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Foued Mzali, ENIM 1

Evolution des temps de coupe

Evolution de la productivité

Le Tournage

■ Le tournage est un procédé de fabrication mécanique par coupe (enlèvement

de matière) mettant en jeu des outils à arête unique.

■ La pièce est animée d’un mouvement de rotation (mouvement de coupe), qui

est le mouvement principal du procédé.

■ L’outil est animé d’un mouvement complémentaire de translation (rectiligne

ou non) appelé mouvement d’avance, permettant de définir le profil de la pièce.

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Opérations de base en tournage

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Travail d’enveloppe

■ La forme obtenue ne dépend pas de la forme de l ’outil, mais de sa trajectoire, à

la rugosité prés

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Travail de forme

■ La forme obtenue est obtenue par reproduction dans la pièce du profil de l ’outil

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Paramètres de coupe

■La vitesse angulaire de la broche :

■communiquée à la pièce via le porte-pièce

■La vitesse de rotation, avec les unités traditionnelles de la fabrication

mécanique:

■ La vitesse de coupe :

■La vitesse relative de la pièce en

un point par rapport à l ’outil

 Amélioration des vitesses de coupe

Vitesse de coupe

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Paramètres de coupe

■ Vitesse d ’avance vf [mm/min]

■ Avance par tour f [mm/tr]

Vf  = f × N

■ Profondeur de coupe ap [mm]

Elle est mesurée

perpendiculairement à la direction

de coupe

Vitesse d’avance de l’outil

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La profondeur de passe a p(ou simplement p) dépend de la surépaisseur totale

d’usinage Su

Elle est répartie entre ébauche, demi-finition et finition

Démarche générale :

Profondeurs de passe moyennes

 pour différents types d’opérations :

Profondeur de passe en fonction de la qualité à obtenir:

 f  f ébébu  p p pnS    ++= 2

0,1 à 0,5Finition

0,5 à 1,8Demi-finition

1,5 à 8Ebauche

 p moy (mm)Opération

321,81,310,750,50,5 p moy (mm)

BrutIT16IT1

5

IT13IT12IT1

1

IT10IT9Qualité initiale

IT13 à IT16IT12IT1

1

IT10IT9IT8IT7IT6Qualité finale

0020 05,0;2,0;75,0 u f u f uéb S  pS  pS  p   ×=×=×=

Paramètres de coupeChoix de la profondeur de passe

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L’avance « f » a une influence directe sur la rugosité de la surface usinée:

 f est alors déduite de Rt et r ε (rayon de bec de l ’outil)

Lorsque la valeur de la rugosité n’est pas imposée,

on utilise les formules approximatives suivantes:

( ) )()/(125 2

mmr et tr mm f avecr 

 f m Rt    ε 

ε 

μ    =

Aciers: f=0,05

Alliages légers

et fontes: f=0,1

Aciers et

fontes:

f=0,05

Alliageslégers: f=0,1

 f=k · D0,76 

 Aciers: k=0,02

 Fonte: k=0,03

 Alliages légers:

k=0,04

 f=pasOutils ARS: f =a p /10

O. Carbure: f =a p /8

Alésage à

l’alésoir 

Tronçonnage

(gorge)

PerçageFiletage

ext./ int.

Chariotage, dressage

et alésage

Paramètres de coupeChoix de l’avance en tournage

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Paramètres de coupe

■L’angle de direction de l ’arête ( ) est l ’angle entre

l ’arête de coupe et la direction de l ’avance

■1er  Critère de choix de l ’angle : géométrique

exemple: κ doit être ≥90° pour permettre de réaliser un

chariotage puis un épaulement

■  affecte la direction des forces de coupe que

l ’outil exerce sur la pièce dans le plan horizontal

direction normale à l ’arête de coupe

■ Protection de la pointe : l ’angle κ peut permettre àl ’arête de coupe de pénétrer dans la pièce à une certaine

distance de la pointe

■  affecte la direction d ’évacuation des copeaux

→Une ébauche nécessite un angle plus faible qu’une finition

 Angle de direct ion d ’arête

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Paramètres de coupeLargeur et épaisseur du copeau

