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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)
Paramètres de coupe en tournage
FM
Eléments de régime de coupe
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.
Paramètres de coupe en tournage
FM
Eléments de régime de coupe
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
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
La vitesse d’avance Vf (mm/min) est la vitesse à laquelle la
machine déplace l’outil par rapport au bâti.
Avance par tour
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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.
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
Lecture d’abaques de tournage: détermination de la
fréquence de tournage N(tr/min)
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
Lecture d’abaques de tournage: détermination de la
fréquence de tournage N(tr/min)
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Eléments de régime de coupe
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Lecture d’abaques de tournage: détermination de la
fréquence de tournage N(tr/min)
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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
Eléments de régime de coupe
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De quels facteurs dépend la vitesse de coupe?
FM
Eléments de régime 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
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
Tableau des avances
(m/min)
Régime de coupe en tournage
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
Tableau des vitesses de
coupe (m/min)
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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.
Paramètres de coupe en fraisage
Fraisage de profil Fraisage en bout
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
La vitesse de broche, le diamètre de l’outil et la vitesse de coupe
sont naturellement liés par les formules suivantes
Paramètres de coupe en fraisage
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1000
1000
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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.
Paramètres de coupe en fraisage
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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.
Paramètres de coupe en fraisage
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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.
Paramètres de coupe en fraisage
(En mm/dent)
(Z nombre d’arrêtes
de l’outil)
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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
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FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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
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d’aluminium
40-200 0,18 80-300 0,10
FM
Eléments de régime de coupe
S. SFARNI
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
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  • 1. S. SFARNI FM Cours de Fabrication Mécanique Université Abdelkader Mira - Béjaïa
  • 2. 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
  • 3. 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)
  • 4. Paramètres de coupe en tournage FM Eléments de régime de coupe 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.
  • 5. Paramètres de coupe en tournage FM Eléments de régime de coupe 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
  • 6. Vitesse d’avance FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI La vitesse d’avance Vf (mm/min) est la vitesse à laquelle la machine déplace l’outil par rapport au bâti.
  • 7. Avance par tour FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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⁄⁄
  • 8. Profondeur de coupe FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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.
  • 9. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI Lecture d’abaques de tournage: détermination de la fréquence de tournage N(tr/min)
  • 10. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI Lecture d’abaques de tournage: détermination de la fréquence de tournage N(tr/min)
  • 11. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI Lecture d’abaques de tournage: détermination de la fréquence de tournage N(tr/min)
  • 12. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI N=160 tr/min Lecture d’abaques de tournage: détermination de la fréquence de tournage N(tr/min)
  • 13. De quels facteurs dépend la vitesse de coupe? FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI
  • 14. De quels facteurs dépend la vitesse de coupe? FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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
  • 15. Opérations d’ébauche et de finition FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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)
  • 16. Régime de coupe en tournage FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI Tableau des avances (m/min)
  • 17. Régime de coupe en tournage FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI Tableau des vitesses de coupe (m/min)
  • 18. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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
  • 19. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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. Paramètres de coupe en fraisage Fraisage de profil Fraisage en bout
  • 20. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI La vitesse de broche, le diamètre de l’outil et la vitesse de coupe sont naturellement liés par les formules suivantes Paramètres de coupe en fraisage • D: Diamètre de l’outil de fraise (mm); • n: Vitesse de broche (tr/min); • Vc: Vitesse de coupe (m/min) 1000 1000
  • 21. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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. Paramètres de coupe en fraisage
  • 22. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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. Paramètres de coupe en fraisage
  • 23. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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. Paramètres de coupe en fraisage (En mm/dent) (Z nombre d’arrêtes de l’outil)
  • 24. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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
  • 25. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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
  • 26. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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))
  • 27. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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
  • 28. FM Eléments de régime de coupe S. SFARNI 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