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

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Paramètres de coupe en tournage

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Eléments de régime de coupe

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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 surun diamètre D, la vitesse relative de la pièce en ce point par rapportà l’outil vaut :

�� ⁄ ��2 � � �� ⁄ �

Cette vitesse est appelée Vitesse de coupe

Avec les unités traditionnelles de lafabrication mécanique , l’équation devient:

� �� ⁄ � 1000 �� ⁄ �

�� (N fréquence de rotation de la pièce)


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Il convient d’observer que lavitesse de coupe n’estconstante que si la vitessede broche et le diamètre dela pièce demeurentinchangés.En dressage, par exemple oùl’outil se déplace endirection du centre, lavitesse de coupe variecontinuellement si larotation de la pièces’effectue à une vitesse debroche constante.


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Il convient d’observer que lavitesse de coupe n’estconstante que si la vitessede broche et le diamètre dela pièce demeurentinchangés.En dressage, par exemple oùl’outil se déplace endirection du centre, lavitesse de coupe variecontinuellement si larotation de la pièces’effectue à une vitesse debroche 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 lafréquence de tournage N(tr/min)

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N=160 tr/min


De quels facteurs dépend la vitesse de coupe?

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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

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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 vitesseà 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 coupesont 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 êtredéterminé 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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Fin

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