Les paramètres d'usinage 2 complet

Les paramètres d'usinage 2

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La vitesse de coupe : Vc

Sommaire

La vitesse de coupe

La fréquence de rotation

Le pas d'usinage

La vitesse d'avance

L'épaisseur moyenne du copeau

La vitesse de coupe, (Vc)

La vitesse de coupe est la distance parcourue par une dent en une seconde

La vitesse de coupe s'exprime en mètre par seconde ( m/s )

Elle dépend du matériaux à usiner et de la nature de la denture de l'outil:

Matériaux usinés

Denture en HS

Denture en HW

De 50 à 80 m/s

De 40 à 60 m/s

Bois massif dur

De 40

Bois massif tendre

De 50 à 80 m/s

De 60 à 80 m/s

Panneaux

Outil non adapté

De 40 à 80 m/s

HS High steel (acier rapide )

HW HartWidia ( carbure de tungstène )

Pourquoi adapter une vitesse de coupe ?

Une survitesse entraine un risque d'éclatement de la pièce et également un échauffement et une usure prématurée de l'arête tranchante.

Une sous-vitesse entraine une mauvaise coupe du bois et un risque de rejet des pièces :

Formule :

π = 3.14 d = diamètre en mètre N = fréquence de rotation

Vc = ­­π x d x N 60

Dans la pratique, On dispose d'un outil de toupie de diamètre 150 mm ( 0.15 mètre ) En carbure de tungstène ( HW ) Une fréquence de rotation réglée sur 8000 tr/min

Pour l'usinage d'un bois dur ( chêne )

Application de la formule : Vc = π x d x N 60 Vc = π x 0.15 x 8000 60 Vc = 3769.911 60

Conclusion, nous pouvons utiliser une fréquence de rotation de 8000 tr/min car notre vitesse de coupe est comprise entre 50 et 80 m/s

Vc = 62.8 m/s

Déterminer une vitesse de coupe ( Vc ) à l'aide de l'abaque des paramètres de coupe

Avec le même exemple :

Diamètre 150 mm

Fréquence de rotation 8000 tr/min

Le résultat est compris entre 60 et 70 m/s ( 62.8 m/s )

La fréquence de rotation ( rappel )

Une fréquence de rotation, c'est le nombre de tours qu'effectue l'arbre porte outil en 1 minute et son unité est le tour/minute (tr/min)

Vitesse de coupe

Formule :

N= 60 X Vc

X D

Diamètre de l'outil (en mètre)

Pi=3.14

Déterminer une fréquence de rotation à l'aide de l'abaque

Type d'outil

Diamètre

Vitesse de coupe

Fréquence de rotation

Les pas d'usinage ( f et fz )

C'est l'aspect géométrique curviligne de la surface créée par un outil circulaire. Cette surface possède une série d'ondes plus ou moins proches et visibles

Plus la longueur de l'onde est petite, plus l'état de surface est proche de la finition :

- Le pas est fin - Qualité élevée - exemple : meuble

Plus la longueur de l'onde est grande, plus l'état de surface est proche de l' ébauche :

- Le pas est grossier - Qualité inférieure - Exemple : bois de charpente

On distingue 2 pas d'usinage :

Le pas principal f

C'est l'avance de l'usinage, sur la pièce, pour 1 rotation complète de l'outil

Le pas secondaire d'usinage fz

C'est l'avance de l'usinage, sur la pièce, de chaque arrête tranchante lors d'1 rotation de l'outil

fz

Le pas secondaire ( fz ) conditonne la finesse du travail et donc l'état de surface. Il permet de régler la vitesse d'avance de la pièce

Tableau de qualité de surface de l'usinage

Aspect de l'état de surface

Pas secondaire d'usinage (fz)

ébauche

1.2 à 2.5 mm

0.8 à 1.2 mm

moyen

0.4 à 0.8 mm

finition

0.2 à 0.4 mm

super finition

Formule :

Pas principal ( f )

Vitesse d'avance

1000 x Vf

f =

mm/tour

Fréquence de rotation

Formule :

Pas secondaire ( f z )

Vitesse d'avance

1000 x Vf

fz =

mm/tour

N x Z

Fréquence de rotation

Nombre d'arêtes tranchantes( Dents )

