Cours fabrication mécanique les différents types de copeaux

Support de cours fabrication mécanique les différents types de copeaux, tutoriel & guide de travaux pratiques FABRICATION MECANIQUE en pdf.

Contrôle de la position de la pièce par rapport à l’outil

Les moyens de contrôle
Le moyen le plus simple est le vernier : tambour gradué sur lequel on lit les déplacements de l’outil. C’est l’opérateur qui contrôle la position de l’outil, et qui arrête l’avance de l’outil lorsque la position est atteinte. Ces machines s’appelle les machines conventionnelles. Les pièces fabriquées sont limités à des formes simple. Ces machines sont de plus en plus rare dans l’industrie, car elles sont peu productives. On les trouve dans les ateliers de réparation.
La machine la plus courante est la machine à commande numérique. Un codeur permet de connaître la position de l’outil, et une boucle d’asservissement permet de contrôler l’alimentation des moteurs d’avance pour atteindre la position désirée. Ces machines nécessite donc une programmation pour être mise en oeuvre, mais la programmation devient de plus en plus transparente grâce aux logiciels de FAO (fabrication assistée par ordinateur) qui génèrent le programme à partir du fichier CAO de la pièce, ou grâce à une nouvelle génération de machine dites « par apprentissage ».
Référentiels 
Les machines étant dirigées par un programme, il est important d’avoir une définition commune des références et des axes.
L’axe Z est toujours l’axe tournant. Z+ doit éloigner la pièce de l’outil : Y X
• l’axe de rotation de l’outil en fraisage
• l’axe de rotation de la pièce (mandrin) en tournage
L’axe X est l’axe du plus grand déplacement
L’axe Y forme un repère direct avec X et Z
Remarques :
• En tournage l’axe Y n’existe pas. Deux déplacement suffisent à faire toutes les pièces à une révolution. X
• Les axes supplémentaires et demis axes.
Tous déplacement analogique est appelé axe. C’est à dire que Z la position relative entre la pièce et l’outil doit pouvoir varier de façon continue (outil tournant sur un tour, plateau tournant asservi …)
Les mouvements incrémentaux sont appelés demi-axe (plateau tournant gradué tous les degrés).

