Usinage /les paramètres de coupe

Lycée Technique fes
SCIENCES DE L’INGENIEUR – Unité Production -
Classe : 1 S.T.M
Usinage /les paramètres de coupe
Prof : A.ouchatti
Doc : 1/12
1-Généralité
L’usinage par enlèvement de matière est le moyen le plus fiable pour obtenir des pièces de précision,
à partir de pièces moulées, extrudées ou forgées
Usiner c’est modifier la forme d’une pièce, brute ou partiellement élaborée, par l’action d’une
machine-outil. Les nouvelles surfaces ainsi obtenues sont dites surfaces usinées.
Les techniques d’usinage couramment utilisées sont les suivantes : Le tournage, le fraisage et le
perçage.
2-Procèdes d’usinage
Pour chaque procédé, la réalisation des différentes surfaces résulte de la conjugaison de deux
mouvements. Mouvement d’avance et mouvement de rotation
2.1-Le tournage
Ce procédé d’usinage permet d’obtenir des formes de révolution extérieures ou intérieures, à l’aide
d’outil généralement à tranchant unique.
Le mouvement d’avance est donné à l’outil
Le mouvement de rotation (mouvement de coupe) est donné à la pièce
Machine de tournage : le tour
1 - La boite des vitesses de la broche
2 - Le mandrin porte pièce
3 - La pièce
4 - La tourelle porte-outils
5 - Le chariot porte-outils
6 - Les glissières du tour
7 - La poupée mobile
8 - Le chariot transversal
9 - Le chariot longitudinal ou traînard
10 - Le bâti
11 - La barre de chariotage
12 - La vis mère
13 - Le moteur
14 - La boite des avances
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Classe : 1 S.T.M
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Usinage /les paramètres de coupe
Prof : A.ouchatti
Doc : 2/12
Les opérations de tournage
Dessin
Opérations
Dressage
C’est la réalisation d’un plan
perpendiculaire à l’axe de la
pièce. (surface 1)
Outil
Outil à charioter coudé
Chariotage
C’est la réalisation d’un cylindre
ayant le même axe que celui de
la pièce. (surface 2)
Outil à charioter coudé
ou outil couteau
Plan épaulé
C’est l’association d’un
dressage et d’un chariotage.
(surface 3)
Outil à dresse les angles
ou outil couteau
Perçage
C’est un trou dans la pièce. Il
peut être débouchant (1) ou
borgne(2). NB en tournage,
l’axe du trou est confondu
avec l’axe de la pièce.
Foret à centrer,
Foret,
Alésoir,
Outil à aléser
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Usinage /les paramètres de coupe
Les gorges /rainure
C’est l’association de 2 plans
parallèles avec un cylindre
Prof : A.ouchatti
Doc : 3/12
Outil à saigner, outil à tronçonner
Tronçonnage:
Opération qui consiste à usiner
une rainure jusqu’à l’axe de la
pièce afin d’en détacher un
tronçon
Filetage
Opération qui consiste à
réaliser un filetage extérieur ou
intérieur.
Outil à fileter
2.2-Le fraisage
Ce procédé d’usinage permet d’obtenir des formes de globalement prismatiques, à l’aide des outils
de coupe à dents multiples de forme circulaire appelés fraises.
Le mouvement d’avance est donné à la pièce / l’outil
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Usinage /les paramètres de coupe
Prof : A.ouchatti
Doc : 4/12
Le mouvement de rotation (mouvement de coupe) est donné à l’outil
Machine de fraisage : la fraiseuse
1 : boite des vitesses
2 : tête de la faiseuse
3 : broche
4 : outil
5 : table longitudinale
6 : chariot transversale
7 : chariot vertical
8 : bâtis
9 : boite des vitesses
Les opérations de fraisage
Dessin
Opérations
Le surfaçage
Le surfaçage est l’usinage d’un
plan avec une fraise. (Surface
rouge)
Outil
Fraise à surfacer 1 taille
Épaulement
C’est l’association de deux
plans perpendiculaires.
Fraise à surfacer 1 taille ou fraise 2
tailles
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Prof : A.ouchatti
Doc : 5/12
Les rainures :
C’est l’association de 3 plans.
Le plan du fond est
perpendiculaire aux deux
autres.
Fraise 2 tailles ou 3 tailles
Poche :
La poche est délimitée par des
sur faces verticales
quelconques (cylindriques et
planes).
C’est une forme creuse dans la
pièce.
Fraise 2 tailles
Perçage, Lamage, Alésage
Le perçage est l’obtention d’un
trou lisse débouchant (1) ou
non (2).
Foret
Le lamage (3) ou chambrage est
une forme servant à noyer la
tête de la vis.
L’alésage est une opération de
finition servant à calibrer le
trou.
Le taraudage
Le taraudage est l’obtention du
filetage a l’intérieur
du trou.
Outil a lamé avec pilote
Outil a aléser
Tarauds
2.1-Le Perçage
Le perçage est une opération qui permet la réalisation de trous cylindriques en pleine matière à
l’aide d’un outil appelé foret
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Usinage /les paramètres de coupe
Le mouvement d’avance est donné à l’outil
Le mouvement de rotation (mouvement de coupe) est donné à l’outil
Machine de perçage : la perceuse
1 : table
2 : colonne
3 : Moteur
4 : Boite des vitesses
5 : levier de commande de l’avance
6 : bâti
7 : broche8 : carter
3-Machine didactique CharlyRobot
Détecter les éléments de la fraiseuse et tour Charly robot ?
