Optimisation des paramètres de coupe

Optimisation des paramètres de coupe
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1. Introduction
Le choix des paramètres de coupe est indispensable pour le bon déroulement de l’usinage. Il
est essentiel de déterminer celles qui conduisent à la qualité désirée au prix de revient le plus
bas.
2. Conditions de coupe
2.1. Conditions relatives à la pièce
➢ Nature et état du métal constituant la pièce (acier, fonte, laiton,) ;
➢ Forme et dimensions de la pièce (plan, cylindre, etc.).
2.2. Conditions relatives à l’outil
➢ Nature du métal constituant l’outil (acier rapide, carbure métallique, …) ;
➢ Type d’outil (outil de tour, fraise, foret,) ;
➢ Forme du bec (angles d’affûtage) ;
➢ Débit et la durée prévue de l’outil entre deux affûtages successifs ;
➢ Conditions de refroidissement et de lubrification (eau, huile,).
2.3. Conditions relatives à la machine-outil
➢ Puissance, valeurs disponibles des vitesses, …
D’où le choix optimal des éléments de coupe est nécessaire.
3. Eléments de coupe
3.1. Vitesse de coupe
La vitesse de coupe est la vitesse de déplacement relatif d’un point générateur de l’outil par
rapport à la pièce (voir Figure 2.1). On suppose que cette vitesse reste constante au cours du
travail. C’est donc une vitesse moyenne.
Soit x le déplacement effectué en un temps t, la vitesse moyenne est donc : v=x/t
La vitesse de coupe Vc est exprimée en (m/min).

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Figure 2.1: Principe de définition de la vitesse de coupe [1].
3.1.1. Vitesse de coupe en mouvement circulaire
• Vitesse de rotation (N): C’est une vitesse angulaire, elle est identique pour tous les
points d’un même outil (fraise, forêt, alésoir, meule…) ou d’une même pièce (tournage par
exemple) en rotation. N (tr/min).
On dit par exemple qu’une meule tourne à 2500 tr/min, ou un foret tourne à 800 tr/min etc.
• Vitesse linéaire (Vc) : C’est la vitesse circonférentielle d’un point M (tangente au ce
point), Vc (m/min).
1 tr fait par le point M πD (mm)
N tr x (mm)
x=πDN
Pour un temps t=1min on a
1000
min)/( DN
t
x
mV ==
𝑉
𝑐=𝜋𝐷𝑁
1000 (2.1)
Remarque : Considérons l’outil à charioter de la forme suivante :
M

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Figure 2. 2: Exemple d’un chariotage cylindrique [2].
Nous constatons que son arrête est engagée entre les points A et B qui correspondent
successivement aux diamètres D et d. Il en résulte que la vitesse linéaire varie de A à B entre
les valeurs
1000
min)/( dN mVB =
et
1000
min)/( DN mVA =
tel que VA>VB
Pour le forêt de la figure ci-dessous les vitesses linéaires varient aussi différemment entre les
points d’arête A et B.
Figure 2.3: Exemple d'une opération de perçage [2].
On est conduit à définir la vitesse de coupe comme étant la plus grande des vitesses linéaires
effectives évaluées aux points de contact de la matière avec l’arête tranchante. VA dans les cas
précédents.

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Exemples :
-Quelle est la vitesse de coupe d’un outil de tour usinant une pièce de 50mm de diamètre brut
et tournant à 160 tr/min ?
min/25
1000
1605014.3
1000
min)/( m
DN
mV  ==
-Quelle est la vitesse de coupe d’un outil de tour alésant au ø80 une pièce dont le diamètre
intérieur est de 76 mm et tournant à 125tr/min ?
min/32
1000
1258014.3
1000
min)/( m
DN
mV  ==
-La vitesse de coupe choisie pour un travail de perçage avec une forêt de ø20 est de 15 m/min.
quelle doit être la vitesse de rotation du foret ?
min/240
2014.3
1510001000
min)/( m
xD
V
trN ==
Résultats :
Le diamètre utilisé dans la formule (2.1) est le suivant :
• Le diamètre précédant le passage de l’outil pour le tournage extérieur,
• Le diamètre après passage de l’outil pour le tournage intérieur,
• Le diamètre extérieur de l’outil pour les outils tournants.
NB/Généralement la vitesse de coupe est disponible dans la littérature pour la majorité des
métaux et alliages usinables par les machines-outils en fonction du matériau de l'outil de
coupe utilisé.
3.1.2. Vitesse de coupe en mouvement rectiligne alternatif
Etude d'un exemple de rabotage :
Figure 2.4: Exemple d'une opération de rabotage

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• Un mouvement de va et vient effectué par un outil de rabotage est appelé battement (b).
La fréquence du travail est exprimée par le nombre de battements par minute soit
N (b/min).
• On suppose que la course travail et la course retour de l’outil sont effectuées dans des
temps égaux. La course C’est la somme des longueurs L (pièce) et 2l (échappée) c'est-à-
dire : C=2(L+2l)
Généralement on néglige les longueurs d’échappée l devant la longueur de la pièce.
La vitesse de coupe V (m/mn) est donnée par la relation générale : V (m/mn) =x (m)/t (mn)
1 b fait par le point A 2C (mm)
N b x (mm)
1000
2
min)/( CN mVA=
, Soit
)/(
1000 mnm
CN
pour chaque course (aller et retour).
𝑉
𝑐=2𝐶𝑁
1000 (2.2)
Exemples :
• Un étau-limeur animé de 25 (b/mn) a une course de 240mm. Quelle est la vitesse de
coupe de l’outil ?
)./(12
1000
252402
1000
2
min)/( mnm
CN
mVA= ==
• L’outil d’un étau-limeur dont la course est réglée à 400mm doit avoir une vitesse de
coupe de 20 (m/mn). Calculer le nombre de battements par minute.
)./(25
4002
201000
2
1000
min)/( mnb
C
V
bN = ==
3.2 Profondeur de passe
Il dépend du type de l’opération (ébauche, demi-finition ou finition), du matériau de la pièce,
du matériau de l’outil et de l’arrosage.