La formation des copeaux

Généralité dans le cas du tournage
Lors de la coupe, l’outil vient séparer le métal en deux. La facilité de la coupe, donc l’usure et la puissance nécessaire, dépend d’une série de paramètres :
– les matériaux en présence,
– les angles de l’outil,
– la vitesse de coupe
– la section du copeau.
Pour trouver l’influence des différents paramètres sur l’usure des outils, Monsieur Taylor a usiné des kilomètres de barre d’acier. Nous verrons ses théories plus loin dans le cours.
Etude dans le cas du tournage.
Lors de la séparation de la matière, le copeau glisse sur la face de coupe de l’outil.
Il y a une forte déformation plastique que l’on peut observer dans le plan P, parallèle à l’axe de rotation de la pièce, et passant par le milieu du copeau.
On observe, en faisant une coupe et une attaque chimique, le glissement plastique des filets qui sont parallèles entre eux, ainsi que la formation de vagues : le festonnage.
En affinant l’observation, on peut décomposer la formation du copeau en plusieurs zones.
Les différents types de copeaux
Une norme existe pour classifier les copeaux obtenus en usinage (NFE 66 505).
Evolution du copeau en fonction de Vc
La vitesse de coupe influe fortement sur la formation du copeau. Une vitesse de coupe trop faible entraine un copeau collant (ou arête rapportée). Une vitesse trop grande déclanche une usure  accélérée de l’outil.
Evolution du copeau en fonction de sa section
La forme du copeau influe sur l’usinage. En effet un copeau filant risque d’abîmer la surface usiner, et sera difficile à évacuer vers les bacs à copeaux.
Pour chaque forme d’outil, on peut établir un diagramme qui donne la forme du copeau en fonction de la vitesse d’avance et de la profondeur de passe.
La zone intéressante se situe au centre (forme de chaussette).
Lors de l’utilisation d’un nouvel outil, il est important de se reporter aux spécifications du fabricant de l’outil.
Angles d’outil
Les angles d’outils sont définis dans deux références :
Référence outil en main : qui est utile pour la fabrication de l’outil et son affûtage ! Référence outil en travail : qui définit les angles de l’outil en fonction d’un repère lié à l’orientation du vecteur vitesse de coupe et vitesse d’avance !
Géométrie de l’outil
Définition des plans de l’outil
Plan d’outil en main
Pr : plan contenant la face d’appui de l’outil.
Ps : plan tangent à l’arête et perpendiculaire à Pr
Po : plan contenant la vitesse de coupe théorique Vc au point de l’arête et perpendiculaire à Pr et perpendiculaire à Ps (attention Po est incliné par rapport à Vf).
Pn : plan perpendiculaire à Po et normal à l’arête.
Pf : plan perpendiculaire à Pr et parallèle à la vitesse d’avance Vf.
Pp : plan perpendiculaire à Pr et à Pf (cela donne une section de l’outil perpendiculaire au corps de l’outil)
Ces plans permettent de définir des systèmes d’angles en gardant toujours les dénominations de base :
α : angle de dépouille principal
β : angle de taillant
γ : angle de coupe
ψ : angle de direction complémentaire de l’arête
Plan d’outil en travail
Les angles en travail prennent en compte la vitesse de coupe effective : composition de Vc et Vf.
Les angles et les plans sont ensuite définis de la même façon en ajoutant un indice « e » aux angles.
Pre : plan perpendiculaire à la résultante de la vitesse de coupe .
Poe : plan contenant la résultante de la vitesse de coupe au point de l’arête et perpendiculaire à Pre. Pne : plan perpendiculaire à Poe et normal à l’arête.
Pse : plan tangent à l’arête et perpendiculaire à Pre
Pfe : plan perpendiculaire à Pre et parallèle à la vitesse d’avance Vf.
Les différents systèmes de mesure des angles
Système 1 : dans un plan de section orthogonal : Po (ou Poe) Système 2 : dans un plan de section normal à l’arête : Pn ( ou Pne)
Système 3 : angles latéraux vers l’arrière : dans le plan Pf et dans le plan Pp (ils sont orthogonaux l’un par rapport à l’autre).
Système 4 : angles d’affutage.
Usure des outils
Phénomènes d’usure
 Usure par effet mécanique
Usure adhésive (régie par l’équation de Burwell et Strang). Soit « Ar » surface réelle de contact, « Aa » surface apparente de contact, on peut avoir Ar/Aa=10-5. Les pressions de contact sont donc très grandes et le risque d’avoir adhésion important.
Usure abrasive (à sec) : les particules de métal se glissent entre l’outil et la pièce. Usure érosive : même phénomène que précédemment, en présence d’un lubrifiant.
Usure par effet physico-chimique
Usure corrosive : au contact de l’air, d’un lubrifiant, à haute température. Transfert des particules de l’outil vers le copeau.
Usure par diffusion : apparaît pour des vitesses élevées.

1. Généralité sur l’usinage
2. Les machines 
.2.1. Le fraisage
.2.2. Le perçage
.2.3. Le tournage
3. Les matériaux des outils
.3.1. Matériaux
.3.2. Choix du matériaux des plaquettes
4. Contrôle de la position de la pièce par rapport à l’outil
.4.1. Les moyens de contrôle
.4.2. Référentiels
5. La formation des copeaux
.5.1. Généralité dans le cas du tournage
.5.2. Les différents types de copeaux
.5.3. Evolution du copeau en fonction de Vc
.5.4. Evolution du copeau en fonction de sa section
.5.5. Angles d’outil
6. Usure des outils 
.6.1. Phénomènes d’usure
.6.2. Manifestation de l’usure
.6.3. Durée de vie
7. Conditions de coupe 
.7.1. Les paramètres de coupe
.7.2. Choix des paramètres de coupe
.7.3. Influence des conditions de coupe sur la rugosité
.7.4. Optimisation des conditions de coupe