■L ’épaisseur du copeau h est mesurée perpendiculairement à

l ’arête de coupe

■La largeur bD du copeau est mesurée parallèlement à cette arête

■La section du copeau vaut (lorsque le rayon du bec de l ’outil

négligeable):

■L ’épaisseur et la largeur du copeau varient avec l ’angle

d ’orientation d ’arête κ

■Un copeau mince diminue les contraintes imposées

■Un copeau trop mince s ’oppose à une véritable coupe, génère

des contraintes élevées et use prématurément l ’outil

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La puissance totale fournie pendant la

coupe est:

 F c est l’effort tangentiel de coupe (N) ;

V c est la vitesse de coupe (m/min)

La puissance fournie par le moteur est:

Puissance de coupe en tournage

60

ccc

V  F  P 

  ⋅=

L’effort tangentiel Fc est :

La section de coupe A est:

La pression spécifique de coupe K s est:

γ est l ’angle orthogonal de coupe (degr è s)

h1 est l’é paisseur de coupe exprimée par:

 K et m sont deux caractéristiques du

matériau à usiner 

η 

c M 

 P  P   =

 A K  F   sc   ×=

 p f  A   ×=

⎟ ⎠

 ⎞⎜⎝ 

⎛  −=100

11γ  m

 s  Kh K 

r  f h   κ sin1 =

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Géométrie des outi lsPlans et angles de l’outil

■Plans de l’outil en main

■Plans de l ’outil en travail

Angles de coupe et de

dépouilles latéraux

■ Angles de l ’arête

■ Angle de direction d ’arête de l ’outil

■ Angle d’inclinaison d ’arête de l ’outil λs

■ Angles des faces:

■angle de dépouille α■angle de taillant β

■angle de coupe γ

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Géométrie des outi ls

■ Rayon de bec de l ’outil r  

■Un grand rayon répartit l ’effort de

coupe sur une plus grande longueur 

■Un grand rayon engendre une faible

rugosité de surface

■Un trop grand rayon génère des

copeaux trop minces

■ Angle de pointe de l ’out il

■La pointe de l ’outil est la zone la plus

sollicitée■Les outils à faible angle de pointe sont

plus fragiles que les plaquettes rondes

■Le choix de l ’angle est conditionné

par la géométrie de la surface à usiner 

Rayon de bec et angle

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Choix de l’outil à plaquette rapportée

■Dimension et type du porte-plaquette

■Critères:

■direction d ’avance, profondeur de passe,

nature de la pièce, fixation de l’outil sur la

machine et l ’espace disponible

■Compromis entre résistance et pol yvalence

■Choisir h la plus grande

afin de fourni r le support

le plus rigide à l ’arête de coupe

■par levier ou bride-coin /

adaptée à l ’ébauche

■Systèmes de fixation de la plaquette

■par vis centrale /

destinée à la finition

■Formes variés des plaquettes

Décomposition d ’un

usinage complexe:

limiter le nombre d ’outils

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• Usure en dépouille : VB – Bande striée et brillante (face dépouille)

 – Due au frottement de la pièce

Usure des outils

• Usure en cratère KT – Cuvette (face de coupe) due au

frottement du copeau sur la face

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Causes de l’usure des outils :

Frottements entre outil et pièce

Contact avec les copeaux,

Variations de température

Usure des outils

L’usure a une influence sur :

La qualité des surfaces obtenues

La durée de vie de l’outil (temps

d’usinage avec l’outil)

La puissance nécessaire à la coupe

L’observation de l’usure sur la face en dépouille et sur la face de coupe permet de

déterminer l’état limite de l’usure, donc de décider du changement d’outil.

Loi d’usure – Modèle de Taylor :

T : temps effectif de coupe en minutes (durée de vie de l’outil)

Vc : vitesse de coupe en m/min

n : constante (n