Concrètement :

On veut déterminer la qualité de surface d'une pièce en cherchant le pas d'usinage secondaire ( fz ) avec cet outil

La fréquence de rotation de la toupie est règlée à 6000 tr/min La vitesse d' avance ( Vf ) est de 5 m/min

L'outil possède 4 arêtes tranchantes Z = 4

N = 6000

Vf = 5 m/min

Z = 4

Fz = 1000 x Vf

N x Z

Vf = 0.2mm/tr

Fz = 1000 x 5

6000 x 4

Aspect de l'état de surface

Pas secondaire d'usinage (fz)

ébauche

1.2 à 2.5 mm

0.8 à 1.2 mm

moyen

0.4 à 0.8 mm

finition

super finition

0.2 à 0.4 mm

D'après le tableau, la qualité de surface est super finition

La vitesse d'avance ( Vf )

La vitesse d'avance (Vf) est la distance parcourue par la pièce ou la machine en une minute

La vitesse d'avance (Vf) d'une pièce peut s'effectuer - à l'aide d'entraineurs (exemple : entraineur sur toupie, raboteuse) - manuellement en déplaçant la pièce vers l'outil

Si c'est la pièce qui est en mouvement elle est alors entrainée vers l'outil soit :

Mais La machine peut aussi se déplacer vers la pièce comme pour une mortaiseuse

Dans les 2 cas la vitesse d'avance (vf) peut être controlée

La qualité d'usinage dépend de la vitesse d' avance (Vf)

- Plus la vitesse d'avance est rapide, plus la qualité est proche de l'ébauche

- Plus la vitesse d'avance est lente, plus la qualité de coupe est élevée

Formule:

Vf = fz x N x Z

Pas secondaire d'usinage en mètre

Nombre d'arête tranchante

Fréquence de rotation en tr/min

Attention à la conversion 0.4 mm = 0.0004 m !!!

Application :

On recherche à déterminer la vitesse d 'avance d' une pièce qui sera usinée avec un outil possédant ; - 4 arêtes tranchantes (Z) - une toupie réglée à 6000 tr/min (N)

- un pas secondaire (fz) de 0.6 mm (qualité finition)

Vf = fz x N x Z

0.6 mm converti en mètre

Vf = 0.0006 x 6000 x 4

Vf = 14.4 m/min

Pour obtenir une surface de qualité "finition", la vitesse d'avance est de 14.4 m/min

Déterminer un pas d'usinage secondaire (fz) et une vitesse d'avance à l'aide de l'abaque

Fréquence de rotation (N) X nombre d'arêtes tranchantes (Z)

colonne de la vitesse d'avance (Vf)

Pas secondaire (Fz)

Reprenons avec le même exemple :

S x N 6000 x 4 = 24000

- Z : 4 arêtes tranchantes - N : fréquence de rotation 6000 tr/min - Fz : pas secondaire 0.6mm

14.4m/min

L'épaisseur moyenne du copeau (Em)

L'arête tranchante de l'outil produit un copeau de forme curviligne plus épais à une extrémité qu' à l'autre.

On calcule l'épaisseur moyenne afin de vérifier la qualité de l'usinage d'une pièce usinée. Plus l'épaisseur du copeau est importante, plus la qualité se rapproche de l'ébauche.

Formule :

Ap

1000 x Vf

Em =

N x Z

Em : épaisseur moyenne du copeau

Ap : profondeur de passe

Vf : Vitesse d'avance

D : diamètre de l'outil

Z : nombre d'arête tranchante

N : fréquence de rotation

Exemple

On recherche la valeur moyenne du copeau quand une pièce est usinée avec un outil d'un diamètre de 160 mm avec 4 arêtes tranchantes (Z) . La fréquence de rotation (N) de la toupie est réglée à 6000 tr/min La vitesse d'avance (Vf) de la pièce sera de 5 m/min. La profondeur de passe (Ap) sera de 10 mm

1000 x Vf

Ap

Em =

N x Z

1000 x 5

10

Em =

6000 x 4

160

3.16

5000

Em =

24 000

12.64

0.25

Em =

0.208

Em = 0.052 mm