Cours fabrication mécanique4

S. SFARNI FM
Cours de Fabrication Mécanique
Université Abdelkader Mira - Béjaïa

Programme d’études
FM
Fabrication Mécanique
Chapitre 1: Introduction
• Généralités
• Classification des procédés d’obtention des pièces
Chapitre 2: Procédés de fabrication par enlèvement de matière
• Introduction
• Principe de génération de surfaces
• Eléments de régime de coupe
• Machines-outils (tour, fraiseuse, perceuse…)
• Matériaux et géométrie des outils
S. SFARNI

Paramètres de coupe en tournage
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
La pièce est entraînée sur le tour à une certaine vitesse angulaire ω (rad/s).
Compte tenu du diamètre de la pièce au point d’usinage situé sur
un diamètre D, la vitesse relative de la pièce en ce point par rapport
à l’outil vaut :
⁄
2
⁄
Cette vitesse est appelée
Vitesse de coupe
Avec les unités traditionnelles de la
fabrication mécanique , l’équation devient:
⁄ 1000
⁄
(N fréquence de
rotation de la pièce)

FM
S. SFARNI
Il convient d’observer que la
vitesse de coupe n’est
constante que si la vitesse
de broche et le diamètre de
la pièce demeurent
inchangés.
En dressage, par exemple où
l’outil se déplace en
direction du centre, la
vitesse de coupe varie
continuellement si la
rotation de la pièce
s’effectue à une vitesse de
broche constante.

FM
S. SFARNI
Il convient d’observer que la
vitesse de coupe n’est
constante que si la vitesse
de broche et le diamètre de
la pièce demeurent
inchangés.
En dressage, par exemple où
l’outil se déplace en
direction du centre, la
vitesse de coupe varie
continuellement si la
rotation de la pièce
s’effectue à une vitesse de
broche constante.
D
Vc
D variable en
fonction de la
position de l’outil

Vitesse d’avance
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La vitesse d’avance Vf (mm/min) est la vitesse à laquelle la
machine déplace l’outil par rapport au bâti.

Avance par tour
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L’avance par tour f(mm/tr) est la valeur du déplacement de l’outil,
lorsque la pièce a effectué une révolution. C’est une donnée clé pour la
qualité de la surface usinée.
L’avance influe non seulement sur l’épaisseur des copeaux, mais
également sur la manière dont ils se brisent. La vitesse d’avance Vf est
égale à:
min min⁄⁄

Profondeur de coupe
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En chariotage, la profondeur de coupe ap(mm) est la différence de
rayon entre la surface non usinée et la surface usinée (c’est-à-dire la
moitié de la différence entre le diamètre non usiné et le diamètre
usiné). La profondeur de coupe est toujours mesurée
perpendiculairement à la direction de l’avance et non pas suivant
l’arête de l’outil.

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Lecture d’abaques de tournage: détermination de la
fréquence de tournage N(tr/min)

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N=160 tr/min
Lecture d’abaques de tournage: détermination de la
fréquence de tournage N(tr/min)

De quels facteurs dépend la vitesse de coupe?
FM
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De quels facteurs dépend la vitesse de coupe?
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La vitesse de coupe dépends:
• Du matériau de la pièce;
• Du matériau de l’outil de coupe (ARS, carbure…);
• Du choix de l’avance f;
• De la lubrification;
• Du type d’opération réalisé;
• Des capacités de la machine (puissance, performance…).
Vitesse de coupe trop lente
Choix de la vitesse de coupe
Perte de temps: critère économique
Vitesse de coupe trop rapide Détérioration de l’outil

Opérations d’ébauche et de finition
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Ebauche : C’est l’opération qui consiste à enlever le maximum de
copeaux en un minimum de temps sans s’intéresser à l’état de
surface. Il faut donc choisir de grandes profondeurs de passe et
de grandes avances.
Finition : C’est l’opération qui consiste à finir la pièce aux cotes
prescrites. Il faut donc choisir des grandes vitesses de coupe et
de petites avances afin d’obtenir des surfaces de grandes
qualité.
D’une manière générale, Vc (ébauche) < Vc (finition)

