Cours de 2ème année ST fabrication mécanique

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

2. Durant le cours, certains termes techniques seront
également donnés en anglais afin de vous permettre
de travailler sur des documents anglo-saxons. Ces
termes doivent êtres connus.
Le tableau suivant en récapitule certains:
FM
Fabrication Mécanique
S. SFARNI

3. FM
Fabrication Mécanique
S. SFARNI
Terme technique
Français Anglais
Fraisage Milling
Tournage Turning
Perçage Drilling
Etau limeur Shaper
Usinage Machining
Pièce Workpiece (ou work)
Outil de coupe Cutting tool

4. 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

5. Machines-outils: Tour
FM
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
S. SFARNI
Porte-outil
Mandrin
Poupée fixe
Bâti
Chariot
longitudinal
Banc
Poupée mobile
Contrepointe
Chariot transversal
Chariot supérieur

6. FM
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
S. SFARNI
Machines-outils: Fraiseuse
Boite de
vitesses
Boite des
avances
Bâti
Chariot vertical
ou console
Chariot
transversal
Table longitudinale
Outil
Broche
Tête
universelle

7. 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

8. Matériaux des outils coupants
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Les principales propriétés d’un outil coupant sont:
• Dureté des faces coupantes élevée;
• Résistance élevée aux sollicitations de traction/compression
et aux chocs;
• Bon état de surface des faces de coupe et de dépouille;
• Conservation des propriétés de dureté et de résistance à
haute température.

9. Outils en Aciers Rapides (AR)
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Les aciers rapides ordinaires sont des alliages contenant du
carbone (autour de 0,6%), mais aussi du chrome (Cr), du
Tungstène (W) ou du vanadium (V).
Leurs vitesse de coupe est de l’ordre de 20 m/mn
pour les aciers

10. Outils en Aciers Rapides Supérieur (ARS)
Anglais: High Speed Steels (HSS)
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Il s’agit d’aciers rapides qui contiennent 0.7% de carbone au
minimum, en plus d’éléments d’addition: molybdène, titane,
cobalt…
Les ARS sont toujours utilisés pour certains types d’outils
comme les forets, ou les outils nécessitant un angle de
tranchant très faible.
Ils ne permettent pas une vitesse de coupe élevée car un
échauffement trop important élimine la trempe de l’outil, et
crée donc un effondrement rapide de l’arête de coupe.

11. Outils en Aciers Rapides Supérieur (ARS)
Anglais: High Speed Steels (HSS)
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Leur dureté est de l’ordre de 63 à 68 HRC, elle est
conservée jusqu’à 550 ⁰C.
Leurs vitesse de coupe est de l’ordre de 40 m/mn
pour les aciers.

12. Outils en carbure métalliques
Anglais: carbides
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
La partie coupante est réalisée avec du carbure de tungstène
(WC), additionnée de carbure de titane (TiC), ou de tantale
(TaC). Ces outils se présentent en général sous la forme d’une
plaquette fixée sur un barreau en acier.
Plaquette en
carbure
Barreau en
acier
Pièce à
usiner

13. Outils en carbure métalliques
Anglais: carbides
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
La fixation mécanique permet d’utiliser plusieurs arrêtes, après
usure de chacune d’elle, par changement de la position de la
plaquette sur le barreau. Lorsque toutes les arrêtes sont
utilisées, la plaquette est remplacée.

14. Outils en carbure métalliques
Anglais: carbides
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Leurs vitesse de coupe est de l’ordre de 100 m/mn
pour les aciers, ils permettent de bien meilleurs
performances que les outils en AR ou ARS.
La dureté des outils en carbure est de l’ordre de 80 à 90 HRC,
elle est conservée jusqu’à 1000 ⁰C, ce qui rend la lubrification
facultative.

15. Outils en céramique
Anglais: ceramic
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Ils sont formés par un aggloméré à base d’aluminium (oxyde
d’aluminuim Al2O3), d’oxyde de chrome (Cr2O3), ou de nitrure
de silicium (SI3N4).
Les céramiques ont une grande dureté et une grande stabilité à
haute température et aucune réaction avec la matière usinée.
Les céramiques permettent un grand débit de matière, mais
nécessitent une grande stabilité de la machine, un strict respect
des conditions de coupe et une méthode d’usinage adaptée.

16. Outils en céramique
Anglais: ceramic
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Vitesse de coupe de l’ordre de 500 m/mn pour les
aciers.
• Très bonne résistance à l’usure;
• Conservation de la dureté jusqu’à des températures de
1200°C;
• Obtention d’un excellent état de surface;
• Faible résistance aux chocs (matériau fragile).

17. Outils en diamant
Anglais: diamond
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Vitesse de coupe jusqu’à 1000 m/mn.
Le diamant est le matériau le plus dur qui soit. Il est rarement
utilisé en usinage par coupe, mais plutôt en travail par abrasion
(rectification).
Les outils en diamant conservent pendant longtemps leur
finesse d’arrête, mais leur fragilité impose d’éviter les chocs
(vibration de la machine).
Il possède également un inconvénient de non stabilité à haute
température (650°C max).
Le diamant est généralement utilisé pour l’usinage de métaux
légers par abrasion: cuivre, laiton, résines…

18. Géométrie des outils coupants
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Les outils peuvent êtres classés en trois groupes:
• Outils simples (à tranchant unique): outils de tour ou de
rabotage;
• Outils à arrêtes multiples: fraises, forets, scie…
• Outils meules: ce sont des outils dont le mode d’action est
l’abrasion.
Outil simple
(tournage)
Outil à arrêtes
multiples (fraisage) Outil meule

19. Géométrie des outils coupants
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Pour les outils à arrêtes multiples, il est possible de tailler les
arrêtes directement sur le corps (outils monoblocs) ou de les fixer
sur le corps (outils rapportés).
Plaquettes rapportées
(généralement en
carbure)

20. Géométrie des outils coupants: tournage
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
S. SFARNI
Corps
Face d’attaque
(de coupe)
Arrête de coupe
latérale
Face de dépouille
latérale
Face de
dépouille
frontale Bec
(ou nez)
Arrête de coupe
frontale

21. Définition des angles de l’outil de coupe
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
ϒ
β
α
• ϒ Angle de coupe :
La valeur de ϒ est déterminante dans le
processus de formation
du copeau. Les matériaux tendres (bois,
aluminium, aciers à faible résistance)
se tournent avec des angles de coupe élevés
(20° à 25°). Les matériaux durs sont usinés
avec des angles de
coupe faibles, ou même négatifs.

22. Définition des angles de l’outil de coupe
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
• β Angle tranchant (ou angle de taillant)
• α Angle de dépouille:
Cet angle est nécessaire pour éviter le
frottement de la face en
dépouille de l’outil sur la pièce. ϒ
β
α

23. Définition des angles de l’outil de coupe:
Vue dans le plan de travail conventionnel Pf
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
ϒ
β
α

24. Définition des angles de l’outil de coupe:
Vue dans le plan de travail conventionnel Pf
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
ϒ
β
α
Rotation
R
Opération de dressage

25. Définition des angles de l’outil de coupe: Fraise
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe

26. Définition des angles de l’outil de coupe: Fraise
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
Zoom

27. FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
Définition des angles de l’outil de coupe: Fraise
• ϒ Angle de coupe
• β Angle tranchant
• α Angle de dépouille

28. FM
Fabrication mécanique
S. SFARNI
Fin