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

Cours fabrication mécanique3

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Page 1: Cours fabrication mécanique3

S. SFARNI FM

Cours de Fabrication Mécanique

Université Abdelkader Mira - Béjaïa

Page 2: Cours fabrication mécanique3

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

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FM

Fabrication Mécanique

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Terme techniqueFrançais Anglais

Fraisage MillingTournage TurningPerçage Drilling

Etau limeur ShaperUsinage Machining

Pièce Workpiece (ou work)Outil de coupe Cutting tool

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Programme d’études

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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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Machines-outils: Tour

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Procédés de fabrication par enlèvement de matière

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Porte-outil

MandrinPoupée fixe

Bâti

Chariot longitudinal

Banc

Poupée mobile

Contrepointe

Chariot transversal

Chariot supérieur

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Procédés de fabrication par enlèvement de matière

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Machines-outils: FraiseuseBoite de vitesses

Boite des avances

Bâti

Chariot vertical ou console

Chariot transversal

Table longitudinale

Outil

Broche

Tête universelle

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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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Matériaux des outils coupants

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Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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.

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Outils en Aciers Rapides (AR)

FM

Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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

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Outils en Aciers Rapides Supérieur (ARS)Anglais: High Speed Steels (HSS)

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Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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.

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Outils en Aciers Rapides Supérieur (ARS)Anglais: High Speed Steels (HSS)

FM

Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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.

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Outils en carbure métalliquesAnglais: carbides

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Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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

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Outils en carbure métalliquesAnglais: carbides

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Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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.

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Outils en carbure métalliquesAnglais: carbides

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Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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.

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Outils en céramiqueAnglais: ceramic

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Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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.

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Outils en céramiqueAnglais: ceramic

FM

Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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).

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Outils en diamantAnglais: diamond

FM

Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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…

Page 18: Cours fabrication mécanique3

Géométrie des outils coupants

FM

Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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

Page 19: Cours fabrication mécanique3

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)

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Géométrie des outils coupants: tournage

FM

Matériaux et géométrie des outils de coupe

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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

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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.

Page 22: Cours fabrication mécanique3

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

Page 23: Cours fabrication mécanique3

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

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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

Page 25: Cours fabrication mécanique3

Définition des angles de l’outil de coupe: Fraise

FM

Matériaux et géométrie des outils de coupe

Page 26: Cours fabrication mécanique3

Définition des angles de l’outil de coupe: Fraise

FM

Matériaux et géométrie des outils de coupe

Zoom

Page 27: Cours fabrication mécanique3

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

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FM

Fabrication mécanique

S. SFARNI

Fin