Régime de coupe en tournage
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Tableau des avances
(m/min)

Régime de coupe en tournage
FM
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Tableau des vitesses de
coupe (m/min)

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La vitesse de broche (n en tr /min) est le nombre de tours que
l’outil de fraisage monté sur la broche de la machine-outil
effectue par minute. Il s’agit là d’une valeur dépendant de la
machine, qui ne renseigne guère sur ce qui se passe à la
périphérie où l’arête de coupe fait son office.
Paramètres de coupe en fraisage
Fraisage de profil Fraisage en bout

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La vitesse de coupe (Vc en m/min) indique pour sa part la vitesse
à laquelle l’arête de coupe travaille la surface de la pièce. C’est
un important paramètre de l’outil.
Fraisage de profil Fraisage en bout

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La vitesse de broche, le diamètre de l’outil et la vitesse de coupe
sont naturellement liés par les formules suivantes
• D: Diamètre de l’outil de fraise (mm);
• n: Vitesse de broche (tr/min);
• Vc: Vitesse de coupe (m/min)
1000
1000

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La vitesse d’avance (Vf en mm/min) est l’avance de l’outil en
direction de la pièce, exprimée en unités de distance par unité de
temps. On parle également ici d’avance de table.

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L’avance par tour: f (mm/tr) est une valeur spécialement utilisée
pour calculer l’avance et déterminer l’aptitude d’une fraise à
surfacer à travailler en finition. Elle indique de combien l’outil
avance au cours d’une rotation.

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L’avance par dent f z (mm/dent) est un important paramètre en
fraisage. La fraise étant un outil à arêtes multiples, il faut en effet
disposer d’un moyen de mesure pour contrôler que chacune de ces
arêtes travaille dans des conditions satisfaisantes.
La capacité d’enlèvement de matière de chaque dent est l’élément
limitatif au niveau des performances de l’outil. L’avance par dent
indique la distance linéaire parcourue par l’outil alors qu’une certaine
dent est engagée.
(En mm/dent)
(Z nombre d’arrêtes
de l’outil)

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La profondeur de coupe, axiale (ap) en surfaçage ou radiale (ae)
pour le fraisage d’épaulements, correspond à l’épaisseur de
matière enlevée par l’outil. C’est la distance à laquelle l’outil est
réglé au-dessous de la surface initiale de la pièce.
Surfaçage
Fraisage
d’épaulement

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La largeur de coupe radiale (ae) en surfaçage et axiale (ap) pour
le fraisage d’épaulements, est la distance parcourue par l’outil
sur la surface de la pièce.
Surfaçage
Fraisage
d’épaulement

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Le volume de matière enlevée par unité de temps (Q ) peut être
déterminé en utilisant les définitions précédentes. Le volume
d’enlèvement de matière est exprimé en millimètres cubes par minute
(mm3/min) et est donné sous la forme:
(avec Vf vitesse d’avance
(mm/min))

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Tableau des vitesses de coupe et avances pour les fraises en acier rapide (AR
ou HSS) en m/min ou mm/dent
Régime de coupe en fraisage: opération de surfaçage
Ebauche Finition
Matière à
usiner
Vc
(m/min)
Fz
(mm/dent)
Vc
(m/min)
Fz
(mm/dent)
Acier doux 30 0,12 45 0,06
Acier dur 18 0,12 25 0,06
Fonte 12 0,12 30 0,06
Bronze 50 0,18 90 0,08
Alliage
d’aluminium
40-200 0,18 80-300 0,10

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Tableau des vitesses de coupe et avances pour les fraises avec plaquettes en
métal dur revêtues et vissées (m/min et mm/dent)
Ebauche Finition
Matière à
usiner
Vc
(m/min)
Fz
(mm/dent)
Vc
(m/min)
Fz
(mm/dent)
Acier doux 110-200 0,40 220-300 0,08
Acier dur 90-140 0,40 175-360 0,08
Fonte 115-180 0,30 165-240 0,10
Bronze 150-250 0,20 200-300 0,10
Alliage
d’aluminium
500-700 0,30 700-1000 0,10
Régime de coupe en fraisage: opération de surfaçage

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Fabrication mécanique
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Fin

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