Conditions de coupe
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Doc : 6/12
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Usinage /les paramètres de coupe
Prof : A.ouchatti
Doc : 7/12
1-Généralité
Lors d'un usinage par enlèvement de matière, on se trouve dans la majorité des cas, dans la
configuration suivante.
Pour obtenir un travail satisfaisant (bon état de la surface usinée, rapidité de l'usinage, usure
modérée de l'outil,…) on doit régler les paramètres de coupe.
L'objectif final est d'obtenir une pièce usinée dans de bonnes conditions. Pour cela il faut déterminer
certains facteurs spécifiques :
- la vitesse de coupe : Vc
- la vitesse d'avance : f
- la profondeur de passe : a
2-Condition de coupe
2.1-cas de tournage
Le mouvement de coupe anime la
pièce (pièce tournante). On en
déduit la vitesse de coupe Vc
(tangente au diamètre de la pièce)
Le mouvement d'avance est un
mouvement de translation de l'outil
par rapport à la pièce, On en déduit
Vf (parallèle a l’axe de la pièce).
2.2-cas de fraisage
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Doc : 8/12
Le mouvement de coupe anime
l’outil (fraise tournante) en déduit la
vitesse de coupe Vc (tangente au
profil de l’outil). Le mouvement
d'avance est un mouvement de
translation de l'outil / pièce.
calcul des conditions de coupe
Vc correspond à la vitesse d’un point de la surface usinée par rapport à l’outil.
A. La vitesse de coupe Vc en (m/min)
La vitesse de coupe indique la vitesse à laquelle un point de la pièce est usiné, ce qui correspond
aussi à la vitesse de déroulement du copeau par rapport à la pièce.
Calcul vitesse de coupe
En un tour, un point de la surface usinée parcourt une distance de (périmètre) : ×D
En une minute la pièce fait n tours.
En une minute, le point P parcourt donc une distance : ×D×n (en mm)
La vitesse est définie dans tous les cas par : V= distance parcourue /
temps mis pour la parcourir
La formule de la vitesse de coupe est donc
Le choix de la vitesse de coupe dépend de nombreux paramètres liés au système de
fabrication
♦ La puissance et la qualité de la machine;
♦ La nature et la matière de la pièce;
♦ La matière, géométrie et la durée de vie de l'outil
♦ Types d'opération :
- Ébauche ou finition
- Usinage extérieur ou intérieur
- Lubrification
calcul donc la fréquence de rotation à l’aide de la formule :
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Doc : 9/12
Graphiquement à l'aide d'un abaque
Détermination graphique de la fréquence de rotation N à partir de l'abaque ci-dessous
et de l'exemple précédent.
Avec Vc = 25 m/min et un diamètre de fraise d = 40 mm, on lit : N=…………
B. La vitesse d’avance Vf en (mm/min)
La vitesse d’avance indique la vitesse de déplacement de l’outil par rapport à la pièce si on ne
prend en compte que le mouvement d’avance. C’est donc la vitesse de déplacement du porteoutil.
• L’avance
L’avance (ou avance unitaire) correspond à la distance parcourue par l’outil pendant un tour
de la pièce.
Elle se note Vf et est exprimée en mm/min (millimètre par minute)
Calcul de la vitesse d'avance Vf: (tournage )
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Doc : 10/12
L’outil se déplace en un tour d’une distance de f millimètres.
En une minute la pièce fait n tours.
En une minute, l’outil se déplace donc de : f×n (en mm/min)
On calcul donc la vitesse d’avance à l’aide de la formule :
Calcul la vitesse d’avance (FRAISAGE )
On calcul donc la vitesse d’avance à l’aide de la formule :
C. La profondeur de passe en (mm)
Lors de l'usinage, le volume de matière enlevé dépend de l'engagement de l'outil dans la
pièce. Cet engagement est appelé pénétration (a). Elle s'exprime en mm..
Principaux critères de détermination
- Type d'opération (ébauche, finition).
- Précision des spécifications imposées.
- Rigidité du couple outil/pièce.
- Puissance de la machine.
Associée à l'avance f, la pénétration a permet de déterminer une grandeur géométrique de
la coupe : la section du copeau (S).
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Doc : 11/12
D. Efforts et puissance de coup
L'évaluation des efforts de coupe permet :
- de dimensionner les outils et le porte-pièce,
- de déterminer les appuis du montage, en opposition à ces efforts,
- d'évaluer la puissance de coupe afin de choisir la machine-outil.
L'effort de coupe F se décompose en trois forces. La plus importante est l'effort tangentiel
de coupe : Fc
Kc : coefficient spécifique de coupe en daN/mm2.
a : profondeur de passe en mm.
f : avance en mm/tr.
E. Puissance de coupe
Il faut distinguer deux puissances :
- la puissance nécessaire à la coupe (Pc) qui dépend essentiellement de l'effort tangentiel de
coupe (Fc) et de la vitesse de coupe (Vc).
- la puissance du moteur (Pm) qui dépend du rendement μ (mu) de la machine.
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Remarque : le choix des paramètres de coupe détermine le choix de la machine et
inversement.
F. APPLICATON
Calculer la puissance nécessaire pour charioter une pièce en C60 sachant que : f = 0,2 mm/tr;
a = 4 mm
et Vc=200 m/min.
a/ à partir du tableau déterminer Kc
………………………………………………………………
b/ Calculer Fc
……………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………..
c/ Calculer Pc
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
d/ Calculer la puissance absorbée Pm sachant
que le rendement η =0,7
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
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