduit la main-d'œuvre et la fatigue de l'opérateur car les opérations de manipulation sont minimisées et simplifiées.
6. Permet à un opérateur semi-qualifié d'effectuer les opérations car le réglage de l'outil et de la pièce est mécanisé. Cela économise les coûts de main-d'œuvre.
7. Réduit les dépenses de contrôle qualité des produits finis.
8. Réduit le coût global d'usinage en automatisant totalement ou partiellement les processus.

Applications des Cales et Montages

Applications des cales :

• Perçage
• Alésage
• Taraudage

Applications des montages :

• Fraisage
• Rectification
• Raboutage
• Tournage
• Façonnage

Conclusion

Nous espérons avoir clarifié tous vos doutes sur les Cales et Montages. Si vous avez encore des questions, vous pouvez nous contacter ou poser vos questions dans les commentaires.

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