Assemblages - Hélices, surfaces hélicoïdaux et vis

Hélices, surfaces hélicoïdaux et vis

Hélices :

Un fil enroulé sur un cylindre apparaît en formant une courbe gauche (non contenue dans un plan).

Définitions :

Une feuille de papier rectangulaire dont on a tracé la diagonale fait apparaître, en s’enroulant sur un cylindre, cette diagonale suivant une courbe gauche analogue à la précédente mais plus régulière. Cette courbe est une hélice.

La pointe d'un outil, se déplaçant d'un mouvement uniforme, parallèlement à l'axe d'un cylindre animé d'un mouvement de rotation uniforme, trace sur ce cylindre une courbe qui est également une hélice. L’hélice circulaire est la courbe gauche décrite sur un cylindre de révolution par un point animé en même temps de deux mouvements uniformes:

• Un mouvement de rotation autour de l'axe du cylindre ;
  
• Un mouvement de translation parallèlement à l'axe de cylindre.

Le pas est la distance constante qui sépare deux points consécutifs de la courbe situés sur une même génératrice.

Une spire est un arc d’hélice limité à deux points situés sur une même génératrice.

Le sens de l'hélice est la direction prise par la courbe (droite ou gauche) lorsqu'on la suit en montant.

Propriétés :

À chaque instant les distances parcourues en translation et rotation sont proportionnelles.

Deux hélices de même pas, sens, diamètre, peuvent coïncider et glisser l'une sur l'autre en tournant sur le cylindre générateur.

Tracé des projections de l'hélice :

En vue de dessus l'hélice se projette suivant une circonférence. 

En vue de front, elle donne une courbe que l'on ne peut tracer que par points. 

Ces points sont obtenus en divisant le pas et la circonférence de base du cylindre en parties égales (6, 8, 12), et en portant sur chaque génératrice obtenue, la fraction de pas correspondante. 

La demi-spire tracée sur la partie arrière du cylindre se projette en pointillés.

Le tracé de la courbe peut être amélioré par la détermination de quelques tangentes.

Surfaces hélicoïdales:

Une surface hélicoïdale et une surface engendrée par une droite qui se déplace en s'appuyant constamment sur une hélice.

• La droite passe par l'axe et lui est perpendiculaire (hélicoïde normal: vis à filet carré). 
• La droite passe par l'axe et fait avec lui un angle α constant (hélicoïde aigu: vis à filet triangulaire α=60°). 
• La droite est tangente à l’hélice et a une longueur donnée (hélicoïde développable: vis sans fin ou d'Archimède).

Vis:

La vis est une tige cylindrique (et peut aussi être conique) fabriquée d'une matière dure (métal), représentant un filet hélicoïdale, et a pour but de s'enfoncer en tournant dans des bois ou du métal, etc.

Définition :

On donne le nom de vis à un boulon dont l'écrou est une pièce massive, donc fixe (bâtis ou organes de machines). Dans le montage ou le serrage de la vis, c'est elle qui tourne, c'est ce qui la différencie du boulon

Classification :

Vis normales d'assemblage :  

Elles servent à réunir deux ou plusieurs pièces en les serrant entre leur propre tête est l'une d'elle qui joue le rôle d’écrou. Elles traversent donc librement les premières pièces (jeu indispensable) et se visse dans la dernière qui doit présenter un logement taraudé borgne ou non. L'extrémité est plate et chanfreinée à 120°. Il est inutile de fileter la vis jusqu'au bout, la longueur du filetage est identique à celle du boulon: Les têtes sont généralement larges et peuvent être freinées en rotation par une rondelle Grower ou une plaque arrêtoir. On distingue :

Les vis à métaux :

·   A tête prismatique (serrage avec une clé normale) :

ü  Tête hexagonale H ; 

ü  Tête carrée Q: NF E 22-311.

·   A tête de révolution (serrage au tournevis)  :

ü  Tête cylindrique normale C: NF E 27-112 ; 

ü  Tête cylindrique bombée CB: NF E 27-112 ;

ü  Tête cylindrique bombée large CBL: NF E 27-112  ; 

ü  Tête fraisée F/90 : NF E 27-113  ; 

ü  Tête fraisée bombée FB/90 : NF E 27-113 ;

ü  Tête ronde large RL: NF E 27-128.

·    A tête cylindrique creuse (serrage avec une clé):

ü  Tête à six pans creux: NF E 27-161 (acier spécial).

