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En anglaisRÉSUMÉ
Cet article traite du lien entre les principes élémentaires de la physique de la coupe en usinage et quelques-uns des principaux paramètres techniques qui conditionnent l’efficacité du processus d’enlèvement de matière. Considérer la coupe comme un sujet à part entière permet d’optimiser l’utilisation de l’outil de production via les réalités physiques de l’enlèvement de matière. La maîtrise des choix environnants la coupe permet d’aboutir à une prédétermination efficace d’un processus techniquement et économiquement viable afin d’être concurrentiel et compétitif.
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This article deals in particular with the link between the elementary principles of the physical of cutting in machining and some of the main technical parameters which condition the efficiency of the material removal process. In machining, considering cutting as a subject helps to optimize the use of production machines through the physical realities of what constitutes its primary function, namely material removal.Mastering the choices surrounding cutting process is one of the ways to achieve an effective predetermination of the technically and economically realistic process in order to be competitive and competitive.
Auteur(s)
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Julien THIL : Ingénieur R&D Usinage - Docteur ès Mécanique & Énergétique - Expert Coupe/Usinabilité chez CETIM, Senlis, France
INTRODUCTION
Les techniques de production industrielle par usinage demeurent en constante évolution. Elles sont actuellement bousculées par l’émergence de nouvelles techniques et technologies de production.
La fabrication additive par exemple, technologie de production antagoniste à l’usinage (ajout versus enlèvement de matière), vient changer la façon de concevoir et de réaliser une pièce mécanique.
La démocratisation du numérique en usinage introduit également « la data » comme une information de production de premier ordre qu’il convient de toujours mieux apprivoiser, que cela soit du point de vue des fabricants (de machines, d’outils de coupe, etc.) ou des utilisateurs industriels. « La data » via « l’intelligence artificielle » et le « machine learning » joueront probablement un grand rôle dans la pérennisation des activités d’usinage, à la seule condition qu’elle résolve le problème de la « data vanity » et avec lui sa capacité à ne plus analyser tout et n’importe quoi pour n’en tirer aucune conclusion importante.
Dans ce contexte, « la coupe », objet premier d’une opération d’usinage, intervient comme un sujet pouvant permettre de soutenir ces évolutions et d’accompagner l’usinage du présent et du futur. Et pour cause, l’action de l’outil de coupe sur le composant usiné provoque un chargement thermomécanique à l’origine du cisaillement et de la fragmentation de la matière usinée. Dans ces conditions, l’environnement de coupe est soumis à de fortes contraintes qu’il est important de comprendre et de maîtriser afin d’optimiser l’efficacité de l’opération d’usinage et ainsi accéder aux objectifs visés (coût/qualité/délai). Or, la maîtrise d’une opération d’enlèvement de matière passe par une bonne appréhension de l’usinabilité du matériau, de l’effet des conditions opératoires ainsi que des caractéristiques de l’outil de coupe.
Cet article propose ainsi de comprendre comment de la théorie à la pratique, en passant par l’utilisation des nouvelles technologies du numérique, « la coupe » peut être un levier de compétitivité industrielle. La notion de « coupe » vue par le matériau usiné ne sera pas directement et exhaustivement abordée dans cet article mais est largement traité dans l'article [M 725] « usinage et usinabilité ».
Dans une première partie, une description de l’interaction outil/matière permet de décrire le processus de formation du copeau et les mécanismes physiques de base qui s’y rattachent.
Dans une seconde partie, une description de l’outil de coupe permet de distinguer la complexité technique qu’il convient impérativement de maîtriser afin d’accéder au meilleur rendement technico-économique possible.
Dans une troisième partie, une description des données de coupe permet de comprendre comment la digitalisation des usinages intervient comme un levier de progrès dans la production industrielle de composants mécaniques.
KEYWORDS
chip | shear | Material wear | material removal | cutting tool
DOI (Digital Object Identifier)
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HABAK (M.) - Étude de l'influence de la microstructure et des paramètres de coupe sur le comportement en tournage dur de l'acier à roulement 100Cr6. - These de l'École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (Laboratoire Procédés – Matériaux – Instrumentations ENSAM, CER d’Angers) (2006).
-
(2) - THIL (J.) - Contribution à l’étude expérimentale et à la modélisation de l’usinage des matériaux difficiles pour le procédé de forage profond avec système BTA. - These de l'Université de Lorraine (Équipe de Recherche en Mécanique et Plasturgie (ERMeP/GIP-InSIC/Saint-Dié-des-Vosges) (2013).
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(3) - Société SANDVIK-COROMANT - Perçage. - Techniques de l'Ingénieur. [BM 7 088] (2001).
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(4) - Société SANDVIK-COROMANT - Fraisage : Principales opérations. - Techniques de l'Ingénieur. [BM 7 083] (2001).
-
(5) - FELDER (E.) - Procédés...
NORMES
-
Grandeurs de base pour la coupe et la rectification. Partie 1 : Géométrie de la partie active des outils coupants. Notions générales, système de référence, angles de l’outil et angles de travail. Brise-copeaux. - NF ISO 3002-1 - Décembre 1993
-
Définitions de base pour la coupe et la rectification. Partie 2 : Géométrie de la partie active des outils coupants. Formules de conversion générales liant les angles de l’outil en main et les angles en travail. - ISO 3002-2 - 1982
-
Grandeurs de base en usinage et rectification. Partie 3 : Grandeurs géométriques et cinématiques en usinage. - ISO 3002-3 - 1984
-
Grandeurs de base en usinage et rectification. Partie 4 : Force, énergie et puissance. - PR NF ISO 3002-4 - 2020
-
Grandeurs de base en usinage et rectification. Partie 5 : Terminologie de base propre au meulage. - NF ISO 3002-5 - 1991
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants. Couple outil – matière – Partie 1 : présentation générale. - NF E66 502-1 - 1997
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