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S. SFARNI FM
Cours de Fabrication Mécanique
Université Abdelkader Mira - Béjaïa
Durant le cours, certains termes techniques serontégalement donnés en anglais afin de vous permettrede travailler sur des documents anglo-saxons. Cestermes doivent êtres connus.Le tableau suivant en récapitule certains:
FM
Fabrication Mécanique
S. SFARNI
FM
Fabrication Mécanique
S. SFARNI
Terme techniqueFrançais Anglais
Fraisage MillingTournage TurningPerçage Drilling
Etau limeur ShaperUsinage Machining
Pièce Workpiece (ou work)Outil de coupe Cutting tool
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
Machines-outils: Tour
FM
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
S. SFARNI
Porte-outil
MandrinPoupée fixe
Bâti
Chariot longitudinal
Banc
Poupée mobile
Contrepointe
Chariot transversal
Chariot supérieur
FM
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
S. SFARNI
Machines-outils: FraiseuseBoite de vitesses
Boite des avances
Bâti
Chariot vertical ou console
Chariot transversal
Table longitudinale
Outil
Broche
Tête universelle
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
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.
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
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 auminimum, en plus d’éléments d’addition: molybdène, titane,cobalt…Les ARS sont toujours utilisés pour certains types d’outilscomme les forets, ou les outils nécessitant un angle detranchant très faible.Ils ne permettent pas une vitesse de coupe élevée car unéchauffement trop important élimine la trempe de l’outil, etcrée donc un effondrement rapide de l’arête de coupe.
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.
Outils en carbure métalliquesAnglais: 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
Outils en carbure métalliquesAnglais: 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.
Outils en carbure métalliquesAnglais: 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.
Outils en céramiqueAnglais: 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.
Outils en céramiqueAnglais: 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).
Outils en diamantAnglais: 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…
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
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)
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
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 formationdu 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 decoupe faibles, ou même négatifs.
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 endépouille de l’outil sur la pièce. ϒ
β
α
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
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
Définition des angles de l’outil de coupe: Fraise
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
Définition des angles de l’outil de coupe: Fraise
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupe
Zoom
FM
Matériaux et géométrie des outils de coupeDéfinition des angles de l’outil de coupe: Fraise
• ϒ Angle de coupe• β Angle tranchant• α Angle de dépouille
FM
Fabrication mécanique
S. SFARNI
Fin