Les vis à bois:

Le filetage triangulaire spécial de ces vis sert à façonner dans le bois son propre logement. Un avant-trou fait à la vrille est nécessaire. Le filetage a une forme cylindro-conique et le filet une arête tranchante. La longueur du filetage des vis à bois est de (X = 2/3 l)  pour les longueurs (l) inférieures à 60 et de (X = 1/3 l + 20) pour les autres. Les têtes normalisées sont :

·    Tête carrée: NF E 27-144 ;

·    Tête ronde: NF E 27-141 ;

  

·    Tête fraisée à 90°: NF E 27-142 ;

·    Tête fraisée bombée: NF E 27-143.

Ces vis n’ont pas de symbole; on les désigne par leur nom.

Exemple: Vis à bois, tête ronde, 6.30, NF E 27-141.

Vis normales de pression et d'arrêt :  

Elles ont pour but d'immobiliser par pression en bout, une pièce A par rapport à une autre pièce B,  sans que les pièces soient nécessairement serrées l'une contre l'autre.

La tête de la vis ne prend appui sur aucune pièce. Le corps est généralement fileté sur toute sa longueur, il faut remarquer que, la tête ne portant pas, une gorge d'arrêt du filetage n’est pas indispensable. Ces vis peuvent servir de butée, la distance qui sépare les pièces A et B peut être réglable, un contre-écrou permet de conserver ce réglage. La norme E 27-111 donne les dimensions des têtes hexagonales et carrés réduites (HM, QP, QM). Les extrémités sont :

·    A bout plat: Chanfrein à 120°, têtes QP, Qm, sans tête ;

·    A cuvette: La surface de contact est réduite à une couronne circulaire très étroite, ce qui donne un blocage très énergique. Têtes QP, C, et sans tête ;

·    A bout pointu: Tronc de cône d'angle au sommet 60°. La pression agit non plus par le bout mais par la surface latérale du tronc de cône, qui s'introduit dans un logement conique fait soit à la fraise, soit au forêt cylindro-conique, soit avec une mèche à 60° avec avant-trou de perçage. Cette extrémité permet l'arrêt sans glissement. Têtes QP, C, et sans tête. Ces vis sont filetées entièrement ;

·    A téton: Cylindre normal h = 3/4 d , ou réduit h = d/3. Le téton protège de l'écrasement les filets de l'extrémité. Têtes QP, Qm, C, HM, sans tête et Qm à téton court, (gorge sous la tête).

Vis de guidage : 

Elles servent à guider des pièces en translation ou en rotation. L'extrémité est à téton normal et n'est pas bloquée au fond de son logement. Le corps est entièrement fileté, l'arrêt en rotation de la vis est obtenu, soit par contre-écrou, soit pas portage de la tête contre une des pièces. Une gorge d'arrêt du filetage sous la tête est indispensable pour assurer un bon portage de celle-ci. Les têtes employées sont : QP, C, HM; et QM et sans tête avec un contre-écrou.

Vis d'articulation :

Ce sont des vis d'assemblage qui permettent à deux pièces assemblées de tourner l’une par rapport à l'autre autour de l'axe de la vis. Pour cela, le corps lisse a un diamètre supérieur à celui du filetage, et une longueur légèrement supérieure à celle de la pièce non filetée.

Vis diverses :

Les vis normalisées peuvent encore servir comme bouchon de vidange, vis frein d'écrou, vis entre cuir et chair (C ou sans tête). Dans ce dernier cas, elles immobilisent deux pièces en rotation non par leur extrémité, mais par leur corps même.

Vis de transformation du mouvement :

Ces vis servent à transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation. Elles transmettent parfois de gros efforts, leur filetage, très résistant, est alors carré ou trapézoïdal à un ou plusieurs filets.

Normalisation :

Elle dérive de celle des boulons. Il faut ajouter, s’il y a lieu, la forme du bout. La longueur du filetage dépend de l’utilisation de la vis et doit être calculée dans chaque cas.

Exemples :

·   Vis QP à cuvette, M12-45, NF E 27-119. A42 ;

·    Vis Hm à téton, M5 x 1-20T, NF E 27-125 A56 ;

·    Vis H, M 6-16 U, NF E 27-311, Z 8 CN 18-08.

Fabrication :

Les vis sont fabriquées comme les boulons, mais sont surtout décolletées au tour automatique sur barre d’acier calibrée à la forme de la tête. Les extrémités et les têtes sont ensuite cémentées et trempées.

Le logement du tournevis est fait par un trait de scie, ou à la scie circulaire; ses dimensions normalisées concordent avec celles des tournevis normalisés. Ceux-ci doivent de préférence être à faces parallèles.